LA FIBROSI CISTICA UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI NAPOLI “FEDERICO II” Facoltà di Scienze Matematiche, Fisiche, Naturali CORSO DI LAUREA MAGISTRALE IN SCIENZE BIOLOGICHE

La fibrosi cistica (FC) è una malattia che si manifesta generalmente nella prima infanzia. Colpisce frequentemente le popolazioni dell’area Caucasica (Europa e Nord America) Si tratta di una grave malattia ereditaria, di cui, il 4% della popolazione di pelle chiara è portatrice sana La fibrosi cistica

Nei bronchi il muco denso determina affezioni polmonari croniche Nel pancreas esocrino generalmente sono secreti enzimi digestivi che vanno nell’intestino. Nella FC tali enzimi non sono secreti e si verifica malassorbimento dei nutrienti Nelle persone colpite, i liquidi biologici sono più densi del normale

Il muco denso ostruisce anche i dotti biliari; per cui oltre a difficoltà digestive nella FC può esserci compromissione della funzionalità epatica e cirrosi I maschi affetti sono quasi sempre sterili a causa dell’ostruzione dei dotti deferenti (liquido seminale denso, scarsa motilità degli spermatozoi)

Una delle caratteristiche più importanti della FC è la presenza di sudore salato NaCl

La fibrosi cistica si trasmette con modalità autosomica recessiva

Nella FC si verifica un’alterazione della proteina CFTR (1480aa) Il gene CFTR che codifica tale proteina è situato a livello di 7q kb, 27 esoni Il gene CFTR

La proteina CFTR (Cystic Fibrosis Transmembrane Conductance Regulator)  MSD1/MSD2: domini transmembrana. Ciascuno di essi è formato da 6 segmenti ad  elica che attraversano la membrana. Sono collegati da un loop intracellulare.  NBD1/NBD2: domini citoplasmatici che legano e idrolizzano l’ATP.  Dominio regolatorio R: regola apertura e chiusura del canale mediante fosforilazione. Le estremità N-Terminale e C-Terminale sono rivolte verso l’interno della cellula

un aumento del riassorbimento del sodio a livello del canale epiteliale per il sodio riassorbimento degli ioni cloro a livello dei dotti delle ghiandole sudoripare  un aumento dell’attività dei canali sodio, con un conseguente marcato aumento del trasporto del sodio attraverso le membrane apicali  a livello dei dotti delle ghiandole sudoripare l’attività di questi canali epiteliali per il sodio diminuisce  il lume delle ghiandole sudoripare contiene una secrezione ipertonica ad alto contenuto di cloruro e un alto contenuto di sodio SANI Fibrosi cistica

Come funziona il canale CFTR Lega ADP xchè ha idrolizzato ATP Lega ATP xchè non si ha idrolisi di ATP Canale aperto

NBD1 lega ATP e lo idrolizza Apertura del canale L’idrolisi di ATP all’NBD1 è una tappa limitante per l’apertura del canale. Se ATP non è idrolizzato, il canale è chiuso. PKA, fosforilando il dominio R, stabilizza il canale nella conformazione aperta Cl -

P P PP P PP P Quando il dominio R è iperfosforilato, NBD1 ha idrolizzato ATP ma NBD2 lega fortemente ATP e non lo idrolizza. In questo stato NBD1 non rilascia l’ADP formato e il canale rimane aperto per un tempo maggiore. In altre parole, l’idrolisi di ATP da parte di NBD1 è amplificata, mentre da NBD2 è inibita.

Come funziona il canale CFTR Canale chiuso Lega ADPLega ATP

Il grado di fosforilazione influenza la forza di legame NBD2 – ATP e la capacità di idrolizzare la stessa ATP Se il canale è defosforilato, NBD1 e NBD2 legano ATP e non la idrolizzano così il canale rimane chiuso

Via aerea – Epitelio polmonare CFTR Cl - H2OH2O muco In condizioni normali CFTR regola il passaggio di ioni Na + In questo caso l’uscita del Cl - è bilanciata dal Na + che attraverso un canale va in direzione opposta. L’acqua (proveniente dal muco) segue il sodio per osmosi

Via aerea – Epitelio polmonare affetto da FC CFTR Cl - H2OH2O muco Quando CFTR non funziona il cloro non esce e non si ha più regolazione dell’assorbimento di sodio, che pertanto si accumula nella cellula richiamando più acqua dai muchi che, pertanto, diventano viscosi.

Ghiandole sudoripare A livello delle ghiandole sudoripare abbiamo gli acini dove avviene la secrezione di NaCl e i dotti dove avviene il riassorbimento Nella FC non c’è riassorbimento e, pertanto, si verifica la produzione di sudore salato Ghiandole sudoripare

Quando si esegue? Il test è essenziale per la diagnosi di FC; è importante richiederlo nei bambini: - con screening neonatale positivo per FC - che abbiano presentato alla nascita sintomi gastrointestinali e/o respiratori cronici che inducono a sospettare una FC - con episodi di disidratazione grave, soprattutto nel periodo estivo. Test del sudore

Fase 1: Induzione del sudore Avambraccio del bambino 1°Elettrodo (collegato al polo negativo) con quadratino di carta assorbente imbevuto di sodio nitrato 2°Elettrodo (collegato al polo positivo) con quadratino di carta imbevuto di pilocarpina (che penetrerà all’interno della cute) Flusso di corrente di 1-2mA per circa 5 minuti Si sciacqua l’avambraccio con acqua demineralizzata e si asciuga Sullo stesso punto della pilocarpina viene posto un quadratino di carta assorbente precedentemente pesato che viene avvolto da una fascetta di materiale plastico fissata alla pelle con cerotto anallergico (il cosiddetto braccialetto) La fascetta è tenuta per 30 minuti, trascorsi i quali la fascetta sarà imbevuta di sudore Fase 2: calcolo della concentrazione di cloro nel sudore Si pesa la fascetta per determinare il peso del sudore e si sottopone al dosaggio del cloro mediante cloridometro La quantità minima di sudore che deve essere prelevata per avere un risultato attendibile è 60mg

Test del sudore Valori normali di cloro nel sudore < 60mEq/L Valori > 60mEq TEST POSITIVO Valori compresi tra 40-60mEq il test si ripete anche più volte per accertare se si tratta veramente di FC Il test si effettua a partire dal 40°- 45° giorno di vita perché al di sotto di tale età si potrebbe prelevare una quantità non sufficiente di sudore

Terapia antinfettiva (per combattere le infezioni causate dalla FC) Terapia antinfiammatoria (per combattere le infiammazioni polmonari; utilizzo di antinfiammatori e cortisonici) Terapia genica Terapia Alcuni ricercatori della California sono riusciti a modificare in laboratorio un virus capace di veicolare nell’organismo un gene sano che sostituisce quello difettoso responsabile della fibrosi cistica