Corrado Betterle U.O.C. di Endocrinologia Dipt. di Medicina Università di Padova

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1 IL LABORATORIO NELLO STUDIO DELLE MALATTIE ENDOCRINE AUTOIMMUNI 26 Novembre 2013 LE SINDROMI POLIGHIANDOLARI AUTOIMMUNI Corrado Betterle U.O.C. di Endocrinologia Dipt. di Medicina Università di Padova

2 CLASSIFICATION OF AUTOIMMUNE POLYGLANDULAR SYNDROMES (APS) Neufeld, Maclaren, and Blizzard (Pediatric Annals 1980) APS TYPE APS-1 (APECED) APS-2 Schimdt s syndrome Carpenter s syndrome APS-3 (Thyro-gastric autoimmunity) APS-4 Miscellaneous types Condition that may be present Chronic mucocutaneous moniliasis Hypoparathyroidism Addison s disease (at least two of the three must be present) Addison s disease (always present) Autoimmune thyroid disease and/or Type 1 diabetes mellitus Autoimmune thyroid disease (without Addison s disease) with one of the following diseases: A. Type 1 diabetes mellitus B. Chronic atrophic gastritis (with/without pernicious anemia) C. Vitiligo, alopecia, myasthenia gravis Other organ-specific autoimmune diseases in combinations not included above or with non-organ-specific autoimmune disease

3 APS-1 A clinically heterogenic syndrome: a) Classic triad: chronic mucocutaneous candidiasis (CMC), chronic hypoparathyroidism (HP) and Addison s disease (AD). b) 22 minor diseases. c) 7 rarer diseases. AIRE gene mutation. From Husebye et al, 2009.

4 Chronic mucocutaneous candidiasis (CMC)

5 Prevalence of the diseases in the 145 Italian patients with APECED

6 APS Type 1: Autoantibodies in diseases At the onset of Autoantibodies Before the disease One or more of the principal diseases Chr. candidiasis anti-ifns - Chr. hypoparathyroidism, NALP5-Abs, CaSRAbs (?)? Addison s disease ACA/21-OHAbs yes Hypergonadotr. hypogonadism Steroid-producing cells Ab (StCA), yes 17alfa-OHAb, sccab Vitiligo Melanocytes Abs yes Transcription factors SOX9 or SOX10? Autoimmune hepatitis Liver kidney microsomal Ab (LKMA) yes P450-IA2Ab, P450-2A6Ab, L-aminoacid decarboxylase Abs Celiac disease Endomysium Ab, Transglutaminase Ab yes Type 1 diabetes ICA, GADAbs, IA2Abs Autoim. Thyroid diseases TPOAbs/ThyroglobulinAbs yes Autoimmune gastritis Parietal cells Ab (PCA) yes Pernicious anemia PCA + Intrinsic factor Ab yes Malabsorption Tryptophan hydroxylase Ab? Histidine decarboxylase Ab? Alopecia areata Tirosine hydroxylase Ab? Pituitary defects Pituitary Abs?

7 CHROMOSOME 21 GENETIC OF APS-1 q22.3 APS -1 or APECED region D21S1912 D21S25 AIRE PFKL D21S400 Exons AIRE gene Mutations Y85C Iran Jewis R257X Finnish Del13 Anglo -Saxons K. Nagamine, Nat. Genet. 17: 393;1997 P. Peterson, Immunol.Today 19: 384;1998 Recessive inherited syndrome linked to AIRE (AutoImmune REgulator) gene mutations on Chromosome 21

8 Piemonte: 1 case C889T/C889T Exons 3 Liguria: 1 case W78R/c.361delC Exons 2/9 Emilia : 2 cases 1 case T16M/T16M 1 case not identified Exon 1 Sardegna: 21 cases 19 cases R139X/R139X 2 cases other mutations Exons 3 (Meloni et al) Sicilia: 12 cases 3 cases R203X/R257X 2 cases R203X/R203X 1 case R203X/R139X 1 case T16M/S127C+322delC 1 case A21V/del-13 4 cases under evaluation Exons 5/3 AIRE GENE MUTATIONS in 85 Italian Patients with APS-1? Cagliari Torino Genoa Milan Bozen Padua?? Udine Campania: 8 cases 2 cases IVS1+5delG 1 case A21V/del-13 1 case T16M/T16M 1 case T16M/W78R 3 cases under evaluation Exon 1/2 Bologna Florence Lazio: 1 case G228W Rome? Palermo Toscana: 2 cases 1 case W78R/W78R 1 case not identified? Naples Exon 2 Marche: 1 case not identified Messina Catanzaro Lecce North-East: 22 cases 7 cases R257X/R257X 6 cases R257X/del-13 2 cases del-13/del-13 1 case R257X/p.953delT 1 case R257X/C322X 1 case del-13/delgt case R139X/R139X 1 case P539L/? 2 cases not identified Puglia: 11 cases 5 cases W78R/W78R 3 cases W78R/Q358X 3 cases other mutations Basilicata 1 case del-13/del-13 Exons 2/9 Calabria: 4 cases 3 cases W78R/W78R 1 case R203X/R203X Exons 6/8 Exon 8 Exons 2/5

9 APS-2 (Schmidt s syndrome) Addison s disease + Thyroid autoimmune diseases and/or Type 1 DM + other minor autoimmune diseases FREQUENCY cases / million

10 APS-2 (Schmidt s syndrome) F/M = 2.3 Adults/Children = 16/1 Type 1 Diabetes M at 18y. Chronic Thyroiditis at 18y. Addison s d. at 25y. Graves d. at 25y. Addison s d. at 29y. Vitiligo at 18y. Addison s d. at 29y. Chronic Thyroiditis at 29y. Chronic thyroiditis at 12y. Celiac disease at 13y. Addison s d. at 14y.

11 APS-2 (323 cases) (65,6% of autoimmune AD) Main diseases N pz % Abs Addison s disease ACA/21- OHAbs AITD (clinical, subclinical or potential) TPOAbs TgAbs Type 1 DM ICA/GAD A/IA2Abs Autoimmune gastritis with or without pernicious anemia Minor diseases PCA /IFA Vitiligo assenti Hypergonadotropic hypogonadism 14 4 StCA 17αOHAb sccabs Alopecia 10 3 assenti Chronic hepatitis 0 0 LKMAbs Celiac disease 6 2 ttgabs

12 CLASS II HLA HAPLOTYPES IN AUTOIMMUNE ADDISON S DISEASE

13 APS-3 THYROID AUTOIMMUNE DISEASES (TAD) Chronic thyroiditis Graves disease Type 1 DM Atrofic gastritis Pernicious anemia Vitiligo Alopecia Myasthenia Gravis 3A 3B 3C Neufeld, Maclaren, and Blizzard Pediatric Annals 1980

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15 MALATTIE AUTOIMMUNI DEL PANCREAS SISTEMI ANTIGENE-ANTICORPO AUTOANTICORPI ANTIGENI METODI DI TARGET DOSAGGIO Anti-Insula pancreatica (ICA)? IFI GADAbs Decarbossilasi RIA/ELISA acido glutammico IA 2 Ab (ICA-512) 2 antigene insulare RIA/ELISA (Tirosina-fosfatasi) Anti-Insulina (IAA) Insulina RIA ZnT8Abs Zinc-Transporter-8 RIA

16 Islet-cell antibodies (ICA)

17 II International Standardization Meeting of ICA Rotorua, (New Zealand,1987) Helga Gleichman Corrado Betterle George Eisenbarth GianFranco Bottazzo

18 International Standardization of Islet-cell antibodies (ICA) Diabetologia 33: ; International Standard serum of 80 JDF/U

19 Diabetes 41: ;1992

20 Autoanticorpi Anti-Insulina (IAAbs) Palmer, Science 222:1337;1983 Karjalainen Sono inversamente correlati con l età di insorgenza del DM (75% nei pazienti tra 0-4 anni)

21 Standardizzazione Internazionale IAAb JCEM 5:1040;1992

22 Autoanticorpi anti-gad (GAD-Abs) Sono stati identificati nel 1988: in un paziente con Stiff-man syndrome che aveva associato anche un DM di tipo 1. (Solimena NEJM 1988)

23 Caratteristiche della GAD Esistono due forme di GAD, la GAD 65 costituita da 585 AA e la GAD 67 da 594 AA, che hanno una omologia del 70% e sono codificate da due differenti cromosomi (10 e 2). GAD 65 e GAD 67 si trovano nel cervello, nell insula è presente solo la GAD 65 GAD è presente in vari altri tessuti (rene, fegato, midollare del surrene, gonadi). La GAD catalizza la sintesi dell acido glutammico a GABA che è il maggior inibitore del SNC.

24 Metodi di dosaggio di GAD-Abs Vari metodi sono stati approntati per determinare GAD-Abs: Radio-Banding Assay (RBA) ELISA Enzymatic Immunoprecipitation Assay (EIP) GAD-Abs sono stati trovati: tra il 25-96% dei pazienti con DM di tipo 1. GAD-Abs nel diabete riconoscono epitopi conformazionali della GAD 65 nativa.

25 Standardizzaione Internazionale GAD-Abs Diabetes 43:1005;1994

26 AUTOANTICORPI ANTI-IA2 (IA2Ab) 1. L ICA-512 è stato descritto nel (Rabin et. al. J. Immunol. 152: ,1994) 2. La definizione della sequenza nucleotidica, rivela una identità con un antigene di kd definito IA2 e simile alla tirosina fosfatasi (Lan M.S. et al. Cell. Biol. 13:505-14,1994) 3. Gli IA2Ab sono presenti nel 48-59% dei diabetici di Tipo 1. TM PTPase IA bp ICA ICA Il dosaggio di tali anticorpi è stato standardizzato (Bingley et al. Diabetes 52:1128;2003)

27 Proficiency Internazionale GAD-Abs IA2Abs Diabetes 52:1128;2003 DASP = Diabetes Antibody Standardization Program Center for Diseases Control and Prevention (Atlanta, USA) The aims of the first proficiency evaluation of the Diabetes Antibody Standardization Program (DASP) were to assess general implementation of assay methods and to evaluate the new World Health Organization (WHO) reference reagent for autoantibodies to GAD and IA-2.

28 Tabella 6. Condizioni in cui è utile ricercare gli autoanticorpi anti-pancreas endocrino 1. Pazienti con DM di Tipo 1 -Identificazione della forma autoimmune -Diagnosi di insulite autoimmune ricorrente dopo trapianto 2. Soggetti con iperglicemia (per identificare quelli con DM-1) -Pazienti con DM Tipo 2 (per identificare quelli affetti dal LADA) -Pazienti con diabete gestazionale -Pazienti con iperglicemie transitorie o intermittenti 3. Pazienti con alterazione della tolleranza ai carboidrati 4. Soggetti con DM-1 potenziale -Familiari di pazienti con diabete di tipo 1 -Soggetti con malattie autoimmuni organo-specifiche -Popolazione scolare

29 Come gestire un paziente con malattia autoimmune. Considerare l anamnesi familiare, segni o sintomi accusati del paziente, alterazioni biochimiche dei comuni test biochimici MAT DM-1 Gastrite cronica M. di Addison Vitiligine o Alopecia Gastrite cronica S.di Sjogren DM-1 Celiachia Miastenia G Vitiligine MAT Gastrite cronica Celiachia MAT Vitiligine MAT Gastrite cronica POF Vitiligo Alopecia MAT Gastrite cronica

30 SINDROMI POLIENDOCRINE AUTOIMMUNI (SPA) Pattern autoanticorpali anti-cellule parietali anti-tiroide anti-stomaco anti-surrene anti-gonadi anti-insula anti-mitocondri anti-nucleo anti-lkm

31 Acknowledgements C.Betterle MD A.Moscon BS R.Zanchetta MD B.Pedini BS C.Dal Pra MD M. Austoni MD F.Presotto MD G.Coco MD F.Lazzarotto MD R. Scarpa MD S. Masiero BS F. Mantero MD R. Blizzard B.Rees-Smith BS J.Furmaniak MD S.Chen MD GF. Bottazzo S. Garelli