Il gene del male

Il gene del male

I mastociti

I mastociti sono un tipo di leucociti appartenenti alla categoria dei granulociti (vedi figura 1). Nella fase non ancora matura li troviamo nel sangue, da cui si diffondono a tessuti diversi (pelle, mucosa, cervello, vie respiratorie) dove evolveranno verso il fenotipo maturo.

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Figura 1. I mastociti (in rosso) sono un tipo di granulocita, ovvero di globulo bianco (leucocita) del sistema immunitario innato. Disegno di Paolo Maccallini.

L’avvenuta maturazione dei mastociti si manifesta con l’espressione dei recettori FCεRI e HLA-DR. Il primo è legato alla più famosa funzione dei mastociti, ovvero qualla di degranulare in presenza di IgE specifiche per determinati antigeni (vedi figura 2); il secondo è legato a una funzione meno nota, che i mastociti condividono con gli altri granulociti, ovvero quella di presentare gli antigeni alle cellule T helper (Th). Il recettore FCεRI si lega alla regione costante delle IgE (regione Fc) e manda un segnale alla cellula affinché essa degranuli, rilasciando le sue potenti armi chimiche, in grado di distruggere la minaccia (parassita, battere o fungo). A questa funzione dei mastociti sono legati i fenomeni allergici e lo shock anafilattico.

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Figura 2. Attivazione dei mastociti mediata da IgE. Disegno di Paolo Maccallini.

Durante la degranulazione i mastociti liberano una grande quantità di molecole, con effetti molto diversi; ma queste molecole possono essere rilasciate in modo selettivo anche in assenza di degranulazione, in risposta a stimoli eterogenei. Un riassunto schematico delle funzioni di questi mediatori si trova in figura 3 (Warnesson S, Pejler G, 2014). Come si vede tale arsenale chimico interferisce con svariati sistemi, come quello circolatorio e quello nervoso, oltre che con altre componenti del sistema immunitario innato e con il collagene.

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Figura 3. Funzioni delle varie molecole rilasciate dai mastociti sotto stimoli diversi. La fonte di questa illustrazione è  (Warnesson S, Pejler G, 2014). Mi sono permesso di aggiungere in rosso la retroregolazione positiva che sia l’istamina quanto la triptasi hanno sui mastociti. Infatti entrambe le molecole posseggono recettori sui mastociti stessi, e la loro presenza contribuisce a indurre altri mastociti a rilasciare le stesse molecole.

La sindrome di attivazione mastocitaria (MCAS)

Da molti anni è nota una malattia proliferativa dei mastociti (mastocitosi) in cui un numero troppo alto di questi granulociti nei tessuti è direttamente proporzionale al livello della tripatsi nel sangue. Questa rara malattia ha una base genetica riconducibile a una mutazione del gene KIT (identificata con la sigla D816V), il quale codifica per una proteina di membrana dei mastociti detta transmembrane tyrosine kinase receptor o anche CD117 (Nagata H et al. 1995). In questa sede non ci interessa la mastocitosi, che è una condizione rara e tuttavia già ben caratterizzata in termini di diagnosi e trattamento. Ci interessa piuttosto una condizione, paventata per la prima volta nel 1991, in cui si ha un aumento del rilascio di mediatori specifici dei mastociti (non uno in particolare), senza proliferazione dei mastociti stessi (Roberts LJ, Oates JA, 1991). Il riscontro di evidenze sempre maggiori a favore della esistenza di una siffatta patologia, ha portato alla pubblicazione dei criteri diagnostici per questa condizione, denominata ‘sindrome di attivazione mastocitaria’ (mast cells activation syndrome, MCAS) (Akin C et al. 2010). La MCAS è caratterizzata da una sorprendente e soverchiante varietà di sintomi, tra cui alcuni soggettivi, come:

  • fatica;
  • deficit cognitivi;
  • alterazioni del comportamento (ansia, agitazione, attacchi di panico, depressione);

altri obiettivabili, come

  • ipermobilità articolare;
  • ipotensione, tachicardia;
  • rash cutanei, ulcere, follicoliti;
  • ridotta capacità di rimarginazione delle ferite con sanguinamento copioso;

e tanti altri (Afrin, LB in Mast Cells, 2013). Questa presentazione clinica lascia increduli in un primo momento, ma risulta perfettamente comprensibile nell’istante in cui si consideri la diffusione ubiquitaria dei mastociti e la varietà di tipo e funzioni dei mediatori da essi rilasciati (vedi ancora figura 3).

Marcatori biologici per la MCAS

I mediatori che possono essere misurati nel siero per supportare una diagnosi di MCAS sono elencati di seguito con la relativa sensibilità (Vysniauskaite, M et al 2015):

  1. eparina basale (41%);
  2. triptasi (10%);
  3. cromogranina A (12%);
  4. N-metilistamina (22%).

Di questi solo la triptasi e la cromogranina A (usata anche come marcatore tumorale) possono essere eseguiti in Italia. Ma come si vede, la sensibilità di questi due marcatori è modesta. Si ricorda che la sensibilità di un test è il numero di risultati positivi ottenuti in un campione di 100 persone che siano portatrici della malattia (Parikh, R  et al. 2008). Mediatori meno specifici dei mastociti sono IL-1, IL-6, IL-8, TNF-alpha, and VEGF, tra gli altri.

Terapie per la MCAS

La terapia dela MCAS si avvale dell’uso di antagonisti dei recettori H1 (desloratadina, cetirizina etc) e H2 dell’istamina (ranitidina, famotidina), di stabilizzatori dei mastociti (sodio cromoglicato, ketotifene), degradatori della istamina (vitamina C) e altro (Afrin L et al. 2016).

MCAS, POTS, EDS III

Nel 2015 un gruppo australiano pubblicò un articolo in cui si descriveva la presenza contemporanea di tre malattie relativamente rare, in un gruppo di 6 persone. Le patolgie riportate erano la MCAS, di cui abbiamo discusso sopra, la ipotensione posturale ortostatica (postural orthostatic tachycardia syndrome, POTS), e la sindrome di Ehlers Danlos (EDS) (Cheung I et al 2015).

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Figura 4. Lo standing test di un soggetto di sesso femminile caratterizzato da ipermobilità articolare e clinica compatibile con la ME/CFS. Si noti il progressivo aumento della frequenza cardiaca dopo il passaggio dalla posizione supina a quella eretta, nonché l’instabilità pressoria. Il primo aspetto configura una diagnosi di POTS, il secondo non è necessario alla diagnosi di POTS, ma rivela una incertezza del sistema pressorio forse legata alle anomalie meccaniche delle pareti dei vasi. Grafico e misure di Paolo Maccallini.

La POTS è un tipo di intolleranza all’ortostatismo (orthostatic intollerance, OI), definita dalla persistenza di sintomi di OI associati a un incremento di 30 pulsazioni al minuto o a una pulsazione maggiore di 120 b/m, dopo dieci minuti di postura eretta (vedi figura). Per la diagnosi di POTS non è richiesta la presenza di ipotensione ortostatica (un’altra forma di OI). I sintomi di OI si acuiscono quando si assume la posizione eretta e sono i seguenti: deficit cognitivi quali perdita di memoria, ridotta concentrazione e capacità di ragionamento (fino alla perdita di coscienza); difficoltà visive, vertigini, mal di testa, fatica, aumento o diminuzione pressoria, debolezza, nausea, dolore addominale, sudorazione anomala, tremori, e intolleranza allo sforzo. Questa sintomatologia migliora sdraiandosi. La EDS è una malattia caratterizzata da difetti nelle articolazioni e nelle pareti dei vasi, ricondotti in molti casi a specifici difetti nei geni che codificano per il collagene (Bayers e Murray, 2013). La forma più comune di EDS (1/10.000-15.000) è il tipo III, chiamata tipo ipermobile (EDS hypermobility type, EDS-HT), condizione a cui ci si riferiva in passato con il nome di sindrome di ipermobilità articolare (joint hypermobility syndrome, JHS). Questa patologia ereditaria è caratterizzata da spiccata mobilità delle articolazioni, da sintomi muscolo-scheletrici, disautonomia e disturbi gastrointestinali (Grahame R, 2009). Sebbene la EDS-HT sia stata associata a mutazioni nel gene per la tenascina-X (Schalkwijk J, 2001) e nel gene COL3A1 (Narcisi P, 1994), attualmente non esiste un test genetico per questa forma di EDS, e la diagnosi rimane basata sui criteri clinici, come la scala di Brighton (Grahame R, 2000).

Una origine ereditaria si è ipotizzata tanto per la MCAS (Molderings GJ et al. 2007) che per la EDS III (Grahame R, 2009), sebbene i tentativi di rintracciare i geni difettosi siano stati a lungo velleitari. La POTS sembra più relegata invece a una eziologia post-infettiva (Sandroni P et al. 2009) (Kanjwal K, et al. 2011) (Li H et al. 2014), ma anche in questo tipo di eziologie una predisposizione genetica non può essere esclusa. In ogni caso una concorrenza di queste tre patolgie in sei individui sembra un evento altamente improbabile, a meno che non si ammetta una origine comune delle tre condizioni.

Il gene del male

Partendo da questo presupposto, un gruppo di ricerca statunitense, guidato dal National Institute of Health (NIH), ha scansito il DNA dei componenti di 35 famiglie in cui erano presenti molti membri con una combinazione di manifestazioni cutaneee di tipo allergico, disautonoma, sintomi gastrointestinali, dolore cronico, ipermobilità articolare. Si noti che questo raggruppamento di sintomi è simile a quello descritto nel paragrafo precedente, ovvero è classificabile come MCAS+POTS+EDS III. Ebbene, i ricercatori hanno potuto dimostrare che molti di questi individui, ma non tutti, presentavano una elevazione della triptasi nel sangue. Non solo, ma questa anormalità è risultata legata a copie multiple (due o tre) del gene che codifica per la isoforma alpha della triptasi (gene TPSAB1). In particolare, coloro che avevano una tiplicazione del gene nello stesso allele erano coloro con triptasi più alta e con sintomi peggiori (Lyons JJ et al. 2016). Questo permette di identificare finalmente in modo obiettivo un gruppo di pazienti che fino ad oggi ha vagabondato da un medico all’altro, per anni, senza poter trovare una soluzione ai propri molteplici problemi di salute e a una condizione di disabilità cronica spesso annichilente e confusa con patologie psichiatriche (vedi queste testimonianze). In questo video divulgato dall’NIH all’inizio del 2016 si descrive la scoperta, quando ancora il gene non era stato identificato, mentre in questo video del 17 ottobre viene presentata la identificazione del difetto genetico. Tuttavia, come evidenziato in precedenza, una triptasi elevata si riscontra solo nel 10% dei casi di MCAS e questo fa pensare che solo i pazienti in cui la MCAS si associ alla POTS e alla ipermobilità articolare, ci si possa aspettare questo tipo di causa genetica. Per tutti gli altri soggetti sono necessari altri studi, senza escludere che possano aversi anche casi indotti da fattori ambientali (infezioni, esposizioni a sostanze tossiche, muffe etc).

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Figura 5. Nuovi criteri diagnostici per la ME/CFS proposti dal’institute of medicine (IOM) nel 2015 dopo una accurata revisione della letteratura disponibile (IOM, 2015).

E la ME/CFS?

I pazienti MCAS+POTS+EDS III potrebbero in alcuni casi essere stati classificati come ME/CFS. Infatti:

  • è stato riportata in almeno un’occasione l’occorrenza negli stessi pazienti di una clinica compatibile con ME/CFS, di intolleranza ortostatica (la POTS è un tipo di intolleranza ortostatica) e di EDS di tipo III (Rowe PC, 1999);
  • la presenza di intoleranza ortostatica è un criterio diagnostico per la ME/CFS (vedi figura 5) (IOM, 2015);
  • la EDS di tipo III soddisferebbe i criteri per la ME/CFS in un 80-90% dei casi secondo alcuni Autori (Castori M, 2011);
  • un possibile ruolo della MCAS nella ME/CFS è stato ipotizzato in almeno uno studio (Theoharides, TC et al. 2005);
  • è stato recentemente riportato un aumento del numero dei mastociti con fenotipo CD117+CD34+FCepsilonRI- (mastociti immaturi) nel siero dei pazienti ME/CFS, nonché una loro elevata propensione alla presentazione degli antigeni, con aumento della espressione del CD40 e del MHC-II (che dimostra uno stato di attivazione) (Nguyen T et al. 2016).

In base a tutto questo sembra possibile dedurre che un  sottogruppo di pazienti ME/CFS presenti la duplicazione o la triplicazione del gene per la triptasi alpha. Del resto la triptasi è un enzima proteolitico e un aumento di attività proteolitica è stato da tempo rilevato nella ME/CFS (Demettre, et al., 2002). Un semplice modo per capire se si appartiene a questo insieme di pazienti è testare la propria triptasi, cosa possibile in qualunque grande ospedale italiano. In caso di valore elevato ci si potrebbe forse rivolgere ai centri italiani per mastocitosi, i quali verosimilmente saranno i primi a offrire il test per le copie multiple del gene della triptasi alpha.

Conclusioni

Nel caso di individui con manifestazioni cutaneee di tipo allergico, POTS, sintomi gastrointestinali, dolore cronico, fatica cronica, deficit cognitivi, ipermobilità articolare è stata dimostrata una associazione con un elevato livello di triptasi nel sangue, dovuto a copie multiple del gene che codifica per una delle isoforme della triptasi. Questo gruppo di pazienti potrebbe in parte essere stato diagnosticato come ME/CFS, anche perché in alcuni casi è descritto l’esordio solo dopo eventi stressanti. Il livello di triptasi sierica può essere misurato in ogni grande ospedale italiano. Non è da escludre che le terapie attualmente usate per la MCAS siano di beneficio nei portatori del difetto genetico.

Approfondimenti

  1. In questo post introduco la MCAS, prendendo spunto da una conferenza di Lawrence Afrin.
  2. In questo post introduco la sindrome di Ehlers-Danlos e discuto i legami tra la EDS ipermobile e la ME/CFS.
  3. Rimando a questo post, per una introduzione a sintomi, diagnosi e trattamento della POTS.
  4. Propongo in questo post un ruolo causale dei mastociti nella post-exertional malaise.
  5. Propongo in questo post un ruolo causale dei mastociti nella insolita prevalenza di anticorpi anti-cardiolipina nella ME/CFS e nella malattia di Lyme.
  6. Propongo in questo post una ipotesi che lega l’aumento di attività proteolitica nella ME/CFS a uno squilibrio nella sintesi della perforina delle cellule natural killer.
  7. In questa playlist del mio canale youtube sono raccolti alcuni video sulla MCAS.

CFS nella Ehlers-Danlos syndrome (EDS), EDS nella CFS

CFS nella Ehlers-Danlos syndrome (EDS), EDS nella CFS

Di Paolo Maccallini

Il collagene è una proteina fibrosa che condiziona l’organizzazione e le caratteristiche meccaniche dei tessuti viventi. Nei vertebrati superiori risulta essere la proteina più abbondante, costituendo più di un terzo del contenuto totale di proteine, ed è uno dei principali costituenti di quel sofisticato telaio proteico che stabilisce i rapporti meccanici e di posizione fra le cellule, detto matrice extracellulare (extracellular matrix, ECM). Il collagene è presente in varie forme, tanto che ad ottobre 2006 già 26 tipi di collagene erano stati descritti (Either R, Introductory Biomechanics, 2007). L’illustrazione -tratta dalla fonte citata- riporta l’organizzazione a tripla elica delle proteine di collagene.

collagene

Difetti nei geni che codificano per il collagene sono stati associati a vari quadri clinici che -nel loro complesso- vengono raggruppati nella sindrome di Ehlers-Danlos (Ehlers-Danlos syndrome, EDS). La patologia fu battezzata così da Weber nel 1936, in onore dei due dermatologi  Ehlers e Danlos, i quali descrissero i primi casi, circa 30 anni prima (Bayers e Murray, 2013).

Recentemente è stato evidenziato come i sintomi più invalidanti sperimentati dai pazienti EDS siano la fatica cronica (Voermans NC, 2010) e il dolore cronico  (Voermans NC, 2010). Questo ha indotto un gruppo di ricerca di Roma (Castori e colleghi) a determinare la frequenza di un quadro clinico compatibile con la CFS in una variante di EDS, la forma ipermobile.

Tra le varie forme di EDS, quella più comune (1/10.000-15.000) è il tipo III, chiamata appunto tipo ipermobile (EDS hypermobility type, EDS-HT), condizione a cui ci si riferiva in passato con il nome di sindrome di ipermobilità articolare (joint hypermobility syndrome, JHS). Questa patologia ereditaria è caratterizzata da spiccata mobilità delle articolazioni, da sintomi muscolo-scheletrici, disautonomia e disturbi gastrointestinali (Grahame R, 2009).

Ebbene, secondo Castori e i colleghi della Università La Sapienza di Roma, l’82.6% (38/48) del gruppo EDS-HT esaminato, soddisfa i criteri Fukuda (Fukuda K, 1994) per la diagnosi di CFS (Castori M, 2011). In particolare gli autori concludono che:

  Lo studio dimostra che la maggior parte dei pazienti affetti da EDS-HT/JHS soddisfa i criteri diagnostici per la CFS, con incidenza simile fra maschi e femmine.

Sulla base di questi dati statistici, gli stessi Autori speculano che:

I pazienti EDS-HT/JHS potrebbero costituire un sottogruppo significativo e sotto stimato di pazienti CFS.

In particolare gli Autori rilevano come questi pazienti costituiscano dei casi di CFS in cui, a fronte di scarsi segni di infiammazione (assenza di linfonodi doloranti e mal di gola cronici), si ha una predominanza di dolori muscolo-scheletrici e di manifestazioni di disautonomia (intolleranza ortostatica, tachicardia posturale ortostatica etc).

Sebbene la EDS-HT sia stata associata a mutazioni nel gene per la tenascina-X (Schalkwijk J, 2001) e nel gene COL3A1 (Narcisi P, 1994), attualmente non esiste un test genetico per questa forma di EDS, e la diagnosi rimane basata sui criteri clinici, come la scala di Brighton (Grahame R, 2000). In altri termini la EDS-HT/JHS è una diagnosi clinica, esattamente come la CFS, sebbene si abbiano forti sospetti che si tratti di una patologia genetica del collagene, o della matrice extracellulare in generale.

La associazione fra CFS e EDS era stata già evidenziata in un piccolo studio precedente (Rowe PC, 1999) i cui autori descrissero un gruppo di 12 pazienti con EDS e intolleranza ortostatica i quali soddisfavano i criteri diagnostici per la CFS. In questo caso 6 pazienti avevano una EDS-HT e i restanti un’altra variante della malattia, la EDS di tipo classico. Gli Autori conclusero che:

Tra i pazienti con CFS e intolleranza ortostatica, un sotto gruppo è affetto da EDS.

Fin qui dunque abbiamo visto che:

Non è chiaro però al momento (qualcuno eventualmente mi illumini) in che percentuale la EDS sia presente nella CFS. Vediamo ora come si possa giustificare la associazione fra queste due patologie. Nel seguito espongo alcune ipotesi personali.

  1. Una prima ipotesi è che la EDS e la CFS non abbiano nulla in comune, se non la clinica. Ovvero la EDS presenta -fra gli altri- sintomi che soddisfano i criteri per la CFS, ma è una condizione del tutto distinta. In questo caso tutti gli EDS con diagnosi di CFS sono stati mal diagnosticati e vanno collocati esclusivamente nella categoria EDS. La convergenza dei sintomi potrebbe essere giustificata dal fatto che nella CFS è possibile una disfunzione endoteliale sia nei grandi vasi che nel microcircolo (Newton D, 2011) e una disfunzione di questo tipo è presente anche nella EDS (Grahame R, 2009). Ma le cause sono differenti.
  2. La CFS potrebbe essere un tipo di EDS, cioè una forma particolare di malattia genetica del collagene, o della matrice cellulare in generale.
  3. La EDS-HT -per la quale non esiste ancora un marcatore genetico- potrebbe essere un danno al collagene indotto da fenomeni epigenetici, come ad esempio l’aggressione da parte del sistema immunitario, durante e/o dopo un insulto infettivo. E’ noto ad esempio che l’enzima elastasi prodotto dai neutrofili durante una infezione, sia in grado di danneggiare il tessuto polmonare (Manoranjan S, 2014). Il danno potrebbe essere dovuto anche direttamente ad agenti infettivi; sappiamo ad esempio che la spirocheta Borrelia burgdorferi è in grado di danneggiare il collagene (Müller K, 2012).
  4. La EDS potrebbe evolvere verso una malattia infiammatoria simil-CFS. Una possibilità infatti è che un collagene difettoso degeneri nel tempo, dando luogo a reazioni infiammatorie e autoimmuni, e dunque a una sindrome di tipo CFS. Questa ipotesi è suffragata dal recente riscontro di sintomi suggestivi di un disordine dei mastociti (mast cell activation syndrome, MCAS) in un insolito numero di pazienti con EDS-HT e disautonomia (Cheung I, 2015).

Studi ulteriori potranno forse risolvere presto questi quesiti. Nel frattempo sarebbe utile sotoporre i pazienti con diagnosi di CFS a visite presso centri specialistici per Ehlers Danlos, per i seguenti motivi:

  • i pazienti EDS possono giovarsi di ausilii e trattamenti che migliorano la qualità della vita, sebbene non ci siano cure specifihe;
  • i pazienti EDS devono essere sottoposti a controlli specifici, essendoci un maggiore rischio di patologie di tipo vascolare;
  • la EDS è riconosciuta e dà diritto a particolari benefici.