Tesi triennale Genetica (La malattia di Milroy)

Università del Salento - Facoltà di Scienze MM. FF. NN.

Corso di laurea in scienze biologiche

Tesi di laurea in genetica: La malattia di Milroy: cause genetiche e casi clinici studiati

Relatore: Chiar.ma Prof.ssa Maria Giuseppina Bozzetti

Laureando: Silvana Danese

Anno Accademico: 2016/2017

Indice

• Introduzione ................................................................................. 3
• Composizione e ruolo del sistema linfatico ........................... 4
• Segni clinici della malattia di Milroy ....................................... 5
• Regolazione della linfoangiogenesi ........................................ 7
• Studi effettuati su modelli animali.......................................... 8
• Modalità di trasmissione della malattia ............................. 10
• Tipologie di mutazioni ............................................................... 12
• Mutazione missenso .................................................................. 13
• Delezione .................................................................................. 14
• Mutazione missenso in omozigosi ............................................. 16
• Mutazioni missenso differenti ................................................... 17
• Mutazione missenso e delezione ............................................... 18
• Errato splicing ............................................................................ 19
• Una mutazione nel gene VEGF-C provoca caratteristiche fenotipiche simili alla malattia di Milroy ............................. 20
• Altre sindromi nei personaggi dei "Freak Show" ........................ 25
• Ruth Berry ................................................................................. 25
• Joseph Merrick .......................................................................... 26
• Bobby Kork ................................................................................ 27
• Minnie Woolsey ........................................................................ 28
• Fred Wilson ............................................................................... 30
• Referenze ...................................................................................... 32

Introduzione

Durante il XIX secolo negli Stati Uniti erano molto in voga i "Freak Show", ovvero spettacoli a pagamento che consistevano nell’esibizione di persone o animali con rare malformazioni fisiche, allo scopo di scioccare gli spettatori. I protagonisti di questi spettacoli erano ermafroditi, gemelli siamesi, soggetti affetti da focomelia, ipertricosi o acromegalia. Un personaggio molto interessante, protagonista dei Freak show, è stata Fannie Mills, una ragazza che si ammalò della malattia di Milroy, a causa della quale i suoi piedi e le sue gambe divennero di dimensioni enormi.

La malattia di Milroy è un linfedema primario congenito, cioè un accumulo di linfa in vari distretti del corpo provocato da una disfunzione del sistema linfatico e si differenzia dal linfedema secondario, o acquisito, che può invece insorgere in qualsiasi momento della vita, in seguito a ustioni gravi, processi infiammatori, tumorali o come conseguenza di interventi chirurgici che coinvolgono i vasi linfatici.

Composizione e ruolo del sistema linfatico

Il sistema linfatico è un complesso di capillari, vasi linfatici e organi linfoidi presente nei mammiferi che trasporta un fluido detto linfa dallo spazio interstiziale dei tessuti al torrente circolatorio. La linfa deriva direttamente dal plasma espulso dalle arterie e, quindi, ha una composizione simile ad esso nonostante sia più ricca di lipidi e globuli bianchi e più povera di globuli rossi e proteine. Il sistema linfatico ha tre funzioni fondamentali:

• Una funzione di drenaggio: attraverso le pareti permeabili dei suoi vasi il sistema linfatico accoglie liquidi interstiziali e sostanze di scarto, rimettendoli in circolo dopo averli purificati e impedendo così il pericoloso ristagno di liquidi.
• Una funzione metabolica: garantisce il trasferimento dei trigliceridi assorbiti a livello dell’intestino tenue nella circolazione sistemica.
• Una funzione immunitaria: garantisce che la linfa venga filtrata dai linfonodi, i quali contengono linfociti ed anticorpi. In questo comparto la linfa si arricchisce di linfociti, i quali vengono in parte trasferiti al sangue, per poi arrivare ai tessuti ed incrementare la difesa immunitaria dell’organismo.

Segni clinici della malattia di Milroy

La malattia di Milroy è provocata da aplasia o ipoplasia linfatica, cioè rispettivamente assenza o presenza di un numero ridotto di dotti linfatici a causa di anomalie congenite nello sviluppo del sistema linfatico. Quindi, conoscendo le funzioni del sistema linfatico, è facile dedurre come questa condizione comporti un alterato drenaggio o stasi linfatica. Fenotipicamente i soggetti affetti dalla malattia di Milroy possono manifestare (Milroy, 1892), (Brice et al, 2005), (Connel et al, 2010):

• Gonfiore cronico degli arti o edema. Un tipico paziente affetto dalla malattia di Milroy manifesta, infatti, fin dalla nascita un gonfiore asimmetrico, cioè limitato ad uno degli arti inferiori (o esclusivamente al dorso del piede) e\o ad uno degli arti superiori. Tuttavia alcuni pazienti sviluppano il linfedema in entrambe le gambe o braccia. Il gonfiore può essere lieve o, nelle condizioni più gravi, degenerare in vera e propria elefantiasi (abnorme inspessimento della pelle e del sottostante tessuto connettivo).
• Profonde pieghe sulle dita dei piedi, le quali presentano spesso unghie sollevate e manifestano verruche, sviluppatesi in seguito ad infezione da Papilloma virus.
• Ipercheratosi, ovvero inspessimento eccessivo ed indurimento dello strato epiteliale della cute.
• Aumento del volume della vena safena, cioè la vena più lunga del corpo umano che percorre gli arti inferiori, senza che però si manifestino segni cutanei di malattie venose.
• Cellulite infettiva, ovvero un’infezione batterica che provoca un’infiammazione acuta e grave del derma e degli strati sottocutanei.
• Idrocele, cioè accumulo di un liquido trasparente nello scroto, con conseguente gonfiore testicolare.
• Ipospadia, cioè incompleto e anomalo sviluppo dell’uretra e del pene.

Esiste una notevole variazione inter e intra familiare nel grado dei sintomi della malattia di Milroy e nonostante la maggior parte dei pazienti manifesti il gonfiore sin dalla nascita, esistono rari casi in cui esso si è sviluppato solo successivamente, in alcuni casi anche intorno ai 50 anni. Inoltre in circa il 10% dei pazienti studiati, il gonfiore, presente sin dalla nascita, è regredito completamente. Sono inoltre stati riportati casi in cui la malattia di Milroy è stata diagnosticata grazie ad ecografie prima della nascita, a causa della manifestazione di idrope fetale (accumulo eccessivo di liquidi nei tessuti sottocutanei o nelle cavità sierose del feto) o a causa del rigonfiamento del dorso dei piedi nel feto (Spiegel et al, 2006).

Regolazione della linfoangiogenesi

Nel 2000 è stato identificato il gene responsabile della malattia di Milroy, il cui locus genico è 5q35.3 (cromosoma 5, braccio lungo, regione 3, banda 5.3). Questo gene è lungo 48.766 pb, poiché si estende da 180.601.506 pb a 180.650.271 pb, possiede 31 esoni e codifica per il recettore 3 del fattore di crescita dell’endotelio vascolare (VEGFR-3), lungo 1363 amminoacidi.

VEGFR-3 è un membro della famiglia dei recettori tirosino-chinasici (VEGFR-1, VEGFR-2, VEGFR-3) e questo tipo di recettori sono costituiti da una porzione extracellulare, formata da 7 domini simili a quelli delle immunoglobuline, da una singola porzione che attraversa la membrana cellulare e da una porzione intracellulare contenente uno o più domini tirosino-chinasici. Nel momento in cui uno di questi recettori lega il suo fattore specifico, tramite la propria porzione extracellulare, si innescano una serie di reazioni enzimatiche che prevedono la fosforilazione di specifici substrati che culminano con la trasmissione di un segnale all’interno della cellula. Nello specifico il legame tra il recettore VEGFR-3 ed il fattore di crescita dell’endotelio vascolare VEGF-C è fondamentale nella regolazione della linfoangiogenesi, ma sembra anche giocare un ruolo importante nella vasculogenesi. Il legame a questo fattore, infatti, garantisce il corretto differenziamento delle cellule endoteliali venose e arteriose e permette, successivamente, l’attivazione del fattore di trascrizione SOX18, il quale induce le cellule endoteliali del sistema vascolare ad esprimere il gene PROX1, che, a sua volta, dirige la formazione dei vasi linfatici a partire dalle vene cardinali (Francois et al, 2008), (Wigle et al, 2002). Il recettore VEGFR-3 lega anche il fattore di crescita dell’endotelio vascolare VEGF-D, il quale è coinvolto nello sviluppo della circolazione linfatica attorno ai bronchioli polmonari, ma non risulta indispensabile allo sviluppo del sistema linfatico.

Studi effettuati su modelli animali

L’importanza del legame tra recettore VEGFR-3 e fattore VEGF-C è stato confermato da studi eseguiti su modelli animali come topi, girini e zebrafish. In particolare è stato rilevato che topi con una delezione del gene che codifica per il recettore VEGFR-3, formano vasi sanguigni che risultano grandi in maniera anomala e hanno lumi difettivi, non subiscono il rimodellamento del plesso vascolare primario e muoiono durante l’embriogenesi molto prima dell’inizio dello sviluppo linfatico (Dumont et al, 1998), (Tammela et al, 2008). Topi che presentano una delezione a livello del gene che codifica per il fattore VEGF-C non subiscono alterazioni nello sviluppo del sistema vascolare ematico, ma in essi lo sviluppo del sistema linfatico risulta bloccato (Karkkainen et al, 2004). Il recettore VEGFR-3, sotto lo stimolo del fattore VEGF-C, è in grado di associarsi alla neuropilina-2 (NRP-2), principalmente espressa a livello dei vasi linfatici e grazie a tale legame è permesso il corretto sviluppo del sistema linfatico. Di conseguenza i topi privi del fattore VEGF-C, nei quali non avviene il legame tra il recettore VEGFR-3 e la neuropilina-2, non presentano anomalie nello sviluppo del sistema vascolare arterioso e venoso, ma manifestano una ridotta formazione dei vasi linfatici. Il fenotipo risultante è invece differente se si manifesta una mutazione a livello di uno dei due alleli del gen.