Spigolature di Genetica Umana/Clinica Agosto 2013. R. Tenconi

Raccolta e brevi commenti di articoli di Genetica Medica e Umana e di interesse generale del mese di Agosto  2013 (Spigolature) che hanno attirato la mia attenzione o curiosità, pubblicati nelle seguenti riviste: Lancet, Lancet Neurology, Nature, Nature Biotechnology, Nature Genetics, Nature Medicine, Nature Neuroscience, Nature Reviews Genetics, Nature Reviews Neuroscience, NEJM, PNAS, Science, Cell.

SPERIMENTAZIONI CLINICHE – TERAPIE.

Parkinson: comune malattia neurodegenerativa (Parkinson) con tipica perdita dei neuroni dopaminergici. La ricerca ora si interessa non solo della patologia motoria ma anche di quella cognitiva e comportamentale
PROUD stands tall: delayed-start studies in Parkinson’s disease. Lancet Neurology 2013;12:728. Commento di un articolo (Pramipexole in patients with early Parkinson’s disease (PROUD): a randomised delayed-start trial. Pg. 747). Sono presentati i risultati di una sperimentazioni clinica con un farmaco, Pramipexole (agonista dopaminico efficace clinicamente in monoterapia nelle fasi iniziali del Parkinson e associato a levodopa nei pz con sintomi motori) nelle fasi precoci della m. Parkinson (Clinical Trials.gov, NCT00321854), per verificare l’ipotesi che la terapia modifichi significativamente i segni (clinici e neuroimmagini) della malattia. I pz sono stati suddivisi in due gruppi (doppio cieco): quelli in terapia precoce (261 pz, terapia dall’inizio per 15 mesi) e quelli in terapia ritardata (274 pz, in terapia dopo 6-9 mesi) attendendosi di trovare una differenza tra il primo e il secondo gruppo che deporrebbe che il farmaco ne modifica l’evoluzione. La conclusione: “The results do not support the hypothesis that pramipexole has disease modifying effects”.

New experimental and clinical links between the hippocampus and the dopaminergic system in Parkinson’s disease. Lancet Neurology 2013;12:811)(AA italiani PG e Roma). Review sui dati clinici e sperimentali che fanno ritenere che l’ippocampo, una struttura del lobo temporale che svolge un importante ruolo nei normali processi di apprendimento e memoria, sia coinvolto nel deficit cognitivo presente in alcuni pz con Parkinson.

La review conclude affermando che vi sia una complessa interazione tra sistema ippocampale dopaminergico e altri sistemi di trasmettitori e fattori neurotrofici con effetto su sintomi non motori del Parkinson.

PER I PEDIATRI E PER ALTRI SPECIALISTI (Neurologi, Ostetrici, Cardiologi, Psichiatri, ORL, Medici della riproduzione, Patologi ecc.).

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Mourning on Morning Rounds. NEJM 2013;369:404. Becoming a Physician. Consiglio a tutti i medici di leggersi questa nota che riguarda l’effetto che produce in noi la morte di un paziente che stiamo seguendo.
Ci insegnano (quando va bene, ndr), come la malattia “affects the body at the most fundamental molecular level, yet our training deemphasizes the ways in which illness and suffering affect others— and the ways they affect us as we care for patients and experience loss”. Ma la morte richiede rispetto e ritualizzazione. Termina “Medicine is both a science and a human art, and when science fails to answer our questions, we need the correct tools in order to find meaning elsewhere — and to mourn”. Una possibile soluzione: “death rounds”, che si tengono alla University of Washington dal 2000.

Three decades of caring for the Venezuelan Huntington’s disease Families. Lancet Neurology 2013;12:738. Il buon uso del denaro privato per fondare in un paese in via di sviluppo un centro in cui si curano e si nutrono le persone con m. Huntington, che sono seguite da uno staff composto solo da familiari di affetti. Merito della Hereditary Disease Foundation di New York che ha profuso in 34 anni enormi risorse (oltre 27 milioni di D USA), il cui presidente, l’autrice della lettera, è la figlia di una persona affetta da questa malattia. Interessante anche il dettaglio della lentezza della burocrazia venezuelano nel consentire di aprire nel 1999 la Casa Hogar Corea De Huntington—Amor Y Fe)(mi viene in mente quella italiana, chissà perché, ndr).

Adding fat to the fire. Nature Medicine 2013;19:947. American Medical Association ha deciso, dopo molte esitazioni, che l’obesità, che riguarda circa un terzo degli americani, è una vera e propria malattia

(http://www.ama-assn.org/resources/doc/ csaph/a13csaph3.pdf). L’editoriale di Nat Med sottolinea che questa decisione comporta varie implicazioni, ma che per avere successo è necessario capirne meglio le basi biologiche.

Rubella Rash. NEJM 20133;369:558. Siccome anche da noi sta prendendo piede il rifiuto alle vaccinazioni è bene che il medico, il pediatra ma anche l’internista, si faccia l’occhio sull’esantema da rosolia che non vedevamo più da anni.

Dysphagia in a young woman. Lancet 2013;382:426. Infrequente ma possibile causa di disfagia intermittente da anni ma ora ingravescente in una donna di 31 anni: duplicazione parziale dell’esofago. In genere si diagnostica entro i 2 anni, ma in 1/3-1/4 dei casi in età adulta.

TERATOLOGIA CLINICA

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Use of Oral Fluconazole during Pregnancy and the Risk of Birth Defects. NEJM 2013;369:830. E’ noto da tempo che alte dosi (400-800 mg/die) di Fluconazolo, un farmaco per la cura di una grave micosi grave, nel primo trimestre di gravidanza è associato a un quadro malformativo (simile alla sindrome Antley-Bixler, ndr).Un quadro analogo si osserva negli animali di laboratorio, tanto che la FDA nel 2011 l’ha passato dalla categoria C (teratogeno negli animali, non dati sufficienti nell’uomo) alla D (evidenza che lo sia anche nell’uomo) con l’eccezione di singola dose di 150 mg per la candidosi vaginale. Ci sono dati epidemiologici contrastanti sul rischio a dosi basse degli antifungini azolici, e l’interesse è considerevole dato che la candidosi vaginale è frequente in gravidanza; di solito si inizia con terapia topica e se vi è ricorrenza si prosegue con terapia orale.
I risultati di questo studio epidemiologico danese nel periodo 1996-2011 con l’assunzione per os di Fuconazolo 150 mg (56%) o 300 mg (31%) documentata dalla prescrizione medica registrata in corso del I trimestre di gravidanza (National Prescription Registry). I risultati dei vari registri (National Patient Register, Danish Civil Registration System e Statistics Denmark) mostrano che non vi è una maggior frequenza di difetti congeniti nei nati (dalla nascita sino alla fine del primo anno) esposti in epoca prenatale, in particolare non sono significativamente più frequenti in questi nati 14 delle 15 malformazioni tipiche della embrio-fetopatia da Fluconazolo. Un’associazione significativa però è stata riscontrata per una specifica malformazione cardio-vascolare, la Tetralogia Fallot (OR 3.16, IC 1.49-6.71).
“Although fluconazole may confer an increased risk of tetralogy of Fallot, the absolute risk was small and the association needs to be confirmed” (cauta conclusione, motivata dalla metodologia adottata che è uno studio osservazionale che non prova ma suggerisce ipotesi, ndr).

MECCANISMI FISIOPATOLOGICI DI M. GENETICHE CON PROSPETTIVE DI TERAPIA

SIRT1 collaborates with ATM and HDAC1 to maintain genomic stability in neurons. Nature Neuroscience 2013;16:1008. I neuroni, una volta formati, sono per la vita e necessitano di stabilità genomica. Danni del loro DNA che alterano la stabilità genomica causano patologie neurodegenerative. Non sappiamo quali siano i meccanismi che assicurano questa stabilità. Nel lavoro si propone che SIRT1 (che codifica una deacetilasi NAD-dipendente, e che è un noto promotore della vita dei neuroni (vedi anche Fasting Protects the Brain. Science 30 May 2013;340)(Spigolature Maggio 2013) sia una trasduttore apicale di DNA double-strand breaks (DSB) e che la sua attivazione sia una possibile via terapeutica per le malattie neurodegenerative.

Top3β is an RNA topoisomerase that works with fragile X syndrome protein to promote synapse formation. Nature Neuroscience advance online publication 4 August 2013. La topoisomerase 3β è una RNA topoisomerasi che interagisce biochimicamente e geneticamente con la proteina FMRP, carente nella s. Fragile X. L’interazione tra FMRP e Top3β promuove l’espressione di mRNA cruciali per il neurosviluppo e la funzione mentale.

Inhibiting the HSP90 chaperone slows cyst growth in a mouse model of autosomal dominant polycystic kidney disease. PNAS 2013;110:12786. (vedi anche Aquaretic Treatment in Polycystic Kidney Disease. Letter NEJM 2012;367:2440 e Editoriale dell’articolo Tolvaptan in Patients with Autosomal Dominant Polycystic Kidney Disease. Pg 2407)(Selezione articoli Dicembre 2012). Ci sono evidenze di una iperattivazione di numerose proteine nei reni con ADPKD, tra cui SRC e mTOR, e sperimentazioni cliniche in corso in cui si ricorre a inibitori delle singole proteine, ma l’esperienza insegna, ad es. nel cancro dove vi è una crescita cellulare incontrollata, che molto raramente l’inibizione di un singolo target molecolare è sufficiente per limitare completamente la crescita cellulare, crescita che è alla base della formazione delle cisti renali. Perché non inibire uno chaperone molecolare, heat shock protein 90 (HSP90) che promuove il ripiegamento e la funzione di una serie di proteine “clienti” inclusa la maggior parte del kinoma (l’insieme delle protein chinasi) che sembra dare risultati favorevoli nel cancro? E’ stato usato un inibitore di HSP90 nel modello murino di ADPKD per verificare l’efficacia di questa strategia nel limitare a livello molecolare e clinico la progressione della malattia: limita la crescita delle cisti e dei reni e migliora la funzione renale (alla faccia del nostro Parlamento e delle nostre leggi sulla limitazione della sperimentazione sugli animali, ndr).

Targeting H3K4 trimethylation in Huntington disease. PNAS 2013;110:E3027. Nella HD vi è una sregolazione trascrizionale a livello della corteccia e dello striato con atrofia corticale precoce, ma il cui meccanismo è poco chiaro. L’idea di partenza del lavoro è che la base biologica sia un’alterazione della struttura cromatinica nelle regioni regolatorie dei geni sottoregolati nella HD, come il Recettore dopaminico 2, la Preproencefalina, il Recettore cannabinoide e il Fattore neurotrofico cerebrale. Viene testata l’ipotesi che sia in questo coinvolto H3K4 trimethylation (H3K4me3), marcatore del sito di inizio della trascrizione e della cromatina attiva. Mediante analisi genome-wide dell’encefalo di pz con HD e nel modello murino di questa malattia è stato rilevato un unico aspetto di marcatura da parte di H3K4me3 dei geni repressi. La riduzione di livelli di HeK4 demetilasi corregge in vitro e in vivo la sottoregolazione dei principali geni neuronali causata dalla huntigtina. Quindi l’intervento su questa marcatura epigenetica potrebbe costituire una possibile strategia per correggere almeno in parte le conseguenza della HD e forse di altre malattie neurodegenerative.

Targeting proximal tubule mitochondrial dysfunction attenuates the renal disease of methylmalonic acidemia. PNAS 2013;110:13552. L’Acidemia metilmalonica isolata è una malattia genetica (MIM #251000), da carenza dell’enzima mitocondriale metilmalonil-CoA mutasi (MUT) spesso complicata da una grave compromissione renale che è resistente alle terapie convenzionale, incluso il trapianto di fegato. Per studiare meglio i meccanismi patogenetici è stato prodotto un topo Mut ^-/- con enzima espresso nel fegato, che è vitale e che ha una ridotta filtrazione glomerulare, nefrite cronica tubulo-interstiziale e alterazioni ultrastrutturali dei mitocondri del tubulo prossimale. L’analisi con microarry ha identificato alcuni biomarcatori, tra cui Lipocalina-2, già conosciuto come marcatore dell’insufficienza renale acuta. Nel modello di topo su descritto è stato usato questo marcatore per monitorare la filtrazione glomerulare in risposta a terapia antiossidante. Nei pz lo studio mediante biopsia e biomarcatori di pz affetti (ClinicalTrials.gov identifier: NCT00078078) ha dato risultati simili a quelli osservati nel topo, che quindi può essere considerato un buon modello di patologia renale nella MMA. Lo studio quindi sottolinea il meccanismo che determina la patologia renale in questa malattia (disfunzione mitocondriale del tubulo prossimale) che può essere controllato con una terapia antiossidante sotto controllo di biomarcatori come la Lipocaina-2.

MODELLI ANIMALI

Animal Research Limits Stun Scientists. Science 2013;341:596. Nota tra le News of the week che il Parlamento italiano ha approvato il 31 Luglio una legge che reduce drasticamente i test sugli animali. Nonostante gli allarmi dei ricercatori è stata approvata una legge che adotta la direttiva europea ma va ben oltre nelle restrizioni (http://scim.ag/Italyanimals)(non c’è da meravigliarsi, le nostre leggi sono sempre ferree e le più restrittive, forse perché poi non vengono mai applicate o vengono sempre aggirate. Ndr).

LRH-1: orphaned, adopted and needed for pregnancy. Nature Medicine 2013;19:968. News & Views. Commento di un articolo (Liver receptor homolog-1 is essential for pregnancy. Pg. 10061) sulla funzione di un membro della superfamiglia dei recettori nucleari (regolatori di trascrizione) orfani (chiamati così perché non hanno ligandi naturali conosciuti), LRH-1, che regola il metabolismo e la sintesi ormonale e che nella specie umana e nei roditori è molto espresso nelle cellule della granulosa dei follicoli ovarici e nel corpo luteo. Nel lavoro si dimostra che il LRH-1 controlla l’aumento postovulatorio del progesterone per preparare l’endometrio per l’eventuale gravidanza (decidualizzazione). Nel topo la mancanza di attività del suo prodotto nell’utero e nell’ovaio ha conseguenze negative per stabilire e per mantenere la gravidanza.

DIPENDENZE

Disruption of alcohol-related memories by mTORC inhibition prevents relapse. Nature Neuroscience 2013;16:1111. Le ricadute nell’alcolismo, molto frequenti soprattutto nel primo anno di astinenza, sono provocate frequentemente da un forte desiderio di bere alcool indotto da simboli associati a tale sostanza ("cue-induced")(lo stesso succede per dipendenze da farmaci, droghe, fumo, ndr). Per cui l’eliminazione del ricordo dell’esperienza dovrebbe prevenire le ricadute.
“To be become long-lasting, short-term memories must be transformed into more permanent forms. mTORC2 has now been found to be crucial for the molecular reorganization of the cytoskeleton needed for memory consolidation (mTORC2 controls actin polymerization required for consolidation of long-term memory”. Nature Neuroscience 2013;16: 441)(Spigolature Aprile 2013 in cui ). Nel ratto viene osservato che il consolidamento della memoria stimolato dalle proprietà sensoriali dell’alcool (odore e sapore) attiva mTORC1 nell’amigdala e nelle regioni corticali, con l’aumento di numerose proteine sinaptiche. L’esperimento è proseguito con l’inibizione di mTORC1 sistemica o dell’amigdala durante il processo di consolidamento della memoria, inibizione che determina nel ratto un lungo periodo di astinenza. Possibile target terapeutico nell’alcolismo (e altre dipendenze) dell’uomo?

Brief meditation training induces smoking reduction. PNAS 2013;110:13971. Come sappiamo la dipendenza dal fumo è causa di rilevante morbilità e mortalità e, come per tutte le altre dipendenze, pur sapendone gli effetti si fatica a uscirne. Chi ha dipendenza da sostanze ha deficit del self-control, la cui disfunzione è documentabile con le neuroimmagini che ci dicono che sono coinvolte specifiche aree cerebrali (corteccia prefrontale, anteriore cingolata e orbito-frontale mediale). Nei fumatori vi è un ridotta irrorazione in una porzione della corteccia cingolata anteriore che è correlata con una diminuzione del forte desiderio dopo aver fumato la prima sigaretta del mattino. Il lavoro vuole verificare se migliorando e potenziando il self-control si può ridurre la dipendenza dal fumo. Si è quindi ricorsi a una tecnica di meditazione “mindfulness”, (“consapevolezza” che nasce dal prestare attenzione al momento presente, intenzionalmente e senza giudicare) chiamata Integrative Body–Mind Training (IBMT), che, in base a altri studi, riduce lo stress, aumenta le emozioni positive e migliora l’attenzione e il self-control rispetto a altre tecniche come quella di rilassamento (RT). Per verificarne l’efficacia sulla riduzione del forte desiderio di fumare e di conseguenza di fumare sono stati reclutati 27 fumatori di sigarette e 33 non fumatori che sono stati suddivisi in due gruppi: uno sottoposto a IBMT e uno, con la stesso numero di ore (totale 5) e nello stesso periodo (2 settimane) di training, a RT. Risultati: riduzione del 60% del consumo di sigarette nel gruppo IBMT rispetto a RT associato a aumentata attività alla RM a riposo della corteccia prefrontale, cingolato anteriore che sono le aree del self-control.

IBMT non forza i partecipanti a resistere al desiderio di fumare o di smettere di fumare ma migliora solo la capacità di controllarne il desiderio e il comportamento, fatto questo che indica un percorso terapeutico per curare le dipendenze. Imp.: questo effetto lo si ottiene anche in quelli che non hanno intenzione di smettere di fumare.

EPIGENETICA

The Maturing Brain Methylome. Science 2013;341:626. Commento di un lunghissimo articolo (con bellissime immagini) (Development Global Epigenomic Reconfiguration During Mammalian Brain. Pg. 629) sull’analisi di metilazione e di idrossimetilazione del DNA con risoluzione della singola base della corteccia frontale nel topo e nell’uomo dall’epoca immediatamente postnatale sino all’età adulta. Osservano rilevanti modificazioni postnatali nei profili neuronali con lo sviluppo delle sinapsi. Concludono che la metilazione svolge un ruolo importante nello sviluppo sinaptico e nella maturazione cerebrale.

ZIBALDONE

Sex determination for the Stone Age. Nature 2013;500:9. Commento di un articolo (non ho il pdf)(J. Archaeol. Sci. 2013;40:4477)(http://dx.doi.org/10.1016/j.jas.2013.07.004) in cui si dimostra che è possibile ricorrendo al sequenziamneto high throughput stabilire il sesso degli individui dell’età della pietra (periodi paleolitico, mesolitico e neolitico, wiki): di 14 di 16 individui vissuti oltre 70.000 anni fa è stato identificato il sesso paragonando le sequenze del cromosoma X o Y, anche quando vi è stata contaminazione artificiale con DNA attuale. Due individui del neolitico, classificati come femmine in base ai caratteri somatici, erano in realtà maschi. Il metodo adottato quindi consente di determinare il sesso usando anche materiale genetico altamente degradato (a quando l’analisi esomica? Ndr).

Mammals and monogamy. Nature 2013;500:125 (http://www.nature.com/news/conflicting-studies-rekindle-monogamy-debate-1.13462?WT.mc_id=FBK_NatureNews#/ref-link-2). Vedi anche Perspective Why Male Mammals Are Monogamous. Science 2013;341:469. Che vantaggio offre la monogamia? Argomento molto dibattuto. Due articoli che con metodiche diverse danno una diversa spiegazione dell’evoluzione verso la monogamia di alcuni mammiferi. Tramite simulazione il primo porta a concludere che la monogamia è incominciata nei primati quando il maschio ha iniziato a proteggere la femmine per evitare l’uccisione dei piccoli da parte dei rivali (Male infanticide leads to social monogamy in primates. PNAS 2013;110:13328). Il secondo riguarda i mammiferi in generale e porta a ritenere che la monogamia è iniziata quando le femmine hanno incominciato a vivere da sole in ampi territori. Giocoforza, date le dimensioni dell’area da controllare, accontentarsi di una sola femmina (The Evolution of Social Monogamy in Mammals. Science 2013;341:526).

E per l’uomo? Gli AA della ricerca su Science commentano: “We’re very cautious about extending our conclusions to humans. Humans are so very unusual because they have culture — and that changes things”.

Archaeological, radiological, and biological evidence offer insight into Inca child sacrifice. PNAS 2013;110:13322. Orripilanti immagini del corpo di una bambina di ca. 13 anni che, con un maschio e una femmina di 3-4 anni, è stata oggetto di sacrificio da parte degli Inca 500 anni fa (Capacocha)(ma esiste anche una privacy retroattiva, quello che sconvolge è che le immagini di questa bambina che sembra che dorma sono anche in web, ndr) e rinvenuti mummificati nel ghiaccio sulla cima del vulcano Llullaillaco (Argentina) a 6739 metri slm. Le informazioni che se ne ricavano sono numerose, in particolare si prova che i bambini (che venivano “offerti” dai genitori che non dovevano dimostrare il loro dolore, anzi dovevano esserne felici, wiki) venivano preparati 1-2 anni prima del sacrificio (risulta dall’analisi dei capelli) e venivano accompagnati con una sedazione crescente somministrando foglie di coca (è stato trovato un boccone di foglie di coca tra i denti della bambina) e alcool (chica, da fermentazione di mais o frutta). Non vi sono segni di violenza sui corpi.

Reducing maternal weight improves offspring metabolism and alters (or modulates) methylation. PNAS 2013;110:12859. Commento al lavoro già segnalato nelle Spigolature del Luglio 2013 (Differential methylation in glucoregulatory genes of offspring born before vs. after maternal gastrointestinal bypass surgery. PNAS 2013;110:11439 e Why Does Gastric Bypass Surgery Work? Science 2013;341:351).