RICERCA ITALIANA     

Correlazioni clinico-radiologiche in pazienti con miopatie ereditarie.

Università Cattolica del Sacro Cuore

Abstract

Negli ultimi anni i progressi fatti nella conoscenza delle distrofie e miopatie congenite hanno reso sempre più evidente l'eterogeneità clinica, istopatologica e genetica delle varie forme. Da qui la necessità di cercare d'identificare altri markers che possano aiutare nell'iter diagnostico, orientando lo screening genetico ed immunoistopatologico. Diversi studi hanno recentemente suggerito che le tecniche di imaging muscolare possono identificare patterns specifici di coinvolgimento in pazienti affetti da forme geneticamente distinte di distrofie muscolari o miopatie ereditarie.
La tecnica maggiormente utilizzata a tal proposito è la RMN muscolare, ma sono disponibili anche studi su ecografia e TC muscolare. L'ecografia ha il vantaggio di essere poco costosa e facilmente disponibile, ma ha lo svantaggio di essere fortemente operatore-dipendente. A tutt'oggi, non è stata usata in maniera sistematica per valutare possibili patterns selettivi di coinvolgimento muscolare nelle varie forme di malattie neuromuscolari. La tomografia assiale computerizzata (TAC) seppur utilizzata nella descrizione di pattern di coinvolgimento in alcune patologie muscolari, ha lo svantaggio di sottoporre il paziente a radiazioni ionizzanti.
Pur essendo un esame più costoso, la Risonanza Magnetica Nucleare (RMN) ha il vantaggio di essere una metodica non invasiva e permette una migliore definizione delle alterazioni di segnale aiutando a riconoscere patterns specifici di coinvolgimento muscolare nelle diverse forme di miopatie ereditarie.
Lo scopo di questo studio è quello di confrontare la sensibilità delle varie metodiche di RMN ed ecografia muscolare nell' identificare patterns di coinvolgimento muscolare. L'impiego combinato di un protocollo RMN usando T1, T2 e STIRS potrebbe anche aiutare a valutare le diverse componenti che provocano alterazioni di segnale, differenziando ad esempio alterazioni di segnale dovute all'edema da danni strutturali del muscolo o differenziando alterazioni di segnale dovute a componenti fibrose o a sotituzione adiposa.

Un'altra area di potenziale interesse diagnostico riguarda l'uso della spettroscopia RM (MRS). Tale metodica potrebbe aumentare considerevolmente l'approfondimento dei meccanismi fisiopatologici in varie forme di malattie neuromuscolari sia strutturali relativamente al ruolo delle diverse proteine muscolari, che metaboliche e mitocondriali relativamente alle alterazioni dei meccanismi di produzione energetica cellullare.

Lo scopo finale del progetto è quello di integrare tutte queste informazioni nell'intento di ottenere migliori informazioni su:

- Correlazione genotipo-fenotipo nei casi geneticamente determinati mediante l'analisi dei dati clinici, genetico-molecolari, di RMN, di ecografia e di spettroscopia MR.

- Individuazione di nuovi sottogruppi di patologie muscolari geneticamente determinate con caratteristiche cliniche, istopatologiche e di dati MR (MRI e MRS) comuni non ascrivibili a nessuna forma geneticamente riconosciuta. <<<

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca

Eugenio Maria Mercuri Università Cattolica del Sacro Cuore

Obiettivo del Programma di Ricerca

L'obiettivo principale del programma è quello di sviluppare un approccio integrato clinico, genetico, istopatologico, di imaging e spettroscopia da utilizzare nella diagnosi di pazienti affetti da patologie muscolari ereditarie.
Lo studio cercherà di valutare il contributo di ogni singolo strumento nel processo diagnostico, ma, soprattutto, come l'integrazione delle informazioni ottenute usando i diversi strumenti possa facilitare il riconoscimento di fenotipi specifici sia nelle forme geneticamente note che in quelle in cui il deficit genetico non è ancora stato identificato, stabilendo quindi una base per la possibile identificazione di nuovi geni.

Nello specifico gli obiettivi dello studio saranno i seguenti:

- Studio di specifici pattern d'interessamento muscolare usando un protocollo breve (sequenze trasversali T1 a carico degli arti inferiori), facilmente adattabile anche all'età pediatrica, da utilizzare nei diversi tipi di patologia muscolare, mirando sia al riconoscimento di pattern in patologie geneticamente già riconosciute (i.e. distrofia Emery-Dreifuss, distrofie muscolari congenite, distrofinopatie) che all'identificazione di possibili pattern in forme la cui base genetica non è attualmente conosciuta.

-Studio, su pazienti collaboranti, dell'apporto di altre sequenze, T2 e STIRS, nella comprensione dei meccanismi alla base delle alterazioni di segnale visti sulle sequenze T1 e, più generalmente sui possibili meccanismi di danno muscolare nelle diverse forme di malattie neuromuscolari studiate.

- Studio, nelle stesse patologie, dei parametri di compromissione funzionale motoria e nelle attività della vita quotidiana, mediante l'applicazione di scale funzionali e di metodi di valutazione della forza segmentale per valutare la correlazione tra deficit di forza segmentale e alterazioni di segnale alla RMN muscolare. Ciò permetterà di ottenere una migliore comprensione di come le alterazioni di segnale viste alle neuroimmagini si traducano in deficit di forza o più generalmente di funzione. Queste informazioni, oltre ad avere un riscontro nella pratica clinica, possono anche essere usate per una migliore definizione della storia naturale delle varie malattie studiate e trovare una loro applicazione in protocolli terapeutici farmacologici e riabilitativi.

- Valutazione delle alterazioni dell'assetto energetico del muscolo scheletrico ed identificazione di eventuali pattern spettroscopici specifici sia nelle patologie muscolari geneticamente determinate con difetto genico noto, che in quelle in cui il gene difettivo non è stato ancora riconosciuto.

- Verifica della sensibilità e specificità diagnostiche dei sistemi ecografici nel riconoscimento dei patterns di coinvolgimento muscolari rivelati all'imagining RM. La correlazione delle immagini ecografiche con quelle, ottenute parallelamente, della seduta RM consentirà di valutare l'efficacia dell'ecografia come metodica di screening inserita nell'algoritmo diagnostico delle malattie muscolari geneticamente determinate.

Lo scopo finale del progetto è quello di integrare tutte queste informazioni nell'intento di ottenere migliori informazioni su:

- Correlazione genotipo-fenotipo nei casi geneticamente determinati mediante l'analisi dei dati clinici, genetico-molecolari, di RMN, di ecografia e di spettroscopia MR.

- Individuazione di nuovi sottogruppi di patologie muscolari geneticamente determinate con caratteristiche cliniche, istopatologiche e di dati MR (MRI e MRS) comuni non ascrivibili a nessuna forma geneticamente riconosciuta. <<<

Durata

24 mesi

Base di partenza scientifica nazionale o internazionale

Negli ultimi anni è diventato sempre più evidente che il livello di eterogeneità genetica nel campo delle malattie muscolari ereditarie è notevolmente maggiore di quanto si pensasse. Solo nel campo delle distrofie muscolari congenite (CMD), che fino a pochi anni fa venivano considerate un'entità nosologica unica, sono state scoperte 9 forme geneticamente distinte e un numero altrettanto elevato di fenotipi caratteristici di cui non si conosce ancora il difetto genetico. Tale eterogeneità è stata anche riscontrata in altre forme di patologie muscolari ereditarie quali il gruppo delle distrofie muscolari dei cingoli, o le miopatie congenite.
La possibilità di arrivare ad una diagnosi precisa in questi pazienti e' resa difficile dal fatto che il fenotipo clinico ed istopatologico può essere condiviso da più forme. Per alcune forme il sospetto diagnostico viene rafforzato dal riscontro di deficit di proteine alla biopsia muscolare, e, nei casi in cui i difetti genetici siano noti, mediante analisi genetica. Il numero di proteine e geni potenzialmente da studiare è però molto vasto e non sempre gli esami istopatologici riescono a fornire l’indicazione necessaria a selezionare le indagini genetiche appropriate qualora fossero disponibili. Da qui la necessità di cercare d'identificare altri markers che possano orientare lo screening genetico ed immunoistopatologico o più generalmente aiutare nel processo diagnostico. Diversi studi hanno recentemente suggerito che le tecniche di imaging muscolare possono identificare patterns specifici di coinvolgimento in pazienti affetti da forme geneticamente distinte di distrofie muscolari o miopatie ereditarie. Tali patterns tendono ad essere specifici per quella forme geneticamente determinata e simili tra i pazienti affetti dalla stessa malattia. Le tecniche utilizzate a tal proposito sono principalmente la RMN muscolare, ma sono disponibili anche studi su ecografia e TC muscolare (Bonnemann et al. 2003, Topaloglu et al. 1992).
Negli anni 80 è stato suggerito che l'ecografia muscolare può rilevare non solo alterazioni di ecodensità in grado di far sospettare una sostituzione connettivale del muscolo ma che, almeno in alcuni casi, possa mostrare un coinvolgimento selettivo di alcuni muscoli, permettendo quindi di guidare in maniera accurata la scelta del muscolo su cui effettuare la biopsia muscolare (Heckmatt et al. 1980, 1982, 1985). Tale metodica però non è stata, a tutt'oggi, usata in maniera sistematica per valutare possibili patterns selettivi di coinvolgimento muscolare in forme geneticamente note di miopatie ereditarie. Al contrario, diversi studi hanno utilizzato tomografia computerizzata (TC) con buoni risultati, ma l'impiego di questa tecnica è per lo piu limitato dalla somministrazione di radiazioni ionizzanti (Liu et al. 1993b).
Negli ultimi anni ha preso sempre più piede l'utilizzo di Risonanza Magnetica Nucleare (RMN) muscolare. Pur essendo un esame più costoso, la RMN ha il vantaggio di essere un accertamento non invasivo e di permettere una migliore definizione delle alterazioni di segnale. E' stato suggerito in vari studi che un protocollo di indagine relativamente breve può aiutare a riconoscere dei patterns specifici di coinvolgimento muscolare nelle diverse forme di miopatie ereditarie ed aiutare a guidare, in associazione con le informazioni cliniche e bioptiche, la ricerca dei geni responsabili (Mercuri et al. 2002a, Taylor et al. 2001).
E' stato dimostrato ad esempio che pazienti affetti da forme diverse di patologia muscolare ma con fenotipi simili, soprattutto in età pediatrica, possono presentare patterns diversi di danno muscolare alla RMN muscolare. Pazienti con fenotipo simile ma con mutazioni in geni diversi quali quelli affetti dalla forma autosomica dominante e dalla forma X linked di Emery-Dreifuss, hanno patterns di interessamento muscolare diversi tra di loro e che questi patterns a loro volta sono diversi da quelli riscontrati in un’altra forma con fenotipo simile, quale la miopatia di Bethlem che presenta mutazioni nei geni del collagene 6 (Mercuri et al. 2002c,d). Simili risultati sono stati ottenuti in forme di distrofia muscolare congenita, quali la forma di Ullrich e la forma RSMD1 con fenotipo in parte sovrapponibile ma con mutazioni in geni diversi, che presentanno patterns di interessamento muscolare diversi (Mercuri et al. 2002b, 2003, 2005a).
Ulteriori studi sono stati pubblicati sul ruolo delle tecniche di RMN muscolare nel descrivere il coinvolgimento muscolare in altre malattie muscolari progressive quali le distrofinopatie, le distrofie dei cingoli e la distrofia miotonica (Lodi et al. 1997, Fisher et al. 2005, Liu et al. 1993b, Mercuri et al. 2005b, Nagao et al. 1991, Schedel et al. 1992, Schneider-Gold et al. 2004, Lamminen et al. 1990).

Nonostante siano stati pubblicati diversi studi nell'ultima decade, al momento non esistono studi sistematici per confrontare la sensibilità delle varie metodiche di imaging muscolare nell'identificare possibili diverse componenti che provocano alterazioni di segnale, differenziando ad esempio alterazioni di segnale dovute all'edema da danni strutturali del muscolo o differenziando alterazioni di segnale dovute a componenti fibrose o a sotituzione adiposa. L'uso di sequenze T2 o STIRS può aiutare ad identificare le differenti componenti nei muscoli esaminati al neuroimaging. Questo protocollo è utilizzato negli adulti nelle forme infiammatorie ma è stato scarsamente utilizzato nelle varie forme ereditarie.
Allo stesso modo, sono stati condotti pochi studi per correlare i dati ottenuti all'RMN con quelli ottenuti con altre metodiche di imaging muscolare (Lodi et al. 1997, Schedel et al. 1992, Schneider-Gold et al. 2004, Cea et al. 2002) e soprattutto per esplorare un potenziale uso dell'ecografia muscolare che ha il vantaggio di essere non solo più economica ma anche più rapida e più facilmente effettuabile anche in ambiente ambulatoriale (Bonnemann et al. 2003, Heckmatt et al. 1982, Topaloglu et al. 1992, Zuberi et al. 1999).

Un'altra area di potenziale interesse diagnostico riguarda l'uso della spettroscopia RM (MRS). La MRS nel muscolo consente di studiare da una parte, utilizzando il segnale del 1H, la concentrazione relativa del tessuto fibro-adiposo differenziando la componente lipidica intra ed extra cellulare, dall'altra, grazie alla possibilità di acquisire il segnale del fosforo (31P), di valutare in vivo il metabolismo energetico. In particolare con la MRS fosforica (31P MRS) è possibile valutare eventuali alterazioni dell'assetto energetico tramite la misura della concentrazione di ATP, fosfato inorganico (Pi), fosfocreatina (PCr), e del pH intracellulare, valutando quindi la funzionalità di diverse vie metaboliche quali: fosforilazione ossidativa, glicogenolisi, glicolisi, trasporto del fosfato e del protone dal citosol allo spazio extracellulare, ecc. Inoltre la 31P MRS consente di misurare in vivo il pH che si modifica in funzione dell'equilibrio tra richiesta ed apporto energetico e quindi indicatore indiretto dello stato energetico. L'applicazione di tale metodica potrebbe aumentare considerevolmente l'approfondimento dei meccanismi fisiopatologici in varie forme di malattie neuromuscolari sia strutturali relativamente al ruolo delle diverse proteine muscolari, che metaboliche e mitocondriali relativamente alle alterazioni dei meccanismi di produzione energetica cellullare. Tale metodica è stata finora soprattutto utilizzata nelle malattie muscolari metaboliche ed infiammatorie (Argov et al. 2000, Bendahan et al. 2002, Cea et al. 2002, Trenell et al. 2006). Pochi altri studi sono stati focalizzati sull'utilizzo della spettroscopia nelle distrofie muscolari di Duchenne, di Becker ed in alcune distrofie dei cingoli (Felber et al. 2000, Ikehira et al. 1995, Kemp et al. 1993, Lodi et al. 1997, Younkin et al. 1987),mentre non sono stati effettuati studi sistematici nelle altre forme di malattie neuromuscolari i cui deficit genetici sono stati recentemente descritti. <<<