Le Malattie Rare : un Utile Modello Fisiopatologico

Presentazione sul tema: "Le Malattie Rare : un Utile Modello Fisiopatologico"— Transcript della presentazione:

1 Le Malattie Rare : un Utile Modello Fisiopatologico
Prof. Giovambattista Capasso Cattedra di Nefrologia Seconda Università di Napoli

2 MALATTIE RARE Malattie rare = Malattie ‘orfane’
Ad oggi si conoscono circa 8000 malattie rare, che nel complesso interessano 30 milioni di persone in Europa e circa 0.5 milione in Italia Data la rarità di queste patologie la distribuzione delle risorse economiche per blostudio di queste pat è in netto svantaggio se lo confrontiamo con patologie piu diffuse e pertanto per la maggior parte abbiamo una scarsa conoscenza scientifica, che si traduce in difficoltà diagnostiche e scarsi mezzi terapeutrici. Tuttavia il problema non è di piccole dimensioni, in quanto nel complesso si conoscono circa 8000 malattie che interssano 30 mil persone in europa e mezzo milione in Italia.

3 Perche studiare la malattie rare?
Motivi etici Il bene più grande della società è la SALUTE della popolazione e quello alla salute è un diritto universale Motivi socio-economici Migliorare la conoscenza delle malattie rare si traduce in vantaggi per lo stato di salute e la qualità della vita Motivi scientifici Lo studio di patologie rare rappresenta uno strumento utile alla comprensione di processi di fisiologia e patologia

4 Aim of this lecture To show whether rare diseases have been used as models to delineate specific aspects of renal physiology and pathology Lesson to be learned The study of rare disease may lead to an understanding of common disorders LO SCOpo di questa presentazione è mostrare come lo studio di patologie rare rappresenti uno strumento utile alla comprensione di specifici aspetti fisiologici e fisiopatologici e il messaggio che vorrei che ciascuno portasse a casa è che spesso le malattie rare condividono o rappresentano l’estrema manifestazione di condizioni fisiopatologiche alla base di disordini comuni e che lo studio di questi disordini puo servire alla comprensione della fisiopatologia di malattie piu diffuse, utile a disegnare approcci terapeutici per patologie rare e meno rare.

5 BASIS OF HYPERTENSION SECONDARY HYPERTENSION: 10% ESSENTIAL HYPERTENSION: 90% Facciamo un esempio: l’ipertensione arteriosa. E’ un disordine diffusissimo nella popolazione adulta, almeno nella sua forma essenziale o idiopatica. E’ una patologia multifattoriale, dove una predisposiz genetica insieme a fattori ambientali sinergicamente determinano Essential hypertension.: contribution of enviromental factors (obesity, smoke,atherosclerosis, hormones,etc.) and predisposing inheritable factors Secondary hypertension: known pathophysiological factors, among which genetic inheritable mutations

6 Normal Na+ handling in renal tubules
2-5% OF Na+ REABSORBED 5% OF Na+ REABSORBED - DCT CNT 60% OF Na+ REABSORBED PT Na+ Na+ Na+ Na+ CD 25% OF Na+ REABSORBED Negli anni i primi studi di micropuntura e di perfusione sul tubulo isolato permisero di caratterizzare i meccanismi di riassosb tubulare di acqua e soluti. TAL

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8 Na+ handling mediated by ENaC in ASDN cells
(DCT2-CNT-CD) - - - - - DCT LUMEN Na+ CNT Na+ INCREASED LUMEN ELECTRONEGATIVITY H+- ATP ase ENaC ENaC ROMK DCT CD H+ H+ H+ PT Na+ Na+ Na+ Na+ Em=-65mV TAL ATP- ase Na+ K+ K+ K+ INTERSTITIUM K+ K+

9 Subcellular Localization of ENaC Changes with Dietary Na+ Intake
Aldosteron ~30 ng/dl Na+ 0.01% 10 d Aldosteron ~160 ng/dl This aldosterone-dependent ENaC regulation plays an important role for the adaptation of urinary sodium excretion to dietary sodium intake. For instance, under a high sodium diet the plasma aldosterone levels are rather low and ENaC is found exclusively at extracellular sites. Thus, sodium transport in the CNT and CD is low and the excess of sodium is excreted with the urine. A low dietary sodium intake increases the plasma aldosterone levels und moves ENaC to the apical plasma membrane. Thus, sodium transport in the CNT and CD is high and more sodium can be recovered from the urine. The retention can be as effectively that urinary sodium excretion drops to ZERO. Switching back to a high sodium diet provokes arapid fall of plasma aldosterone levels und ENaC is remoed from the apical plasma membrane within 6 hours following the diet switch. Loffing et al. AJP 279: F252 (2000)

10 Liddle’s Syndrome: clinical features:
Heterogeneous Syndrome Autosomal dominant inheritance with high penetrance Early onset: mostly in childhood but also in youth (10-30 years) Clinical signs typical of primary hyperaldosteronism: hypertension resistant to common therapies, metabolic alkalosis, hypokalemia, normal renal function, suppressed PRA and low/untreaceble plasmatic aldosterone. Severe cardiovascular sequelae when left untreated Normalization of BP with ENaC blocking agents (amiloride, triamterene) and low sodium diet.

11 Liddle’s Syndrome: clinical features
Hypokalemia Hypertension Un percorso analogo è stato condotto a partire da forme di ipertensione associate questa volta ad ipoK

12 - Liddle’s Syndrome Increased Po Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+
UBIQUIT. UBIQUIT. UBIQUIT. UBIQUIT. PY mut PY mut PY mut PY mut PROTEOSOMIC DEGRADATION - PROTEOSOME

13 Connecting tubule profile from wild type and Liddle mice
Pradervand J Am Soc Nephrolo 2003 13

14 Analogies between LS and Obesity-related hypertension
Liddle syndrome Obesity-related hypertension Hypertension resistant to conventional therapy Hypokalemia Hypercativation of ENaC due to genetic mutaion Hypertension resistant to conventional therapy Hypokalemia Hyperactivation of ENaC due to hormonal stimuli (insulin, aldosteron) Le analogie con l’ipertensione assoc all’obesità fanno luce su potenziale processi patogenetici in corso di obesita con risvolti terapeutici.

15 Na absorption along the TAL and DT
2K+ DT cell Cl- TAL Cl- 3Na+ Successivamente, negli anni 90, il clonaggio di molecole transmembrana capaci di mediare il trasporto ionico forni le basi per la identificazione di mutazioni genetiche alla base dei disturdi idro-elettrolitici come quelli descritti in precendenza. Lungo il TAL il riassorbim di sodio è mediato dalla funzione sinergica di queste proteine Na+ 2K+ 2Cl TAL cell K+ recycling Cl- K+

16 Tubular localization of the molecular defects
Gitelman DCT TAL Un gruppo di genetisti della Yale University, che studiavano geni potenzialmente coinvolti nella patogenesi dell’ipertensione arteriosa, si interessarono di cercare geni che invece dessero un fenotipo speculare, caratterizzato dalla deplezione di volume. Fu cosi che identificarono le prime mutazioni genetiche associate alla s di bartter e gitelman, cha codifi per proteine coinvolte nel sistema di trasporto di NaCL lungo il TAL e il DT Bartter

17 Transport proteins involved in the pathogenesis of Bartter syndrome
3 Na+ 2 K+ ATP Type 1 X Na+ 2Cl- K+ X Type 5 NKCC CaSR X Type 2 X Type 3 Cl- ClCKa/b K+ ROMK X Type 4 Bartin Ca2+ Mg2+ Lumen Blood

18 Molecular defects in Gitelman syndrome
3 Na+ 2 K+ ATP Na+ Cl- X Calbindin 28KD Ca+2 ATP Ca+2 Cl- Lumen Blood

19 Bartter’s syndrome Gitelman’s syndrome Hypokalemia Polyhydramnios
Metabolic alkalosis Hypomagnesemia with urinary magnesium wasting Low urinary calcium excretion Childhood Orthostatic hypotension Polyhydramnios Prematurity Metabolic alkalosis Hypokalemia Dehydration Polyuria Polydipsia Hypercalciuria/nephrocalcinosi Orthostatic hypotension Vorrei ripercorrere insieme gli step che a partire dall’ooserrvazione clinica di questi pazienti ha poi condotto alla comprensione del ruolo di queste proteine nell’omeostasi idro-elettrolitica. Negli anni apparvero in letteratura le prime descrizioni da parte di pediatri di forme congenite di alcalosi metabolica ipok, caratt da polidramnios e prematurita e dopo la nascita disidrataz….etc. Successivamente, dagli anni 80 descrizioni di questi casi divennero sempre piu frequenti, forse per I progressi della neonatologia che hanno permesso una migliore sopravvivienza di neonati pretermine. Accanto a queste forme prenatali o neomatali ne furono descritte forme altre analoghe di alcalosi metabolica nei bambini, successivamente riconosciute come forme geneticamente diverse e funzionalmente e da un’attenta analisi anche clinicam diversa, per la comparsa in durante l’infanzia o l’adolescenza e la presenza di disturbi elettrolitici peculiari, come l’ipomagn e e l’ipocalciuria..

20 Familiar Hyperkaliemia and Hypertension (FHH) (Pseudohypoaldosteronism type II or Gordon Syndrome)
FHH is an autosomal dominant disorder characterized by: Hyperkalemia with hypertension Normal GFR Low renin Hypercalciuria High response to thiazide diuretics Severe FHH clinical features are : Muscular weakness Hyperchloremic metabolic acidosis Short stature Intelligence below average

21 History of FHH 1964 - Paver & Pauline described the first case of
15-year-old Australian boy affected by hyperkalemia with hypertension and normal renal function Arnold & Healy restudied the same patient; they measured plasma renin and aldosterone that were found to be low Gordon et al. reported the case of 10-year-old Australian girl who presented with short stature, hypertension and hyperkalemia. Plasma renin activity was undetectable, aldosterone secretion was low-normal de Wardener included Gordon’s syndrome with Liddle’s and Bartter’s syndrome in the disorders resulting from congenital defects of tubular function Wilson et al. demonstrated the mutations in WNK kinases

22 Two syndromes with ‘mirror’ features
Gitelman syndrome Gordon syndrome Hypokalemia Metabolic Alcalosis Hypocalciuria Hypereninemia Hypotension/Normal blood pressure Hyperkalemia Metabolic Acidosis Hypercalciuria Hyporeninemia Hypertension Ulteriori ..vennero dati dall’osservazioni di forme particolari di ipertensione, associate a iperkalemia,soppressione del RAS e ac met con normle funz renale i in giovane eta, che ad una attenta osservazione rappresentavano un q clinico speculare rispett alla s di gitelman

23 Effects of WNK4 on NCCT expression in Xenopus oocytes
Il ruolo di queste proteine non era conosciuto; data l’elevata sensibilità di questa sindrome ai diuretici tiazidici si ipotizzo ch ele WNK potessero ess proteine regolatrici del cotrasp Na-CL tiazide sensibile, Uninjected NCCT WNK4 + NCCT Wilson FH et al. PNAS 2003

24 Effects of WNK1 and WNK4 on NCC mediated 22Na uptake in Xenopus oocytes
6 5 cRNA cRNA + HCTZ 4 Uptake (% of NCCT alone) 3 2 Na 1 22 H2O NCC WNK1 WNK4 NCC + WNK1 NCC + WNK4 NCC + WNK1+ WNK4 Yang et al. - J Clin Invest 2003

25 Effects of WNK4 NCCT mediated 22Na flux in Xenopus oocytes
NS 140 NS 120 P< 1x10-9 100 Uptake (% of NCCT alone) 80 60 40 Na 22 20 NCCT WNK4 (WT) NCCT WNK4 (Kinase - Dead) NCCT WNK4 (Q562E) NCCT Wilson FH et al PNAS 2003

26 WNK : a “molecular switch” that controls renal excretion of Na+ and K+
Blood WNK4 WNK4 WNK4 Lumen A Cl- Cl- Cl- Cl- Cl- Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Baseline Normal Aldosterone Hypovolemia High Aldosterone Hyperkaliemia High Aldosterone

27 CONCLUSIONI Lo studio delle malattie rare è utile alla comprensione di aspetti di fisiologia e fisiopatologia L’osservazione clinica di patologie rare ha contribuito alla caratterizzazione della funzione renale nell’equilibrio idro-elettrolitico e nel controllo della BP I Meccanismi fisiopatologici alla base di malattie rare spesso sono condivisi da disordini comuni, pertanto la loro conoscenza può fornire il razionale per lo sviluppo di strategie terapeutiche per altre patologie