Appunti Farmacologia applicata

DISTROFIA MUSCOLARE DI DUCHENNE

La distrofia muscolare di Duchenne è una patologia ereditaria alquanto frequente, 1 su 3500 nati vivi, è dovuta a caricodel gene che codifica per la distrofina, la quale è una proteina espressa a livello delle fibre muscolari scheletriche, hatre isoforme: quella più espressa è quella presenta a livello muscolare, poi, c'è quella cardiaca e quella neuronale. Ladistrofina è una proteina che rientra in un grande complesso multiproteico, che, a livello della membrana della fibramuscolare scheletrica connette elementi del citoscheletro alla matrice extracellulare, è molto lunga, ha un dominio Nterminale, che lega l'actina, a livello interno della fibra muscolare, e uno C terminale, che si connette a delle proteinedella membrana della fibra muscolare (sarcolemma): fa da ponte tra il citoscheletro e la matrice extracellulare. Il suoruolo è importante perchè nella sua porzione

intermedia possiede delle regioni cerniera (4-5) che possono ripiegarsi così rispondono alle sollecitazioni, durante i continui cicli di contrazioni e rilassamento della fibra muscolare →la fibra muscolare si mantiene elastica grazie alla distrofina.

Ci sono tanti tipi di distrofia muscolare, possono coinvolgere, oltre alla distrofina, anche altre proteine che costituiscono questo complesso che regola i cicli di rilassamento e di contrazione. La più frequente è la distrofia di Duchenne. Le mutazioni note sono diverse, puntiformi, indel, ma le più frequenti sono delle delezioni, tra queste le più frequenti sono quelle che coinvolgono gli esoni dal 43 al 54. La distrofina è il gene più grande del nostro genoma, aspetto importante per un protocollo di terapia genica. Il suo cDNA è di circa 17 kbp. Queste delezioni in genere portano alla formazione di una proteina tronca, sono autoframe, non si ha espressione di distrofina. Sono

Pazienti in cui la distrofina non è mai stata prodotta. La conseguenza della mancanza della distrofina è che sono delle fibre muscolari che non hanno la capacità di rispondere alle sollecitazioni meccaniche, mancando questo complesso proteico, il tessuto muscolare, alla nascita, si manifesta normale, con il tempo la fibra muscolare degenera. Per questo, è una patologia progressiva, molto rapida, già a 5-6 anni i pazienti hanno la struttura scheletrica degli arti compromessa (sedia a rotelle), poi, subentrano problemi a carattere respiratorio, fino a problemi a livello cardiaco → la morte sopraggiunge tra i 20 e i 30 anni, per arresto cardiorespiratorio. È invalidante già dai primi anni di vita. Durante questa progressiva perdita della funzionalità, il tessuto muscolare va in contro a degenerazione: necrosi delle fibre muscolari scheletriche e sostituzione con tessuto fibrotico, si crea uno stato infiammatorio notevole, è una

patologia letale e invalidante fin dall'inizio. La qualità della vita è molto limitante, soprattutto quando coinvolge la muscolatura diaframmatica e respiratoria, c'è la necessità di una ventilazione assistita.

C'è una forma di distrofia muscolare, causata sempre dal gene che codifica per la distrofina, ma correla con un fenotipo più lieve: distrofia muscolare di Becker: la distrofina non funziona correttamente, in questo caso, le mutazioni comportano la produzione della distrofina, ma è molto più corta, mancano lunghi tratti della regione centrale. Ha le porzioni N e C terminali corrette, stabilizza, quindi, il complesso multiproteico, facendo il legame con l'actina e con gli altri elementi. La dinamicità, però, è limitata, in risposta alle sollecitazioni. Si mantiene il frame di lettura, è meno funzionate. Il fenotipo, in questo caso, non è letale, i pazienti sopravvivono,

c'è una perdita progressiva dellafunzionalità della fibra muscolare, ma non si verifica la necrosi del tessuto muscolare. Le caratteristiche sintomatologiche sono una forte debolezza muscolare, non tutti necessitano della sedia a rotella, deambulano, la muscolatura diaframmatica e intercostale non è così compromessa da essere letale o di necessitare la ventilazione artificiale. La qualità di vita è decisamente migliore.

I topi MDX →sono topi che presentano una mutazione puntiforme per il gene della distrofina, gli animali hanno una progressione della perdita della funzionalità della muscolatura, inizialmente, è analoga alla patologia umana, presentando necrosi delle fibre muscolari. È un modello che per i primi 12 mesi di vita dell'animale è molto sovrapponibile alla patologia umana. Per il topo, però, non è letale, in quanto si genera un fenomeno di compensazione: questi animali up regolano l'utrofina.

Dal punto di vista strutturale, l'utrofina è molto simile alladistrofina, presenta una porzione N terminale che interagisce con l'actina, una porzione C terminale che forma un complesso con le altre proteine del sarcolemma e una parte centrale che formano le regioni cerniera. È espressa solo a livello fetale, normalmente, poi, la sua espressione si riduce. Nel topo MDX avviene un'up regolazione dell'utrofina. Questo comporta che la progressione della patologia si arresti, c'è la generazione di nuove fibre muscolari, formate dalle cellule satelliti muscolari, così hanno delle fibre funzionanti, l'utrofina fa le vedi della distrofina. È un modello utile per vedere gli interventi della prima fase. Questo fenomeno di compensazione è un altro elemento importante per creare qualche protocollo alternativo sull'uomo. Le fibre muscolari non si rigenerano, quindi, le fibre sono a posto funzionalmente al momento della nascita.lesollecitazioni meccaniche non correttamente contrastate dall'assenza di distrofina portano alla necrosi del tessuto. Un aspetto importante è intervenire quando la necrosi non ha colpito tutte le fibre, si dovrebbe fare una diagnosi che permetta un intervento precoce per avere successo. Le cellule satelliti muscolari non sono cellule staminali, ma sono delle cellule che possono portare a un normale turn over molto lento a sostituire le fibre danneggiate, ma in un contesto fisiologico. Sono tra le cellule che possono essere prelevate dal paziente ed essere coltivate in vitro → protocollo ex vivo. Le terapie attuali non sono terapie curative, né rallentano la progressione, ma cercano di alleviare il quadro farmacologico: si cerca di potenziare la funzionalità delle fibre muscolari ancora attive, con farmaci che agiscono sui canali del calcio. Si agisce, inoltre, con antinfiammatori, per cercare di controllare le conseguenze dell'infiammazione locale.

seguito della necrosi che si genera. Queste sono le terapie farmacologiche. La terapia cellulare prevede l'uso di cellule staminali o quelle satelliti, opportunamente istruite, reimpiantate nel paziente per prolungare la possibilità di avere fibre muscolari funzionanti. Ad oggi, non ci sono risultati rilevanti, se non a un certo ritardo nell'incapacità completa di usare la muscolatura degli arti. Per questo motivo è la patologia per cui tutti i protocolli possibili sono stati proposti.

LEZIONE 12

La distrofia muscolare di Duchenne è causata dalla mutazione del gene della distrofina, presente sul braccio corto del cromosoma X → X-linked disease. È un complesso multiproteico fondamentale affinché la fibra muscolare possa funzionare correttamente durante i diversi cicli di rilassamento e contrazione. Molte distrofie sono causate da mutazioni di geni che codificano per proteine che costituiscono questo complesso proteico. La distrofina

Connette il citoscheletro alla matrice extracellulare e con la porzione C-terminale prende contatto con le altre proteine, quindi connette il citoscheletro alla matrice cellulare. La porzione centrale ha delle regioni cerniere che è importante per il suo ruolo. L'assenza di distrofina determina l'incapacità di rispondere alle sollecitazioni muscolari. Le fibre muscolari sono sostituite dal collagene. Oltre alla necrosi del muscolo, si instaura un'infiammazione generale, degenerando rapidamente. I primi segni sono a livello della muscolatura degli arti. In età scolare, i pazienti sono già in sedie a rotelle, la necrosi della muscolatura respiratoria (diaframmatica e intercostale) determina la letalità. L'isoforma cardiaca della distrofina ha un ruolo importante, determinando cardiopatie. Uno dei problemi nel formulare il protocollo contro questa patologia è che il gene è molto grande (il più grande del genoma umano).

I portatori di tale patologia hanno livelli bassi di distrofina, ma sono sufficienti per avere un fenotipo sano. Hanno una debolezza muscolare generalizzata, ma assenza di necrosi. Le mutazioni che sono causa della patologia sono diverse: in misura minore quelle puntiformi, le più frequenti sono delle delezioni: quelle più frequenti sono negli esoni 45-53, meno frequenti sono gli esoni nei primi 20 esoni. Sono tutte delezioni autoframe → produzione di una proteina tronca. A livello del tessuto muscolare, ci sono le cellule satelliti, che replicano e danno origine alle fibre muscolari specializzate. La progressione del danno è abbastanza rapida. Rispetto alla possibilità di fare una diagnosi ossia il momento in cui si può intervenire dal punto di vista clinico, è fatta tardi, perché il sospetto viene quando i bambini sono in età prescolare, in quanto i bambini hanno debolezza fisica → la degenerazione è avanzata. Il

Il protocollo di terapia genica è rivolto soltanto alle fibre che non sono ancora andate in degenerazione, in quanto si deve ripristinare la funzionalità. Il momento in cui si interviene è fondamentale. Si deve avere la possibilità di fare diagnosi precoci, prenatali o screening post-natali. Durante i primissimi anni, si ha la degenerazione della muscolatura scheletrica, che fa seguito alla muscolatura respiratoria, infine, quella cardiaca. Questa patologia coinvolge un solo organo che, però, è distribuito in più distretti. La frequenza è 1 su 3500, patologia a carattere ereditario frequente. Esiste un altro fenotipo ossia quello di Becker, coinvolge sempre mutazioni della distrofina, la proteina è in grado di formare il complesso con le altre proteine del sarcolemma, è una distrofina tronca, ma espressa e funzionante. Non è un fenotipo letale, in funzione delle delezioni, quindi, dell'entità.

della porzione mancante della distrofina, si avrà uno specifico fenotipo, non ci saranno problemi respiratori, potranno avere in tarda età problemi nella deambulazione (sedia a rotelle). La terapia attuale è solo una terapia palliativa, riduzione del processo infiammatorio, con un prolungamento limitato della funzionalità muscolare.