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Carenza congenita di Alfa-1-Antitripsina
ALTA FREQUENZA IN EUROPA E NEGLI USA PRINCIPALE CAUSA GENETICA DI ENFISEMA E DI EPATOPATIA
PRIMA CAUSA DI TRAPIANTO DI FEGATO IN ETA' PEDIATRICA
ALTO POLIMORFISMO DELLA PROTEINA (OLTRE 100 VARIANTI NORMALI E PATOLOGICHE)
MALATTIA DA ACCUMULO PROTEICO E MALATTIA CONFORMAZIONALE
ASSOCIAZIONE MUTAZIONE/MALATTIA (solo l'8-20% degli omozigoti Z sviluppa epatopatia)
Varianti dell‘alfa-1-antitripsina
Più comune variante “normale” della proteina
alfa-1-antitripsina
Livelli plasmatici di AAT leggermente ridotti
Rilevanza clinica minima
Malripiegamento della proteina che porta alla
polimerizzazione dell’AAT
Livelli plasmatici di AAT molto ridotti
Variante deficitaria più comune
Portano alla mancanza di alfa-1-antitripsina circolante
(mancanza completa di sintesi)
Variante M
Variante S
Varianti Null
Variante Z
Pi MM
M +
M + Condizioni basali
Normali livelli di AAT
M +++
M +++
Stimolazione clinica
+
+
+++
+++
Livelli sierici
di AAT elevati
(fino a 5vv i v.n.)
Epatocita
Z +
Z +
Condizioni basali
Z +++
Z +++
Stimolazione clinica
Severo deficit di AAT
Severo deficit di AAT
Pi ZZ
+++
+++
M +
Z +
+ 100%
Condizioni basali
Pi MZ
M +++
Z +++
Stimolazione clinica
+++ +++
Livelli sierici di AAT nella norma
85-90%
Livelli sierici di
AAT intermedi
Deficit di A1AT
Epatopatie
Patologie
polmonari
Neonati Bambini Adulti
La causa più frequente di trapianti di fegato in età
pediatrica.
Adulti
Common:
- Z Glu342GAG-LysAAG V
- S Glu264GAA-ValGTA III
Rare:
-Mmalton/Cagliari deletion Phe52TTC II
-M procida Leu41CTG-ProCCG II
- Mm springs Gly67GGG-GluGAG II
- M nichinan deletion Phe52TTC II
- M-Siiyama Ser53TCC-PheTTC II
DEFICIENT VARIANTS Allele Mutation Exon
Z/Z and/or
Children’s Hospital of Pittsburgh
• Avete pazienti con deficit di A1AT?
• Carbamazepina (tegretol) fa regredire fibrosi e favorisce eliminazione di A1AT accumulata in epatociti
• Trial clinico: 12 mesi di tegeretol
• 001.855.428.2281
• www.chp.edu/at_study
CONCLUSIONI
• I primi dati sulla carenza congenita di A1AT in Sardegna suggeriscono che la mutazione M-Cagliari è frequente in Sardegna e che lo stato di omozigosi e di eterozigosi devono considerarsi come un importante fattore di rischio per l’insorgenza di patologie epatiche e polmonari.
Alfa-1-antitripsina:
Biologia molecolare
Gene inibitore delle proteasi (gene-Pi): codifica l‘alfa-1-antitripsina
cromosoma 14 (12.2 kb)
Principale sito di espressione: epatociti; secrezione addizionale nel rene, nel polmone e nell‘intestino tenue
Sono conosciuti oltre 100 alleli-Pi:
variante-M (normale)
varianti-S, -Z, -Null e altre
Figura gentilmente fornita dal Prof. David Lomas, Cambridge, UK
Alfa-1-Antitripsina (A1AT)
glicoproteina serica della fase acuta
prodotta principalmente dal fegato
Serpino antiproteasi Elastasi (Serino Proteasi)
Deficit di alfa 1 antitripsina (riduzione dell’85% 90%)
A1AT
Centro reattivo
Elastasi
Enfisema polmonare Cirrosi epatica, epatocarcinomi
Modificato da Crystal et al., Chest 1989 (95)
ILe356 Pro357
Pro361
ILe360
Met358
Ser359
Ser173
His41
Asp88
Asn95
Asn144
Asn46
Asn83
Asn247
Alfa-1-antitripsina
Elastasi neutrofila
Struttura di AAT e del suo substrato naturale
elastasi neutrofila (NE)
Sito attivo inibitorio Met358
IL GENE DELL’A1AT
LA SINTESI DELL’A1AT E’ CONTROLLATA DA UN GENE LOCALIZZATO SUL CROMOSOMA 14
IL GENE E’ ORGANIZZATO IN 7 ESONI E 7 INTRONI. E’ LUNGO 12,2 KB
I PRIMI 3 ESONI (IA, IB, IC) CONTROLLANO LA TRASCRIZIONE,
GLI ESONI 2,3,4 E 5 CODIFICANO LA PRODUZIONE DELLA PROTEINA.
IL GENE DELL’A1AT VIENE ESPRESSO DA.
EPATOCITI
MONOCITI
MACROFAGI ALVEOLARI
PANCREAS ESOCRINO
Regione non trascritta
ATG Sito d’inizio della trascrizione
TAA Codone di Stop
Esone 5 1A 1B 1C Esone 2 Esone 3 Esone 4
Il gene dell‘alfa-1-antitripsina (Pi)
Proteina AAT (394 aminoacidi)
La mutazione Z porta ad un cambiamento aminoacidico in posizione 342 (Glu > Lys)
La mutazione S porta ad un cambiamento aminoacidico in posizione 264 (Glu > Val)
Modificato da Crystal RG et al., Chest, 1989
Precursore della
proteina
418 aminoacidi
Proteina secreta
394 aminoacidi
1.75Kb mRNA
Regione non tradotta
ATG
Sito d’inizio traduzione
TAA Codone di Stop
Esone 5 1A 1B 1C
Esone 2 Esone 3 Esone 4
Mutazione S
(Glu264GAA >ValGTA)
Mutazione Z
(Glu342GAG > LysAAG
Accumulo intraepatico
Il gene dell’Alfa-1-Antitripsina
- M1 (Ala 213)
- M1 (Val 213) Ala213GCG-ValGTG III
- M3 Glu376GAA-AspGAC V
-M2 Arg101CGT-HisCAT II
-M4 Arg101CGT-His II
NORMAL VARIANTS
M/M
Allele Mutation Exon
NULL VARIANTS Allele Mutation Exon
- Nbelling Lys217AAG-Stop217TAG III
- Ngran falls Tyr160TAC-Cdel-Stop160 II
- Nmattawa Leu353TTA-inserz.T-Stop376 V
- Nhong kong Leu318CTC-delez.TC-Stop334 IV
- Nis procida delez. 17Kb tra exon II-IV II-IV
Null/Null
Ribosome
Golgi
CNX
ER
Cytosol
Glucosidase
I and II
EXIT
correctly
folded
Un
Serum
deficiency
Abnormally
folded
Ubiquitin
Degradation
Proteasome
Polimerization
AAT secreta
Meccanismo nel deficit di alfa-1-
antitripsina
Delezione del gene
(codone di stop, mutazione „Null“)
No AAT o AAT non-funzionale
Degradazione dell‘mRNA instabile
Degradazione di polimeri AAT
Aggregazione di molecole di AAT
(fenotipo PiZ)
Modificato da Crystal RG, Pulmonary Diseases and Disorders. New York: McGraw-Hill; 1992: 671-673
Exon 5
Z Mutation
(Glu342 G AG Lys A AG )
TAA
Stop codon
Untraslated regions
1A 1B 1C Exon 2 Exon 3
Exon 4
S Mutation
(Glu264G A A ValG T A )
ATG
Translational start site
M- like region
CTG GCA CAC CAG TCC AAC AGC ACC AAT ATC TTC TTC TCC
41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53
M-Procida mutation
(Leu41CTG ProCCG ) M- Malton , M- Nichinan ,
M-Palermo, M-Cagliari mutation
(Phe51 or 52 TTC delation )
M- Siiyama mutation
(Ser53 Phe )
Shutter domain
AA
T se
rum
leve
l [µ
M]
Soglia protettiva di 11 µM
Co
nce
ntr
atio
ne
sie
rica
di A
AT
(μM
)
Genotipo dell’alfa-1-antitripsina Pi
Il livello sierico di alfa-1-antitripsina dipende dal
genotipo Pi
Rischio di enfisema no basso basso basso medio alto alto
Rischio di epatopatia no no no si si si no
Gene Pi: polimorfismo allelico
Varianti normali: M1, M2 …
Varianti Deficitarie: Z, S, MMalton …
Mutazioni Null: QOIsola di procida …
Mutazioni disfunzionali: Pittsburg, M Mineral Springs …
Sono conosciute oltre 100 varianti genetiche
Alcune di queste mutazioni causano il deficit di AAT