AMILOIDE e AMILOIDOSI -...
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AMILOIDE e AMILOIDOSIAMILOIDE e AMILOIDOSI
• L’amiloideamiloide è una sostanza proteica patologica, depositata tra le cellule in vari organi e tessuti del corpo sotto forma di fibrille di foglietti β-pieghettati in un’ampia varietà di malattie.
β- sheet basicsN
N
C
C
• L’amiloidosi è un disordine acquisito o ereditario che riguarda il folding delle proteine
• frammenti o intere proteine normalmente solubili sono depositate nello spazio extracellulare come fibrille insolubili che si accumulano e distruggono la struttura e la funzione di organi e tessuti e causano malattia.
• Nell’amiloidosi sistemica i depositi possono essere presenti nel parenchima di tutti i tessuti (eccetto il cervello) così come nella parete dei vasi sanguigni.
• Forme localizzate di amiloidosi nelle quali i depositi sono confinati a particolari organi o tessuti.
AMILOIDE e AMILOIDOSIAMILOIDE e AMILOIDOSI
• Amiloide è un disordine del folding delle proteine nel quale normalmente proteine solubili sono depositate come fibrille anormali insolubili che distruggono la struttura del tessuto e causano malattia.
• Sebbene circa 20 differenti proteine non correlate tra loro possano formare fibrille amiloidi in vivo, tali fibrille mostrano una struttura con un core di tipo beta in comune.
• Alcune proteine naturali “wild type” sono inherentlyamiloidogeniche, formano fibrille e causano amiloidosi in età avanzata o se presenti per lungo tempo a concentrazioni elevate in maniera anomala.
• Altre proteine amiloidi sono varianti acquisite o ereditate che contengono sostituzioni aminoacidiche che le rendono instabili così, in condizioni fisiologiche popolano parzialmente uno stato unfolded e tali intermedi poi aggregano in amiloide stabile.
AMILOIDE e AMILOIDOSIAMILOIDE e AMILOIDOSI
AMILOIDE e AMILOIDOSI
• L’amiloidosiamiloidosi non può essere definita un’unica malattia ma come gruppo di malattie che hanno in comune il deposito di proteine simili
• Gli organi in cui si è depositato l’amiloide sono:– Più grandi– Più compatti– Più pallidi
Microscopia• L’amiloide appare come una
sostanza extracellulare amorfa eosinofila e ialina che con il progressivo accumulo invade le invade le cellule adiacenticellule adiacenti provocandone l’atrofia.–– Rosso CongoRosso Congo:
• Luce normale: colore rosso o rosa• Luce polarizzata: birifrangenza verde
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Sezione di fegato colorata con Rosso Congo (notare depositi di amiloide nella parete dei vasi sanguigni e nei sinusoidi
Birifrangenza giallo-vede al microscopio a luce polarizzata
Microscopia elettronica e cristallografia
• L’amiloide appare costituita largamente da fibrille non ramificate di lunghezza non costante e diametro di 7-10 nm
• Conformazione a β-foglietti incrociati (responsabile della colorazione tipica e birifrangenza con Rosso Congo)
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Tutte le proteine dellTutte le proteine dell’’amiloide hanno amiloide hanno strutture a foglietti strutture a foglietti ββ--pieghettatipieghettati
• Caratteristica reazione al rosso Congo• Ultrastruttura fibrillare• Insolubilità delle fibrille di amiloide nei
normali solventi fisiologici• Resistenza alla digestione proteolitica
Microscopia a Forza Atomica
PatogenesiPatogenesi• L’amiloidosi è causata da un anomalo
assemblaggio (folding) delle proteine, che sono depositate come fibrille nei tessuti extracellulari alterandone la funzione.
• Le proteine mal assemblate sono spesso instabili e si autoassociano, portando in ultimo alla formazione di oligomeri e fibrille che vengono depositate nei tessuti
• La variabilità delle condizioni associate con l’amiloidosi può essere dovuta a eccessiva produzione di proteine predisposte al folding
Le proteine che formano amiloidosi si Le proteine che formano amiloidosi si raggruppano in due gruppiraggruppano in due gruppi
1. Proteine normali che hanno intrinseca tendenza ad assemblarsi impropriamente, ad aggregarsi e formare fibrille, e a farlo quando sono prodotte in eccesso.
2. Proteine mutate che sono strutturalmente instabili e inclini a un folding difettoso con successiva aggregazione
Accumulo di proteine male assemblateAccumulo di proteine male assemblate
Cosa succede alle proteine male assemblateCosa succede alle proteine male assemblate
• Le proteine male assemblate sono normalmente degradate dentro le cellule nei proteosomi, o all’esterno della cellula dai macrofagi
Accumulo di proteine male assemblateAccumulo di proteine male assemblate
Cosa succede alle proteine male assemblateCosa succede alle proteine male assemblate
• Le proteine male assemblate sono normalmente degradate dentro le cellule nei proteosomi, o all’esterno della cellula dai macrofagi
• Nell’amiloidosi questo meccanismo fallisce e si verifica accumulo delle proteine male assemblate all’esterno delle cellule.
Accumulo di proteine male assemblateAccumulo di proteine male assemblate
Possibile patogenesiPossibile patogenesi
FIBRILLEFIBRILLENON SOLUBILINON SOLUBILI PROTEINA AAPROTEINA AAPROTEINA ALPROTEINA AL
PRODUZIONE DI QUANTITA’ ABNORMI DI PROTEINA
Precursore proteico:Precursore proteico:proteina non proteina non
correttamente ripiegatacorrettamente ripiegataProteina SAACatene leggere
Immunoglobuline
Stimolo Stimolo Non noto(cancerogeno?) Infiammazione cronica
Plasmacellule
Proliferazione monoclonale
linfociti B
Attivazione dei macrofagi
IL1 e IL6
Epatociti
Proteolisi limitata Proteolisi limitata
Possibile patogenesiPossibile patogenesi
FIBRILLEFIBRILLENON SOLUBILINON SOLUBILI
Precursore proteico:Precursore proteico:proteina non proteina non
correttamente ripiegatacorrettamente ripiegata
Stimolo Stimolo Mutazione
PROTEINA ATTR
Transtieritina
PRODUZIONE DI QUANTITA’ NORMALI DI PROTEINA MUTATA
Tre possibili classificazioni
1. Natura della proteina dell’amiloide2. Se l’amiloide è acquisita o ereditaria3. Distribuzione anatomica dei depositi di amiloide
1
2 3
Normal prion proteinPrP
Misfolded prionprotein (PrPsc)
Various prion diseases of the CNS
Prion diseases
Atrial natriuretic factorAANF-Isolated atrial amyloidosis
Islet amyloid peptideAIAPPType II diabetesIslet of Langerhans
CalcitoninA Cal-Medullary carcinoma of thyroid
Endocrine
APPAβAlzheimer diseaseSenile cerebral
Amloidosi Localizzata TransthyretinATTR-Systemic senile amyloidosis
TransthyretinATTR-Familial amyloidotic neuropathies(several types)
SAAAA-Familial Mediterranean fever
β2-microglobulinAβ2 mChronic renal failureHemodialysis-associatedamyloidosisHereditary amyloidosis
SAAAAChronic inflammatoryconditions
Reactive systemic amyloidosis(secondary amyloidosis)
Immunoglobulin light chains, chiefly λ type
ALMultiple myeloma and othermonoclonal B-cell proliferations
Immunocyte dyscrasias withamyloidosis (primaryamyloidosis)
Amiloidosi Sistemica
Precursore Proteico chimicamente
correlatoFibrille
proteiche Malattie associateClinicopathologic Category
Natura chimica dellNatura chimica dell’’amiloideamiloide
• 95% fibrille proteiche • 5% componente P glicoproteina il cui gene è sul
cromosoma 1. Fa parte della famiglia delle pentraxine (glicoproteine pentameriche, es. Proteina C reattiva)
• altre glicoproteine• 15 differenti forme di proteine dell’amiloide• 3 sono le più diffuse
Le forme proteiche piLe forme proteiche piùù diffusediffuse•• ALAL (catena leggera dell’amiloide) derivata da
plasmacellule, contiene catene leggere delle immunoglobuline:– Catene leggere λ di Ig complete– Frammenti NH2-terminali di catene leggere– Entrambe
• Le proteine fibrillari ALAL sono prodotte da cellule secernenti Immunoglobuline, e il loro deposito èassociato con alcune forme di proliferazione monoclonale di cellule B
Amiloide da catena monoclonale Amiloide da catena monoclonale leggera delle immunoglobuline (AL)leggera delle immunoglobuline (AL)
• Si tratta di una complicanza di una gammopatiamonoclonale (come nel mieloma).
• Le fibrille sono composte da frammenti di catene monoclonali leggere.
• Qualsiasi organo può essere colpito
Proteina ALProteina AL(catena leggera amiloide)(catena leggera amiloide)
AmiloidosiAmiloidosi associata a dialisi (Aassociata a dialisi (Aββ22M)M)
• Complicanza di una long-term emodialisi• β2-microglobulina, la catena leggera invariante
dell’MHC di classe I, è prodotta ad un rate di circa 200mg/giorno e filtrata nei glomeruli ed èesclusivamente catabolizzata nel tubulo renale prossimale.
• La sua concentrazione plasmatica aumenta con il danno renale e rimane molto alta anche durante la dialisi in quanto non adeguatamente eliminata
AmiloidosiAmiloidosi sistemica reattivasistemica reattiva
• Emerge come complicanza di infezioni croniche e malattie infiammatorie nelle quali c’è una overproduizione di proteina della fase acuta, Serum Amyloid A protein
•• AA (AA (amiloideamiloide--associataassociata, amiloide sistemica reattiva), amiloide sistemica reattiva):– Singola proteina di 8500 dalton non immunoglobulinica
sintetizzata dal fegato:• Deriva da precursore sierico di 12000 dalton SAA (serum amyloid-
associated, -26aa dall’estremità carbossiterminale) sintetizzato nel fegato e circolante associato a alla sottoclasse delle lipoproteine HDL3
• SAA aumenta (1000x) in corso di danno tissutale e/o di infiammazione.
• Segnali che ne stimolano la secrezione: IL-1, TNF-alfa e IL-6
– Presente nelle forme secondarie
Le forme proteiche piLe forme proteiche piùù diffuse diffuse
•• AAββ ((amiloideamiloide--associataassociata)):–Peptide di 4000 dalton derivata da una glicoproteina transmembrana detta proteina precursore dell’amiloide (APP) con funzione sconosciuta
–Riscontrata nelle lesioni cerebrali della malattia di Alzheimer:• Costituisce il nucleo centrale delle placche cerebrali • Depositata nelle pareti dei vasi sanguigni cerebrali
• ENCEFALOPATIE SPONGIFORMI:–Perdita neuronale–Aspetto spugnoso delle aree colpite del cervello dovuto a piccole cisti–Proliferazione reattiva di astrociti–Deposizione di amiloide nell’area colpita e nei vasi sanguigni circolanti
• Trasmissibilità all’interno della specie e attraverso specie differenti e la conversione delle proteine dell’ospite in amiloide.
• L’agente trasmissibile è una proteina ripiegata in maniera anomala codificata dal cromosoma 20.
• Questi agenti sono i prioni• Malattie da prioni sono a volte considerate casi di amiloidosi locale:
–le proteine prioniche male assemblate si aggregano nello spazio extracellulare nel sistema nervoso
–Malattia di Creutzfeld-Jacobs (sporadica, ereditaria o trasmissibile)–Encefalopatia spongiforme bovina (BSE)
Le forme proteiche piLe forme proteiche piùù diffusediffuse
AmiloidosiAmiloidosi sistemica senilesistemica senile
• La frequenza aumenta tra i 70 e i 90 anni.• Le fibrille sono composte da “normal wild-type”
transtiretina e i depositi sono localizzati a livello microvascolare
• Asintomatica ma…• Il massivo coinvolgimento cardiaco può
condurre a danno cardiaco
AmiloidosiAmiloidosi sistemica ereditariasistemica ereditaria
• Causata dal deposito di varianti proteiche in forma di fibrille amiloidi: transtiretina, cistatina C, gelsolina, apolipoproteina AI, lisozima, catena alfa del fibrinogeno.
• Queste malattie sono ereditate in un pattern autosomico dominante con penetranza variabile
•• AMILOIDOSI EREDITARIA SISTEMICAAMILOIDOSI EREDITARIA SISTEMICA• Rare: colpiscono 1:100000 individui in USA• Autosomiche dominanti (eccetto febbre famigliare
mediterranea)• Tre gruppi:
–Neuropatiche –Cardiopatiche–Nefropatiche
Le forme proteiche piLe forme proteiche piùù diffusediffuse
• Neuropatiche• Cardiopatiche
Le forme proteiche piLe forme proteiche piùù diffusediffuse
Il precursore proteico dell’amiloide è una forma anomala di una proteina plasmatica chiamata finora PREALBUMINA (solo perchémigra elettroforeticamente davanti all’albumina).
Oggi sappiamo che si tratta della TRANSTIRETINA che trasporta:
– circa il 25% della tiroxina plasmatica – il retinolo