de Sire A1, Cannaviello G1, Moretti A1, Gimigliano F2, Iolascon G1 Compromissione ossea e discale in pazienti adulti β-talassemici: retrospective study de Sire A1, Cannaviello G1, Moretti A1, Gimigliano F2, Iolascon G1 Buongiorno a tutti! Oggi presenterò uno studio trasversale condotto su una popolazione di soggetti adulti affetti da beta-talassemia per valutare l’influenza di questa patologia sulla geometria e sulla qualità dell’osso e per valutare la presenza di calcificazioni intradiscali in questi soggetti. 1 Dipartimento Multidisciplinare di Specialità Medico-Chirurgiche e Odontoiatriche, Seconda Università degli Studi di Napoli 2 Dipartimento di Salute Mentale e Fisica e Medicina Preventiva, Seconda Università degli Studi di Napoli

β-Talassemie Patologie ereditarie caratterizzate da alterazioni del gene della catena globinica β sul cromosoma 11 con conseguente ridotta o assente sintesi di β globina L’incidenza annuale di soggetti sintomatici è: 1/100.000 a livello mondiale 1/10.000 a livello europeo 7000 casi di talassemia major in Italia Le beta-talassemie sono patologie a carattere ereditario dovute a alterazioni del gene della catena globinica β sul cromosoma 11 che portano ad una riduzione o assenza di sintesi di β globina. In Italia prevalgono le forme di Beta-talassemia nel delta padano, in Puglia, Calabria, Sicilia e Sardegna. Gli studi di genetica hanno mostrato come le mutazioni responsabili dell’insorgenza delle sindromi talassemiche sono originate casualmente in varie popolazioni e che un criterio di selezione naturale, basato sulla maggiore resistenza alla infezione malarica delle forme eterozigoti, abbia permesso a tali patologie di affermarsi in certe aree geografiche. Inoltre i flussi migratori delle popolazioni nel tempo hanno favorito la diffusione della talassemia anche nel Nord Europa, in America ed Australia, dove la malattia era quasi sconosciuta. Il numero di nuovi nati affetti per anno è compreso fra 300.000 e 500.000, pari a 5 casi ogni 10.000 abitanti (malattia rara). In Italia i portatori sani di talassemia sono circa 2,5 milioni, mentre i malati di talassemia maior sono circa 7.000. Galanello R et al. Orphanet J Rare Dis. 2010 Perrotta S, et al. Br J Haematol. 2000 11/12/2015

β-Talassemie β-talassemia major o morbo di Cooley esordio a 2 anni anemia severa, ritardo di crescita, pallore, ittero, ipotonia muscolare, epatosplenomegalia, alterazioni scheletriche necessità di terapia trasfusionale → complicanze da accumulo di ferro β-talassemia intermedia esordio tardivo anemia moderata, ematopoiesi intra ed extra-midollare che comporta complicanze (osteoporosi, deformità ossee e dismorfismi facciali), predisposizione a trombosi β-talassemia minor clinicamente asintomatica moderata anemia in alcuni casi Le beta-talassemie possono presentarsi in diverse forme a seconda dell’alterazione genetica di base. In particolar modo evidenze di alterazioni ossee si manifestano nella talassemia major e in quella intermedia. Galanello R et al. Orphanet J Rare Dis. 2010 11/12/2015

β-Talassemie e osso Fattori genetici hanno un ruolo chiave nel “bone modeling” e nel “bone remodeling“ nei soggetti β-talassemici: Gene COLIA1 (collagen type Ia) gene che codifica per il collagene di tipo 1, principale proteina costituente l’osso polimorfisimi del sito Sp1 del gene COLIA1 sono associati ad osteoporosi severa e fratture patologiche a livello vertebrale e femorale in pazienti talassemici Transforming Growth Factor-β1 (TGF- β1) fattore di crescita predominante nel tessuto osseo prodotto dagli osteoblasti ↓ attività osteoclastica ↑ proliferazione e differenziazione dei preosteoblasti una delezione (713-8delC)del gene TGF-β1 → ↓ BMD Vitamin D receptor (VDR) recettore ormonale intracellulare, espresso ubiquitariamente, che lega selettivamente il 1,25-diidrossi-colecalciferolo e media i suoi effetti polimorfismo del VDR è un ulteriore fattore di rischio per ↓ BMD Come già discusso in precedenza, è stato dimostrato che diverse alterazioni possono influenzare il tessuto osseo da un punto di vista genetico Galanello R, et al. Orphanet J Rare Dis 2010 Toumba M, et al. J Osteoporos 2010 Baldini M, et al. Ann Hematol 2010 Vogiatzi MG, et al. J Bone Miner Res 2009 Voskaridou E, et al. Pediatr Endocrinol Rev 2008 Singh K, et al. J Clin Densitom 2013 Sundar IK et al. Front. Pharmacol 2011 11/12/2015

β-Talassemie e osso La β-talassemia major è frequentemente caratterizzata da una riduzione della BMD per diversi fattori: espansione midollare tossicità del ferro sugli osteoblasti terapia ferro-chelante disfunzione endocrina asse ormone della crescita (GH) - insulin growth factor-1 (IGF-1) Ipogonadismo / ritardo della pubertà alterata omeostasi del calcio ipoparatiroidismo ipotiroidismo e diabete epatite cronica da HCV nefrolitiasi Inoltre la beta-talassemia, in particolar modo la forma major, è caratterizzata frequentemente da una riduzione della densità minerale ossea, dovuta a fattori quali l’espansione midollare, la tossicità del ferro sugli osteoblasti, spesso successiva a terapia ferro-chelante e alterazioni endocrine tipiche. Voskaridou E, et al. Br J Haematol. 2004 Skordis N, et al. Pediatr Endocrinol Rev. 2008 Olivieri NF et al. Am J Pediatr Hematol Oncol. 1992 11/12/2015

β-Talassemie e IDC La calcificazione del disco intervertebrale (IDC, intervertebral disc calcification) è un fenomeno legato all'età, solitamente idiopatico   Le β-talassemia sono spesso associate ad un sovraccarico di ferro nei tessuti Presenza di IDC in pazienti nei ß-talassemici? Le calcificazioni dei dischi intervetebrali sono solitamente fenomeni correlati all’età di natura idiopatica. Possono però essere associati ad emocromatosi, che è una condizione che può essere riscontrata anche in caso di talassemie. Attualmente in letteratura solo un case report ed uno studio osservazionale hanno valutato un’eventuale associazione tra talassemie e calcificazioni intradiscali. Baty V, et al. J Neurosurg 2003 Aessopos A, et al. Eur J Haematol 2008 11/12/2015

Obiettivo dello studio Valutare in una popolazione di pazienti adulti ß-talassemici: compromissione ossea geometrica → Hip Structural Analysis (HSA) qualitativa → Trabecular Bone Score (TBS) compromissione discale presenza di IDC → esami radiografico Pertanto nel nostro studio abbiamo deciso di valutare l’influenza della beta-talassemia non solo sulla densità minerale ossea, ma anche sulla geometria e sulla qualità dell’osso, valutate rispettivamente con l’ Hip Structural Analysis e il Trabecular Bone Score. Inoltre come outcome secondario del nostro studio abbiamo valutato l’eventuale presenza di calcificazioni a livello dei dischi intervetebrali in questo gruppo di pazienti. 11/12/2015 7

Metodi Studio retrospettivo Pazienti adulti (età: 18 - 50 anni) Diagnosi di β-talassemia 2 gruppi in base ai valori della densitometria ossea (metodo DXA): pazienti con valori della BMD inferiori alla norma per età (Zs ≤ -2) pazienti con valori della BMD compatibili con la norma per età (Zs > -2) Abbiamo condotto il nostro studio su una popolazione di soggetti adulti affetti da beta-talassemia dividendoli in accordo con l’International Society for Clinical Densitometry in 2 gruppi: 1 di soggetti con valori di BMD inferiori alla norma per età e quindi Zscore inferiore o uguale a -2 deviazioni standard e l’altro costituito da soggetti con Zscore maggiore di -2 e quindi con valori di BMD compatibili con la norma. Adult Official Positions of International Society for Clinical Densitometry (ISCD) 2015. 11/12/2015 8

Outcome Hip Structural Analysis (HSA) Trabecular Bone Score (TBS) Hip Axis Length (HAL) Femoral Strength Index (FSI) Cross-Sectional Moment of Inertia (CSMI) Cross-Sectional Area (CSA) Section Modulus (Z) Buckling Ratio (BR) Trabecular Bone Score (TBS) TBS ≤ 1,20 : microarchitettura anormale TBS > 1,20 e < 1,35 : parzialmente alterata TBS ≥ 1,35 : normalità Calcificazioni intradiscali geometria dell’osso qualità dell’osso compromissione discale Abbiamo valutato la geometria ossea con l’ Hip Structural Analysis e i suoi parametri: l’Hip Axis length, ovvero la lunghezza dell’asse femorale, il cui aumento fa aumentare il rischio fratturativo, il Femoral Strength Index, indice di resistenza femorale, ovvero il rapporto tra la compressione del collo femorale e la sollecitazione di compressione attesa per una caduta sul grande trocantere, il Cross-Sectional Moment of Inertia, che misura come la massa si distribuisce intorno ad un asse centrale, la Cross-Sectional Area (CSA), che misura l’area trasversa del collo femorale e il Section Modulus, che quantifica la resistenza al carico in flessione. Al diminuire di questi 4 parametri, diminuisce la resistenza femorale. Infine, abbiamo valutato il Buckling Ratio, rapporto tra il raggio esterno e lo spessore dello strato compatto, indice di fragilità e instabilità della corticale, al cui aumentare diminuisce la resistenza ossea. Inoltre abbiamo valutato la qualità dell’osso mediante il TBS che stratifica in 3 gruppi la microarchitettura trabecolare: anormale, parzialmente alterata e normale. Come outcome secondario abbiamo valutato la prevalenza dell calcificazioni intradiscali nella nostra popolazione. 11/12/2015 9

Risultati 49 partecipanti F/M = 35/14 Età media: 35,16 ± 9,59 anni BMI medio: 23.39 ± 3,30 kg/m2 44 con diagnosi di β-talassemia major 5 con diagnosi di β-talassemia intermedia 47/49: terapia trasfusionale 46/49: terapia ferro-chelante Abbiamo analizzato 49 pazienti adulti beta-talassemici, di cui 39 con diagnosi di beta-talassemia major e 10 con talassemia intermedia. Quasi l’intero campione era sottoposto a trasfusioni ed effettuava terapia ferro-chelante 11/12/2015 10

Risultati I risultati dimostrano ovviamente tutte differenze statisticamente significative tra I 2 gruppi per quanto riguarda la BMD, il Tscore e lo Zscore in tutti I distretti esaminati (total body, colonna vertebrale L1-L4 e collo del femore) 11/12/2015 11

Risultati Alla valutazione con l’Hip Structural Analysis notiamo come ad eccezione del buckling ratio tutti gli indici siano peggiori nei talassemici con Zs inferiore o uguale a -2, ma solo il femoral strength index e la cross-sectional area si differenzino tra i 2 gruppi in modo statisticamente significativo. 11/12/2015 12

Risultati Differenze statisticamente significative tra I 2 gruppi si notano invece alla valutazione del TBS, sia come valore medio che è 1,07 nei soggetti con BMD inferiore alla norma contro 1,14 in quelli con Zscore maggiore di -2, sia categorizzandolo in 3 gruppi in base alla qualità della microarchitettura ossea. 11/12/2015 13

Risultati Prevalenza delle IDC: 14,29 % 5/7 calcificazione singola 13 calcificazioni dei dischi intervertebrali: 10 (76,92 %) a livello toracico 3 (23,08 %) a livello lombare 7 pazienti su 49 avevano almeno una calcificazione di un disco intervertebrale, mostrando quindi una prevalenza del 14,29%. Di questi 7, 5 avevano una singola calcificazione, uno 3 e uno 5 per un totale di 13 calcificazioni. Le 13 calcificazioni erano presenti 10 a livello toracico e 3 a livello lombare. 11/12/2015 14

β-Talassemie e TBS Soggetti adulti β-talassemici vs controlli TBS medio: 1,04 ± 0,12 vs 1,34 ± 0,11 (p <0,001) TBS correlato alla BMD In letteratura vi sono pochi studi che hanno analizzato l’influenza della talassemia sulla microarchitettura ossea. In particolare solo uno studio italiano condotto nel 2014 ha analizzato il TBS in 124 pazienti con beta-talassemia major confrontandolo con il valore di 64 controlli, con una differenza statisticamente significativa tra i 2 gruppi. Il TBS medio del gruppo di studio è risultato 1,04, valore simile a quello ottenuto nel nostro campione. Baldini M, et al. Calcif Tissue Int. 2014 11/12/2015

β-Talassemie e TBS β-talassemici con Zs ≤ -2 vs β-talassemici con Zs > -2 TBS medio: 1,00 ± 0,10 vs 1,14 ± 0,14 (p <0,001) I nostri dati invece mostrano… 11/12/2015

β-Talassemie e IDC Donna di 39 anni Beta-talassemia major e emocromatosi secondaria Affetta da condrocalcinosi Lombalgia da 1 mese Esami radiografici hanno mostrato IDC del tratto toracico basso e a livello lombare La RM ha mostrato una marcata compressione del midollo spinale per un’ernia del disco L1-L2 La compressione era secondaria a depositi di cristalli di pirofosfato di calcio diidrato (PPCD). Solo 2 sono gli studi che hanno valutato la presenza di calcificazioni dei dischi intervetebrali in pazienti talassemici. Il primo studio riguarda un case report di una donna di 39 anni affetta da condrocalcinosi, β-talassemia major e emocromatosi secondaria. Questa donna manifestava lombalgia da 1 mese e esami radiografici hanno evidenziato calcificazioni multiple a livello della colonna. Inoltre con la risonanza si è vista un’ernia discale a livello lombare. L’associazione tra talassemia e IDC non può essere definita in questa donna essendo affetta da condrocalcinosi. Baty V, et al. J Neurosurg 2003 11/12/2015

β-Talassemie e IDC Prevalenza delle IDC negli adulti: 5-6% Prevalenza delle IDC in pz affetti da talassemia intermedia: 23,33% Non è stata dimostrata una correlazione delle IDC né con l’emopoiesi extramidollare, né con la funzione delle paratiroidi, né con la terapia ferro-chelante. anemia diminuzione di ossigeno e eccessiva produzione di radicali liberi diminuita sintesi di proteoglicani e collagene degenerazione e calcificazione del disco intervertebrale Il secondo studio condotto nel 2008 da Aessopos e collaboratori ha mostrato una prevalenza del 23,33 % di calcificazioni intradiscali in un gruppo di 30 donne affette da talassemia intermedia, percentuale maggiore di quella solitamente riscontrata nella popolazione adulta non talassemica. Questo studio però non ha mostrato una correlazione tra le calcificazioni e le sue possibili ipotesi patogenetiche riscontrabili nelle talassemie. Pertanto l’ipotesi più accredita rimane che in caso di talassemia, l’anemia porta ad una diminuzione di ossigeno e aumento della produzione di radicali liberi, diminuita sintesi di proteoglicani e collagene, con una conseguente degenerazione e calcificazione del disco intervertebrale Chanchairujira K, et al. Radiology 2004 Aessopos A, et al. Eur J Haematol 2008 Osarogiagbon UR, et al. Blood 2000 11/12/2015

Conclusioni Le β-talassemie sono caratterizzate non solo da una riduzione della BMD, ma anche da un’alterazione della microarchitettura ossea HSA e TBS andrebbero integrate nella valutazione della compromissione ossea tipica dei soggetti talassemici Inoltre, ulteriori studi dovrebbero essere condotti per valutare l’effettiva correlazione tra IDC e talassemie In conclusione le β-talassemie sono caratterizzate non solo da una riduzione della BMD, ma anche da compromissione ossea, sia geometrica che qualitativa. L’Hip Structural Analysis e ancor di più il TBS andrebbero integrate nella valutazione della compromissione ossea di soggetti affetti da beta-talassemia, in un’ottica di un corretto management e prevenzione dell’evento fratturativo. Ulteriori studi inoltre dovrebbero essere condotti per valutare l’effettiva correlazione tra calcificazioni intradiscali e talassemia. 11/12/2015

Vi ringrazio per l’attenzione! Giovanni Cannaviello Dipartimento di Specialità Medico-Chirurgiche ed Odontoiatriche Centro di Ricerche su Osteoporosi e Malattie dell’Osso (C.R.O.M.O.) Seconda Università degli Studi di Napoli cannaviellog@alice.it