Risultati genetici
Tabella 1.
Tabella 1. Mutazioni PANK2 identificate in pazienti con neurodegenerazione associata a pantotenato chinasi.
Le mutazioni PANK2 sono state trovate in 66 delle 98 famiglie di pazienti con la sindrome di Hallervorden-Spatz (Tabella 1). Di 49 famiglie i cui membri avevano la malattia classica, tutti avevano mutazioni in PANK2. Di 49 famiglie i cui membri avevano la malattia atipica, le mutazioni sono state trovate in 17 (35 per cento). Mutazioni nulle sono state trovate in 36 di 92 alleli nei pazienti con malattia classica, ma solo in 2 di 31 alleli nei pazienti con malattia atipica. Tutti i pazienti con due alleli nulli avevano la forma classica della malattia.
Due mutazioni PANK2, entrambe missense, rappresentavano un terzo degli alleli della malattia. G411R ha costituito 31 alleli legati alla malattia in 27 famiglie, e T418M si è verificato 10 volte in 6 famiglie. G411R è stato visto su uno sfondo di un aplotipo condiviso derivato da marcatori che si estendeva 1 cM e fiancheggiato PANK2, indicando un effetto fondatore per questa mutazione (dati non mostrati). La maggior parte (81%) delle 27 famiglie con la mutazione G411R erano di origine europea. Nessuno di questi cambiamenti di sequenza è stato visto in nessuno degli oltre 100 cromosomi di controllo.
Una caratteristica intrigante della mutazione G411R è che in sei famiglie che hanno questa mutazione (quattro con malattia classica e due con malattia atipica), nessuna mutazione è stata rilevata sull’altro cromosoma. Le famiglie con una sola mutazione identificata non erano distinguibili da quelle con due. Con la nostra attuale strategia, alcune mutazioni non sarebbero rilevabili (per esempio, mutazioni del promotore). Tuttavia, di nove famiglie con singoli alleli mutanti, sei avevano un allele con una mutazione G411R. Questa osservazione è sorprendente perché le mutazioni in entrambi gli alleli sono state rilevate in quasi tutte le famiglie, e suggerisce che G411R potrebbe essere semidominante, con un allele sufficiente a causare la malattia dato certi sfondi genetici. Contrariamente a questa ipotesi, nessun fenotipo di malattia è stato osservato nei genitori portatori eterozigoti G411R di persone affette. L’esposizione ambientale o gli effetti modificatori di altri geni, compresi quelli per gli enzimi a valle della via sintetica del coenzima A, potrebbero anche avere un ruolo nella patogenesi della malattia, di concerto con l’allele G411R.
Risultati clinici
Sulla base delle informazioni cliniche esistenti, i 123 pazienti che sono stati studiati non erano diversi dai 63 che sono stati esclusi per informazioni cliniche insufficienti. Le informazioni su ogni caratteristica clinica non erano disponibili per ogni paziente incluso nella nostra coorte di studio.
Le caratteristiche cliniche della nostra coorte di 66 pazienti positivi alla mutazione PANK2 con malattia classica erano notevolmente omogenee. La neurodegenerazione associata alla pantotenato-chinasi si è presentata di solito prima dei 6 anni (nell’88% dei casi), con un’età media (±SD) all’esordio di 3,4±3,0 anni (range, da 0,5 a 12). I sintomi più comuni erano difficoltà di deambulazione o posturali, che si sono verificati in 40 dei 51 pazienti per i quali erano disponibili informazioni (78%). Questi sintomi erano molto meno comuni tra i pazienti che avevano la forma più tardiva della malattia o che non avevano mutazioni PANK2 (P<0.001).
Le caratteristiche neurologiche predominanti erano extrapiramidali e includevano distonia, disartria, rigidità e coreoatetosi (51 di 52 pazienti). La distonia era una manifestazione precoce quasi costante (45 di 52 pazienti). La distonia precoce ha spesso coinvolto la muscolatura cranica e degli arti, con la distonia assiale che predomina più tardi. Coinvolgimento del tratto corticospinale, con spasticità, iperreflessia, e segni estensori delle dita dei piedi, era comune (13 di 52 pazienti), così come il declino cognitivo (15 di 52 pazienti). Le convulsioni non sono state riportate in nessun paziente con malattia classica. Quarantacinque dei 66 pazienti con malattia classica (68%) hanno avuto prove cliniche o elettroretinografiche di retinopatia. L’atrofia ottica era infrequente, verificandosi solo in 2 dei 66 pazienti (3%). L’acantocitosi è stata riportata nell’8% dei pazienti con malattia classica. Poiché l’acantocitosi non è ricercata di routine, la sua vera prevalenza tra i pazienti con neurodegenerazione associata a pantotenato chinasi rimane incerta. Abbiamo osservato che la neurodegenerazione associata a pantotenato kinasi classica progrediva ad un tasso non uniforme, con periodi di deterioramento marcato, spesso della durata di uno o due mesi, intervallati da periodi più lunghi di stabilità clinica. La maggior parte dei pazienti con neurodegenerazione associata a pantotenato kinasi classica (85%) è diventata non deambulante entro 15 anni dall’inizio della malattia.
Le caratteristiche cliniche dei 23 pazienti con sindrome atipica di Hallervorden-Spatz e mutazioni PANK2 erano eterogenee. Questi pazienti erano significativamente più anziani all’inizio della malattia rispetto ai pazienti con malattia classica (13,7±5,9 anni contro 3,4±3,0 anni, P<0,001). In rari casi, questi pazienti hanno avuto problemi aspecifici molto precoci (3 di 20 pazienti per i quali erano disponibili informazioni), compreso il ritardo dello sviluppo (2 di 20 pazienti). I difetti extrapiramidali si sono sviluppati in 16 dei 22 pazienti con malattia atipica (73%), ma la distonia e la rigidità erano generalmente meno gravi e più lentamente progressive che nei pazienti con malattia classica. La maggior parte di questi pazienti (14 su 22) ha continuato ad essere in grado di camminare in età adulta, ma in molti la malattia è progredita fino alla perdita della deambulazione indipendente. Spasticità, iperreflessia, e altri segni di coinvolgimento del tratto corticospinale erano comuni (3 di 17 pazienti) e progressivi, alla fine limitando la deambulazione. Il congelamento è stato segnalato in 3 di 20 pazienti con la malattia atipica (15 per cento). L’evidenza clinica di retinopatia o atrofia ottica era molto meno comune che nei pazienti con malattia classica (3 di 15 pazienti, P<0.001).
Un risultato inaspettato è stato che in 9 dei 23 pazienti con neurodegenerazione atipica associata a pantotenato chinasi (39%), la difficoltà di parola, compresa la palilalia (ripetizione di parole o frasi) e la disartria, era l’unica caratteristica presente o parte della malattia iniziale. Al contrario, nessun paziente con la classica neurodegenerazione associata a pantotenato chinasi ha presentato un difetto di parola (anche se la disartria si è sviluppata più tardi in 16 di questi pazienti). I sintomi psichiatrici con declino cognitivo, che ricordano la demenza frontotemporale, erano prominenti nei pazienti con neurodegenerazione associata a pantotenato chinasi atipica (6 dei 18 pazienti per i quali erano disponibili informazioni) e rari nei pazienti con neurodegenerazione associata a pantotenato chinasi classica; questi sintomi includevano cambiamenti di personalità con impulsività e scoppi di violenza, depressione e labilità emotiva.
Un ulteriore confronto clinico tra i pazienti con una diagnosi di sindrome atipica di Hallervorden-Spatz che avevano una mutazione PANK2 e quelli che non l’avevano. Tra i pazienti per i quali i sintomi di presentazione sono stati annotati nelle cartelle cliniche, 6 di 18 con malattia atipica e mutazioni PANK2 presentato con difficoltà di parola, mentre nessuno dei 17 con malattia atipica che non aveva mutazioni PANK2 aveva questa presentazione (P<0.05). I sintomi psichiatrici si sono sviluppati in 6 dei 18 pazienti con malattia atipica e mutazioni PANK2 ma in nessun paziente con malattia atipica senza mutazioni PANK2 (P<0.05). Altrimenti, i pazienti senza mutazioni PANK2 erano simili a quelli con mutazioni: generalmente avevano disfunzioni extrapiramidali e del tratto corticospinale; la loro età media all’inizio della malattia era 7,0±9,9 anni (range, da 0,5 a 38); e le loro storie familiari indicavano che avevano fratelli affetti o che i loro casi erano sporadici, entrambi i risultati che sono coerenti con l’eredità autosomica recessiva.
Risultati radiografici
Figura 1.
Figura 1. Patterns sulla risonanza magnetica cerebrale pesata in T2.
L’immagine a sinistra è di un paziente normale. Un’immagine di un paziente positivo alla mutazione PANK2 con sindrome di Hallervorden-Spatz (centro) mostra ipointensità (freccia spessa) con una regione centrale di iperintensità (freccia sottile) nel globus pallidus mediale (l’occhio della tigre segno). In un’immagine di un paziente negativo alla mutazione con la sindrome di Hallervorden-Spatz (a destra), solo una regione di ipointensità (freccia) è visto nel globus pallidus mediale.
Una correlazione sorprendente è stato trovato tra i risultati MRI e la presenza o assenza di mutazioni PANK2 in pazienti con sindrome di Hallervorden-Spatz. Tutte le scansioni MRI esaminate da 28 pazienti con mutazioni PANK2 (24 con malattia classica e 4 con malattia atipica) hanno mostrato aree bilaterali di iperintensità all’interno di una regione di ipointensità nel globus pallidus mediale su immagini T2-pesate, un modello noto come “occhio della tigre “9 (Figura 1). Inoltre, i resoconti delle scansioni MRI di altri 41 pazienti positivi alla mutazione (36 con malattia classica e 5 con malattia atipica) li hanno descritti in dettaglio, mostrando questi specifici cambiamenti. Infatti, non sono stati trovati pazienti positivi alla mutazione PANK2 privi del segno dell’occhio della tigre.
Abbiamo anche trovato il reciproco essere vero; cioè, non abbiamo trovato alcuna evidenza del modello dell’occhio della tigre sulla risonanza magnetica in nessun paziente negativo alla mutazione. I film di risonanza magnetica di 16 pazienti negativi alla mutazione hanno mostrato solo ipointensità nel globus pallidus su immagini pesate in T2 (Figura 1). In questo gruppo di pazienti, l’atrofia cerebellare e il deposito di ferro nel nucleo rosso e nel nucleo dentato erano caratteristiche comuni che non sono state viste nei pazienti che avevano la malattia classica o in quelli che avevano la malattia atipica con mutazioni PANK2. Così, il segno dell’occhio della tigre è fortemente correlato alle mutazioni PANK2 (P<0.001).
Sulla base di questa correlazione, abbiamo valutato il valore della sola risonanza magnetica cerebrale nel predire lo stato della mutazione. In un piccolo sottogruppo di pazienti sintomatici con la sindrome di Hallervorden-Spatz che non sono stati inclusi nel nostro studio a causa di informazioni cliniche insufficienti, abbiamo identificato sei pazienti solo dalla presenza del segno dell’occhio della tigre e analizzato il loro DNA per le mutazioni PANK2. Tutti e sei i pazienti sono risultati avere mutazioni PANK2 su entrambi i cromosomi, un risultato che supporta ulteriormente la correlazione tra la presenza di queste mutazioni e il segno dell’occhio della tigre.