INQUADRAMENTO CLINICO delle MIOPATIE

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1 INQUADRAMENTO CLINICO delle MIOPATIE

2 Miopatie il danno e primitivamente muscolare Atrofie neurogene il danno muscolare e secondario ereditarie acquisite acute croniche

3 Miopatie Distrofie muscolari Miopatie congenite Miopatie metaboliche DMD/BMD CMD LGMD CCD FSH MMC SMA1 MTM SMA2 NEM Met. glucidico SMA3 MELAS CFTD Met. lipidico MERRF Atrofie neurogene Amiotrofie spinali Neuropatie periferiche Miopatie mitocondriali Miotonie Miopatie infiammatorie NARP DM1 KSS Miastenia e sindromi miasteniformi DM2 PEO MCD polimiosite MCR dermatomiosite IBM

4 APPROCCIO PRATICO alle MIOPATIE Anamnesi familiare: Trasmissione AD, AR, X-linked, casi sporadici Esame Neurologico: Spunti clinici: Coinvolgimento distale LGMD2B Ipertrofia dei polpacci LGMD2C-E o 2I Contratture/difetti di conduzione cardiaca EDMD/LGM1B Scapola alata, risparmio degli abduttori della coscia LGMD2A Coinvolgimento multisistemico e miotonia DM1, DM2 Coinvolgimento muscoli mimici FSH Intolleranza allo sforzo, crampi muscolari miopatie metaboliche Esami generali: CPK EMG miopatico neurogeno

5 CREATINE KINASE Creatine kinase (CK) catalyses the conversion of creatine and consumes adenosine triphosphate (ATP) to create phosphocreatine and adenosine diphosphate (ADP) The reaction is reversible: ATP can be generated from phosphocreatine and ADP In tissues and cells that consume ATP rapidly (skeletal muscle, brain, photoreceptor cells of the retina, hair cells of the inner ear, spermatozoa and smooth muscle) phosphocreatine serves as an energy reservoir for the rapid buffering and regeneration of ATP in situ, and for intracellular energy transport by phosphocreatine shuttle or circuit

6 CREATIN KINASI mitochondria Oxidative phosphorilation glycolysis Cytosolic ATP/ADP ratio CYTOSOL Cytosolic ATP-consumption Enzima citosolico coinvolto nella omeostasi dell energia: 43 kda membro della famiglia delle guanido-p-transferasi Catalizza la reazione reversibile di trasferimento di P tra ATP e vari fosfogeni come il creatin fosfato Nel sarcolemma associata alla linea-m Cromosoma Esoni Aa Localizzazione CKM 19q Omo/etero dimero CKB 14q Omo/etero dimero Citoplasma muscolo scheletrico Citoplasma, cervello ed altri tessuti CKmt1A 15q dimero octamero Mitocondrio ubiquitario CKmt1B 15q dimero octamero Mitocondrio ubiquitario CKmt2 5q dimero octamero Mitocondrio sarcomerico

7 IPERCKEMIA Non-miopatica iperckemia Non-miopatica Coinvolgimento muscolare secondario Miopatica Alterazioni neurogene, SLA, sindrome post-polio, atrofia muscolare bulbospinale, alcune neuropatie Non in relazione a patologia neuromuscolare

8 HyperCKemia unrelated to a recognized neuromuscular disease Medications Strenuous muscle exercise (especially eccentric) Trauma (electromyogram studies, IM injection) Surgery Toxins (alcohol, heroin, cocaine) Endocrine (hypothyroidism, hypoparathyroidism) Viral illness Metabolic (hyopokalaemia, hyponatriemia) Race (black > non-black) Sex (male > female) Chronic cardiac disease (CK-MB) Obstructive sleep apnoea Neuroacanthocytosis syndromes Macro-CK Malignant hyperthermia syndrome Drugs frequently associated with chronic hyperkckemia Statins (HMG-CoA reductase inhibitors) Fibrates Colchicine Anti-psyochotic drugs (including neuroleptic malignant syndrome) Zidovudine Certain beta blockers Isoretinoin Kyriakides et al, Europ J Neurol 2010; 17:

9 HYPERCKEMIA hyperckemia Myopathic hyperckemia Symptomatic patients (muscle weakness and/or wasting) Pauci symptomatic patients (without any any objective signs of muscle disease, but with non-specific and vague neuromuscular Non-myopathic symptoms) Myopathic Asymptomatic patients (without any any neuromuscular symptom or sign) Patients with idiopathic hyperckemia Normal individuals Patients with sub-clinical myopathy

10 APPROCCIO PRATICO alle MIOPATIE Biopsia muscolare Distrofia/miopatia Miopatia infiammatoria Atrofia neurogena Analisi molecolare del DNA

11 DISTROFINA Il piu grande gene umano ( bp) 10 volte piu grande di qualsiasi altro gene Espressione: muscolo scheletrico muscolo liscio muscolo cardiaco alcune popolazioni neuronali Prodotto proteico: DISTROFINA (427 kda) Componente del citoscheletro Funzioni: conferisce stabilita alla membrana muscolare durante lo sforzo stabilizza le altre glicoproteine associate alla membrana Quantita : 0.002% delle proteine muscolari 3% delle proteine di membrana

12 Distrofia muscolare di Duchenne caratteristiche cliniche Normali alla nascita e durante le prime tappe di sviluppo Ritardo nell acquisizione delle tappe motorie Debolezza muscolare prossimale ben evidente dopo i 5 anni (manovra di Gowers) Debolezza ed atrofia muscolari progressive Perdita della deambulazione intorno agli 11 anni Decesso dovuto ad insufficienza respiratoria/cardiaca nella secondaterza decade

13 Distrofia Muscolare di Becker caratteristiche cliniche Esordio della debolezza muscolare prossimale tra i 5-15 anni nelle forme precoci, ma anche esordi tardivi nella terza o quarta decade ed oltre Debolezza e/o atrofia muscolare progressiva Perdita della deambulazione dopo i 15 anni Fenotipo clinico estremamente eterogeneo Prognosi basata sulla funzionalita respiratoria e cardiaca

14 Polimorfismo clinico nei pazienti con BMD IperCKemia, mialgie, crampi Mioglobinuria, intolleranza all esercizio Miopatia dei quadricipiti Miopatia ad esordio tardivo Cardiomiopatia dilatativa X-linked

15 Distrofia Muscolare di Becker Anomalie ECG ed ecocardiografiche sono presenti nel 17-74% dei pazienti Il 70% dei pazienti BMD sviluppa una cardiomiopatia dilatativa (44% nei pazienti sotto i 20 anni di eta ; 82% nei pazienti piu vecchi di 40 anni) La morte cardiaca interessa il 50% dei BMD (in DMD 10-20%) Mutazioni in regioni specifiche del gene per la distrofina predispongono ad un esordio precoce della cardiomiopatia

16 Analisi proteica nelle distrofinopatie Muscolo normale distrofina normale Muscolo DMD distrofina assente Muscolo BMD Distrofina anomala Fibre revertite (30% dei casi) C C C P C C C distrofina 427 kda miosina

17 Mutazioni nel gene DMD Mutation type DMD BMD Deletion of one or more exons Duplication of one or more exons 65% 85% 6-10% 6-10% Point mutations 25-30% 5-10% Two ddeletion hodetspots One in the rod domain encompasses exons with genomic breakpoints lying within intron 44 5 end hotspot includes exons 2-19 with genomic breakpoints in intron 2 and 7 nonsense missense small deletion /insertion Point mutations (nonsense 34%, splicesite 29%, missense 4%), small deletion or insertion (frameshift 33%) in 30% of patients Splice-site

18 GENE per la DISTROFINA quadro di lettura DP427 muscle, neurons In-frame DP260 retina DP140 neurons, kidney DP116 Schwann cells DP71 45 universal Frame-shift

19 distrofina sintrofina nnos α-actinina actina distrobrevina Deficienza di distrofina < 3% del normale Mutazioni frame-shift Anomalie qualitative/quantitative della distrofina > 5% del normale Mutazioni in-frame distrofina assente C P P C P C C * * * distrofina di ridotta aaaaaaquantita e/o aaaaapeso aaaaamolecolare Fenotipo severo DMD Fenotipo mite BMD

20 DISTROFIA MUSCOLARE di Miglioramento e mantenimento della forza muscolare e funzione muscolare Prevenzione e gestione delle deformita spinali Gestione delle complicanze respiratorie Prevenzione e trattamento della cardiomiopatia DUCHENNE

21 FOLLOW-UP CLINICO nelle DISTROFINOPATIE Valutazione neurologica EKG, ecocardiogramma e visita cardiologica Spirometria, emogas analisisi e visita pneumologica Visita fisiatrica e cicli di FKT Valutazione nutrizionale

22 TRATTAMENTO delle DISTROFINOPATIE Mantenere la deambulazione (ortesi, fisiatria, interventi chirurgici) Prevenire l insufficienza respiratoria (ventilazione non invasiva) Prevenire l insufficienza cardiaca (profilassi precoce con ACE inibitori) Trattamento farmacologico

23 Distrofia muscolare di Duchenne perdita della deambulazione Age at loss of ambulation Natural history DMD (n=85) Steroid treated DMD (n=41) 7 5 3

24 PORTATRICI di DISTROFIA MUSCOLARE di DUCHENNE Il 90% delle portatrici di DMD e asintomatico Circa il 10% delle portatrici di DMD presenta segni clinici di miopatia Il 40% delle portatrici ha coinvolgimento cardiaco (aritmie, ipertrofia, cardiomiopatia dilatativa) Circa il 10% delle pazienti con CK elevata, segni clinici di miopatia ed una biopsia muscolare compatibile con un processo distrofico risultano essere portatrici di DMD Mosaico di fibre distrofino-positive e distrofino-negative

25 INATTIVAZIONE del CROMOSOMA X INATTIVAZIONE del CROMOSOMA X RANDOM cromosoma X con il gene per la distrofina normale attivo in ~ 50% delle cellule INATTIVAZIONE del CROMOSOMA X SBILANCIATA dys- dys+ dys- dys- dys- dys+ dys+ dys+ dys+ dys- dys- dys+ dys+ dys- dys- dys+ portatrice asintomatica Cromosoma X con il gene per la distrofina normale in ~100% delle cellule portatrice asintomatica dys+ dys+ dys+ dys+ dys+ dys+ dys+ dys+ dys+ dys+ dys- dys- dys+ dys+ dys+ dys- dys- dys- dys- dys- dys- dysdysdysdys- dys- dys- dys- Cromosoma X con il gene per la distrofina mutato in ~100% delle cellule portatrice sintomatica

26 sospetto di distrofia muscolare biopsia muscolare IF distrofina assente mosaico ridotta normale DMD DMD carrier immunoblot distrofina BMD ridotta normale LGMD?

27 LGMD Coinvolgono prevalentemente i muscoli prossimali con risparmio dei muscoli faciali, extraoculari e faringei Ampia sovrapposizione tra i vari quadri clinici delle diverse LGMD eterogeneita clinica Mutazioni in numerosi geni causano LGMD eterogeneita genetica

28 Distrofie muscolari dei cingoli autosomiche dominanti (LGMD1) LGMD INHERITANCE LOCUS PROTEIN LGMD1A AD 5q myotilin LGMD1B AD 1q11 lamin A/C LGMD1C AD 3p caveolin LGMD1D AD 6q22 - LGMD1E AD 7q - LGMD1F AD 7q - LGMD1G AD 4p21 -

29 Distrofie muscolari dei cingoli autosomiche recessive (LGMD2) LGMD EREDITARIETA LOCUS PROTEINA LGMD2A AR 15q calpaina-3 LGMD2B AR 2p disferlina LGMD2C AR 13q γ-sarcoglicano LGMD2D AR 17q α-sarcoglicano LGMD2E AR 4q β-sarcoglicano LGMD2F AR 5q δ-sarcoglicano LGMD2G AR 17q teletonina LGMD2H AR 9q TRIM32 LGMD2I AR 19q FKRP LGMD2J AR 2q31 titina LGMD2K LGMD2L AR AR 9q34 11p14.3 POMT1 anoctamina 5 LGMD2M AR 9q31 fukutina LGMD2N AR 14q24 POMT2 LGMD2O AR 1p34 POMGnT1

30 LGMD2D Chr. 17q12-21 LGMD2C Chr. 13q12 LGMD2E Chr. 4q12 LGMD2F Chr. 5q33-34 DMD/BMD Chr.Xp21 LGMD1C Chr.3p LGMD1B Chr.1q FKRP LGMD2B Chr.2p LGMD2A Chr.15q LGMD2I Chr 19q13.3

31 Calpainopatie (LGMD2A) Esordio clinico usualmente entro le prime decadi Coinvolgimento del cingolo scapolare all esordio (forma di Erb) o del cingolo pelvico con risparmio degli abduttori delle coscie; Ipotrofia muscolare e scapola alata frequenti; Contratture dei tendini di Achille all esordio; Insufficienza respiratoria

32 Disferlinopatie (LGMD2B) LGMD Esordio nell eta giovanile Lentamente progressiva Esordio nei muscoli prossimali del cingolo pelvico Risparmio dei muscoli della loggia anteriore della gamba e dei muscoli distali degli arti Miopatia distale (miopatia di Miyoshi) Esordio nella vita adulta Precoce coinvolgimento del gastrocnemio (impossibilita a camminare sulle punte dei piedi) Ipotrofia distale arti inferiori Frequente progressione ai muscoli prossimali ed al cingolo scapolare

33 Sarcoglicanopatie (LGMD2C-F) Esordio clinico variabile (dall infanzia alla vita adulta) Coinvolgimento del cingolo pelvico maggiore del cingolo scapolare; Ipertrofia dei polpacci comune; Variabile progressione: da molto severa (DMD-like) a molto mite; Coinvolgimento cardiaco (LGMD2E-2F) e respiratorio frequenti

34 LGMD2I Esordio clinico variabile (dall infanzia alla vita adulta) Coinvolgimento del cingolo pelvico e cingolo scapolare; Ipertrofia dei polpacci e della lingua comune; Variabile progressione nella LGMD2I: da molto severa (DMD-like) a molto mite; Cardiomiopatia dilatativa ed insufficienza respiratoria comuni nella LGMD2I

35 Approccio diagnostico alle LGMD Ctrl. Pzt. LGMD2D LGMD2E 237 kda Disferlina LGMD2B α-sarcoglicano β-sarcoglicano LGMD2C LGMD2G 94 kda Calpaina LGMD2A γ-sarcoglicano teletonina Laminina α2 α-distroglicano 50 kda α-sarcoglicano LGMD2D Ctrl. miosina Pzt. LGMD2I-2K-2M-O

36 Diagnosi nelle SARCOGLICANOPATIE α-sarcoglicano C 1 C 2 C 4 C α-sg MHC controllo paziente L identificazione del difetto biochimico suggerisce il gene candidato per l analisi molecolare

37 Coinvolgimento dei muscoli mimici DISTROFIA FACIO-SCAPOLO-OMERALE (FSH)

38 Distribution of predominant muscle weakness in different types of dystrophy DMD/BMD FSH LGMD Lancet 2002; 359:

39 FSHD Ereditarietà: Autosomica Dominante Incidenza: 4-10 casi nuovi casi: /anno Prevalenza: 1: Penetranza: 95% entro la terza decade di vita Elevata variabilità clinica interfamiliare ed intrafamiliare Muscoli Colpiti: - Orbicolare degli occhi e della bocca - Cingolo Scapolare (trapezio dentato anteriore) - Bicipite e tricipite brachiale - Muscoli addominali - Cingolo Pelvico (tardivamente) - Tibiale Anteriore

40 FSHD Esordio: Debolezza muscolare a carico di: Muscoli facciali (anche asimmetricamente) Muscoli del cingolo scapolare Muscoli estensori dei piedi (piede cadente) Progressione della debolezza muscolare Muscoli addominali Muscoli estensori dei piedi Muscoli del cingolo scapolare (deltoide risparmiato) Muscoli del cingolo pelvico

41 FSHD SEGNI CLINICI: Deficit di forza nella chiusura delle palpebre Incapacità di protrusione delle labbra e di gonfiare le guance Scapola alata, clavicola retta, spalle spioventi Abduzione incompleta delle braccia Segno di Beevor Deficit stenico a carico dei muscoli coinvolti Nei casi gravi: andatura anserina, steppage, iperlordosi lombare, deficit di forza grave ai muscoli colpiti SINTOMI: dormire con gli occhi socchiusi incapacità a fischiare ipo-astenia dei muscoli colpiti Aspetti extramuscolari: Retinopatia microangiopatica Ipoacusia nei toni alti Tachiaritmie sopraventricolari

42 Criteri di diagnosi clinica (Padberg 1992) Supportano la diagnosi di FSHD: Esordio a carico della muscolatura del volto o del cingolo scapolare Deve sempre essere presente un interessamento facciale (anche semplice asimmetria del volto) Asimmetria della sintomatologia Coinvolgimento della muscolatura distale AAII più precoce rispetto al cingolo pelvico Escludono o mettono fortemente in dubbio la diagnosi di FSHD: Disturbi della MOE, disartria, disfagia Esordio a carico del cingolo pelvico Atrofia o deficit stenico simmetrico Cardiomiopatia o coinvolgimento della muscolatura respiratoria Regressione o andamento fluttuante nel tempo dei sintomi Importanti algie muscolari

43 FORMA INFANTILE Circa il 2-4% di tutti i casi di FSH. Esordio della debolezza facciale prima dei 5 anni (difficoltà a dormire con gli occhi completamente chiusi, difficoltà a sorridere) e della debolezza al cingolo scapolare prima dei 10 anni. Severa e diffusa debolezza che coinvolge anche il cingolo pelvico, raramente asimmetrica % dei casi perdono la deambulazione, di solito prima dei 15 anni Possibile ritardo mentale, epilessia, coinvolgimento cardiaco, sordità, vasculopatia retinica.

44 DISTROFIA FACIO-SCAPOLO-OMERALE (FSH) aspetti genetici Mai identificato un singolo gene responsabile Nel 1992 studi di linkage hanno identificato che la contrazione della regione subtelomerica del cromosoma 4 (4q-35) era associata significativamente alla malattia La malattia è associata con la contrazione del locus D4Z4

45 Regione subtelomerica 4q copie di una sequenza ripetuta in tamdem di 3.3 kb - Presenza di ripetizioni in tandem ricche in CG (isole di metilazione) - Assenza di regioni codificanti - Regione cromosomica di eterocromatina

46 DISTROFIA FACIO-SCAPOLO- OMERALE (FSH) (D4Z4) n = range normale oltre a 11 sequenze ripetute (frammenti superiori alle 50 Kb) MUTAZIONE: sequenze D4z4 inferiori a 11 (frammenti inferiori alle 38 Kb) ANTICIPAZIONE non su base genetica (frammento stabilmente trasmesso) Goto et al; Neuromusc Disord 2006; 16:

47 CORRELAZIONI GENOTIPO-FENOTIPO C è una correlazione tra l ampiezza del frammento D4Z4 e l età di esordio e di perdita di deambulazione. Solitamente, tanto più piccolo è il frammento, tanto peggiore è il fenotipo. da 1-3 repeats (<10 kb): forma severa da 4 a 7 repeats (10-23 kb): forma classica da 8 a 10 repeats (23-35 kb): forma lieve o asintomatica

48 MECCANISMI PATOGENETICI Compromissione della struttura del gene FSH localizzato nelle sequenze D4Z4 (zona ricca di CG -> homodomain gene DUX) Controllo trascrizionale di geni vicini alle sequenze D4Z4 (effetto posizionale) (FRG1, ANT1, PDLIM3) Delezione di un silenziatore trascrizionale localizzato in D4Z4 che comporta la sovraespressione nel muscolo di pazienti affetti da FSH di geni localizzati centromericamente alle sequenze D4Z4 in 4q35 (un interruttore genetico che non funziona lascia acceso un gene che normalmente dovrebbe restare spento).

49 MIOTONIE

50 MIOTONIA: ALTERATO RILASCIAMENTO MUSCOLARE DOPO CONTRAZIONE MUSCOLARE

51 Electromyography Myotonia A WT Mutant B 1 mv 0.5 s Courtesy of Lawrence J. Hayward 1 mv 0.1 s

52 Myotonic Signs Eyelid myotonia after squinting Lid lag myotonia after sustained upgaze Percussion myotonia Courtesy of Lawrence J. Hayward

53 Classificazione delle miotonie Miotonina protein kinasi (DM1) Distrofia miotonica tipo 1 (AD) Zinc finger protein 9 (DM2) Distrofia miotonica tipo 2 (DM2) (AD) Canale del cloro Miotonia congenita di Thomsen (AD) Miotonia congenita di Becker (AR) Canale del sodio Paramiotonia congenita Miotonia aggravata dal potassio

54 MIOTONIA Distrofia miotonica (DM1) Distrofia miotonica (DM2) Miotonia Congenita Miotonia di Becker Miotonia aggravata dal Potassio Paramiotonia Congenita DMPK ZNF9 Canale del Cl - (CLCN1) Canale del Cl - (CLCN1) Canale del Na + (SCN4A) Canale del Na + (SCN4A)

55 EPIDEMIOLOGIA delle DM DM1 Incidenza: 13 : 100,000 Prevalenza: 2-5 / 100,000

56 DISTROFIE MIOTONICHE Pleiotropismo coinivolgimento di piu organi

57 DISTROFIA MIOTONICA (DM1) Miotonia (alterato rilasciamento muscolare) Debolezza muscolare e atrofia Muscoli mimici, temporali, muscoli distali dell avambraccio, muscoli dorsiflessori del piede Cataratta Calvizie precoci Coinvolgimento cardiaco (difetti di conduzione e alterazioni del ritmo) Atrofia gonadica, altri disturbi endocrinologici Alterazioni neurocognitive Sindrome apnee ostruttive, ipersonnia

58 PROFILO NEUROCOGNITIVO La popolazione DM1 è estremamente eterogenea. Nel complesso non si evidenzia un significativo deficit cognitivo, con QI medio ancora nella norma. I singoli test documentano: deficit di funzione frontale; deficit di abilità visuo-spaziali.

59 DISTROFIA MIOTONICA CONGENITA Trasmissione per via materna (la madre ha spesso un fenotipo mite o subclinico -> anticipazione) Assenza di miotonia nelle forme congenite (puo comparire dopo i 2-3 anni) Caratteristiche cliniche pre-, post-natali Idrope fetale Ipotonia Distress respiratorio Debolezza muscoli facciali Difficolta nella deglutizione Piede torto e/o contratture multiple Caratteristiche cliniche durante l infanzia Dismorfia facciale Ritardo tappe psico-motorie Ritardo nell acquisizione del linguaggio Ritardo mentale

60 DISTROFIA MIOTONICA CONGENITA Dubowitz Muscle Disorder in Childhood Diplegia facciale, bocca a tendina, lagoftalmo, alterazioni scheletriche (piede equino-talo)

61 DISTROFIA MIOTONICA (DM2) Miotonia (alterato rilasciamento muscolare) Debolezza muscolare prossimo>distale e ipertrofia dei polpacci Ipotrofia associata a miotonia Cataratta Coinvolgimento cardiaco (difetti di conduzione, alterazione del ritmo) Atrofia gonadica, altri disturbi endocrinologici Ridotta tendenza all anticipazione Elevata eterogeneita somatica

62 LA GENETICA delle DM DISTROFIA MIOTONICA TIPO 1 (DM1): (CTG) n 3 UTR gene DMPK cr. 19q13. DISTROFIA MIOTONICA TIPO 2 (DM2): (CCTG) n intr.1 gene ZNF9 cr.3q21 Presenza di correlazione genotipo-fenotipo. Prevalenza minima stimata 9.31/ Assenza di correlazione genotipo-fenotipo. Prevalenza compresa tra /100.00

63 DM: IPOTESI PATOGENETICHE Effetto dominante negativo dell RNA: i trascritti che contengono le sequenze ripetute si accumulano come inclusioni ribonucleiche nel nucleo (foci di RNA) Alterazione dell attivita di numerose proteine che legano l RNA (RNA binding protein) Splicing alternativo e funzione anomala di numerosi geni target L effetto tossico è proporzionale all entità dell espansione: più mrna con espansione più tossicità

64 CARATTERIZZAZIONE GENETICA DM1: classi di espansione Espansioni alleliche inferiori a 50 CTG Espansione < 37 CTG Non affetto Espansione Premutazione Espansioni alleliche uguali o superiori a 50 CTG Classificazione genetica convenzionale della DM1: classi di espansione E E CTG E CTG E 3 > 1000 CTG

65 INSTABILITA MOLECOLARE nella DM1 INSTABILITA INTERGENERAZIONALE l instabilità della ripetizione nella linea germinale rappresenta la base molecolare del fenomeno dell anticipazione. FENOMENO dell ANTICIPAZIONE fenomeno clinico caratterizzato dalla comparsa progressivamente precoce di malattia nelle generazioni successive, solitamente accompagnata da una un quadro clinico di maggior gravità. Madre di 45 aa con esordio clinico all età di 40 aa. 362 CTG 1435 CTG Figlio di 17 aa con esordio clinico a 3 aa.

66 COINVOLGIMENTO MUSCOLARE DEBOLEZZA MUSCOLARE Prevalentemente prossimale all esordio Prevalentemente distale all esordio Flessori del collo Muscoli mimici del volto Muscoli masticatori Ptosi palpebrale DM1 DM ± ± ± ATROFIA MUSCOLARE Prevalentemente prossimale all esordio Prevalentemente distale all esordio Sternocleidomastoideo Muscoli temporali MIOTONIA Alla prensione Orbicolari degli occhi Lingua ± ± + ± +

67 COINVOLGIMENTO MULTISISTEMICO SISTEMA NERVOSO CENTRALE Alterazioni cognitive Deficit visuo-spaziale Ipersonnia Comportamenti anomali Ritardo mentale DM1 DM SISTEMA ENDOCRINO Alterazioni tiroidee Diabete mellito/ Insulino resistenza Ipogonadismo ± + + ANOMALIE di CONDUZIONE ed ARITMIE cardiache + + ± CATARATTA + +

68 Iter diagnostico EMG: miopatia e miotonia ECG: difetti di conduzione Biopsia muscolare: ipotrofia di fibre di tipo I con nuclei centrali e masse sarcoplasmatiche o aggregati tubulari Genetica: malattia autosomica dominante con variabilita clinica

69 ISTOPATOLOGIA DM1 H&E: Nuclei centrali e polidimensionalismo fibrale. SDH: Ipotrofia delle fibre di tipo I (scure).

70 ISTOPATOLOGIA DM2 H&E: Polidimensionalismo fibrale e rari nuclei centrali ATPasi 9.4: Atrofia prevalente delle fibre di tipo II SDH: Agglomerati di nuclei picnotici

71 MIOTONIA CONGENITA

72 MIOTONIA Distrofia miotonica (DM1) Distrofia miotonica (DM2) Miotonia Congenita Miotonia di Becker Miotonia aggravata dal Potassio Paramiotonia Congenita DMPK ZNF9 Canale del Cl - (CLCN1) Canale del Cl - (CLCN1) Canale del Na + (SCN4A) Canale del Na + (SCN4A)

73 Canale del cloro muscolo scheletrico voltaggio-dipendente CLCN1

74 Canale del cloro (CLCN1) Ridotta conduttanza al cloro nelle cellule muscolari ipereccitabilita della membrana (alterata ripolarizzazione) Il canale del cloro e un omodimero. Ciascuna subunita forma un poro. Le mutazioni recessive agiscono con un meccanismo di loss of function, mentre le mutazioni dominanti agiscono con effetto dominant-negative

75 MIOTONIE CONGENITE Caratterizzate da senso di rigidita muscolare prevalente a carico degli arti inferiori Miotonia piu evidente quando il movimento massimale avviene dopo il riposo Fenomeno del warming-up (rigidita muscolare che migliora dopo un esercizio ripetuto) Ipertrofia muscolare Nelle forme recessive (miotonia di Becker) l esordio e piu tardivo, la miotonia e piu grave e si possono associare a miopatia tardiva

76 Clinical Diagnosis of The Skeletal Muscle Chloride Ion Channelopathies Thomsen s Disease Becker s Myotonia Inheritance autosomal dominant (AD) autosomal recessive (AR) Genetic defect loss-of-function and dominant-negative mutations in the skeletal muscle voltage-gated chloride channel gene (CLCN1 Chr 7q35) Age of onset infancy to early childhood late childhood to early teens Areas affected legs and hands most muscles including facial muscles Muscle hypertrophy legs and trunk legs Lid lag yes yes Grip myotonia yes yes Percussion myotonia yes yes EMG myotonia yes yes Muscle weakness no yes Severity minimal to mildly affected moderate to severely affected Provocative stimuli prolonged rest, initiation of movement, or maintenance of the same posture Warm-up phenomenon yes yes Therapy mexiletine, quinine, procainamide, phenytoin

77 Canale del sodio voltaggiodipendente muscolo scheletrico SCN4A

78 Membrane Topology of Voltage-Gated Sodium Channels The sodium channel Nav1.4 is made up of a principal pore forming and voltage sensitive subunit (α subunit) associated with an accessory β1 subunit. Mutations in sodium channel diseases are in the α subunit of Nav 1.4 encoded by the gene SCN4A located on chromosome 17q23-25 P-loop Inactivation gate Frances M. Ashcroft. Ion Channels and Disease. Academic Press. 2000: 70

79 Gating Properties of Voltage-Sensitive Sodium Channel Louis Ptacek. Am J Med 104:62, 1998 SCN4A mutations cause a disruption of fast inactivation (gain of function mutations) Channel re-openings and Na+ accumulation Depolarization of muscle cells and generation of repetitive action potentials Mild depolarization long lasting hyperexcitability MYOTONIA Strong depolarization general opening of the the Na+ channel PARALYSIS

80 Paramiotonia Congenita Von Eulenburg A (1886) Über eine familiare, durch 6 generationen verfolgbare form congenitaler paramyotonie. Neurologisches Centralblatt 12: Autosomica dominante con elevata penetranza Esordio infantile Miotonia paradossa Stifness muscolare indotta dal freddo seguita da debolezza muscolare/paralisi

81 Clinical Diagnosis of The Skeletal Muscle Sodium Ion Channelopathies Paramyotonia Congenita (PC, PMC) Potassium-Aggravated Myotonia (PAM) Inheritance autosomal dominant (AD) autosomal dominant (AD) Genetic defect missense mutations in the skeletal muscle voltage-gated sodium channel a-subunit gene (SCN4A Chr 17q23-25) Age of onset infancy to early childhood early childhood to second decade Areas affected facial, pharyngeal, distal facial muscles, limbs upper extremity muscles Attack duration variable variable Paralysis severity usually mild never Myotonia severity mild to moderate mild to severe Myopathy very rare rare Provocative stimuli cold, exercise, oral potassium oral potassium oral potassium, rest after exercise Therapy acetazolamide, mexiletine, acetazolamide, mexiletine tocainide, hydrochlorothiazide Animal model N/A N/A Note myotonia fluctuans myotonia permanens acetazolamide-responsive myotonia painful myotonia