Dr. Gabriele Delosa Ipoacusie infantili su base genetica Università degli studi di Napoli “Federico II” Laureato in Teniche Audioprotesiche ed iscritto al corso di laurea specialistico in scienze delle professioni tecnico – assistenziali Web site: www. audioprotesisti. org email: delosa@alice. it
Capitoli • • • Introduzione L’ipoacusia infantile Criteri di definizione delle ipoacusie Cause di sordità infantile Diagnosi dell’ipoacusia infantile e screening audiologico • Potenzialità della genetica molecolare • I geni coinvolti nella sordità infantile • Rapporto costi / benefici
Introduzione Un disordine dell'apparato uditivo interferisce con il naturale apprendimento del linguaggio alterandone o ritardandone le tappe, soprattutto se ciò avviene nei primi mesi di vita o ancora di più se è presente alla nascita. Un bambino che non impara a parlare è nella maggior parte dei casi un bambino sordo. Ecco che da questi dati emerge il bisogno di una terapia precoce ed una corretta campagna di screening uditivo per prevenire tutti i danni provocati dalla mancanza di udire. Fortunatamente l'Italia è una delle prime nazioni ad aver introdotto lo screening neonatale della sordità alla nascita
La sordità infantile rappresenta una problematica frequente nell’ambito della popolazione italiana; sono circa 1. 500 -2. 000 i bambini che nascono ogni anno, nel nostro paese, con ipoacusia grave. La ipoacusia, ossia il deficit funzionale dell’organo dell’udito, nei bambini è nella stragrande maggioranza (circa il 90%) dei casi congenita, legata cioè ad agenti che intervengono nel periodo pre e peri-natale. Le cause ereditarie sono le più frequenti ( oltre il 50%) seguite da quelle infettive, tossiche, da sofferenza fetale, traumatiche. Di queste solo una metà vengono identificate prima dell’anno di vita, le altre vengono identificate tardivamente con una enorme ricaduta negativa sullo sviluppo comunicativo e cognitivo del bambino.
Criteri di definizione delle ipoacusie QUANTITATIVI PERDITA UDITIVA • • • Lieve (20 - 40 d. B) Moderata (40 – 70 d. B) Grave (70 – 90 d. B) Profonda (90 – 120 d. B) Totale (> 120 d. B)
Criteri di definizione delle ipoacusie Qualitativi SORDITA’ Trasmissiva Neurosensoriale (Patologie della coclea e del nervo acustico) Centrali (Alterazioni del sistema nervoso centrale)
Criteri di definizione delle ipoacusie Cronologici Preverbali < 18 mesi di vita Periverbali 2 – 3 anni Postverbali > 3 anni
Cause di Ipoacusia infantile Ereditarie 50% (20% – 60%) Autosomiche Recessive 77% Autosomiche Dominanti 22% X linked 1% Acquisite 33% Prenatali Infettive (TORCH) Esogene Perinatali Tossiche Ipossia Endogene Ittero Sconosciute 17% Postnatali Infettive Traumatiche Tossiche
Sordità congenite ed acquisite La classificazione che più trova concordi la maggior parte degli studiosi, suddivide le cause di sordità infantile in due grandi gruppi: congenite ed acquisite.
Sordità ereditarie o genetiche La prevalenza delle sordità genetiche è stata calcolata in circa 1: 2000. Le cause ereditarie di sordità sono in continuo aumento tanto che si sono praticamente triplicate negli ultimi trent’anni (una sordità infantile su tre ha oggi una matrice genetica). Le sordità ereditarie si dividono in: 1. Recessive 2. Dominanti 3. Legate al sesso 4. Sindromiche
Sordità ereditaria recessiva La sordità recessiva rappresenta circa il 90% delle forme ereditarie ed è causata dalla presenza in un individuo sordo di due geni mutati uguali trasmessi uno dalla madre e uno dal padre (portatore sano). Vengono in genere colpiti i fratelli e non gli ascendenti (genitori, zii e nonni). Il quadro audiologico della sordità recessiva è caratterizzato solitamente da una sordità neurosensoriale grave che interessa entrambi gli orecchi, già presente alla nascita e che non tende a peggiorare con il passare degli anni. Nelle forme recessive, se un sordo omozigote si unisce a un soggetto normale si avrà il 100% di figli portatori sani. Se un portatore sano (eterozigote) si unisce a un soggetto normale si avrà il 50% di portatori sani e il 50% di normali. Se invece un portatore sano si unisce con un soggetto sordo (omozigote), 50% dei figli sarà portatore sano e 50% sordo. Se due portatori sani si uniscono avranno 25% di figli sani, 25% di sordi e 50% di portatori sani
Sordità ereditaria dominante La sordità neurosensoriale dominante è caratterizzata da più soggetti colpiti in ogni generazione: è per lo più bilaterale, cioè coinvolge entrambi gli orecchi e tende al peggioramento. L’epoca d’insorgenza è variabile: si distingue una forma ad insorgenza infantile, con inizio fra i 5 e 15 anni, e una forma ad insorgenza adulta, con inizio fra i 15 e i 40 anni. La sordità dominante esordisce quando il linguaggio si è già strutturato e nel giro di alcuni decenni può portare alla sordità totale. La perdita uditiva può variare da lieve sino alla sordità totale bilaterale (cofosi); sono tuttavia riscontrabili forme a lenta progressione con una perdita di sensibilità ai toni acuti. Un soggetto sordo (eterozigote) dominante quando si unisce a un soggetto normale avrà il 50% di figli sordi e il 50 % di portatori sani.
Sordità legata al sesso (cromosoma X) Questo tipo di sordità è molto raro, si manifesta solo nei maschi e viene trasmessa dalle femmine portatrici sane. In questi casi il gene della sordità si è localizzato su uno dei due cromosomi X della femmina, che è portatrice sana (udente) in quanto il gene recessivo si è mascherato dall’allele dominante. Quando una portatrice sana Xs. X si unisce con un uomo sano XY, il 50 % della prole maschile Xs. Y sarà sordo in quanto sul cromosoma Y non vi è il corrispondente allele dominante. Il 50% delle femmine sarà a sua volta portatrice sana Xs. X. Il deficit uditivo grave si presenta sin dalla nascita, influenza lo sviluppo della parola ed è spesso associato a deficit psichico.
Sordità sindromiche Le sindromi ereditarie sono quadri clinici complessi in cui l’alterazione genetica non si manifesta direttamente nella sfera uditiva ma causa alterazioni più o meno generalizzate che a loro volta influenzano il normale sviluppo dell’udito unitamente a quello di altri organi o apparati. La sordità sindromica si associa a svariate manifestazioni agli apparati quali: malattie del sistema nervoso centrale, affezioni oculari e renali, malattie del sistema endocrino, affezioni cutanee, anomalie cromosomiche.
Sordità acquisita Le sordità acquisite si distinguono, a loro volta, in tre tipologie a seconda del momento di insorgenza: • Sordità pre-natali • Sordità peri-natali • Sordità post-natali
Sordità prenatali Le cause prenatali di sordità sono per la maggior parte dovute ad infezioni contratte durante la gravidanza (rosolia, infezioni da citomegalovirus, toxoplasmosi, AIDS, ecc. ). Anche l’uso di farmaci (salicilati, chinino e suoi analoghi sintetici, antibiotici aminoglicosidici, alcuni diuretici) e di droghe (cocaina, alcool) si è rivelato lesivo per il sistema uditivo del feto. Alcuni stati legati alle patologie della gravidanza, quali la gestosi e l’insufficienza renale, possono creare i presupposti per una sofferenza fetale e quindi provocare secondariamente un’ipoacusia.
Sordità perinatali Tra le cause perinatali di sordità assumono un ruolo di rilievo l’ipossia e l’ittero. Una tardiva o inadeguata funzionalità respiratoria al momento della nascita può essere causa di ipossia, conseguenze locali e generali spesso molto gravi. La gravità delle lesioni causate dipende soprattutto dal grado e dalla durata dell’ipossia. L’ittero (alterata colorazione della cute e delle mucose dovuta ad accumulo di bilirubina) è un evento fisiologico che solo in rari casi si trasforma in un’entità patologica molto grave (malattia emolitica del neonato) con presenza di bilirubina, sostanza altamente neurotossica, nell’encefalo. Negli ultimi anni si è notato come l’attivazione sempre più capillare di Centri di Terapia Intensiva Neonatale abbia migliorato la sopravvivenza di neonati ad alto rischio, ma indotto anche un concomitante aumento delle probabilità di sviluppare sordità.
Sordità postnatali La meningoencefalite è di gran lunga, insieme alla parotite (o orecchioni), la causa più frequente di sordità nella prima e seconda infanzia. L’orecchio interno può essere colpito sia da virus specifici (parotite, morbillo) che da virus aspecifici. Il virus del morbillo di solito causa perdite uditive bilaterali da moderate a gravi, mentre la parotite provoca una sordità completa monolaterale. Anche i traumi meccanici di varia natura possono essere fra le cause di sordità acquisita postnatale.
LINEE GUIDA PER LA DIAGNOSI PRECOCE DELLA SORDITA' § Identificazione dei casi di sordità entro i 3 mesi di vita § Primi interventi riabilitativi a 6 -8 mesi
FINALITA' DELLA DIAGNOSI PRECOCE Favorire la maturazione del sistema uditivo e delle capacità cognitive ad esso correlate secondo i tempi naturali, facilitando così il substrato funzionale necessario all'acquisizione e alla produzione del linguaggio
Screening uditivo La moderna strategia di screening parte da una esperienza pilota maturata negli USA utilizzando le Emissioni Otoacustiche corroborate ai fini della validazione delle risposte da riscontri ABR (programma RIHAP) condotto nello Stato del Rhode Island nel 1992, i cui risultati sono stati resi pubblici nel 1993. Tale esperienza ha prodotto un cambiamento metodologico e strumentale nella diagnosi precoce della sordità infantile ed una archiviazione definitiva dei precedenti grossolani tentativi di individuazione del deficit uditivo nel neonato e nel bambino piccolo prevalentemente basati sullo studio dei riflessi cocleomotori e cocleo-palpebrali (reattometria). Lo screening uditivo neonatale viene attualmente condotto molto precocemente, prima delle dimissioni del neonato dal nido, se nato senza patologie neonatali, o dal reparto di patologia neonatale o terapia intensiva, se nato con problemi clinici generali. La metodica più comunemente usata è basata sul rilievo delle OAE( Emissioni Otoacustiche), che si avvale oggi di apparecchiature estremamente semplici e dedicate allo scopo, automatiche e palmari. In alcuni centri si preferisce impiegare apparecchiature ABR ( Potenziali Evocativi Uditivi del Tronco), anch’esse ormai automatiche e di facile gestione; in altri casi ancora è possibile optare per una metodica combinata OAE/ABR. In entrambi i casi la sensibilità del test è molto elevata, superiore al 95%, così come elevata è la specificità, in genere superiore all’ 85 -90% : tali caratteristiche assicurano un bassissimo numero di risposte “false negative” e “false positive”.
Screening neonatale Scopo dello screening: 1. 2. Identificare precocemente la sordità genetica e/o congenita Effettuare un efficace e precoce intervento terapeutico per evitare l'insorgenza del sordomutismo
Procedura Due gruppi di bambini: 1) Pass o negativo al test: la cui probabilità di essere affetto da un danno uditivo è trascurabile 2) Fail o positivo al test: con probabilità più alta di essere affetto da un danno uditivo significativo
Metodiche di screening • Registrazione emissioni otoacustiche (O. A. E) • Potenziali evocati uditivi del tronco (A. B. R. ) • Strumenti clinici (registro per alto rischio di sordità)
CONTROLLO DEI BAMBINI “A RISCHIO” DI SORDITÀ • Selezione di un gruppo di soggetti a rischio audiologico dalla popolazione presunta sana, mediante i criteri raccomandati dalla Joint Committee on Infant Hearing • Screening audiologico selettivo su questo gruppo, mediante lo studio dei potenziali evocati del tronco (ABR)
CONDIZIONI DI RISCHIO PER DANNO AUDIOLOGICO INFANTILE SECONDO IL JOINT COMMITTEE ON INFANT HEARING (USA) 1. Anamnesi familiare positiva per sordità congenita o sordità a esordio tardivo 2. Infezioni congenite quali rosolia, cytomegalovirus, toxoplasmosi, herpes (Complesso TORCH), sifilide 3. Anomalie cranio-facciali comprendenti anomalie morfologiche del padiglione e del condotto uditivo, etc. 4. Peso alla nascita inferiore a 1500 gr. 5. Iperbilirubinemia superiore ai livelli indicati per la trasfusione 6. Uso di farmaci tossici per l’apparato uditivo 7. Meningite batterica 8. Scarsa vitalità alla nascita con basso indice di Apgar 9. Respirazione assistita per oltre 10 giorni, ipertensione polmonare 10. Caratteristiche fisiche riconducibili a sindromi in cui può riscontrarsi anche la sordità Ai neonati con queste caratteristiche vanno aggiunti anche quelli che vengono ricoverati in unità neonatale intensiva (NICU)
Oggi viene suggerito di applicare lo screening a tutta la popolazione neonatale, indipendentemente dalle condizioni di rischio: SCREENING UDITIVO NEONATALE UNIVERSALE
REGISTRAZIONE EMISSIONI OTOACUSTICHE Strumento ideale per lo screening uditivo neonatale universale: • Rapidità di esecuzione (3 -5 minuti per soggetto) • Facilità di esecuzione
Emissioni otoacustiche (EOA) • Energia Acustica prodotta dalla coclea e registrata nel canale uditivo esterno • Le cellule ciliate della coclea sana rispondono con echi (otoemissioni) a stimoli sonori inviati attraverso l'orecchio esterno tramite una sonda contemporaneamente trasmittente e ricevente
• Sono presenti nel 100% dei normoudenti • Rappresentano l'espressione di una normale funzione cocleare • Stabili e riproducibili • Assenti per ipoacusie neurosensoriali superiori a 40 d. B
Emissioni otoacustiche evocate • Modalità di esecuzione dell'esame con apparecchio ECHOCHECK • Ambiente silenzioso • La sonda viene inserita nel condotto uditivo del neonato • L’apparecchio acceso inizia a funzionare automaticamente
VANTAGGI: • Test veloce • Non invasivo • Semplicità di esecuzione (non richiede applicazione di elettrodi, apparecchi automatici) • Bassi costi
LIMITI E SVANTAGGI • Testare solo la periferia acustica e in particolare la funzionalità dell’orecchio interno (cellule cilate esterne) • Mancata elicitazione in caso di ostacolo alla conduzione meccanica (cerume, versamento endotimpanico)
Potenziali evocati uditivi del tronco cerebrale (A. B. R. ) I potenziali evocati uditivi del tronco cerebrale (Auditory Brainstem Responses, ABR o Brainsteim Auditory Evoked Potentials, BAEPs) analizzano sia la funzionalità delle vie uditive tronco-encefaliche la soglia uditiva
• Sono costituiti da una serie di onde ( I, III, IV, V, VI) che si sviluppano entro 10 ms dall'invio dello stimolo • Rappresentano la risposta elettrica della via uditiva nella porzione compresa fra il nervo VIII (nervo acustico) ed il collicolo inferiore
Procedura • L'esame richiede l'applicazione di 3 elettrodi superficiali, sulla cute del cranio • Fino a 4 -5 mesi di età: esame condotto durante il sonno spontaneo • Nei bambini più grandi: necessaria una blanda sedazione farmacologica
Vantaggi • DETERMINAZIONE OBBIETTIVA DI SOGLIA (solo nelle frequenze comprese tra 2 e 4 k. Hz) • TOPODIAGNOSI DELLE IPOACUSIE • VALUTAZIONE DELL'INTEGRITÀ • FUNZIONALE DELLE VIE UDITIVE CENTRALI L’obbiettivo dell'ABR nello screening neonatale è di riconoscere una risposta evocata da stimoli di intensità uguale o inferiore a 40 d. B n. HL
Il limite di questa metodica nella sua applicazione nello screening è legato: • • Alla competenza degli esaminatori Ai costi elevati Ai tempi di esecuzione lunghi Alla creazione di ambulatori specifici per pazienti pediatrici
Percorso diagnostico PRIMO LIVELLO (eseguito da TERZO LIVELLO personale tecnico • Audiometria specializzato) comportamentale • 1° EOA (in seconda giornata) • 2° EOA - neonati fail - (entro il • Protesizzazione - secondo mese) intervento riabilitativo SECONDO LIVELLO (eseguito da personale medico): • Impedenzometria • Abr
Il ruolo della genetica molecolare I caratteri somatici di ogni individuo sono racchiusi nel patrimonio cromosomico trasmesso per il 50% dalla madre e per il restante 50% dal padre. In ogni cromosoma si trovano disposti in modo sequenziale i geni che sono responsabili della trasmissione di ogni carattere. In ogni cellula i geni sono presenti in coppia, uno trasmesso dalla madre e l'altro dal padre. Viene ipotizzato che alcune centinaia di geni sovraintendano all’organizzazione dell’apparato uditivo. E’ sufficiente la mutazione di uno o più geni per provocare una grave sordità. Per mutazione si intende la modificazione della normale sequenza nucleotidica (adenina, guanina, citosina, timina) del DNA. La diagnosi di sordità ereditaria, sino a pochi anni orsono, era posta solo in base ad un'anamnesi accurata ed una completa valutazione clinica del soggetto da parte del genetista; attualmente è possibile effettuare l’analisi del patrimonio cromosomico (DNA) che ci permette di identificare con precisione la causa ereditaria in un significativo numero di casi. Il test per la valutazione genetica (della mutazione della connessina 26) prevede un prelievo di 10 ml di sangue periferico. Presso il laboratorio di biologia molecolare dai globuli bianchi del paziente viene estratto il DNA, che viene amplificato milioni di volte mediante metodica PCR, reazione a catena mediata da polimerasi che permette la sintesi di un numero desiderato di copie di un determinato gene. Tramite una metodica di screening il gene viene analizzato e, all’occorrenza, sequenziato. E’ attualmente possibile, qualora richiesto, e fermo restando l’aspetto etico, eseguire il test genetico in fase di diagnosi prenatale tramite villocentesi
Teoria delle sordità genetiche Nell’ambito delle sordità sostenute da causa genetica, esiste un gene principale, la Connessina 26 o GJB 2, sito sul braccio lungo del cromosoma 13, che presenta diverse mutazioni nei pazienti affetti da sordità. La connessina 26, una delle tredici connessine note, è un componente di una grande famiglia di proteine coinvolte nella formazione di speciali canali intercellulari, chiamati “gap junctions”, rilevabili al microscopio elettronico, che facilitano la diffusione di molecole e ioni tra cellule vicine. Furono per la prima volta descritte nel 1967 come cilindri cavi, detti connexons, che tagliano perpendicolarmente la membrana cellulare, permettendo la diretta comunicazione tra cellule adiacenti, senza però consentire l’ingresso di fluidi extracellulari. Ogni connessone è formato da 4 a 6 molecole di una proteina, chiamata connessina. All’interno dell’organo dell’udito le “gap junctions” sono localizzate tra le cellule ciliate esterne e le cellule di sostegno. E’ stato dimostrato che il riciclo dello ione potassio endolinfatico durante la trasduzione sonora è giunzione-dipendente. L’espressione della Connessina 26 nella coclea è indispensabile per la normale funzione dell’orecchio interno. Le “gap junctions” sono molto rare tra i neuroni, dove le connessioni sono di tipo sinaptico, ma sono invece diffuse tra le cellule non neuronali, come quelle ciliate o muscolari.
Le cellule della coclea sono cellule epiteliali specializzate. Nella rampa vestibolare e nella rampa timpanica vi è perilinfa che, come il liquido cefalorachidiano, ha una composizione simile ai liquidi extracellulari, con alta concentrazione di ioni sodio. Nel dotto cocleare vi è invece endolinfa che ha una maggior concentrazione di ioni potassio. Pertanto le cellule acustiche si trovano all’interfaccia di due liquidi a composizione diversa. Le estremità apicali delle cellule sensoriali sono immerse nell’endolinfa, il resto, è immerso invece nella perilinfa. Quando arriva la stimolazione sonora le cellule ciliate vengono eccitate con il passaggio degli ioni potassio provenienti dall’endolinfa. Questo porta ad una variazione del potenziale di riposo che si trasforma in stimolo elettrico, propagandosi poi alle terminazioni nervose del nervo acustico e quindi ai nuclei del sistema nervoso centrale. Terminata la stimolazione sonora, gli ioni potassio vengono poi rilasciati nello spazio extracellulare della perilinfa e infine recuperati nell’endolinfa. E’ proprio a questo scopo che le giunzioni intercellulari sono fondamentali e questo spiega come una loro alterazione porti ad una alterata risposta sensoriale alla stimolazione acustica. La mutazione del gene della connessina 26 è responsabile probabilmente di più del 50% delle sordità recessive non sindromiche, caratterizzate da una sordità bilaterale neurosensoriale solitamente di grado profondo, già presente alla nascita. Tale mutazione viene chiamata 35 del G, perchè comporta la perdita di una guanina in posizione 35, provocando una alterazione della normale sequenza degli amminoacidi. La mutazione 35 del G si ritrova nella maggior parte dei soggetti affetti da sordità in Italia e nel bacino del Mediterraneo. Un così elevato numero di soggetti affetti omozigoti per la mutazione 35 del G si spiega solamente con un elevato numero di portatori sani nella popolazione.
Studi di frequenza hanno permesso di definire che in Italia una persona su 35 è portatore sano; in tutte le altre nazioni del bacino mediterraneo la frequenza oscilla da 1 a 25 e 1 a 50. Nei paesi del Nord Europa la frequenza dei portatori sani è più bassa, pari a 1 su 79, con eccezioni come l’Estonia, dove la frequenza è di 1 su 22. Oltre al gene GJB 2, sono stati scoperti altri geni responsabili di forme di sordità recessive: la Miosina-7 A, gene della famiglia delle miosine, localizzato sul braccio lungo del cromosoma 11, che provocherebbe una sordità neurosensoriale bilaterale di grado medio-grave, con età di insorgenza variabile, associata al locus DFNB 2. Questa proteina ha un ruolo fondamentale nella costruzione di fasci di stereociglia, e si esprime non solo all’interno dell’organo dell’udito, ma anche a livello delle cellule fotorecettrici della retina. Ad oggi sono stati riconosciuti dieci geni associati a sordità dominanti. Tra di essi è da ricordare il gene GJB 3 che codifica la connessina 31, responsabile di sordità progressiva che compare in età adulta e che interessa prevalentemente le frequenze acute. Esiste poi anche una connessina 30, codificata dal gene GJB 6, localizzato sul braccio lungo del cromosoma 13, che porterebbe ad una sordità di grado medio-grave sulle frequenze medio-acute, sempre con andamento progressivo.
40/150: i geni scoperti sinora Dopo i 40 geni già scoperti (vd. Tabella), su 150 che si pensa causano sordità come il gene che provoca una forma di sindrome di Husher in cui si aveva una concomitanza di sordità e cecità, questa volta il gene scovato si chiama MYH 14 o miosina 2 c ed è localizzato sul cromosoma 7 in una regione identificata come responsabile di alcune forme di sordità ad eredità cosiddetta dominante, la modalità di trasmissione per cui in un individuo basta che una sola copia del gene sia alterata perché si manifesti la malattia. La miosina 2 c appartiene ad una famiglia di geni produttori delle miosine, proteine fondamentali per il corretto funzionamento dell’orecchio e quindi del sistema uditivo. In particolare, le miosine fanno sì che le onde sonore vengano captate dalle cellule dell’orecchio e trasformate in suono vero e proprio: quindi se le miosine non funzionano il nostro sistema uditivo non è più in grado di farci avvertire i suoni. Attraverso l’analisi genetica di circa 300 pazienti provenienti da diverse nazioni europee, i ricercatori del TIGEM hanno potuto identificare alcune mutazioni nel gene della miosina 2 c che ne Impediscono il normale funzionamento causando sordità.
DFNA, DFNB, DFN ? I geni o le regioni cromosomiche (loci) associate alle varie forme di sordità genetica non sindromica sono indicati con la sigla DFN, dall'inglese Dea. FNess: • DFNA per le forme ad eredità autosomica dominante; • DFNB per le forme ad eredità autosomica recessiva; • DFN per le forme ad eredità recessiva legata al cromosoma X.
Tabella genomica
• Circa 85 loci correlati a sordità non sindromica • Più di 40 geni identificati come correlati a sordità = Notevole eterogeneità genetica
Il ruolo dei loci SRNS (sordità recessiva non sindromica) Tra le forme sindromiche più comuni vi sono quelle trasmesse come tratto recessivo autosomico (sordità recessiva non sindromica SRNS), che rappresentano dal 75% all'80% dei casi di sordità prelinguale infantile. Finora sono stati descritti 17 loci autosomici recessivi (DFNB 1 -> DFNB 13). Le forme trasmesse come carattere autosomico dominante costituiscono un altro 10 -20% dei casi, e 13 loci sono stati descritti fino ad oggi (DFNA 1 -> DFNB 13). Le forme trasmesse come carattere legato al cromosoma X contano per il 2 -3%, con 8 loci che sono stati descritti (DFN 1 ->DFN 8). La sordità può anche essere caratteristica di una aneuploidia cromosomica, di delezione cromosomica nonché di una eredità mitocondriale e di una predisposizione alla sordità di determinazione mitocondriale indotta da agenti ambientali.
Loci SRNS Un locus di una malattia potrebbe essere identificato e localizzato mediante un'analisi dell'associazione dei geni localizzati sul medesimo cromosoma (la cosiddetta linkage analysis), basata sui seguenti principi. Se due loci, A (A 1+A 2) e B (B 1+B 2), sono su differenti cromosomi, si separeranno indipendentemente e c'è un 50% di possibilità che un figlio riceva l'allele B 1 o B 2. Se i loci sono sintenici, cioè se risiedono sullo stesso cromosoma, allora ci si potrebbe aspettare che segreghino insieme, senza ricombinanti. La possibilità che abbia luogo un crossing-over è direttamente dipendente dalla distanza dei due loci. Maggiore è la distanza, maggiore è la possibilità che si verifichi il crossing-over e, quindi, un evento ricombinatoriale. Le frazioni di ricombinazione sono una misura della distanza tra due loci e definiscono anche la distanza genetica. Per localizzare un locus di una malattia sono necessari marcatori genetici che dovrebbero essere sufficientemente polimorfi da dare una ragionevole possibilità che una persona scelta a caso sia eterozigote. Quando si utilizza un marcatore di DNA, le famiglie possono essere scelte per una linkage analysis perché hanno una malattia interessante oppure perché hanno una buona struttura per la localizzazione nella mappa genetica, con una ragionevole speranza che i membri della famiglia non siano tutti omozigoti (e quindi privi di informazione) per il marcatore.
Gli strumenti standard per la linkage analysis sono ormai i microsatelliti, marcatori di DNA caratterizzati da ripetizioni di (CA)n. Sono numerosi e spaziati attraverso l'intero genoma umano. Usando questi marcatori di DNA, gli studi di linkage hanno mostrato la presenza di una notevole eterogeneità genetica per le SRNS, con 17 differenti loci finora identificati. In particolare gli studi di linkage hanno mostrato in due famiglie tunisine consanguinee, un LOD-score di 9, 88 (q = 0, 01) con il marcatore D 13 S 175 localizzato sul braccio lungo del cromosoma 13. Al locus è stato assegnato il simbolo genico “DFNB 1”. Ulteriori loci sono stati rapidamente localizzati. DFNB 2 è sempre stato identificato in famiglie consanguinee tunisine sul cromosoma 11 q 13. 54. DFNB 3 sul 17 p 11. 2 -q 12 in famiglie consanguinee di un remoto villaggio di Bali. Un quarto locus della sordità, DFNB 4, riscontrato in popolazioni druse mediorientali, è stato localizzato sul 7 q 31. Tre loci addizionali, DFNB 5, DFNB 6, DFNB 7, sono stati rispettivamente localizzati in 14 q 12, 3 p 14 -p 21 e 9 q 13 -q 21, studiando più famiglie consanguinee indiane. Il DFNB 8 è stato localizzato nel braccio distale del cromosoma 21 in una famiglia pakistana con SRNS; il DFNB 9, localizzato a 2 p 22 -23, è stato identificato in una famiglia consanguinea che viveva in una regione isolata del Libano. Il DFNB 10 è stato recentemente localizzato in una regione vicino al telomero del cromosoma 21 in una ampia famiglia consanguinea palestinese e il DFNB 12 sul 10 q 21 -22 in una famiglia consanguinea di sunniti siriani
I geni responsabili I geni più frequentemente alterati sono 4: 1. 2. 3. 4. Il gene connessina 26 Il gene COCH Il gene POU 3 F 4 Il gene 12 S r. RNA
Il ruolo della connessina 26 (GJB 2) Le connessine sono una famiglia di proteine presenti sulla membrana cellulare, dove formano dei canali necessari per gli scambi e la comunicazione. Il gene connessina 26 (Cx 26, indicato anche con la sigla GJB 2, gap-junction protein beta 2), identificato nel 1997 grazie anche al contributo di una ricerca finanziata da Telethon, è il responsabile della maggior parte dei casi di sordità autosomica recessiva (in Italia e Spagna addirittura dell'80% dei casi). tra cellule. Questo gene è coinvolto in due diverse forme di sordità non sindromica: DFNB 1 e DFNA 3. Mentre la forma DFNA 3 è molto rara, la DFNB 1 è la più frequente forma ad eredità autosomica recessiva. Si tratta di una forma congenita (presente già alla nascita) di sordità moderata o profonda, generalmente non progressiva.
La connexina-26 è un componente di una grande famiglia di proteine coinvolte nella formazione delle giunzioni gap (gap-junctions) che permettono il trasferimento diretto di piccole molecole e ioni tra cellule adiacenti. Ogni cellula contribuisce per metà della giunzione gap, ed è composta da un insieme oligomerico di connessoni, che sono composti da un esamero di una proteina membranale integrale chiamata connexina. Le giunzioni gap sono rare tra i neuroni dei mammiferi, ma sono comuni nelle cellule non-neuronali, come la glia, le cellule epiteliali, le cellule lisce e le cellule del muscolo cardiaco. Ci sono più di 11 tipi differenti di connexine, ognuno con specificità tessutale e proprietà fisiologiche distinte in relazione alle giunzioni gap. Almeno altre due connexine sono implicate in malattie umane. Mutazioni puntiformi nel gene connexina 32 sono associate con la neuropatia Charcot-Marie-Tooth legata al cromosoma X(26), e mutazioni nel gene connexina-43 sono state trovate in pazienti con eterotassia e malformazioni cardiache. Il coinvolgimento delle giunzioni gap nelle risposte intercellulari al suono era stato proposto più di 20 anni fa. All'interno dell'organo auditivo, le giunzioni gap sono localizzate tra le cellule pilifere esterne e le cellule di sostegno (inclusi i melanociti), fornendo una base morfologica per l'avvenimento delle risposte intracellulari al suono nelle cellule di sostegno e per l'accoppiamento elettrico delle cellule recettori. L'endotelio della scala media della coclea è coinvolto nella produzione di una risposta recettoriale allo stimolo uditorio ed è separato dallo spazio endolinfatico. Ultimamente l'analisi ultrastrutturale ed immuno-istochimica della connexina-26 nella coclea del ratto ha dimostrato che le giunzioni gap, sia nelle cellule epiteliali sia nelle cellule del tessuto connettivo, sono coinvolte nel riciclaggio degli ioni di potassio endolinfatici attraverso le cellule sensoriali durante la trasduzione del segnale elettrico in questi canali. L'identificazione delle mutazioni nel gene GJB 2 conferma in modo chiaro il ruolo cruciale delle giunzioni gap nella trasduzione del segnale uditivo. La maggior parte delle mutazioni identificate nel gene GJB 2 portano all'assenza completa della connexina. Per questo l'analisi molecolare del gene connessina 26 può essere molto utile per diagnosticare una sordità congenita ereditaria
Il gene COCH è probabilmente il gene più frequentemente coinvolto in casi di sordità non sindromica ad eredità autosomica dominante (DFNA 9). Si tratta di una forma progressiva che inizialmente interessa soprattutto le alte frequenze e che comporta anche disturbi dell'equilibrio (vertigini) a causa del coinvolgimento di strutture dell'orecchio interno. La funzione del gene COCH non è ancora del tutto nota, ma nell'orecchio interno delle persone affette sono stati evidenziati depositi di lunghe molecole zuccherine (mucopolisaccaridi), probabile causa della degenerazione delle fibre nervose.
ll gene POU 3 F 4 è il maggior responsabile delle forme legate al cromosoma X. Le informazioni contenute in questo gene servono probabilmente per la produzione di un fattore importante per lo sviluppo del sistema nervoso
Il gene 12 S r. RNA non si trova sui cromosomi ma è contenuto nel DNA dei mitocondri. E' responsabile della forma più frequente di sordità ad eredità mitocondriale.
La diagnosi Oltre alla valutazione clinica e strumentale, il medico può utilizzare l'analisi molecolare come conferma diagnostica nei casi in cui il gene responsabile della forma di sordità in questione sia noto. L'analisi molecolare si esegue in genere a partire da un piccolo campione di sangue o di cellule raschiate dall'interno della bocca, e permette di analizzare il DNA alla ricerca di mutazioni nei geni noti. L'analisi molecolare si può inoltre eseguire nei familiari delle persone affette, al fine di identificare i portatori sani della mutazione. Dato che non tutti i geni responsabili delle numerose forme di sordità ereditaria sono stati identificati, non sempre l'analisi molecolare permette di identificare l'alterazione che causa la malattia. La diagnosi precoce e quella prenatale possono essere eseguite solo se la mutazione responsabile della patologia è già stata identificata nelle persone affette presenti in famiglia
Prospettive Fino a pochi anni fa la sordità genetica era un mare magnum in cui l'assenza di conoscenza era la principale caratteristica. Successivamente sono stati descritti numerosi loci ed è stata chiaramente dimostrata la presenza di eterogeneità genetica, prima solo ipotizzata. In pochi anni il nostro lavoro ci ha permesso di dimostrare la presenza di un locus principale (cioè DFNB 1) nelle forme trasmesse come carattere autosomico recessivo e poi di identificare il gene DFNB 1 (GJB 2), confermando il suo ruolo primario nel determinare le più comuni forme di sordità genetica. Inoltre l'identificazione di una mutazione molto comune nel gene GJB 2 nella nostra popolazione facilita notevolmente la diagnosi molecolare e la consulenza genetica per la sordità congenita. L'identificazione di questa mutazione subito dopo la nascita dovrebbe aiutare a informare le famiglie e permettere, si spera, un trattamento più rapido dei bambini affetti.
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