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M. di Gaucher e M.di Parkinson: quale relazione Bruno Bembi Centro di Coordinamento Regionale per le Malattie Rare Ospedale Universitario di Udine 55° CONGRESSO NAZIONALE SNO Como, 22-24 aprile 2015

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M. di Gaucher e M.di Parkinson: quale relazione

Bruno BembiCentro di Coordinamento Regionale per le Malattie

RareOspedale Universitario di Udine

55° CONGRESSO NAZIONALE SNO Como, 22-24 aprile 2015

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Gaucher disease

• Most common lysosomal

storage disorder

• Autosomal recessive

inheritance

• Enzyme deficiency

• Progressive, multisystemic

• Different phenotypes and

genotypes

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Gaucher Disease: Phenotypes

Age at onset Childhood/ Infancy ChildhoodAdulthood

Splenomegaly + +++ ++ + +++Hepatomegaly + +++ ++ + +++Skeletal disease/ - +++ -- ++ +++bone crisesPrimary CNS disease Absent +++ + +++

(1st to 5th decade)

Lifespan 6 to 80+ years ~2 years 2 to 60 yearsEthnicity/ Panethnic Panethnic Panethnicdemographic group Ashkenazi Jewish NorrbottnianFrequency ~ 1/60,000 to 1/100,000 1/50,000

1/200,000~ 1/500 to 1/1,000

(AJ)

Clinical Features Type 1 Type 2 Type 3

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ENZYME REPLACEMENT THERAPY

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Concepts

• Replacement of the missing enzyme to correct the underlying defect– Reverses stored substrate– Prevents further substrate accumulation

• Effectively treats the different compartments

• Has been available since 1991

• Over 8000 children & adults safely treated world wide with ERT

ERT

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ERT: efficacy in Type 1 GD

• Improves/normalizes laboratory parameters: Hb, PLTs, transaminases, chitotriosidase, acid phosphatase….

• Reduces tissues storage• Normalizes growth and puberal

spurt• Improves/normalizes bone

involvement in peadiatric and adult patients

• Improves quality of life

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Patient Response to ERT

Lateral profile of a 14-year-old girl before and 13 months after enzyme replacement therapy. Note the changes in abdominal contour and degree of lordosis and the onset of puberty during treatment.

Pretreatment Post-treatment

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GAUCHER E PARKINSON

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Clinical evidence of GD1 and PD association

1. 1989: Zimran et al, case report descrive la presenza di PD in pazienti GD1

2. 1996: Neudorfer O et al,Occurrence of Parkinson's syndrome in type I Gaucher disease. QJM. Sep;89(9):691-4.

3. 2003: Bembi B et al, Gaucher's disease with Parkinson's disease: clinical and pathological aspects. Neurology. Jul 8;61(1):99-101.

4. 2010: Chérin P et al,The neurological manifestations of Gaucher disease type 1: the French Observatoire on Gaucher disease (FROG). JIMD Aug;33(4):331-8.

4/105 pazienti affetti da GD1

5. 2013: Becker JG et al. Parkinson's disease in patients and obligate carriers of Gaucher disease. Parkinsonism Relat Disord. Jan;19(1):129-31.

8/100 pazienti GD1 Ashkenazi

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Gaucher and Parkinson

Personal casuistry:

• 5 PD/91 GD1 patients (5.5%)• 3 female 2 male• average age of onset: 50.2 yrs

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  Case 1 (f: 72)

Case 2(f:75†)

Case 3(f:63)

Case 4(m 64†)

Case 5(m: 65)

Age GD diagnosi

s

53 60 23 22 60

Age PD diagnosi

s

59 55 43 44 55

Genotype

N370S/g.4426 A>G

N370S/g.4426 A>G

G377S/G377S

N370S/L444P

N370S/G202R

Gaucher and Parkinson

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  Case 1 (f)

Case 2 (f)

Case 3 (f)

Case 4 (m)

Case 5 (m)

Clin.Sympt.

Left limbs resting tremor, rigidity, bradikynesia 

Asymmetric onset (right) , rigidity, resting tremor akynesia

Asymmetric onset (right), rigidity, resting tremor

Asymmetric onset (right) of rigidity, resting tremor akynesia

Resting tremor left hand , rigidity upper limbs, akynesia

NMR normal nd Mild cortical atrophy 

Mild cortical atrophy 

Mild cortical athrophy

SPECT nd nd Basal ganglia hypoperfusion 

nd nd

ABR normal nd Mild latency of I-III waves

Encephalic trunk abnormalhigh tones deafness

nd

Gaucher and Parkinson

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Case 1 (f)

Case 2 (f)

Case 3 (f)

Case 4 (m)

Case 5(m)

EEG normal na diffuse non specific encephalic sufference

slow left temporal activity

na

ABR normal nd mild latency of I-III waves

high tones deafness

nd

OMA 

normal na normal 

normal 

normal

VEP normal na normal reduced amplitude

 

nd

Ferritin*

1277 na 831.6 1320 1054

* nv: male 28-397 ng/ml; female: 6-159 ng/ml

Gaucher and Parkinson

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  Case 1 (f)

Case 2 (f)

Case 3 (f)

Case 4 (m)

Case 5(m)

L-Dopa response

 

good good good good mild

Surgery no 

no DBS: efficacy

pallidotomy: partial

efficacy

No

ERT dosage(U/Kg/month)

60 n.d. 30-120 30-120 46-100

ERT (yrs) 12 - 15 10 5

PD response to

ERT 

absent - absent absent absent

Gaucher and Parkinson

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Gaucher and Parkinson

A B C

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5691 PD pts (780 Ashkenazi Jews) - 4898 controls (387 Ashkenazi Jews). Sidransky et al., NEJM, 2009

The odds ratio for any GBA mutation in PD pts versus controls was 5.43 across centers.

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L’eterozigosi per mutazioni del gene GBA è il principale fattore di rischio genetico associato all’insorgenza di PD.

Il gene mutato con più alta frequenza nei casi di PD sporadici è GBA!!!

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Gaucher and Parkinson

Pathogenesis of PD in GD1

• Role of ferritin : all our patients, as frequently observed in GD , showed a marked elevation in serum ferritin

• The pro-oxidant activity of ferritin stored iron has been hypothesized to be involved in the damage of the dopaminergics neurons in PD (Mizuno Y et al. 1997)

• Although the role of iron in PD is still debated, its storage could play a part in the pathogenesis of the disease (Kaur et al. Neuron 2003)

• NEURODEGENERATION

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Formazione di aggregati proteici formati da proteine con folding non corretto.

Formazione di aggregati → fibre con struttura amilode = b-sheets strettamente intrecciati e impaccati

Malattia di Parkinson: formazione di aggregati di synucleina (a-syn), proteina coinvolta nel traffico delle vescicole contenenti neurotrasmettitore: corpi di Lewy

NEURODEGENERAZIONE

Meccanismo comune:

Pathogenesis of PD in GD1

a-syn si accumula in modelli animali di GD e nei pazienti PD portatori di mutazioni della GBA

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M. Siebert et al @Brain 2014: 137;1304-132

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J. H. Choi et al @Mol Gen Metab, 2011; 104 (1-2): 185-188

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M. Siebert et al @Brain 2014: 137;1304-132

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RINGRAZIAMENTO

Andrea DardisBiologo Responsabile Laboratorio PhD in Biologia Molecolare

Stefania ZampieriBiologoPhD in Medicina molecolare e rigenerativa

Erika MaliniBiologoPhD in Scienze Biomediche e Biotecnologiche

Silvia CattarossiTecnico di laboratorio Biologo

Irene ZaninTecnico di laboratorio

Annalisa PiantaBiologoPhD in in Scienze e Tecnologie Clinche

Milena RomanelloChimicoPhD in Biochimica

www.malattierare.aou.udine.it

AOU “S.M. Misericordia”Udine

Centro di Coordinamento

Regionale Malattie Rare

Giovanni CianaPediatra