Atassia

L’atassia è definita come una mancanza di coordinazione del movimento (carattere irregolare del movimento o della postura, dismetria, dissynergia, dysdiadochokinesia, disartria, disturbi oculomotori). L’atassia ereditaria deriva dalla neurodegenerazione del midollo spinale (atassia di Friedreich) o del cervelletto (atassia–telangiectasia, malattia di Niemann Pick, sindrome di Marinesco–Sjögren), con la maggior parte dei casi che presentano entrambi in una certa misura (atassia spinocerebellare) . L’atassia dell’andatura può anche essere secondaria alla disfunzione sensoriale periferica . L’atassia cerebellare si verifica frequentemente nei disturbi metabolici neurodegenerativi ed ereditari.

Le atassie cerebellari ereditate (CAs) sono un gruppo geneticamente eterogeneo di disturbi neurodegenerativi tra cui almeno 37 CAS autosomiche dominanti, più di 20 CAS autosomiche recessive, atassie legate all’X e diverse forme di atassia associate a difetti mitocondriali . Sono stati identificati diversi tipi di mutazione: espansioni ripetute in parti di geni codificanti (CAG—poliglutamina) o non codificanti (CTG, CAG, TGGAA, ATTCT, GGCCTG), mutazioni missense, delezioni, duplicazioni e mutazioni di giunzione e troncamento . Mutazioni causali per atrofia cerebellare e atassia sono state trovate in più di 150 geni . Il CAs ereditato può presentarsi come una sindrome cerebellare isolata o essere associato a uno spettro di sintomi neurologici (sindrome piramidale o extrapiramidale, neuropatia periferica, disfunzione cognitiva, convulsioni) .

L’atassia può anche accompagnare disturbi metabolici ereditari (ad esempio, Niemann Pick tipo C, malattia di Wilson, malattia di Refsum, disturbi congeniti della glicosilazione) . L’atassia-telangiectasia è causata da un difetto nel gene ATM, che codifica una proteina che rileva le rotture del doppio filamento del DNA, essendo responsabile della riparazione del DNA. ATM è un gene enorme con 66 esoni. A causa dei fenotipi sovrapposti, la diagnosi appropriata della malattia correlata all’atassia è difficile. NGS è un potente strumento diagnostico per disturbi neurologici con atassia concomitante; tuttavia, ha limitazioni dovute alla sua scarsa capacità di sequenziare espansioni ripetitive del DNA come le ripetizioni di poliglutamina che sono comuni nelle atassie spinocerebellari . A titolo illustrativo, l’atassia di Friedreich è causata da ripetizioni GAA espanse nel primo introne del gene FXN, che si trova sul cromosoma 9 e codifica la proteina frataxina. La mutazione causa il silenziamento genico e porta alla carenza funzionale della frataxina. Tali espansioni ripetute possono essere facilmente testate utilizzando metodi PCR standard . Németh et al. utilizzato NGS per diagnosticare 50 pazienti con atassia che non erano stati precedentemente diagnosticati . Sono state selezionate le sequenze di fiancheggiamento intronico esonico e 25-bp di 118 geni. Il tasso di rilevazione era del 18% e variava dall ‘ 8,3% in quelli con un disturbo progressivo ad esordio adulto al 40% in quelli con esordio infantile o adolescenziale . Il gruppo non diagnosticato comprendeva pazienti con CNV e delezioni/inserzioni più grandi . Ohba et al. eseguito WES su 25 pazienti di 23 famiglie con atrofia cerebellare e/o vermis di origine sconosciuta . Hanno identificato 15 mutazioni patologiche in sette geni all’interno di nove famiglie. In un paziente è stato riportato un fenotipo atipico lieve della sindrome di Zellweger senza anomalie della sostanza bianca, causate da mutazioni PEX16 . Lines et al. eseguito WES su tre fratelli adulti con atrofia cerebellare e atassia a esordio giovanile lentamente progressiva accompagnata da disabilità intellettiva, perdita dell’udito, ipogonadismo e neuropatia sensomotoria demielinizzante . Il decorso di questa malattia è solitamente grave, con esordio nell’infanzia. L’elevazione di acidi grassi a catena molto lunga è una caratteristica molto caratteristica di questo disturbo. Nei pazienti esaminati le mutazioni causali eterozigoti composte in HSD17B4, codificanti la proteina D-bifunzionale perossisomiale, sono state identificate da WES . I rapporti di cui sopra dimostrano che NGS è un metodo di scelta per le malattie neurometaboliche con un decorso atipico. Tuttavia, la selezione di un ampio pannello di geni e WES o anche WGS in atassie di origine sconosciuta è giustificata .

La maggior parte delle atassie autosomiche dominanti appartiene al gruppo delle atassie spinocerebellari (SCA) e delle atassie episodiche. Gli SCA sono clinicamente e geneticamente eterogenei. Una caratteristica comune è la disfunzione del cervelletto . La classificazione delle SCA si basa sui risultati genetici (da SCA1 a SCA38 con i numeri 9 e 24 vacanti) . Altri disturbi autosomici dominanti con atassia sono l’atrofia dentatorubropallidoluysian, la sostanza bianca di fuga, la malattia di Alexander e la malattia di Huntington. SCA35 è stata la prima atassia dominante ad essere identificata attraverso WES. Mutazioni missense nel gene della transglutaminasi cerebrale (TGM6) sono state riportate in due famiglie . Autosomal recessive CAs include Friedreich ataxia, ataxia–telangiectasia, Wilson disease, ataxia with vitamin E deficiency, abetalipoproteinemia, ataxia with oculomotor apraxia (AOA1 and AOA2), spastic ataxia of Charlevoix-Saguenay, spinocerebellar ataxia with epilepsy, ataxia associated with coenzyme Q10 deficiency, ataxia in lysosomal storage disorders, CDG1A, and Niemann–Pick type C disease.

In countries where large families are rare, autosomal recessive CAs often present as sporadic cases . Lo stesso fenotipo di atassia cerebellare autosomica recessiva (AR) può essere dovuto a diverse varianti; d’altra parte, mutazioni nello stesso gene AR CA possono essere responsabili di fenotipi distinti; entrambe le condizioni causano difficoltà diagnostiche . Combinando l’analisi di collegamento basata su array SNP e il resequencing mirato di sequenze rilevanti nell’intervallo di collegamento con l’uso di NGS, Vermeer et al. identificata una mutazione nel gene ANO10 in pazienti con AR CA, nistagmo downbeat e coinvolgimento di motoneuroni inferiori . Doi et al., utilizzando WES, identificato una mutazione missense omozigote in SYT14 codifica sinaptotagmin XIV in due pazienti con AR CA . Hanno anche analizzato l’espressione dell’mRNA SYT14 nel tessuto cerebrale fetale e adulto umano e hanno dimostrato che SYT14 è localizzato nelle cellule di Purkinje del cervelletto . Inoltre, WES ha permesso l’identificazione di una mutazione STUB1 in due pazienti con sindrome di Gordon Holmes-una rara malattia neurodegenerativa con atassia e ipogonadismo . Finora, questo disturbo è stato associato a mutazione nel gene della ligasi E3 RNF216 e del gene della deubiquitinasi OTUD4. Questi autori hanno dimostrato che la mutazione STUB1 provoca una perdita di funzione del CHIP (C-terminale della proteina interagente HSC70) che agisce come un cochaperone molecolare, chaperone autonomo e ubiquitina E3 ligasi . Quattro gruppi di ricerca hanno trovato varianti STUB1 in famiglie con AR CA con e senza disturbi ormonali . Questi studi mostrano un ruolo significativo per WES nella comprensione dei patomeccanismi della neurodegenerazione.

L’atassia può anche essere associata a determinati disturbi legati all’X. Questo gruppo comprende la sindrome X fragile, la sindrome da atassia da tremore e l’adrenomieloneuropatia .

Le atassie più frequenti associate alle mutazioni del DNA mitocondriale sono l’encefalomiopatia mitocondriale, l’acidosi lattica e gli episodi simili a ictus; epilessia mioclonica con fibre rosse irregolari; neuropatia, atassia e retinite pigmentosa; e sindromi di Kearns-Sayre. Uno dei disturbi mitocondriali più comuni con atassia dei primi anni di vita è la sindrome di Leigh. L’eterogeneità genetica nella sindrome di Leigh comprende subunità del complesso della catena di trasporto degli elettroni mitocondriali, mutazione SURF1, deficit nel coenzima Q10 e complesso piruvato deidrogenasi (OMIM 256000) e sindrome simile a Leigh con mutazione SERAC1 (OMIM 614739).

Secondo le prove di cui sopra, la selezione di un pannello genico per il sequenziamento mirato nelle atassie non è facile a causa della loro eterogeneità. Inoltre, NGS non lo schermo per trinucleotide ripetere espansioni che sono alla base della maggior parte dei SCAS, autosomica recessiva Friedreich atassia, e una varietà di altre forme ereditarie di atassia. Indubbiamente, un pannello NGS dovrebbe includere malattie metaboliche con atassia, malattie mitocondriali e geni espressi nel cervelletto. Le linee guida per i test genetici per i pazienti con atassie sono state proposte dalla Federazione Europea delle società neurologiche .