Vol. 42 • N. 166 Aprile-Giugno 2012

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Medicina
INDICE numero 166 Aprile-Giugno 2012
disturbi della Nutrizione (a cura di Carlo Agostoni)
Presentazione
È possibile una nutrizione basata sull’evidenza?
Giorgio Bedogni, Carlo Agostoni.............................................................................................................................................................. 65
La nutrizione artificiale nel trattamento della malnutrizione secondaria in età pediatrica
Antonella Diamanti, Paolo Gandullia, Manuela Gambarara...................................................................................................................... 70
Le adiposità nel bambino – C’è grasso e grasso: localizzazione e rischio clinico
Paolo Brambilla, Valerio Nobili, Angelo Pietrobelli................................................................................................................................... 77
Allergologia respiratoria (a cura di Francesca Santamaria)
Presentazione
A vent’anni dalla nascita dell’hygiene hypothesis
Paolo Maria Matricardi, Francesca Santamaria....................................................................................................................................... 85
Fattori di rischio per asma bronchiale
Franca Rusconi, Livia Drovandi, Silvia Agostiniani.................................................................................................................................. 92
L’asma difficile nel bambino e nell’adolescente
Ines Carloni, Stefania Omenetti, Barbara Fabbri, Luigi Pietroni, Fernando Maria de Benedictis............................................................. 98
Frontiere (a cura di Antonio Cao, Luigi D. Notarangelo, Achille Iolascon, Andrea Biondi)
Controllo genetico, cellulare e molecolare della predisposizione a singoli agenti microbici
Luigi D. Notarangelo.............................................................................................................................................................................. 106
FOCUS (a cura di Generoso Andria)
I rachitismi ipofosfatemici
Giuseppe Saggese, Francesco Vierucci, Paolo Simi.............................................................................................................................. 115
Disturbi della nutrizione
Il compito assegnatomi, ovvero di coordinare una sezione di aggiornamento in nutrizione per Prospettive in Pediatria è sicuramente opportuno ed impegnativo al tempo stesso. Opportuno perché oggi la nutrizione occupa una grande parte dell’attività pediatrica, si organizzano
scuole e corsi di nutrizione, ai nutrienti si richiede il compito di proteggere il bambino da tutti gli insulti, ambientali e fisici. Impegnativo,
perché l’applicazione della medicina basata sull’evidenza al campo della nutrizione ha sicuramente aiutato a comprendere la debolezza di
molte affermazioni, e la necessità di rivedere la tradizione, su cui si basa gran parte del concetto di nutrizione in pediatria, sotto una nuova
luce critica. D’altra parte, l’approccio alla classica malnutrizione secondaria a patologia, ed al nuovo concetto di malnutrizione, ovvero la
malnutrizione in eccesso, esitante in obesità e sindrome metabolica, rende necessario riprendere queste tematiche, che sfociano poi in un
quadro di terapia clinica vera e propria. Questo è stato anche l’insegnamento che ho raccolto dai miei due Maestri, il professor Marcello
Giovanni, e la professoressa Enrica Riva, in trenta anni di lavoro comune presso la Clinica Pediatrica Universitaria dell’Ospedale San Paolo
a Milano.
Il primo articolo prevede una messa a punto della medicina basata sull’evidenza alla nutrizione in età pediatrica. La nutrizione basata
sull’evidenza condivide metodo ed obiettivi della medicina basata sull’evidenza ma vi sono alcune differenze dal punto di vista applicativo.
Infatti, poiché gli RCT (Randomized Clinical Trials) sono difficili in ambito nutrizionale, la maggior parte dell’evidenza disponibile deriva da
studi di coorte. Ne risulta una netta limitazione di evidenza, che ha portato, nel corso degli ultimi anni, a ripensare totalmente alle raccomandazioni una volta popolari per i primi due anni di vita. Né va dimenticato l’emergere di organismi regolatori (RDA in Nord-America, EFSA
in Europa) chiamati a dirimere (EFSA in particolare) le questioni relative ai claim nutrizionali, con un occhio di riguardo proprio per l’età
pediatrica, e che evidenziano una volta di più la limitata fruibilità dei claim stessi per la maggior parte dei nutrienti.
Passando ai risvolti clinici della nutrizione, il secondo contributo è relativo alla malnutrizione secondaria ed al suo trattamento, tenendo conto che il problema è duplice, interessando sia l’aspetto tecnico di composizione e vie di accesso della nutrizione artificiale, sia la questione
relativa alla patologia di base.
Il terzo contributo è rivolto alla questione delle adiposità (= obesità), ovvero dell’accumulo in sede extra-fisiologica di tessuto adiposo, in
quelle fasi in cui il rapporto causa-effetto con altre variabili non è ancora chiaro, ed in cui alcuni soggetti possono più velocemente essere
sottoposti agli effetti ultimi della sindrome metabolica e delle sue complicanze.
Nutrienti funzionali, veri o falsi, malnutrizione in malattia, adiposità e i suoi determinanti, per tutti questi aspetti la percezione di dovere
evolversi ad un approccio personalizzato, di cui il background genetico debba anche essere un componente fondamentale, ma non il solo,
ed in cui lo stesso approccio statistico e metodologico debba prevedere uno, o più, fattori di “correzione”, non ancora ben delineati.
Lo scopo finale di questi articoli sarà quindi quello di sottolineare il messaggio della sensibilità individuale ad alcuni nutrienti, da accertare
con metodiche e procedure appropriate, per quello che riguarda le loro proprietà funzionali. Contemporaneamente, saranno identificate
condizioni di malnutrizione in difetto ed in eccesso, dove l’approccio procedurale qualitativo, quantitativo e tecnico potranno essere decisivi
per la terapia della malattia stessa (malnutrizione secondaria) o per la prevenzione delle complicanze legate alla sindrome metabolica
(adiposità e sovrappeso).
Carlo Agostoni
Dipartimento di Scienze Materne e Pediatriche, Università di Milano, Fondazione IRCCS Cà Granda –
Ospedale Maggiore Policlinico, Milano
63
Aprile-Giugno 2012 • Vol. 42 • N. 166 • pp. 65-69
disturbi della nutrizione
È possibile una nutrizione basata sull’evidenza?
Giorgio Bedogni 1,2, Carlo Agostoni 1
Dipartimento di Scienze Materne e Pediatriche, Università di Milano, Fondazione IRCCS Cà Granda – Ospedale
Maggiore Policlinico, Milano
2
Unità di Epidemiologia Clinica, Centro Studi Fegato, Basovizza, Trieste.
1
Riassunto
L’estensione dei principi della medicina basata sull’evidenza alla nutrizione ed agli studi in campo nutrizionale ha contribuito alla identificazione dei punti
in comune e di distinzione relativamente a questo approccio. In particolare, mentre i farmaci sono concepiti per essere efficaci in un tempo relativamente
breve, l’impatto dei nutrienti sulla riduzione del rischio di malattia cronica può richiedere decadi per essere dimostrato – una differenza con implicazioni
significative per la possibilità di condurre trial randomizzati controllati. Per fare fronte a questo gap temporale sono nella maggior parte dei casi utilizzati
“surrogati” (es. indici antropometrici, ematochimici, neurofisiologici) che non rappresentano la malattia, ma indicano un’associazione con un livello di
rischio di malattia o di protezione da essa. In campo pediatrico, questo si è tradotto in studi che hanno sviluppato il concetto del programming nutrizionale,
in particolare relativo a nutrizione intrauterina, allattamento e divezzamento. In considerazione dei limiti evidenziati, ma anche dell’importanza che la nutrizione riveste nel contesto generale della vita di ogni individuo, la trasmissione di un messaggio equilibrato, che preveda l’inserimento della alimentazione in
un contesto più ampio che tenga anche conto dello stile di vita e della genetica, potrebbe contribuire alla prevenzione delle malattie cronico-degenerative
dell’età adulta.
Summary
The extension of the concept of the evidence-based medicine to nutrition and studies within the nutritional field has emphasized similarities and discrepancies between the two areas. While drugs are usually prescribed to have an short-term effect, the impact of nutrients on the reduction of the risk of chronic
diseases may require years to demonstrate a long-term target. The difference has enormous implications when we consider the feasibility of randomized,
controlled clinical trials. To match this temporal “gap” the use of “surrogates” has entered the common practice of research. Surrogates (such as anthropometric, haematochemical and neurophysiological indices) do not directly stand for the disease, but may indicate an association with a level of risk for
a disease, or a protection from a disease. Within pediatrics, the concept has developed as “nutritional programming”, referring to intrauterine nutrition,
breastfeeding and complementary feeding. Considering the relevance of nutrition for the individual every-day life, the diffusion of balanced recommendations in which nutrition, lifestyle and genetics are closely connected might contribute to the prevention of chronic degenerative disorders of adulthood.
Introduzione: dall’EBM all’EBN
Obiettivo e metodologia
La Medicina basata sull’evidenza (EBM, evidence-based medicine),
che “richiede l’integrazione della miglior ricerca disponibile con
l’esperienza clinica e i valori del paziente” (Straus, 2005), ha ottenuto un consenso crescente negli ultimi 20 anni e ha finito col permeare molti aspetti dell’attuale pratica clinica (Liberati et al., 2004).
L’EBM utilizza una gerarchia di livelli di evidenza per valutare l’efficacia dei trattamenti e le metanalisi di trial randomizzati controllati
(RCT) occupano il primo livello di tale gerarchia (Straus, 2005). Ciò
dipende dal fatto che soltanto gli RCT possono dimostrare in senso
stretto una relazione di causa-effetto.
Al di là delle difficoltà epistemologiche intrinseche al concetto di
causa (Rothman et al., 2005), è necessario osservare che una relazione causa-effetto può essere postulata ed infine accettata anche sulla base di studi osservazionali. Il ruolo del fumo di tabacco
nella cancerogenesi polmonare è stato accettato proprio in ragione
dell’evidenza convergente di numerosi studi osservazionali (Vandenbroucke, 2009).
Ciò non toglie che sia molto più complicato inferire una relazione di
causa-effetto da studi osservazionali che non da RCT e che la letteratura medica sia piena di esempi dove l’evidenza fornita da studi
osservazionali è stata “confutata” da RCT (Rubin, 2007).
Queste precisazioni metodologiche sono essenziali per comprendere la domanda che è all’origine di questo articolo:
“Può la Nutrizione basata sull’Evidenza (EBN, evidence-based nutrition), intesa come una serie di raccomandazioni relative all’assunzione dei nutrienti nella popolazione generale, utilizzare gli stessi
criteri dell’EBM?”
Punti salienti: può esistere un’“EBN”?
Blumberg et al. (2010), riprendendo il lavoro di Heaney (2008),
hanno formulato sei obiezioni all’applicazione dei criteri EBM alla
Nutrizione (Tab. I). Prima di passare in rassegna tali obiezioni, è necessario considerare il contesto in cui esse sono originate. Il primo
impiego dei criteri EBM per la valutazione della “base di evidenza”
sottostante le raccomandazioni nutrizionali è stato fatto dall’Institute
of Medicine nel 1997. Tale approccio ha conosciuto rapidamente
un’ampia diffusione grazie alla popolarità dell’EBM. Il problema,
come osservano Blumberg et al. (2010), è che la stessa base di
evidenza è stata utilizzata in maniera differente da Enti differenti
per fornire raccomandazioni nutrizionali. Anche se riteniamo che ci
sia un’inevitabile componente soggettiva nella valutazione di prove
“oggettive” – un punto su cui torneremo in chiusura – le obiezioni di
Blumberg et al. (2010) hanno certamente il potenziale per far avan-
65
G. Bedogni, C. Agostoni
Tabella I.
Sei obiezioni all’EBN (Blumberg et al., 2010).
1. Gli interventi di tipo medico sono concepiti e testati per curare una
malattia non prodotta dalla loro assenza, mentre i nutrienti prevengono
disfunzioni che risultano da un loro introito inadeguato;
2. Non è generalmente possibile assumere un equipoise clinico per gli
effetti di base dei nutrienti e ciò crea impedimenti di natura etica per
molti trial;
3. Gli effetti dei farmaci sono per lo più selettivi ed ampi mentre gli effetti
dei nutrienti sono di regola multipli e piccoli;
4. Gli effetti dei farmaci tendono ad essere monotonici, con risposta
variabile in proporzione alla dose, mentre gli effetti dei nutrienti hanno
spesso un carattere sigmoide, con una risposta utile che corrisponde a
una porzione ristretta dell’intervallo di introito alimentare;
5. Gli effetti dei farmaci possono essere valutati utilizzando un gruppo
di controllo non esposto (placebo) mentre è impossibile e/o non etico
utilizzare un gruppo di controllo con introito “zero” di nutrienti;
6. I farmaci sono concepiti per essere efficaci in un tempo relativamente breve
mentre l’impatto dei nutrienti sulla riduzione del rischio di malattia cronica
può richiedere decadi per essere dimostrato – una differenza con implicazioni
significative per la possibilità di condurre trial randomizzati controllati.
zare la conoscenza nutrizionale e meritano l’attenzione dei pediatri
italiani, da sempre in prima linea nell’educazione nutrizionale.
Vediamo dunque in dettaglio le sei obiezioni di Blumberg et al. (2010)
all’adozione “acritica” dei criteri EBM alla Nutrizione (Tab. I).
Sei obiezioni metodologiche all’“EBN”
Obiezione 1
La formulazione di livelli di assunzione raccomandata di nutrienti per
la popolazione generale non mira a curare una malattia ma a prevenire la comparsa di disfunzioni e patologie imputabili alla carenza
di nutrienti. Il fatto che i nutrienti apportino dei benefici – osservano Blumberg et al. (2010) – è implicito nella loro definizione. Ciò
è particolarmente vero per i nutrienti essenziali, che non possono
essere sintetizzati dall’organismo e devono pertanto essere assunti
con l’alimentazione. Pertanto, l’“ipotesi nulla” tipicamente fatta nei
trial clinici che “il trattamento X non conferisce alcun beneficio” non
ha un corrispettivo per molti nutrienti. Desideriamo osservare che
quest’obiezione non si applica, almeno in linea generale, alla valutazione dell’efficacia della supplementazione di un nutriente nella
prevenzione/trattamento di una patologia, come ad esempio il ruolo
dell’acido folico nella prevenzione della spina bifida (esempio su cui
torneremo in quanto si presta a numerose considerazioni).
Obiezione 2
L’“equipoise” (o principio di equipollenza) discusso in questa obiezione è quel principio etico fondamentale che consente di arruolare
pazienti in un RCT solo se c’è un’incertezza reale su quale gruppo
tra quelli arruolati nel trial otterrà il miglior beneficio (Straus, 2005).
Questa sicurezza manca ovviamente nel caso in cui un gruppo di
pazienti debba consumare per disegno un basso livello o peggio ancora, un “livello zero” di un nutriente.
Obiezione 3
Quest’obiezione condensa due concetti: 1) la dimensione dell’effetto
di un nutriente è di regola inferiore a quella di un farmaco e, 2) l’effetto di un nutriente coinvolge più bersagli rispetto a un farmaco.
66
Per quanto attiene alla dimensione dell’effetto, non c’è dubbio che
un effetto “piccolo” richieda più accorgimenti – in primo luogo una
maggior numerosità campionaria – per essere rilevato ma, in linea
generale, il problema è affrontabile da un punto di vista metodologico.
Ben più complicato è il problema dei “bersagli” e, quindi, degli “outcome” multipli di un nutriente. Heaney (2008) ha suggerito l’impiego
di “indici globali” che siano “l’endpoint primario per molti studi sugli effetti dei nutrienti”. Quest’approccio, teoricamente valido, deve
però considerare che “il peso relativo attribuito ai vari outcome può
essere controverso e richiede un consenso se i risultati di tali studi
debbono essere accettati dalla comunità scientifica” (Heaney, 2008)
e, cosa non meno importante, il fatto che esso non ha ancora trovato una formulazione operativa concreta. Secondo Blumberg et al.
(2010), le funzioni multiple dei nutrienti dovrebbero rappresentare il
punto centrale della ricerca sui nutrienti, che dovrebbe rispondere
a due interrogativi: “1) qual è l’intero spettro di disfunzioni o malattie prodotto dall’introito ridotto di un nutriente? e, 2) qual è il suo
introito sufficiente ad assicurare funzioni fisiologiche ottimali o una
riduzione del rischio di malattia considerando tutti i sistemi corporei
e gli outcome”. Si tratta di due domande estremamente ambiziose
che complicano in misura notevole la ricerca sui nutrienti rispetto ad
altre aree della ricerca biomedica.
Le attuali raccomandazioni per l’assunzione di nutrienti si basano
sulla scelta di una “malattia indice” per la quale vi è l’evidenza maggiore o quanto meno il consenso maggiore. Secondo Blumberg et al.
(2010), questo crea un problema nella misura in cui la prevenzione
di una “malattia non-indice” richiede una quantità di nutriente superiore a quella della malattia indice. È il caso, ad esempio, della
quantità di acido folico necessaria per la prevenzione della spina
bifida (malattia non indice), superiore a quella necessaria per la
prevenzione dell’anemia macrocitica (malattia indice nelle attuali
raccomandazioni).
Obiezione 4
Quest’obiezione considera la tipica natura sigmoide della curva
introito-risposta di un nutriente (Heaney, 2008). La risposta al nutriente è rilevabile massimamente nella prima parte del braccio
ascendente della curva sigmoide, cioè negli individui con un introito del nutriente relativamente basso. Ciò rappresenta una potenziale spiegazione del perché la supplementazione di un nutriente
nel corso di un RCT che coinvolge un gruppo sperimentale e uno
di controllo con introito di quel nutriente simile e prossimo ai valori normali (o quanto meno giudicati tali sulla base dell’evidenza
disponibile) possa dare un risultato negativo. A scanso di equivoci:
ciò non equivale a negare che la supplementazione di quel nutriente non ha ottenuto l’effetto cercato in quella “popolazione”
ma soltanto a mettere in evidenza che l’ipotesi testata da un RCT
come questo non ha nulla a che vedere col ruolo di quel nutriente
nella prevenzione dell’outcome.
Obiezione 5
Quest’obiezione – assieme all’obiezione 2 – rappresenta una barriera formidabile all’impiego di un RCT per la valutazione dei livelli
di assunzione raccomandata di un nutriente. È impensabile che il
gruppo di controllo di un RCT sia artificialmente tenuto a livello zero
o pericolosamente basso di un determinato nutriente (sempre sulla
base della conoscenza disponibile). Questa è probabilmente la ragione per cui gli RCT sui nutrienti tendono ad essere effettuati su
popolazioni con introiti per lo più adeguati, con i problemi inevitabili
discussi all’obiezione 4.
È possibile una nutrizione basata sull’evidenza?
Obiezione 6
Non c’è dubbio che il tempo richiesto per valutare l’efficacia di un
nutriente nella prevenzione di una malattia cronica sia molto più lungo rispetto a quello per il quale è disegnata la grande maggioranza
degli studi farmacologici. Ciò rende difficile la valutazione dell’effetto dei nutrienti non solo attraverso RCT ma anche attraverso studi
di coorte.
Alcuni suggerimenti metodologici
In Tabella II sono riportati in forma sintetica i suggerimenti di Blumberg et al. (2010) per migliorare la qualità degli studi nutrizionali.
La valutazione del rapporto rischio-beneficio
Un punto importante della critica di Blumberg et al. (2010) riguarda il
rapporto rischio-beneficio percepito delle raccomandazioni nutrizionali rispetto a quelle farmacologiche. In sintesi, mentre per i farmaci
sarebbero necessarie prove di efficacia estremamente rigorose, le
decisioni relative ai nutrienti dovrebbero essere prese sulla base
dell’evidenza disponibile relativa alla quantità di nutriente capace di
causare un danno per difetto o per eccesso.
Per quanto plausibile in linea generale, quest’argomentazione può
scontrarsi con diverse linee di evidenza. Prendiamo ancora una volta
il caso della supplementazione di acido folico in gravidanza. Heaney
et al. (2011) hanno argomentato che il ritardo nell’implementazione
routinaria della supplementazione nell’acido in gravidanza ha causato un numero elevato di neonati con spina bifida evitabile. Ciò
sembra “ragionevole” ma la conclusione potrebbe essere molto differente se si considerasse l’evidenza – preliminare ma di estrema
importanza nell’ottica di una valutazione del rapporto costo-beneficio – relativa a un ruolo dell’eccesso di acido folico circolante come
possibile (con?)causa di cancro e ipoevolutismo psichico.
EBN: realtà possibile?
In una versione più recente e divulgativa della loro critica all’EBN, Heaney et al. (2011) si chiedono se sia giunto il momento di passare a una
“versione 2.0” dell’EBN. In verità, ciò che gli autori propongono è meno
drammatico di quanto suggerito dal titolo provocatorio del loro articolo.
Essi non hanno infatti mai suggerito che “gli standard di prova per i
nutrienti debbano essere rilassati” (Blumberg et al., 2010; Fenton et
al., 2011; Heaney et al., 2011) ma che “le decisioni relative ai nutrienti
possano [e spesso, aggiungiamo noi, debbano] essere fatte a un livello
di certezza inferiore rispetto a quelle fatte per i farmaci… con una
confidenza necessariamente inferiore nella correttezza delle conclusioni” (Blumberg et al., 2010). La precisazione sulla confidenza è molto
importante perché chiarisce che non si sta cercando di modificare in
maniera più o meno arbitraria la gerarchia delle prove di efficacia. Nella
nostra personale interpretazione, ciò corrisponde ad ammettere innanzitutto il carattere fallibile e congetturale della conoscenza scientifica
e, secondariamente, l’impossibilità di sottrarsi all’evidenza di fornire
raccomandazioni nutrizionali, se non altro in ragione del fatto che esse
hanno un ruolo importante (quanto meno percepito) per il mantenimento dello stato di salute. Desideriamo inoltre aggiungere che, se è certamente imbarazzante il fatto che Enti regolatori forniscano raccomandazioni nutrizionali diverse utilizzando (almeno in apparenza) la stessa
“base di evidenza” (Heaney et al., 2011), questa è almeno in parte una
conseguenza del fatto che l’evidenza deve essere interpretata in un
contesto non soltanto di fatti ma anche di opinioni e di valori individuali
(Shrier et al., 2008; Liberati et al., 2004).
Opinione personale ed interpretazione alla luce
della “EDN” (every-day nutrition) in età pediatrica
Secondo la teoria del nutritional programming (costruita sulla base
di evidenze ottenute da studi osservazionali), modificazioni nutrizio-
Tabella II.
Suggerimenti per gli studi nutrizionali (Blumberg et al., 2010).
Tipo di studio
Fattori
Trial randomizzato controllato
Gruppo di controllo (o tempo di esposizione) con introito del nutriente sufficientemente basso
Accuratezza della stima dell’introito di nutrienti
Perdita minima di soggetti
Replicazione dell’effetto
Aderenza/compliance al trattamento
Ottimizzazione/controllo dell’introito di co-nutrienti
Dimensione dell’effetto (ad es. rischio relativo < 0.5 o > 2.0)
Studio di coorte
Gruppo di controllo con basso introito del nutriente
Validazione del metodo di stima dell’introito alimentare
Corretta sequenza temporale
Relazione dose-tempo
Replicazione/molteplicità di studi
Bassa variabilità (varianza) tra i soggetti
Plausibilità biologica
Controllo adeguato per l’introito di co-nutrienti
Controllo adeguato per i fattori confondenti
Dimensione dell’effetto (ad es. rischio relativo < 0.5 o > 2.0)
Studio caso-controllo
Basso introito del nutriente nel gruppo di controllo
Confronto di gruppi ottenuti in maniera casuale dalla popolazione generale
Plausibilità biologica
Controllo adeguato per l’introito di co-nutrienti
Dimensione dell’effetto (ad es. rischio relativo < 0.5 o > 2.0)
in corsivo: punti maggiormente all’origine di errori e/o deficit metodologici in studi nutrizionali.
67
G. Bedogni, C. Agostoni
nali in periodi sensibili dello sviluppo possono avere effetti a lungo
termine sullo stato di salute (Lucas, 2010). Questa teoria ha paralleli
molto stretti con l’epigenetica, che ha dimostrato la possibilità di
modificare il fenotipo indipendentemente da modificazioni del genoma come tale (Berni Canani et al., 2011). Anche se le implicazioni
pratiche di queste scoperte non sono ancora chiare, è più che comprensibile l’entusiasmo che esse hanno generato nella comunità dei
ricercatori. Ciò è alquanto rilevante ai fini di una definizione accettabile di “EBN”. Gli effetti del nutritional programming dovrebbero
essere valutati seguendo per tutta (o gran parte del) la vita soggetti
esposti a livelli diversi di un nutriente in un periodo sensibile dello
sviluppo e gli outcome da investigare dovrebbero essere clinicamente rilevanti (es. mortalità cardiovascolare). Non essendo questo
possibile, anche in ragione di una forte richiesta da parte dei cosiddetti stake-holders, si è accettato in generale l’impiego di “marcatori surrogati” che dovrebbero rappresentare un analogo precoce di
malattia. Naturalmente, un indicatore surrogato di un qualche valore
deve essere stato associato ad un outcome clinicamente rilevante
possibilmente con un buon controllo dei fattori confondenti. La Comunità Europea distingue, in maniera assai corretta da un punto di
vista metodologico ma con tutti i problemi rilevati dalle obiezioni 3
e 6, le indicazioni salutistiche funzionali dalle indicazioni sulla riduzione del rischio di malattia. Chiediamoci dunque qual è lo scopo
dell’EDN (garantire una crescita ottimale non solo per il presente ma
anche per il futuro?) e, soprattutto, consideriamo i limiti intrinseci
alla natura congetturale e ipotetica della conoscenza e le inevitabili
divergenze di opinioni anche in presenza degli stessi fatti apparenti.
L’efficacia del singolo provvedimento nutrizionale più importante in
età pediatrica, l’allattamento al seno, è inferita da studi osservazionali e da un solo trial “parzialmente randomizzato” (Kramer et al.
2009a), in cui peraltro gli effetti positivi attribuiti al latte materno
risultano attenuati (Kramer et al., 2009b). Un altro tema affrontato
con notevole coinvolgimento di gruppi di studio e di mezzi di inda-
gine nel corso degli ultimi decenni è quello relativo al ruolo dei nutrienti nelle precoci fasi dello sviluppo del Sistema Nervoso Centrale
e delle sue funzioni. Tra questi, il ruolo degli acidi grassi polinsaturi
della serie n-3, ed in particolare dell’acido docosaesaenoico, è stato
identificato come possibile determinante sia della crescita strutturale che funzionale del cervello. Tuttavia, limitazioni metodologiche, la
eterogeneità dei disegni di studio e l’incertezza sulla predittività dei
test usati non hanno ancora raggiunto un livello di evidenza che ne
sanciscano definitivamente un ruolo positivo (Simmer et al., 2011).
Inoltre, la sua efficacia in termini di supplementazione esogena è
legata probabilmente alla variabilità genetica inter-individuale che
solo negli ultimi anni è stata identificata (Caspi et al., 2007).
Relativamente all’alimentazione nel primo anno di vita, poco può
essere affermato con ragionevole certezza (Agostoni et al., 2008;
EFSA, 2009) e le attuali raccomandazioni potrebbero cambiare in
ragione di nuove evidenze. L’evidenza attualmente sottostante al
concetto di nutritional programming è valida per il primo anno di vita
e si basa principalmente su indicatori surrogati (Socha et al., 2011).
Per le età successive, la scienza della nutrizione si divide essenzialmente tra gli effetti di diversi dosaggi di singoli nutrienti e l’analisi
della composizione corporea e le sue conseguenze.
Conclusioni e prospettive per il futuro
Fornire un messaggio equilibrato, inserendo l’alimentazione in un
contesto più ampio che tenga conto anche dello stile di vita e della
genetica, potrebbe aiutare nella prevenzione delle malattie cronicodegenerative dell’età adulta. Questa è la grande sfida che attende
la Nutrizione pediatrica negli anni a venire. L’uso del condizionale è
d’obbligo perché quest’evidenza è attualmente disponibile in contesti ancora limitati e deve essere sottoposta al vaglio del metodo, con
gli strumenti più adeguati al contesto e sempre tenendo conto delle
loro limitazioni.
Box di orientamento: l’evidenza in nutrizione
Cosa si sapeva prima:
Le applicazioni e le raccomandazioni in campo nutrizionale, in particolare quelle relative ai primi anni di vita, venivano derivate soprattutto da tradizioni.
Di conseguenza la metodologia legata alla medicina basata sull’evidenza ha suscitato immediato interesse per la possibilità di creare un percorso
scientifico all’interno della nutrizione, soprattutto per le indicazioni nelle prime fasi di vita.
Cosa sappiamo adesso:
Modelli diversi di nutrizione si associano a pattern differenti dal punto di vista della antropometria e del quadro ematochimico, almeno a breve termine.
A medio e lungo termine, altre variabili legate alla genetica ed all’ambiente arrivano a modificare il programming nutrizionale, in maniera ancora poco
definita. Per ovviare alla mancanza di evidenza diretta degli effetti di nutrienti a lungo termine si utilizzano negli studi clinici dei surrogati, che rappresentano potenziali marcatori associati ad alcune fasi della malattia che si desidera prevenire.
Quali ricadute sulla pratica clinica:
La trasmissione di un messaggio equilibrato alle famiglie, dalla nascita alla adolescenza, sulla nutrizione e gli stili di vita potrebbe contribuire alla
prevenzione delle malattie cronico-degenerative dell’età adulta. In questo contesto, l’allattamento al seno prolungato rimane la pratica maggiormente
raccomandabile benchè non comprovabile con la metodologia EBM classica.
Bibliografia
Agostoni C, Decsi T, Fewtrell M, et al. Complementary feeding: a commentary by the
ESPGHAN Committee on Nutrition. J Pediatr Gastroenterol Nutr 2008;46:99-110
** La prima raccomandazione in base alla evidenza sulle modalità di divezzamento nei Paesi Europei, ripresa anche della European Food Safety Authority,
EFSA, nel 2009.
Berni Canani RB, Di Costanzo M, Leone L, et al. Epigenetic mechanisms elicited
by nutrition in early life. Nutr Res Rev 2011;24:198-205.
68
Blumberg J, Heaney RP, Huncharek M, et al. Evidence-based criteria in the nutritional context. Nutr Rev 2010;68:478-84.
** L’articolo che ha ispirato questa revisione. Si raccomanda di leggere anche
l’appendice elettronica che sviluppa in maggior dettaglio alcune questioni metodologiche.
Caspi A, Williams B, Kim-Cohen J, et al. Moderation of breastfeeding effects on
the IQ by genetic variation in fatty acid metabolism. Proc Natl Acad Sci U S A
2007;104: 18860-5.
È possibile una nutrizione basata sull’evidenza?
* Il primo studio che associa l’effetto positivo del latte materno sullo sviluppo
neuro-cognitivo alla variabilità genetica delle desaturasi degli acidi grassi.
EFSA. Scientific Opinion on the appropriate age for introduction of complementary feeding of infants. EFSA Journal 2009;7:1423.
Fenton TR, Fenton CJ. Nutrition science mustn’t accept a lower level of evidence.
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Heaney RP, Weaver CM, Blumberg J. EBN (Evidence-Based Nutrition) Ver. 2.0.
Nutrition Today 2011;46:22-6.
* Una versione più divulgativa di Blumberg et al. (2011). Consigliamo di leggerlo
dopo avere letto Blumberg et al. (2011).
Heaney RP, Blumberg J. Author reply: Nutrition science mustn’t accept a lower
level of evidence. Nutr Rev 2011;69:415-6.
Liberati A and Vineis P. Introduction to the symposium: what evidence based
medicine is and what it is not. J Med Ethics 2004;30:120-1.
* Una sola pagina per riassumere in maniera magistrale i vantaggi, i limiti e la
valenza etica dell’EBM.
Lucas A. Growth and later health: a general perspective. Nestle Nutr Workshop
Ser Pediatr Program 2010, 65 p1-9.
Kramer MS, Matush L, Bogdanovich N, et al. Health and development outcomes in 6.5-y-old children breastfed exclusively for 3 or 6 mo. Am J Clin Nutr
2009a;90:1070-4.
* L’unica osservazione basata in parte sul principio degli RCT sugli effetti
dell’allattamento al seno.
Kramer MS, Matush L, Vanilovich I, et al. A randomized breast-feeding promotion intervention did not reduce child obesity in Belarus. J Nutr 2009;139:417S21S.
Rothman KJ, Greenland S. Causation and causal inference in epidemiology. Am
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Churchill Livingstone. 2005.
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Corrispondenza
Carlo Agostoni, Dipartimento di Scienze Materne e Pediatriche, Università di Milano, Fondazione IRCCS Cà Granda, Ospedale Maggiore Policlinico, via
Pace 9, 20122 Milano, Italy. E-mail: [email protected]
69
Aprile-Giugno 2012
2011 • Vol. 42
41 • N. 166
162 • pp.
Pp. 70-76
xx-xx
disturbi dellanefrologia
nutrizione
La nutrizione artificiale nel trattamento della
malnutrizione secondaria in età pediatrica
Antonella Diamanti 1, Paolo Gandullia 2, Manuela Gambarara 1
1
2
Unità Operativa di Epato-Gastroenterologia e Nutrizione, Ospedale Bambino Gesù, IRCCS, Roma;
Unità Operativa di Gastroenterologia e Nutrizione Istituto Giannina Gaslini, IRCCS, Genova
Riassunto
La nutrizione artificiale (NA) è indicata quando esiste uno squilibrio tra le richieste energetiche e nutritive e l’introito calorico assunto per via orale. Tale
squilibrio si manifesta spesso nei pazienti affetti da patologie croniche per le seguenti cause: inadeguato apporto per via orale, alterazioni della digestione
e dell’assorbimento e incremento delle richieste e del dispendio energetici. In tutte le patologie croniche a rischio di malnutrizione alcuni criteri clinici ed
antropometrici, benché non supportati da reali evidenze, possono comunque guidare la decisione del clinico di avviare un programma di NA. In generale la
nutrizione enterale è quella maggiormente utilizzata se l’apparato gastrointestinale è almeno parzialmente funzionante. In determinate situazioni cliniche
si può far ricorso ad un uso associato di enterale e parenterale, anche se l’apparato gastrointestinale è funzionante. Determinate condizioni quali stadi
occlusivi intestinali, perforazioni e gravi forme di insufficienza intestinale, richiedono invece l’uso esclusivo della nutrizione parenterale.
Summary
Artificial nutrition (AN) is indicated when there is imbalance between energy and nutrients requirements that cannot be met by regular food intake, as often
occurs in patients with chronic diseases. Inadequate oral intake, disorders of digestion and absorption and increased nutritional requirements and losses,
are the main causes of malnutrition in chronic diseases. Clinical and anthropometrical criteria, although not evidence-based, may support the decision to
start an AN support in malnourished patients. Enteral nutrition is appropriate when the gut is at least partially functional. In some clinical settings, combined
enteral and parenteral nutrition may be approached, even in the presence of a functional gut. Some digestive conditions, as ileus, perforation and severe
intestinal failure, represent contraindications to enteral nutrition.
Introduzione
La Nutrizione Artificiale (NA) viene definita come la terapia mediante la quale è possibile prevenire o correggere la malnutrizione in
pazienti in cui l’alimentazione per via naturale è compromessa,
temporaneamente o permanentemente, a causa di una sottostante
condizione di malattia o dei suoi esiti (American Dietetic Association
2009).
Indicazione generale o obiettivo primario della NA è quindi la prevenzione e/o il trattamento della malnutrizione secondaria a malattia, ogniqualvolta essa non sia risolvibile con un adeguamento degli
apporti per via orale (Seres et al, 2006). La NA comprende:
- la NE modalità di NA mediante la quale i nutrienti in forma prevalentemente complessa sono somministrati nello stomaco o nell’intestino mediante l’uso di apposite sonde o stomie;
- la NP modalità di NA mediante la quale i nutrienti in forma semplice
vengono somministrati attraverso una vena (periferica o centrale) in
pazienti in cui la funzionalità del tratto intestinale è compromessa.
Obiettivo del Lavoro
Definire indicazioni e gestione clinica della NE e della NP nelle patologie croniche
Metodologia della ricerca bibliografica
La ricerca degli articoli è stata effettuata utilizzando come motore
di ricerca Medline e come parole chiave: “malnutrizione, nutrizione
enterale (NE) e nutrizione parenterale (NP)”. Sono stati utilizzati i
70
seguenti filtri: articoli pubblicati negli ultimi 5 anni e fascia d’età
0-18 anni. Sono stati così selezionati 72 lavori riguardanti la NP e
79 la NE. Sono stati inclusi nella revisione tutti quelli riguardanti
l’uso delle due tecniche nutrizionali nella malnutrizione secondaria, come anche gli articoli rilevanti citati, ma pubblicati prima
del 2006.
Definizione di malnutrizione secondaria e
indicazioni alla NA
La malnutrizione è definita come uno stato di alterazione funzionale,
strutturale e di sviluppo dell’organismo conseguente allo squilibrio
tra fabbisogni, introiti ed utilizzazione dei nutrienti. La malnutrizione secondaria è così definita, perché innescata da una patologia di
base e non primitivamente causata da carenze nutrizionali (Joosten
et al., 2008, Joosten et al., 2011).
La malnutrizione secondaria si può esprimere, dal punto di vista
antropometrico, come malnutrizione acuta (wasting), definita da
uno z-score per il peso <-2 o, più frequentemente, come malnutrizione cronica (stunting), definita da uno z-score per la statura <-2
(WHO, 1999), rispetto agli standard della popolazione di riferimento
(Cacciari et al., 2006, www.cdc.gov). In qualche caso la malnutrizione che accompagna le patologie croniche è di tipo misto, poiché
lo stunting preesistente si può associare a wasting in occasione di
ricoveri ospedalieri per una malattia intercorrente o per riacutizzazione della malattia di base (Joosten et al., 2008). Per particolari
condizioni patologiche a rischio di malnutrizione esistono delle curve di crescita specifiche: la paralisi cerebrale infantile (Krick et al.,
1996), le sindromi di Down (Myrelid et al., 2002), di Williams (Morris
La nutrizione artificiale nel trattamento della malnutrizione secondaria in età pediatrica
Tabella I.
Cause di malnutrizione secondaria nelle differenti condizioni cliniche
Principali cause di malnutrizione
Condizione cliniche
Alterazioni della digestione e dell’assorbimento
Intestino corto (sindrome malassorbitiva determinata dagli esiti di
resezioni intestinali più o meno estesa secondaria per lo più a patologie e
difetti malformativi dell’apparato digerente rappresentati da: enterocolite
necrotizzante, gastroschisi, atresie, malrotazione con volovolo, megacolon
esteso)
Disordini della motilità gastrointestinale: pseudostruzione intestinale
cronica, megacolon esteso
Difetti strutturale della mucosa gastrointestinale: sindrome del microvillo
incluso, displasia epiteliale e diarrea sindromica
Gravi allergie alimentari
Diarrea protratta dell’infanzia
Patologie epatiche croniche
Gravi immunodeficienze
Fistole intestinali
Graft versus host disease
Enteriti da infestazione cronica da Giardia
Malattie infiammatorie croniche intestinali
Fibrosi cistica
Inadeguato apporto orale
Esiti di danno neurologico secondario a:paralisi cerebrale, danno
anossico-ischemico-emorragico ed encefalopatia epilettogena
Condizioni sindromiche associate a cronico ritardo di crescita (es.
Sindrome di Down, Williams, Noonan)
Fistole tracheo-esofagee
Estese lesioni traumatiche ed ustioni del primo tratto digestivo
Pazienti in ventilazione meccanica
Grave reflusso gastroesofageo
Patologie psichiatriche (anoressia-depressione)
Patologie mataboliche
Richieste nutrizionali e dispendio energetico incrementati
Patologie polmonari gravi (es. broncodisplasia)
Cardiopatie congenite
Fibrosi cistica
Ustioni/traumi, sepsi gravi, HIV, interventi chirurgici maggiori
Nefropatie richiedenti trattamento dialitico
Malattie infiammatorie croniche intestinali
et al., 1991) e di Noonan (Ranke et al., 1988), ne rappresentano
esempi specifici.
I meccanismi che possono indurre la comparsa di malnutrizione nelle
patologie croniche sono sostanzialmente tre: a) presenza di alterazioni
digestive che comportano maldigestione e malassorbimento; b) inadeguati apporti per via orale e c) squilibrio tra richieste caloriche e dispendio energetico. Molte patologie, possono riconoscere, magari in fase
diverse del loro decorso, anche più meccanismi (Axelrod et al., 2006 e
Baegger et al., 2010). Nella Tabella 1 sono riepilogati i principali meccanismi determinanti la malnutrizione nelle varie patologie croniche.
L’elevata prevalenza di malnutrizione e le possibili complicanze a
lungo termine di questa, dovranno pertanto indurre ad un attento
follow up in senso nutrizionale dei pazienti con patologie croniche,
per poter identificare tempestivamente i potenziali candidati a programmi di NA.
In Tabella II vengono riportati gli elementi anamnestici, antropometrici,
clinici e laboratoristici utili per identificare il rischio nutrizionale (Baegger et al., 2010). Alcuni criteri anamnestici, clinici ed antropometrici,
benché non basati su sicure evidenze cliniche, possono supportare il
clinico nella programmazione di un intervento di NA (vedi Tab. III).
Tabella II.
Valutazioni da effettuare periodicamente nei pazienti a rischio di malnutrizione cronica
Valutazione apporti
Recall alimentare e rilevazione degli apporti spontanei
Rilevazioni antropometriche attuali e pregresse
Peso, statura, circonferenza cranica (<3 anni) attuali e alla nascita, con
riferimento alle curve di crescita; ricostruzione della curva di crescita
ponderale e staturale; stadio di sviluppo puberale e body mass index
Elementi obiettivi suggestivi di malnutrizione
Ipotrofia muscolare; ridotta rappresentazione del sottocutaneo; fragilità
dei capelli, lesioni muco-cutanee, ascite ed edemi
Esami di laboratorio
(sangue)
Glicemia, indici di funzionalità renale, emocromo, elettroliti, calcio, fosforo,
magnesio, proteine totali ed albumina
Da Braegger et al., 2010, modificata.
71
A. Diamanti et al.
Tabella III.
Esempi di nutrizione parenterale centrale ed esclusiva (>70% delle richieste energetiche)
5 kg
10 kg
20 kg
30-40 kg
>40 kg
Volume (ml)
500
1000
1500
2000
2500
Glucosio (gr)
70
140
210
280
250
Aminoacidi (gr)
10
20
30
40
70
Lipidi (gr)
8
15
30
60
100
Sodio (mEq)
15
30
45
60
80
Potassio (mEq)
12
25
38
50
60
Cloro (mEq)
20
42
65
85
110
Calcio (mEq)
5
10
8
15
10
Fosforo (mEq)
5
10
8
15
15
Magnesio (mEq)
2
4
4
8
11
Nelle composizioni riportate sono omessi gli apporti in oligoelementi e vitamine. I volumi finali riportati per fasce di peso potranno essere modulati sulla base del peso e
delle perdite idriche.
La Figura 1 riporta per esteso l’algoritmo di scelta delle tecniche di
NA.
pertanto diventeranno indicazioni alla NP (Braegger et al., 2010)
(vedi Fig. 1).
Vie di accesso
Nutrizione Enterale
Indicazioni
La NE è indicata in tutte le patologie riportate in Tabella I, nelle quali
la funzione gastrointestinale risulti conservata. In particolari setting
clinici la NE esclusiva può non essere sufficiente a soddisfare totalmente gli apporti del paziente e spesso è richiesta una NP parziale, anche in presenza di una funzione gastrointestinale conservata.
Esistono controindicazioni assolute e relative all’uso della NE, che
La sede di infusione più utilizzata è intragastrica, realizzata attraverso sonda naso-gastrica o gastrostomia, posizionata generalmente
per via endoscopica; quest’ultima è indicata se la durata prevista
del programma nutrizionale è >4-6 settimane. Meno utilizzata è la
via duodeno/digiunale, realizzata mediante digiunostomia, in genere
realizzata per via endoscopica; tale via di accesso è riservata ai gravi difetti di svuotamento, importante reflusso e rischio di aspirazione
nelle vie respiratorie (Axelrod et al., 2006).
VALUTAZIONE NUTRIZIONALE
Decisione di iniziare la NA
FUNZIONALITà DEL TRATTO GASTRO-INTESTINALE
Sì No
CONTROINDICAZIONI ASSOLUTE NE*
NE CONTROINDICAZIONI RELATIVE NE°
Lungo termine Breve termine
>4-6 sett < 4-6 settimane NP
Gastrostomia Sonda naso-gastrica
Digiunostomia Sonda naso-digiunale
Scelta formula GI (vedi Fig. 2)
Breve Termine
Lungo Termine
NP PERIFERICA NP CENTRALE
TOLLERANZA ALLA NE ADEGUATA Passare gradualmente
all’alimentazione per os INADEGUATA Si Ripristino della funzionalità GI
NP supplementare
NE continua
No
Legenda. NA: nutrizione artificiale; GI: gastro-intestinale; NE: nutrizione enterale; NP: nutrizione parenterale.*Ileo (paralitico o meccanico), ostruzione intestinale perforazione ed enterocolite necrotizzante. °Difetti di motilità intestinale, megacolon tossico, peritonite, sanguinamento gastrointestinale, diarrea intrattabile, vomito incoercibile,
pancreatite e fistole ad alta portata (Da Braegger et al., 2010).
Modificata da: A.S.P.E.N board of Directors. Linee-guida per l’uso della nutrizione parenterale ed enterale nell’adulto e nel bambino. Gennaio-Febbraio 2002.
Figura 1.
Algoritmo per le indicazioni alla NA
72
La nutrizione artificiale nel trattamento della malnutrizione secondaria in età pediatrica
Scelta delle formule
Le formule nutritive da somministrare nella NE possono essere naturali o commerciali. Le miscele naturali sono state soppiantate dalle
formule commerciali, in grado di rispondere più adeguatamente alle
richieste caloriche e di micro- e macro-nutrienti (Lochs et al., 2006).
Sono costituite da formule lattee, miscele polimeriche, semielementari, elementari e speciali e integratori modulari (Baegger et al., 2010).
Le formule lattee sono utilizzate ed indicate nei bambini sotto l’anno
di vita con normali fabbisogni. Le miscele polimeriche sono complete,
bilanciate e forniscono un apporto calorico di 1-1,5 Kcal/ml; sono indicate in caso di integrità digestiva e possono essere utilizzate anche
per lunghi periodi di tempo sia come integrazione calorica sia come
dieta esclusiva. Sono attualmente disponibili per tutte le fasce d’età,
anche inferiore all’anno. Le formule semielementari ed elementari
sono prodotti modificati principalmente nell’apporto di proteine e lipidi
per essere utilizzati nelle insufficienze digestive, nell’allergia alle proteine del latte vaccino, e nella nutrizione digiunale. Le miscele nutritive cosiddette speciali sono rappresentate da prodotti del commercio
adeguati a specifiche esigenze, come per esempio nell’insufficienza
renale o epatica e nella fibrosi cistica. Gli integratori modulari sono
utilizzati per incrementare l’apporto calorico soprattutto delle formule
lattee che hanno una densità calorica di 0,6-0,8 Kcal/ml. Nella Figura 2 viene riportato un algoritmo che può guidare la scelta delle
formule per NE nella varie situazioni cliniche (Diamanti, 2010).
Modalità di infusione
L’infusione della NE può avvenire in modo intermittente, continuo o
ciclico. La modalità intermittente, ottenuta mediante l’infusione di
boli della durata di 30-60 minuti, rispetta la fisiologia della nutrizione
anche se può comportare il rischio di aspirazione nei pazienti neurologici. La somministrazione ciclica viene realizzata generalmente
nelle ore notturne, mantenendo l’introito spontaneo nelle ore diurne.
In caso di grave ritardo dello svuotamento gastrico, instabilità clinicometabolica, riduzione della superficie di assorbimento e di nutrizione
post-pilorica, si ricorre alla NE a flusso continuo. Nella somministrazione ciclica o continua le soluzioni sono somministrate attraverso
una pompa peristaltica/volumetrica (Axelrod et al., 2006).
Complicanze
Le complicanze della NE si possono distinguere in complicanze le-
Nutrizione Parenterale
Indicazioni
Deve essere utilizzata (Braegger et al., 20109) solo in caso di: a) fallimento della NE (non efficace, non tollerata o rifiutata), avviata per
tutte le condizioni riportate nella Tabella I o b) funzione intestinale
FUNZIONE GASTRO-INTESTINALE CONSERVATA Pz < 1 ANNO gate alla NE o alla via di accesso (Baegger et al., 2010 e Lochs et
al., 2006). Le complicanze legate alla NE possono essere: a) digestive (nausea, vomito, distensione addominale, dumping syndrome e
diarrea) e sono in genere facilmente risolvibili modulando la velocità
di infusione e l’osmolarità della formula utilizzata; b) metaboliche
(sovraccarico idrico, alterazioni dell’equilibrio glucidico ed idro-elettrolitico), rare ma specifiche delle condizioni di grave malnutrizione e
in genere prevenibili modulando la velocità di infusione e rispettando
la gradualità degli apporti.
La presenza della sonda naso-gastrico può facilitare il reflusso gastro-esofageo per un esofagite secondaria a micro-traumatismi e
modificazione del tono dello sfintere esofageo inferiore; in caso di
esofagite o di broncopneumopatia cronica associate si può ricorrere alla terapia medica (ispessenti, antiacidi, procinetici) o chirurgica
(funduplicatio sec. Nissen). La sonda naso-gastrico può andare inoltre facilmente incontro a ostruzione, per una non idonea gestione
della stessa dopo l’uso, con persistenza di materiale alimentare
all’interno e può essere risolta con il lavaggio con acqua o soluzione fisiologica al termine dell’infusione. La complicanza tecnica più
frequente invece sulla gastrostomia è rappresenta dalla comparsa
di tessuto di granulazione, trattabile con toccature a base di nitrato
d’argento.
La NE può inoltre facilitare l’evenienza di complicanze infettive. Esse
sono rappresentate soprattutto da infezioni delle prime vie respiratorie (faringiti, sinusiti, otiti), correlate alla presenza molto protratta
nel tempo della sonda naso-gastrico, o da broncopolmoniti da aspirazione. In corso di NE per via post-pilorica non è infrequente inoltre
la contaminazione del tratto digestivo superiore con malassorbimento e diarrea per la perdita dell’effetto anti-batterico del succo
gastrico. È inoltre possibile che, incongrue manovre di preparazione
e conservazione delle miscele, possano portare, seppure raramente, alla loro contaminazione, con comparsa di infezioni a carico del
tratto gastrointestinale.
Pz > 1 ANNO ALLERGIA ALLE PLV
NON CONSERVATA
PATOLOGIE SPECIFICHE VIA DIGIUNALE
FORMULE FORMULE FORMULE POLIMERICHE
LATTEE POLIMERICHE ADATTE ALLA PATOLOGIA
O POLIMERICHE
Pz > 2 ANNI
Pz < 2 ANNI
IDROLISATO
O AA
Legenda. PLV: proteine del latte vaccino. Pz: paziente. AA: formule a base di aminoacidi
Figura 2.
[manca didascalia figura]
73
A. Diamanti et al.
gravemente compromessa dalla patologia di base (controindicazioni
assolute e relative alla NE) o dal trattamento di questa (graft versus
host disease e patologie oncologiche) (vedi Fig. 1).
Una funzione intestinale gravemente compromessa è spesso associata alla condizione patologica definita insufficienza intestinale che
può essere temporanea o cronica. L’insufficienza intestinale cronica
benigna è definita come la necessità di coprire almeno il 50% dei
fabbisogni calorici sotto forma di NP per almeno 3 mesi e può essere
indotta da cause anatomiche e funzionale (Guarino et al., 2003 e De
Marco et al., 2006). In riferimento alla Tabella I, possiamo identificare come cause di insufficienza intestinale tutte quelle che causano
disturbi dell’assorbimento e della digestione. Tra queste l’intestino
corto, i disturbi della motilità gastrointestinale e i difetti strutturali
della mucosa sono considerati come forme di insufficienza intestinale cronica benigna, che possono necessitare di un trattamento
parenterale molto protratto nel tempo (Goulet et al., 2004). Le altre
cause di alterata digestione ed assorbimento riportate nella Tabella I
possono essere considerate come cause di insufficienza intestinale
temporanea (Diamanti et al., 2008). In molte delle forme di insufficienza intestinale, anche la NE può comunque avere un ruolo di
supporto nutrizionale, poiché, anche se erogata a bassissimo flusso,
riveste una funzione trofica mirata a migliorare la funzione di barriera dell’intestino, a liberare enterormoni e a ridurre le complicanze
della NP esclusiva (Barclay et al., 2011).
Via di accesso e modalità di infusione
La NP può essere realizzata attraverso un accesso venoso periferico o attraverso un catetere venoso centrale (CVC), la cui punta è
posizionata in genere in prossimità della giunzione tra vena cava
superiore e atrio destro. Tale via consente la somministrazione di soluzioni nutritive concentrate e pertanto a maggiore densità calorica,
rispetto a quanto possibile tramite la via periferica. La via centrale
va riservata a soggetti con patrimonio venoso periferico ridotto (neonati e lattanti) o con elevate necessità nutrizionali, poiché consente
l’infusione di soluzioni ad elevata osmolarità e quindi ad alta densità
calorica; essa consente inoltre di effettuare dei programmi nutrizionali a lungo termine (Koletzko et al., 2005).
Composizione di un regime parenterale
La prescrizione di un regime parenterale è attualmente facilitato dalla disponibilità di linee-guida pediatriche (Koletzko et al., 2005), che
guidano l’elaborazione dei programmi parenterali in volume idrico, apporto calorico totale, apporto in macronutrienti (glucosio, aminoacidi
e lipidi) e apporto in micronutrienti (elettroliti, minerali, vitamine ed
oligoelementi). Nell’avvio di un programma parenterale si parte dalla
stima del fabbisogno calorico del paziente, che dovrà essere realizzato
per NP. La seconda considerazione dovrà essere relativa al volume
idrico da infondere, all’interno del quale dovranno essere contenute
le opportune quantità di micro e macronutrienti. La NP viene definita
binaria se contiene soltanto glucosio ed aminoacidi come macronutrienti o ternaria, sicuramente preferibile alla prima e maggiormente
utilizzata, se si eccettuano condizioni cliniche particolari, se contiene
anche lipidi. Nella Tabella III riportiamo alcuni esempi di NP esclusiva
(apporto energetico fornito >70% delle richieste).
Complicanze
Le complicanze della NP possono essere suddivise in complicanze
legate alla via di accesso e complicanze metaboliche legate alla NP
(Koletzko et al., 2005). Le complicanze legate alla via di accesso (CVC)
sono di tipo: a) meccanico (rimozione accidentale, malposizione e rottura del CVC, trattabili con il riposizionamento dello stesso o con la
74
riparazione mediante idonei kit di sostituzione nel caso di rottura); b)
trombotico (trombosi dei vasi venosi nei quali è posizionato il CVC,
trattabili mediante l’impiego di farmaci anticoagulanti) e c) infettivo
(sepsi del CVC, trattabili con idonei antibiotici scelti sulla base degli
esami colturali). Tali complicanze possono essere prevenute mediante
la corretta gestione degli accessi e delle linee infusionali.
La complicanza metabolica più frequente connessa con l’impiego
prolungato della NP è l’epatopatia. Tale complicanza, tuttavia, è solo
parzialmente imputabile all’impiego della NP, ma è più spesso secondaria ad altri fattori clinici considerati genericamente epatotossici e correlati con il decorso delle insufficienze intestinali (sepsi,
interventi chirurgici e alterazioni del circolo entero-epatico). Può essere prevenuta con l’utilizzo di regimi parenterali non aggressivi sotto il profilo dell’apporto in glucosio e modulando l’apporto in lipidi,
prediligendo le emulsioni lipidiche arricchite in omega 3 (Diamond et
al., 2009) e monitorizzando correttamente il paziente.
Una importante complicanza legata all’uso protratto della NP, è la
ridotta mineralizzazione ossea, che però sembra regredire dopo sospensione del trattamento parenterale (Diamanti et al., 2010).
La Nutrizione artificiale domiciliare
La NE e la NP, una volta avviate in ospedale, possono essere proseguite a domicilio in modo efficace con una bassa prevalenza di
complicanze, sotto il monitoraggio di un team nutrizionale (Baegger
et al., 2010; Koletzko et al., 2005). La NA domiciliare consente al
bambino di ricevere il migliore trattamento riabilitativo in un ambiente psicologicamente ed emotivamente più confortevole rispetto
all’ospedale e di ridurre anche i rischi infettivi connessi con l’ospedalizzazione protratta.
Nutrizione artificiale
La nutrizione artificiale (NA) viene definita come la terapia mediante la quale è possibile prevenire o correggere la malnutrizione in
pazienti in cui l’alimentazione per via naturale è compromessa,
temporaneamente o permanentemente, a causa di una sottostante
condizione di malattia o dei suoi esiti. La NA si distingue in nutrizione
enterale (NE) e nutrizione parenterale (NP). La NE è la modalità di NA
mediante la quale i nutrienti in forma prevalentemente complessa
sono somministrati nello stomaco o nell’intestino mediante l’uso di
apposite sonde o stomie. La NP è la modalità di NA mediante la
quale i nutrienti in forma semplice vengono somministrati attraverso
una vena (periferica o centrale) in pazienti in cui la funzionalità del
tratto intestinale è compromessa.
Malnutrizione secondaria
La malnutrizione è definita come uno stato di alterazione funzionale,
strutturale e di sviluppo dell’organismo conseguente allo squilibrio
tra fabbisogni, introiti ed utilizzazione dei nutrienti. La malnutrizione secondaria è così definita, perché innescata da una patologia di
base e non primitivamente causata da carenze nutrizionali. Inadeguato apporto per via orale, alterazioni della digestione e dell’assorbimento e incremento delle richieste e del dispendio energetici,
rappresentano le principali cause di malnutrizione secondaria nelle
patologie croniche. Alcuni criteri clinici ed antropometrici possono
supportare la decisione del clinico di avviare un programma di NA.
Indicazioni alla NE
La NE è quella maggiormente utilizzata se l’apparato gastrointestinale
è almeno parzialmente funzionante. In determinate situazioni cliniche
si può far ricorso ad un uso associato di enterale e parenterale, anche
La nutrizione artificiale nel trattamento della malnutrizione secondaria in età pediatrica
se l’apparato gastrointestinale è funzionante. Controindicazioni assolute alla NE sono: ileo (paralitico o meccanico), ostruzione intestinale
perforazione ed enterocolite necrotizzante. Controindicazioni relative
alla NE sono: difetti della motilità intestinale, megacolon tossico, peritonite, sanguinamento gastrointestinale, diarrea intrattabile, vomito
incoercibile, pancreatite e fistole ad alta portata.
Indicazioni alla NP
Deve essere utilizzata in caso di fallimento della NE (non efficace,
non tollerata o rifiutata) o se la funzione intestinale è gravemente
compromessa dalla patologia di base (in presenza delle controindicazioni assolute o relative alla NE) o dal trattamento di questa (graft
versus host disease e patologie oncologiche).
Box di orientamento
Cosa si sapeva prima:
Negli ultimi anni sta emergendo in modo molto chiaro la necessità di ricorso alla nutrizione artificiale, soprattutto enterale, nei pazienti con malnutrizione secondaria a malattie croniche. La conduzione dei regimi di nutrizione artificiale, non sempre però a basata sulle indicazioni cliniche che emergono
dalla letteratura più recente.
Cosa sappiamo adesso:
In questo articolo vengono riportati i dati salienti emersi dalle linee-guida più recenti riguardanti la NE e la NP, adattati alle necessità cliniche e pertanto
difficilmente riportate nei libri di testo. Sicuramente gli apporti in macro e micronutrienti attualmente impiegati per la NP sulla base delle linee-guida
del 2005, differiscono in modo significativo rispetto a quanto riportato nella letteratura precedente. Per quanto riguarda la NE, le indicazioni all’uso di
formulazioni specifiche per enterale e, in casi selezionati, di formulazioni specifiche per patologia, con chiara indicazione a cercare di superare l’uso
di formule homemade frullate, rappresenta senz’altro un notevole passo in avanti nel miglioramento della gestione dei pazienti con patologie croniche,
soprattutto neurologiche. Anche tale indicazione non è sempre emersa in modo chiaro nelle pubblicazioni precedenti. Entrambe le linee-guida, riguardanti la NE e la NP, fanno inoltre riferimento alla necessità che la gestione della NA nel bambino sia condotta da team nutrizionali pediatrici, elemento
questo che spesso è disatteso nella realtà italiana.
Quali ricadute sulla pratica clinica:
In definitiva questo articolo consente di divulgare ad un pubblico molto ampio di clinici le più recenti acquisizioni nell’ambito della NA pediatrica. Sarà
necessario in futuro uno sforzo comune, da parte dei clinici e degli specialisti nutrizionisti, per adattarsi in modo più stretto alle indicazioni europee,
in modo da ottimizzare la gestione dei pazienti con patologie croniche, in cui il miglioramento dell’aspetto nutrizionale è sicuramente molto rilevante
nell’ambito della gestione globale.
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*Il lavoro riporta in modo molto esaustivo le modalità di approccio alla insufficienza intestinale , dalla nutrizione enterale e parenterale fino al trapianto di
intestino, suddivise in base alla patologia di base.
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** Tale lavoro fornisce una precisa messa a punto delle modalità di valutazione
e della prevalenza di malnutrizione secondaria nelle varie patologie croniche.
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** Tale lavoro fornisce in modo dettagliato gli apporti idrici e nutrizionali richiesti
per fasce d’età e peso, come anche riporta le complicanze della gestione della
nutrizione parenterale.
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*Il lavoro discute le modalità di approccio al trattamento domiciliare dei pazienti
in nutrizione enterale e parenterale.
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senior health workers. Geneva: World Health Organization, 1999.
Lista delle abbreviazioni
NA: nutrizione artificiale
AN: artificial nutrition
NE: nutrizione enterale
NP: nutrizione parenterale
CVC: catetere venoso centrale
Corrispondenza
Antonella Diamanti, Unità di Epatologia, Gastroenterologia e Nutrizione, Ospedale Pediatrico “Bambino Gesù”, piazza S. Onofrio 4, 00165 Roma, Italy.
Tel: +39 06 68592329. Fax. +39 06 68592876. E-mail: [email protected]
76
Aprile-Giugno 2012 • Vol. 42 • N. 166 • pp. 77-82
disturbi della nutrizione
Le adiposità nel bambino – C’è grasso e grasso:
localizzazione e rischio clinico
Paolo Brambilla1, Valerio Nobili2, Angelo Pietrobelli3,4
ASL Milano 2, Milano;
Unità Operativa di Epatologia, Ospedale Pediatrico “Bambino Gesù”, Roma;
3
Clinica Pediatrica, Università degli Studi di Verona, Verona;
4
Pennington Biomedical Research Center, Baton Rouge, LA, USA
1
2
Riassunto
Descriviamo le principali forme di adiposità riportate nel bambino obeso, caratterizzate in base agli aspetti patogenetici e clinici, alle metodiche diagnostiche e di indagine consigliate, alle adipochine coinvolte e al rischio metabolico associato. Ne deriva la necessità per il pediatra di un approccio individualizzato di fronte ad un bambino obeso, volto ad indagare il contributo dei depositi adiposi nei vari distretti corporei, allo scopo di ottimizzare la gestione nella
pratica clinica e migliorarne la prognosi.
Summary
Aim of the paper is to analyze the different adipose tissue depots, specifically genetic and clinical aspects. We present different techniques used assessing body composition, the main clinical tests performed, with attention to adipokines and associated medium- and long-term metabolic risks. According
with results presented, we suggest a different approach to pediatricians. It is fundamental to look at obese subject at individual level, focus on different
adipose tissues expression (i.e., subcutaneous Vs visceral) at different body level in order to optimize the day-by-day clinical practice for prevention and/
or treatment.
Introduzione
Sono passati 56 anni dalla prima descrizione ad opera di Jean Vague
dell’esistenza di più forme di obesità nel soggetto adulto (Vague,
1956), vale a dire di differenti adiposità con diverso andamento
clinico. Per semplicità ciò è stato tradotto nella pratica clinica nel
confronto tra obesità ginoide (eccesso di adipe sottocutaneo nelle
porzioni inferiori del corpo) e obesità androide (eccesso di adipe sottocutaneo nelle porzioni superiori del corpo), indipendentemente dal
sesso del soggetto anche se la ginoide prevale in quello femminile e
l’androide in quello maschile. Quest’ultima è stata progressivamente
segnalata come altamente correlata con complicanze metaboliche e
rischio cardiovascolare. Qualcosa comunque nell’intuizione originaria è rimasto inespresso e inesplorato per lungo tempo. Le evidenze
scientifiche raccolte negli ultimi anni riportano ora a parlare di varie
forme di obesità in modo più dettagliato e multiforme, sia nell’adulto
che nel bambino. Di conseguenza, appare sempre più necessario
che il pediatra conosca e sappia orientarsi in questo argomento.
Nella trattazione saranno discusse le variazioni legate all’età e al genere dell’adipe sottocutaneo fisiologico e i limiti che ci consentono
di definirne i quadri patologici per eccesso come per difetto. Saranno successivamente affrontati i principali aspetti clinici associati ad
un’eccessiva adiposità in sede viscerale, intramuscolare, epatica e
peri-organo (perilaringea, pericardiaca, ecc.). Cercheremo inoltre di
analizzare le metodiche utilizzabili nella pratica clinica per la diagnosi e quantificazione. Infine, sarà esaminata l’attuale conoscenza
sugli aspetti patogenetici che condizionano ciascuna forma, in particolare nella interrelazione tra fattori ormonali e adipochine. Non
tratteremo il tema del tessuto adiposo bruno, ancora largamente in
studio, e le sue localizzazioni corporee. È chiaro sin d’ora che le varie
forme di adiposità possono coesistere nel singolo bambino, tuttavia
l’entità variabile degli accumuli adiposi nelle varie sedi rende necessario considerare quello specifico bambino come diverso da ogni
altro e meritevole di un approccio clinico individualizzato.
Metodologia della ricerca bibliografica
Il presente lavoro è stato realizzato sulla base di una ricerca bibliografica effettuata tramite PubMed nel dicembre 2011, utilizzando
come principali parole chiave le seguenti: obesity, body mass index,
childhood, fat distribution, visceral adiposity, fatty liver, adipokines,
body composition. Non è stato fissato un limite temporale da cui la
ricerca dovesse partire.
Andare oltre peso e altezza
La misura di peso e altezza consente il calcolo del Body Mass Index
(BMI) e attraverso quest’ultimo la classificazione di un bambino in
una precisa categoria ponderale (normopeso, sottopeso, sovrappeso
o obeso). Tuttavia, il BMI non permette di riconoscere se l’eccesso
di peso rapportato all’altezza sia dovuto ad un incremento della sola
massa grassa del soggetto oppure ad un aumento degli altri distretti
corporei (massa magra, massa ossea, acqua corporea, ecc.). Nasce
pertanto la necessità di utilizzare nuovi indicatori dello stato nutrizionale del bambino in grado di differenziarne la composizione corporea. È intuibile quanto questa conoscenza possa avere importanza
clinica nel bambino affetto da ogni altra patologia cronica in grado
di alterarne quantità e distribuzione delle masse corporee. Ai fini
della presente trattazione, limitiamo il campo di interesse alla stima
della massa adiposa totale e alla sua distribuzione nelle varie regioni
corporee. Nello specifico, la descrizione delle varie forme di adipo-
77
P. Brambilla et al.
sità nel bambino trova essenziale contributo dall’utilizzo delle varie
tecniche di valutazione della composizione corporea, che verranno
via via menzionate.
L’adiposità sottocutanea (o fisiologica)
Il tessuto adiposo costituito dall’insieme degli adipociti rappresenta
il principale deposito di trigliceridi. Al di sotto della pelle gli adipociti
si raggruppano a formare uno strato più o meno spesso, chiamato tessuto adiposo sottocutaneo. Lo spessore e la distribuzione del
tessuto adiposo sottocutaneo è influenzato da vari fattori, tra cui
sesso, pubertà, stato nutrizionale e assetto ormonale. In ogni caso,
una determinata quantità di adipe in sede sottocutanea è decisiva
per il mantenimento dello stato di salute in ogni età della vita. Infatti,
in caso di carenza (eccessiva magrezza) si manifestano quadri clinici importanti, tra cui segnaliamo il ritardo puberale, l’amenorrea
nel sesso femminile e l’osteoporosi. Il principale fattore secreto dal
tessuto adiposo sottocutaneo è la leptina, ormone in grado di influenzare l’appetito e la funzionalità gonadica attraverso una sua
diretta azione a livello ipotalamico.
In età pediatrica si osservano repentine e cospicue modificazioni del
distretto adiposo correlate con le diverse fasi della crescita corporea
e differenziazione sessuale (Fomon et al., 1982). Nei primi mesi dopo
la nascita si assiste ad un rapido incremento del grasso corporeo
che raggiunge un primo massimo verso i 12 mesi. Successivamente
vi è una lenta e progressiva riduzione fino ad un minimo raggiunto
attorno ai 6 anni. Fin qui le dinamiche osservate nei 2 sessi sono
simili. Dopo i 6 anni, la crescita del grasso corporeo è progressiva
nei due sessi, ma significativamente maggiore nelle bambine e nelle
adolescenti rispetto ai coetanei maschi. Tutto ciò è regolato da fini
meccanismi ormonali, comuni in fase prepubere e poi concordi con
le secrezioni gonadiche dall’inizio della pubertà in poi. Significativo è
anche il ruolo giocato dall’alimentazione nei primi anni di vita (quota
calorica totale e proteine sembrano essere i maggiori determinanti
di un precoce aumento dell’adiposità) (Rolland-Cachera et al., 1995;
Rolland-Cachera et al., 2006).
Secondo alcuni studi trasversali e longitudinali, il grasso sottocutaneo rappresenta la maggior parte del grasso totale nei primi anni di
vita (Pietrobelli et al., 2007). Questo grasso non comporta particolari
problemi clinici anche se presente in surplus, e si correla minimamente con il rischio cardiovascolare e/o metabolico. Classicamente
in età pediatrica esso viene misurato con la plicometria (plica tricipitale e sottoscapolare). Anche altre metodiche di valutazione della
composizione corporea vengono usate per stimare il grasso sottocutaneo come la Bioimpedenza e la Assorbimetria a doppio Raggio
X (DXA), ma le metodiche gold standard sono la Risonanza Magnetica Nucleare (RMN) e la Tomografia Assiale Computerizzata (TAC).
Queste ultime due sono in grado di valutarne presenza e quantità in
modo accurato e preciso.
Da pochi anni abbiamo a disposizione percentili di riferimento per
entrambi i sessi (dall’età di 8 anni in poi) ottenuti con DXA su popolazioni pediatriche (Kelly et al., 2009). Tali percentili dimostrano
chiaramente un effetto dell’etnia di origine sull’adiposità.
L’adiposità viscerale
Il grasso viscerale è la parte di tessuto adiposo concentrato all’interno della cavità addominale e distribuito tra gli organi interni. L’accumulo di grasso a livello viscerale si associa in modo inequivocabile al
rischio di complicanze cardio-vascolari ed è uno dei fattori di rischio
78
per il diabete di tipo II. L’insieme di tali complicanze metaboliche e
vascolari viene definito Sindrome Metabolica (ipertensione, iperlipidemia, steatosi epatica, aterosclerosi, diabete tipo II) (Pietrobelli
et al., 2008). Gli adipociti del grasso viscerale assorbono glucosio
dal sangue e rilasciano glicerolo, acidi grassi liberi e sostanze, le
adipochine, dotate di effetti locali, centrali e periferici. Attraverso il
rilascio di queste sostanze, il grasso viscerale “controlla” l’appetito
e di conseguenza il bilancio energetico, la sensibilità all’insulina ed
il metabolismo lipidico (Freedman et al., 2007). Tra le adipochine
secrete dal grasso viscerale, un ruolo predominante va alla adiponectina, i cui livelli sono più bassi nei soggetti obesi e che è in grado
di migliorare la sensibilità all’insulina e di svolgere un’attività antiaterogena e anti-infiammatoria (Rasouli et al., 2008). L’eccesso di
grasso viscerale aumenta complessivamente il rilascio di adipochine
ad attività pro-infiammatoria, pro-trombotica e di stimolo alla sintesi
di trigliceridi, tutti fattori di rischio cardiovascolare. Le adipochine
rilasciate dal grasso viscerale vengono indirizzate nel sistema venoso portale e da qui trasportate al fegato. Il che significa, in ultima
analisi, che il grasso viscerale viene ad assumere un ruolo primario nell’economia metabolica di tutto l’organismo. Inoltre gli acidi
grassi liberi agiscono sul pancreas compromettendo la funzionalità
delle cellule beta (che producono insulina) e sui muscoli (inducendo
insulino-resistenza). Il grasso viscerale si correla direttamente con
la circonferenza della vita (Brambilla et al., 2006) che assume quindi
il ruolo di indice primario di rischio cardio-vascolare diventando una
misura fondamentale nella valutazione della composizione corporea
(Lee et al., 2011). Altre metodiche importanti nella valutazione/stima
del grasso viscerale come la RMN e la TAC consentono una esatta
valutazione della quantità e localizzazione del grasso viscerale. In
conclusione, per un intervento sia di prevenzione che di trattamento
di fronte ad un bambino obeso, diventa essenziale la conoscenza
dell’esatto valore del suo grasso viscerale.
L’adiposità intramuscolare
Il grasso intramuscolare è distribuito tra le fibre dei muscoli. Normalmente è presente solo in tracce e un suo aumento appare strettamente correlato con l’insulino-resistenza. Classicamente la deposizione/presenza del grasso nei muscoli si poteva misurare con
la biopsia muscolare, metodo altamente invasivo. La sua quantificazione è diventata possibile anche in età pediatrica con l’impiego
della RMN con spettroscopia (Sinha et al., 2002). Grazie a questa
metodica si è potuto stabilire che la presenza di lipidi nei muscoli
si associa significativamente a insulino-resistenza in adolescenti in
sovrappeso ed obesi. Uno studio effettuato in adolescenti con ridotta
tolleranza glucidica, inoltre, ha mostrato che una anomala ripartizione a livello addominale tra grasso viscerale e sottocutaneo caratterizzata da un aumento del primo a scapito del secondo, si associa ad
eccessiva deposizione di trigliceridi in sede intramuscolare, marcata
insulino-resistenza ed elevato rischio di sindrome metabolica (Taksali et al., 2008). È fondamentale sottolineare che i 2 distretti adiposi
addominali (sottocutaneo e viscerale) sono caratterizzati da marcate
differenze nei profili secretori endocrini e paracrini degli ormoni e
delle adipochine coinvolte nel metabolismo glucidico. Si sta pertanto
confermando anche nell’adolescente l’ipotesi che la capacità di trattenere lipidi nel grasso sottocutaneo, ed in particolare nel suo strato
più superficiale, sia protettiva nei confronti del rischio di alterazioni
metaboliche. In altre parole, il tessuto sottocutaneo agirebbe come
un serbatoio in grado di assorbire l’eccesso di grassi e di prevenirne l’afflusso ad organi non deputati all’accumulo di lipidi (muscolo
e fegato in primis). Resta da spiegare come mai in certi soggetti
Le adiposità nel bambino – C’è grasso e grasso: localizzazione e rischio clinico
Figura 1.
Relazione tra eccesso adiposo, alterata ripartizione del grasso addominale tra sottocutaneo e viscerale, complicanze metaboliche e aumentato rischio cardiovascolare.
il tessuto adiposo sottocutaneo abbia una limitata capacità di assorbire trigliceridi. L’insulino-resistenza stessa sarebbe determinata
da un aumentato flusso di acidi grassi liberi che perviene al muscolo, direttamente proporzionale all’incremento di grasso viscerale
(Schrauwen-Hinderling et al., 2006). Infine, l’insulino-resistenza si
aggrava se il soggetto non pratica adeguata attività fisica, dato che
quest’ultima è in grado di consumare l’eccesso di lipidi presente nel
muscolo stesso (Goodpaster et al., 2004). La Figura 1 mostra come
l’eccesso di grasso e una anomala ripartizione tra grasso sottocutaneo e viscerale porti a degli effetti metabolici che in ultima analisi
provocano la Sindrome Metabolica, il diabete di Tipo II e un aumento
del rischio per complicanze cardio-vascolari e trombotiche.
In conclusione, ribadiamo che la ricerca di tale componente adiposa,
minoritaria dal punto di vista quantitativo ma cruciale da quello funzionale, sta diventando sempre più importante per la comprensione
del destino metabolico del soggetto obeso.
L’adiposità epatica (steatosi)
La steatosi epatica di origine non-alcolica o NAFLD, è una patologia
emergente che comprende un ampio spettro di condizioni epatiche:
la semplice steatosi, la steatoepatite con necro-infiammazione e
fibrosi più o meno avanzata (condizione nota anche come steatoepatite non-alcolica (non-alcoholic steatohepatitis, NASH), la cirrosi
e, secondo alcune osservazioni, il carcinoma epatocellulare. Stime
di popolazione basate su criteri indiretti (elevazione delle transaminasi, fegato “brillante” all’ecografia, etc.) indicano che la prevalenza
della NAFLD si aggira tra il 10-25% della popolazione generale, con
ampie differenze in funzione dell’età e dell’etnia (Papandreou et al.,
2007; Patton et al., 2006).
Nonostante la patogenesi della NASH non sia ancora completamente
nota, gli studi condotti fanno supporre che il meccanismo determinante sia dovuto a due insulti: il primo, caratterizzato dall’accumulo
di grasso, sarebbe capace di sensibilizzare il fegato al secondo insulto (insulino-resistenza) che conduce alla necro-infiammazione e
quindi alla fibrosi (de Alwis et al., 2008). Infatti, è stato osservato che
un aumento di acidi grassi liberi circolanti è associato ad un alterato
Figura 2.
Quadro istologico del fegato: (A), di un bambino non affetto da patologie
epatiche; (B), di un bambino con diagnosi di NASH; (C), di un bambino
con una evoluzione in condizione di pre-cirrosi. CV (vena centrale), PA
(aree periportali). In dettaglio:
B: fegato di un bambino di 9 anni con quadro istologico di steato-epatite
caratterizzato da presenza di steatosi macro e micro-vacuolare occupante più dell’80% del parenchima epatico, e da infiltrato infiammatorio
negli spazi portali.
C: fegato di un bambino di 14 anni in evoluzione pre-cirrotica (F3) in cui
si notano tralci e bridging fibrotici (colorati in rosso).
79
P. Brambilla et al.
metabolismo degli acidi grassi negli epatociti, determinando così un
netto accumulo di trigliceridi nel fegato. A sua volta, l’accumulo di
grassi nel fegato agisce sull’insulino-resistenza interferendo con la
fosforilazione dei substrati del recettore dell’insulina.
I fattori responsabili della progressione della steatosi verso le lesioni
gravi della steatoepatite e della fibrosi sono a tutt’oggi ancora poco
definiti. La steatosi epatica può infatti evolvere in fibrosi epatica almeno attraverso tre diverse vie molecolari:
lo stress ossidativo e la conseguente perossidazione lipidica;
la produzione e il rilascio di adipochine pro-infiammatorie e profibrotiche e/o la riduzione dei livelli di adiponectina;
un’aumentata sintesi di leptina con conseguente stimolo fibrogenetico attraverso la stimolazione diretta delle cellule stellate epatiche o
per effetti paracrini sulle cellule endoteliali sinusoidali.
Tutte queste informazioni scientifiche, frutto di studi sulla patogenesi e sulla evoluzione di questa patologia effettuati anche su modelli
animali, supportano l’ipotesi dell’insulto multiplo nella patogenesi
della NAFLD/NASH e indicano che spesso alcuni dei fattori responsabili sopra indicati sono concatenati fra di loro (Alisi et al., 2007).
Sia nel bambino che nell’adulto la diagnosi di NAFLD non è possibile senza il ricorso alla biopsia epatica. Nell’adulto le caratteristiche istologiche che rappresentano la NASH sono ampiamente
descritte: steatosi macrovescicolare, infiammazione globulare e la
degenerazione balloniforme degli epatociti, spesso con pochi corpi
ialini di Mallory, e talora deposito di collagene perisinusoidale e
perivenulare. Nella Figura 2 si osserva il quadro istologico del fegato sano (A) a confronto con un fegato di un paziente pediatrico
affetto da NASH (B) e con quello di un bambino con una evoluzione
pre-cirrotica (C). Nel quadro B si osserva steatosi macro e micro vacuolare, con infiltrazione infiammatoria degli spazi portali,
mentre nel quadro C tralci e bridging fibrotici indicano l’evoluzione
pre-cirrotica.
Gli studi effettuati su diverse coorti di bambini hanno dimostrato che
alcuni aspetti istologici sono simili a quelli riscontrati nei pazienti
adulti, mentre altri sono peculiari della NAFLD pediatrica. Nel bambino, infatti, troviamo come nell’adulto steatosi con balloning e/o
fibrosi perisinusoidale in assenza di elementi di alterazione portale;
tuttavia troviamo anche steatosi associata ad infiammazione portale
e/o fibrosi in totale assenza di fibrosi perisinusoidale o balloning.
I dati istopatologici a nostra disposizione ci suggeriscono quindi di
considerare la storia naturale e la patogenesi della NAFLD/NASH
pediatrica utilizzando informazioni derivanti dall’adulto ma anche
approfondendo le ragioni delle differenze riscontrate nel bambino.
Adiposità peri-organo (peri-faringea, pericardiaca)
L’obesità è il più importante fattore di rischio reversibile per la
sindrome delle apnee ostruttive (OSAS) (Malhotra et al., 2002).
Tra i fattori di rischio predittivi per l’OSAS sono stati annotati sia
l’accumulo di grasso viscerale (Shinohara et al., 1997) che una
aumentata circonferenza del collo (Davies et al., 1992). L’alta prevalenza di OSAS tra i pazienti obesi è stata attribuita ad un carico
di massa sulle vie aeree superiori esercitato dal tessuto adiposo
(Shelton et al., 1993). Infatti è stato dimostrato che adulti obesi
con OSAS hanno un aumentato deposito di grasso adiacente alle
vie aeree superiori (Horner et al., 1989; Mortimore et al., 1998)
e una riduzione del calibro faringeo, attribuita ad un effetto massa prodotto dalla deposizione di grasso. Il grasso perifaringeo si
localizza preferenzialmente nei pressi della parete posteriore del
palato-faringe, sito dove è facile che si verifichi un’occlusione dinamica durante il sonno. Inoltre, il calibro faringeo determinato
alla RMN è inversamente correlato al numero di episodi apnoici
durante il sonno (Shelton et al., 1993). Qualunque sia il meccanismo che porta al restringimento faringeo negli adulti obesi con
OSAS, i risultati associati alla perdita di peso hanno confermato il
ruolo patogenetico dell’obesità viscerale. È probabile che l’accumulo di grasso intraddominale e il deposito di adipe attorno alla
faringe siano due facce diverse dell’obesità viscerale e coesistano negli stessi pazienti.
La prevalenza di OSAS nei bambini obesi varia dal 13 al 59%, nettamente maggiore di quella osservata nella popolazione infantile generale (1-2%) (Verhulst et al., 2008). È stato dimostrato che l’OSAS
si associa ad una infiammazione delle vie aeree in bambini e adolescenti obesi, come testimoniato da elevati livelli di ossido nitrico
esalato. Tale dato è riscontrabile anche in bambini con un russamento abituale ma senza una OSAS conclamata, mentre è assente
in bambini obesi senza OSAS e/o russamento abituale (Verhulst et
al., 2008). Non è dato di sapere ancora se l’infiammazione delle
vie aeree è causa o conseguenza della OSAS. L’infiammazione delle
vie aeree (superiori e inferiori) riscontrata nel bambino con obesità
può giustificare almeno in parte anche il legame epidemiologico tra
obesità e asma.
Va sottolineato il ruolo patogenetico della presenza di OSAS su altre
funzionalità non legate all’apparato respiratorio: in bambini non obesi con OSAS si sono osservate alterazioni metaboliche ed aumentato
rischio cardiovascolare del tutto analoghi a quelli descritti nei casi di
obesità viscerale. Ciò suggerisce che obesità e OSAS coinvolgono
meccanismi patogenetici infiammatori molto simili tra loro o addirittura coincidenti e che i 2 quadri clinici possono amplificarsi a vicenda
Tabella I.
Principali caratteristiche delle varie forme di adiposità, metodiche di indagine, caratteristiche cliniche rilevanti e rischio metabolico associato.
Metodiche di Indagine
Adipochine coinvolte
Rischio metabolico
Caratteristiche cliniche
Sottocutanea
Plicometria
Leptina
Minimo
Serbatoio fisiologico di trigliceridi
Viscerale
Circonferenza della vita
Adiponectina
Elevato
Stretta relazione con l’adiposità epatica
Intramuscolare
RMN con spettroscopia
Elevato
Relazione con l’insulino-resistenza
Epatica
Biopsia epatica
Ecografia epatica
Adipochine proinfiammatorie e profibrotiche, leptina
Elevato
Possibile evoluzione in steatoepatite e
fibrosi
Perifaringea
RMN, TAC, Polisonnografia
Adipochine proinfiammatorie sulle vie
aeree
Presente
Relazione con OSAS e con grasso viscerale
Pericardiaca
Ecocardiografia
Presente
Distinzione tra epicardica e pericardica
80
Le adiposità nel bambino – C’è grasso e grasso: localizzazione e rischio clinico
quando presenti nello stesso soggetto (Bhattacharjee et al., 2011). È
descritta infine la presenza di disfunzioni endoteliali e di deficit neuro-cognitivi in bambini con OSAS, spesso coesistenti nello stesso
soggetto e che suggeriscono patogenesi comuni (Gozal et al., 2010).
Si segnala un crescente interesse per la valutazione dell’adiposità a
livello cardiaco, indagata in adulti e bambini obesi tramite ecocardiografia (Mazur et al., 2010). Sono state descritte due differenti localizzazioni anatomiche dell’accumulo adiposo: quella epicardica (tra
lo strato esterno del miocardio e lo strato viscerale del pericardio) e
quella pericardica (localizzata tra i foglietti viscerale e parietale del
pericardio), con differenze per quanto concerne la microcircolazione
miocardica e la produzione di adipochine. Allo stato attuale delle conoscenze, sembra che il ruolo patogenetico dell’adipe epicardico sia
più rilevante, in base alla dimostrata relazione tra quest’ultimo e la
Sindrome Metabolica, l’insulino-resisitenza, la funzionalità epatica e
il rischio aterosclerotico (Iacobellis, 2009). In ogni caso, l’adiposità
a livello cardiaco si conferma un campo di studio presente e futuro
estremamente interessante dal punto di vista delle implicazioni cliniche.
Conclusioni
Non è escluso che nel prossimo futuro si parlerà di ulteriori localizzazioni adipose e di nuove topografie nella distribuzione del grasso
corporeo con specifica rilevanza clinica. Ma già il quadro attuale rende
ragione del perché sia corretto parlare di varie adiposità del bambino e
non più di una sola. Abbiamo cercato di tracciare un disegno alla luce
delle attuali conoscenze delle diverse adiposità, dei loro ruoli clinici,
degli aspetti ormonali e nutrizionali regolatori e dei prodotti (adipochine) secreti nei diversi ambiti, come la Tabella I riassume.
È intuibile che il pediatra, di fronte a questo approccio rivoluzionario al bambino sovrappeso e obeso, debba cambiare atteggiamento
culturale e caratterizzare il bambino che ha di fronte: a suo modo un
unicum, con una peculiare combinazione delle varie adiposità possibili. Ne deriva la necessità di cercare di approfondire gli aspetti di
composizione corporea che consentano di definirlo al meglio, in modo
da individuare l’approccio clinico e terapeutico più adatto al caso. Va
riconosciuta infine particolare gratitudine all’intuizione di Jean Vague,
che ancora non ha terminato di stupirci e incuriosirci (Vague, 1956).
Box di orientamento
Che cosa si sapeva prima:
L’obesità infantile era considerata un’entità nosologica unica, pur con differenze cliniche individuali. L’eccesso adiposo corporeo non era sistematicamente differenziato.
Cosa sappiamo adesso:
Sono descritte varie forme di adiposità in relazione al distretto corporeo in cui l’accumulo adiposo si realizza. Si conoscono le differenze tra le varie
forme in base alla patogenesi specifica, al quadro clinico predominante, alle adipochine coinvolte, ai metodi di indagine consigliati, nonché ai principali
aspetti metabolici e ormonali.
Quali ricadute sulla pratica clinica:
Il bambino con obesità, in base a questa caratterizzazione, potrà ricevere un approccio diagnostico, clinico e terapeutico più individuale, con l’obiettivo
di migliorarne la gestione e la prognosi.
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** Lavoro storico pioniere nel tema che ha guidato la ricerca scientifica per molti
anni.
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Abbreviazioni
BMI: body mass index
DXA: Assorbimetria a doppio Raggio X
RMN: Risonanza Magnetica Nucleare
TAC: Tomografia Assiale Computerizzata
NAFLD: steatosi epatica di origine non-alcolica
NASH: steatoepatite non-alcolica
OSAS: sindrome delle apnee ostruttive
Corrispondenza
Paolo Brambilla, ASL Milano 2, via Parada 32, 20854, Vedano al Lambro (Monza e Brianza) Italy. Tel. +39-33 92 23 87 72. Fax. +39-33 02 95 15 86
03. E-mail: [email protected]
82
Allergologia respiratoria
Abbiamo accolto con entusiasmo la proposta di una Sezione di Allergologia Respiratoria per Prospettive in Pediatria. Essa ci dà l’opportunità
di portare all’attenzione dei lettori alcuni degli argomenti che riteniamo essere di maggiore rilevanza scientifica e clinica in tale branca.
Il primo articolo costituisce la rivisitazione di un’interessante teoria formulata nel 1989 dall’epidemiologo inglese David Strachan allo scopo
di fornire una razionale spiegazione dello straordinario aumento di prevalenza delle malattie allergiche nel mondo occidentale: l’hygiene
hypothesis. Abbiamo affidato questo compito a Paolo Matricardi, uno dei principali esperti di questo argomento, anche se egli non è purtroppo operativo, al momento, in Italia. L’hygiene hypothesis propone che la crescente diffusione delle malattie allergiche ed autoimmuni sia
dovuta a modifiche nell’interazione tra ecosistema dei microrganismi ed esseri umani, e conseguente insufficiente contatto di questi ultimi
con i primi. Matricardi ha fornito una sintesi delle principali tappe che hanno contraddistinto il cammino, talvolta controverso, dell’hygiene
hypothesis negli ultimi vent’anni circa.
Ci siamo poi addentrati nel cuore di una delle manifestazioni allergiche più frequenti a tutte le età, l’asma bronchiale, e Franca Rusconi, da
tempo concentrata sull’epidemiologia delle malattie respiratorie in età pediatrica, ci ha dato l’opportunità di approfondire la conoscenza dei
fattori di rischio per asma e del loro peso, per alcuni versi ancora problematico, sulle manifestazioni cliniche della malattia. D’altronde l’area
forse di maggiore impatto per il pediatra, per i riflessi che ha anche nella gestione del bambino sano, è proprio quella della prevenzione
delle malattie allergiche. È noto che la sensibilizzazione allergica, le infezioni respiratorie, soprattutto quelle virali ad elevata incidenza in
età prescolare, alcuni polimorfismi genetici e diversi fattori ambientali sono responsabili dell’aumento della prevalenza dei disturbi asmatici
in età pediatrica. L’identificazione dei fattori di rischio per l’asma, la riduzione dell’esposizione ai principali allergeni ed ai più comuni fattori
irritanti migliora di certo la gestione del bambino asmatico. Infine, ci siamo spinti ancora più oltre a discutere di asma, e, volendo deliberatamente evitare i comuni, sebbene sempre importanti, aspetti
clinici del più frequente asma lieve o moderato, abbiamo chiesto a Fernando de Benedictis di fornire una revisione critica di una forma
particolare di asma nel bambino e nell’adolescente: l’asma difficile. Recente è la nascita in Europa della Problematic Severe Asthma in Childhood Initiative (PSACI), che, sotto la conduzione di de Benedictis e diversi altri esperti, si è prefisso l’obiettivo di chiarire gli aspetti ancora
controversi di questa condizione molto poco studiata in età pediatrica. Esiste infatti non solo una generica mancanza di consenso tra gli
esperti sulla definizione dell’asma difficile, ma anche e soprattutto una difficoltà di gestione dei pazienti, con chiaro pericolo sia di sottostima
sia di sovrastima della condizione. L’articolo di de Benedictis vi si sofferma e puntualizza efficacemente la necessità di studi collaborativi per
caratterizzare meglio i fenotipi dell’asma difficile e per individuare strategie terapeutiche più efficaci.
L’auspicio è che lo sforzo realizzato in questa Sezione contribuisca a far conoscere meglio alcuni aspetti dell’Allergologia Respiratoria al
pediatra generalista, altrettanto coinvolto quanto gli specialisti del settore nelle cure dei bambini affetti.
Francesca Santamaria
Dipartimento di Pediatria, Università degli Studi Federico II, Napoli
83
G. Ancora et al.
84
Aprile-Giugno 2012 • Vol. 42 • N. 166 • Pp. 85-91
Allergologia respiratoria
A vent’anni dalla nascita dell’hygiene hypothesis
Paolo Maria Matricardi1, Francesca Santamaria2
1
2
Dipartimento di Pneumologia e Immunologia Pediatrica, Università Medica di Charité, Berlino
Dipartimento di Pediatria, Università degli Studi di Napoli Federico II
Riassunto
La crescente diffusione dell’allergia è stata attribuita a modifiche nell’interazione tra ecosistema dei microrganismi ed esseri umani, come conseguenza
dell’adozione dello stile di vita occidentale. L’evoluzione dei microrganismi, che ha avuto luogo contemporaneamente a quella dei mammiferi, ha condizionato lo sviluppo della funzione e della struttura del sistema immunitario di questi ultimi. Private di questi stimoli microbici, alcune componenti del
sistema immunitario umano (attività di tipo Th 2) non risultano più adeguatamente controllate da altre componenti. Questi concetti rappresentano le basi
dell’hygiene hypothesis.
Secondo l’hygiene hypothesis è stato suggerito che: A) le dimensioni del nucleo familiare e l’ordine di nascita influenzano lo sviluppo di allergia, in particolare di rinite allergica, attraverso un meccanismo IgE mediato; B) questo effetto non viene osservato in presenza di norme igieniche precarie; C) nelle
società occidentali le malattie allergiche sono inversamente correlate all’acquisizione di infezioni per via oro-fecale, e il diffondersi di febbre da fieno e asma
avviene prevalentemente nella popolazione non esposta a infezione da virus dell’epatite A; D) tra le infezioni gastrointestinali, i patogeni intracellulari meno
aggressivi sono i migliori candidati ad esercitare un effetto protettivo nei confronti dell’atopia.
I pediatri non devono abbassare la guardia contro le infezioni, prescrivendo l’igiene, le vaccinazioni di legge e le terapie antibiotiche, quando necessarie.
Tuttavia, è probabile che nei prossimi anni le ricerche sulla hygiene hypothesis portino a produrre una miscela di componenti microbiche che, appropriatamente somministrata, sia in grado di prevenire le malattie allergiche senza indurre effetti collaterali.
Summary
The allergy epidemic has been attributed to changes in the interactions between humans and the microbes of their ecosystem as a consequence to the
“western lifestyle”. Microbes that coevolved with mammals influenced the evolution of their immune structures and functions. Partially deprived of these
microbial stimuli, some components of the human immune system (Th 2-like activities) are no longer adequately regulated by other components. Taken
together, these concepts are known as the hygiene hypothesis.
We herein report on a series of investigations on the hygiene hypothesis which suggest that: A) the sibship-size and birth order effect on the development
of allergy, particularly hay fever, is mediated by an impact on allergen-specific IgE responses; B) this effect cannot be observed in the presence of poor
hygienic standards; C) allergic diseases are inversely related to the acquisition of foodborne and fecal oral infections in western societies and the epidemic
trend of hay fever and asthma can be observed only in the fraction of the population not exposed to hepatitis A virus infection; D) among the infections of
the gastrointestinal tract, mild intracellular pathogens are the best candidates to exert an atopy protecting effect.
Pediatricians must continue to promote hygienic habits and a correct use of immunizations and antibiotics. However, future research on the hygiene hypothesis will probably lead to identify a mix of microbial components that, properly administered, will allow us preventing the development of allergic diseases
without inducing infectious diseases or adverse effects.
Introduzione
La teoria dell’hygiene hypothesis propone che la crescente diffusione delle malattie allergiche ed autoimmuni sia dovuta a modifiche
nell’interazione tra ecosistema dei microrganismi ed esseri umani, e
conseguente insufficiente contatto di questi ultimi con i primi. Secondo
tale teoria, l’aumento delle malattie allergiche nei paesi industrializzati
si spiega con alcuni cambiamenti radicali dello stile di vita. Questi
hanno portato nei paesi occidentali a nuclei familiari meno numerosi,
a minor contatto con gli animali da fattoria, ed a miglioramento delle
condizioni igienico-sanitarie ambientali con minore esposizione agli
stimoli microbici rispetto ai paesi a basso tenore igienico-sanitario
ed in cui la prevalenza delle malattie allergiche ed immunomediate
è in genere più bassa (Okada et al., 2010). La Tabella I sintetizza le
principali tappe della storia dell’hygiene hypothesis (Tab. I).
Tabella I.
Alcune delle tappe iniziali dell’hygiene hypothesis, sviluppate successivamente in diverse linee di ricerca.
1989
Formulazione dell’hygiene hypothesis (Strachan, 1989)
1994
Osservazione che l’asma allergico è più frequente nelle città meno inquinate della ex-Germania Ovest rispetto alle città più inquinate della
ex-Germania Est (Von Mutius et al., 1994)
1997
Osservazione che le infezioni orofecali sono inversamente associate alle allergie respiratorie (Matricardi et al., 1997)
1999
Osservazione che l’ambiente rurale protegge dalle allergie (Braun-Fahrlander et al., 1999)
2002
Estensione della hygiene hypothesis alle malattie autoimmuni, attraverso coinvolgimento dei linfociti T regolatori
(Yazdanbakhsh, 2002; Bach, 2002)
85
P.M. Matricardi, F. Santamaria
Obiettivo
Presentare una sintesi delle tappe fondamentali che hanno caratterizzato la teoria dell’hygiene hypothesis dall’epoca della sua formulazione ad oggi, attraverso un’analisi dei dibattiti che essa ha
suscitato e delle prospettive dei possibili interventi preventivi o terapeutici in grado di conferire una protezione verso l’insorgenza delle
allergie.
Metodologia della ricerca
La ricerca bibliografica effettuata su PubMed ha preso in esame la
letteratura scientifica degli ultimi anni con riferimento alle seguenti
parole chiave: “hygiene hypothesis”, “allergy”, “infections”, “autoimmune disease”. Data la numerosità delle referenze bibliografiche, abbiamo utilizzato anche alcune revisioni pubblicate dai gruppi
che hanno fornito i maggiori contributi attraverso studi originali. È
stato valutato il periodo dal 1989 al 2011, inserendo, come limiti, la
lingua (English).
Elementi costitutivi dell’hygiene hypothesis
Occidentalizzazione
Negli anni Novanta, si è assistito ad un progressivo incremento dei
casi di asma e atopia sia tra gli adulti che in età pediatrica. In particolare, da alcuni studi internazionali è emerso un caratteristico pattern
di distribuzione geografica di entrambe le condizioni. La maggiore
prevalenza dell’asma è stata osservata nei paesi industrializzati (European Community Respiratory Health Survey, 1996; The International Study of Asthma and Allergies in Childhood Steering Committee,
1998), e sarebbe legata alla maggiore sensibilizzazione allergica,
come dimostrato da uno studio molto noto condotto in Germania
negli anni ’90 (Von Mutius et al., 1994). La forte associazione tra indicatori di status socio-economico e atopia sembra essere indipendente dalla residenza del paziente e da altri fattori socio demografici
conosciuti (Strachan, 1987).
La tendenza “epidemica” del fenomeno atopico potrebbe essere attribuita non solo a fattori di ordine immunologico, ma rappresentare
anche la risposta adattativa dell’organismo nei confronti di modificazioni complesse provenienti dall’ambiente esterno.
Nucleo familiare e residenza
La predisposizione a sviluppare atopia e malattie allergiche è stata
associata alla struttura ed alle dimensioni del nucleo familiare. In
alcuni studi di coorte condotti in Inghilterra alla fine degli anni ’80,
il rischio di sviluppare rinite allergica è apparso inversamente
correlato al numero complessivo di fratelli e sorelle presenti in
quel nucleo familiare (sibship side effect) (Strachan, 1989). Anche
l’ordine di nascita è risultato rilevante, dal momento che la rinite
allergica è meno frequente nelle fratrie numerose, in cui gli ultimi
nati sono più protetti dal rischio di atopia (birth order effect). Sia le
dimensioni della famiglia sia l’ordine di nascita sono significamente correlate con l’insorgenza di eczema atopico nel primo anno di
vita (Strachan, 1996).
A questi primi dati si è aggiunto alla fine degli anni ’90 l’osservazione secondo cui, se si vive in ambienti rurali, difficilmente si
sviluppano manifestazioni allergiche, incluso l’asma. Alcuni studi
hanno dimostrato che i bambini che crescono e abitano nelle fattorie hanno minori probabilità di sensibilizzazione verso i comuni
aereoallergeni ambientali e di soffrire di rinite rispetto ai bambini
86
che non vivono in campagna (Braun-Fahrlander et al., 1999; Riedler et al., 2000).
Inquinanti ambientali e modifiche delle abitudini alimentari
L’esposizione agli inquinanti ambientali fa si che un allergene, una
volta inalato, venga processato dalle cellule-presentanti l’antigene, favorendo in tal modo la risposta Th 2 (Frew et al., 1997). Ciò,
unitamente alle modifiche delle abitudini alimentari conseguenza
dell’occidentalizzazione (minor consumo di anti-ossidanti; maggior
assunzione di sale, olii vegetali e di cibi pronti), potrebbe contribuire
all’aumentata prevalenza delle allergie nelle aree urbane e industrializzate (Burney, 1987; Black et al., 1997; Soutar et al., 1996;
Kramer, 1988).
Immunità
La crescente diffusione delle malattie allergiche ed autoimmuni
è stata attribuita a modifiche nell’interazione tra l’ecosistema dei
microrganismi e quello umano, come conseguenza dell’occidentalizzazione dello stile di vita (Martinez et al., 1999): tale teoria
spiega il carattere epidemico dell’atopia in termini evoluzionistici (Rook et al., 1998) e la sua plausibilità in termini biologici è
supportata da evidenze riprodotte in vivo e in vitro. L’esposizione
dei mammiferi ai microorganismi avrebbe influenzato l’evoluzione
della struttura e della funzione del sistema immunitario. La maturazione del sistema immunitario in senso Th 1 è un processo
dinamico, che deriva dalla complessa interazione tra la componente genetica individuale e l’insieme degli stimoli dell’ambiente
esterno. Modificazioni del tipo e dell’intensità degli stimoli provenienti dall’ambiente microbico, associate al miglioramento delle
condizioni igienico-sanitarie, hanno contribuito allo sviluppo delle
allergie, attraverso una disregolazione del sistema immunitario
(Romagnani, 1994; Holt, 1995).
Cinque domande sull’hygiene hypothesis
1) Effetto delle dimensioni del nucleo familiare e dell’ordine di
nascita: quali evidenze?
Alle prime osservazioni di Strachan effettuate su una popolazione
inglese di piccole dimensioni (Strachan, 1989), ha fatto seguito,
dieci anni più tardi, un vasto studio retrospettivo eseguito in Italia
su 11.371 soggetti tra i 18 e i 24 anni che confermò che la prevalenza di atopia è inversamente correlata al numero totale di fratelli
presenti nel nucleo familiare (Matricardi et al., 1998). Gli autori sottolinearono anche la relazione inversa esistente tra la prevalenza di
atopia e l’ordine di nascita, per cui, per ciascun figlio, maggiore era
il numero di fratelli più vecchi, minore era la probabilità di sviluppare
atopia (Matricardi et al., 1998) (Fig. 1).
2) L’atopia è meno frequente nei soggetti che vivono in
condizioni igieniche più disagiate?
Un’ulteriore conferma dell’hygiene hypothesis è stata ottenuta
attraverso l’analisi della relazione esistente tra atopia e presenza di anticorpi contro l’epatite A (HAV; marker rappresentativo di
condizioni igienico-sanitarie scadenti) in una popolazione di 1659
militari italiani (Matricardi et al., 1997). In questo studio gli autori
hanno dimostrato che la sieropositività per epatite A si associa a
minore prevalenza di atopia e di malattie respiratorie allergiche,
indipendentemente dal numero di fratelli maggiori che compone il
nucleo familiare o di altri fattori di rischio. È interessante osservare
che negli Stati Uniti la riduzione della frequenza dei casi di epa-
A vent’anni dalla nascita dell’hygiene hypothesis
Figura 1.
Alcuni fattori ambientali rilevanti nella spiegazione della hygiene hypothesis.
tite A è correlata a maggiore riscontro di atopia nella popolazione HAV-sieronegativa (Matricardi et al., 2002a). Tuttavia, è giusto
utilizzare la sieropositività per HAV come marker rappresentativo
della maggiore esposizione alle infezioni? Se questo fosse vero sarebbe possibile riscontrare una relazione inversa anche tra l’atopia
e altre malattie che sono frequenti in condizioni igienico-sanitarie
scarse. Per questo motivo, in una popolazione di 1659 militari italiani (età 17-24 anni) è stata analizzata la relazione esistente tra
atopia ed infezione causata dai principali patogeni a trasmissione
oro fecale, generalmente frequenti nei ceti sociali più bassi (Matricardi et al., 2000a). I risultati di tale studio hanno evidenziato
una minore frequenza di asma (0.4%) e rinite allergica (7%) in 245
dei 1659 partecipanti, risultati almeno per due volte sieropositivi
per Helicobacter pylori, Toxoplasma gondii o HAV. Le infezioni di
origine alimentare e a trasmissione oro fecale, attraverso la stimolazione di una risposta di tipo Th 1 da parte del tessuto linfoide
associato (GALT), delle placche del Peyer e del tessuto linfonodale
mesenterico, proteggerebbero dall’insorgenza di malattie allergiche, autoimmuni e altre malattie immuno-mediate, in quanto la
risposta immune Th 2 in questo modo viene soppressa.
Gli agenti infettivi che possono indurre un effetto protettivo nei
confronti dell’atopia rientrano per lo più nella categoria dei patogeni intracellulari meno aggressivi, come la Salmonella, il Toxoplasma gondii, e i micobatteri. Questi agenti infettivi sono inclusi nella categoria più ampia dei cosiddetti “vecchi amici” (old
friends), e condividono molte caratteristiche: sono agenti patogeni
intracellulari meno aggressivi, sono in grado di stimolare l’attività
immunitaria Th 1, sono molto diffusi nell’ambiente e sono in grado
di sopprimere la risposta allergica in modelli sperimentali.
Un altro importante fattore protettivo nei confronti dell’asma e del-
le allergie è stato associato all’ambiente nel quale il bambino è
cresciuto e ha vissuto. È stato dimostrato che i bambini allevati
in un ambiente rurale sono protetti da allergie (Braun-Fahrlander
et al., 1999). Questo “effetto” sembrerebbe essere legato a molti fattori, ma soprattutto alla presenza di condizioni igieniche più
scarse (per la presenza ad esempio di stalle, bestiame, contaminazione fecale dell’ambiente) (Riedler et al., 2001). Il fattore protettivo più forte dentro e fuori l’ambiente agricolo è l’ingestione
di latte non pastorizzato, ovvero una fonte di infezioni di origine
alimentare (Perkin et al., 2006). Poiché il consumo di latte crudo
sembra essere il più importante fattore che in ambiente agricolo
conferisce una protezione dalle allergie, è possibile ipotizzare che
tale informazione sia utile per sviluppare nuove strategie d’intervento per le malattie allergiche. Purtroppo, il latte “crudo” non è
né uno standard né un prodotto totalmente “sicuro” ed eventuali
sperimentazioni per l’adozione di strategie di prevenzione con latte crudo, sarebbero motivo di critiche. Tuttavia, se si considera che
i bambini che crescono e vivono in ambiente agricolo “protetti”
dall’ingestione di latte non pastorizzato crescono sani come i loro
coetanei, in futuro si potrebbero identificare metodi terapeutici che
simulino l’effetto del latte non pastorizzato in modo standardizzato
e sicuro. Sono in corso alcuni studi che indagano sulla componente microbica e/o nutrizionale del latte vaccino crudo, e i risultati
potrebbero essere fondamentali ai fini della futura ricerca trasversale che origina dall’hygiene hypothesis (Grüber et al., 2002; von
Mutius et al., 2007).
Le diverse linee di ricerca che indagano sull’hygiene hypothesis
attraverso differenti modelli (l’ambiente agricolo; le reclute militari; la popolazione generale; i modelli animali) sono concordi
nell’identificare nel sistema immunitario localizzato nell’intestino il
87
P.M. Matricardi, F. Santamaria
Figura 2.
Evoluzione nel tempo della diffusione delle malattie allergiche in relazione al fenomeno dell’occidentalizzazione e all’esposizione a malattie infettive
protettive.
potenziale bersaglio di un effetto preventivo di allergie ed infezioni
di origine alimentare e orofecale. La Figura 2 sintetizza l’evoluzione nel tempo dei rapporti tra infezioni e stile di vita nei confronti
dell’asma e dell’allergia (Fig. 2).
Un aspetto interessante riguarda i bambini figli di immigrati che vivono nei centri urbani e che appaiono protetti dalle allergie, come ad
esempio i figli di immigrati turchi che vivono nelle grandi città Europee (Kabesch et al., 1999). Questo fattore protettivo è inversamente
correlato al grado di adattamento alla cultura del paese nel quale
sono ospitati e non si spiega con uno qualsiasi dei già noti fattori
di rischio o fattori protettivi per le allergie (ad esempio presenza di
fratelli maggiori, presenza di un animale domestico, livello di istruzione) (Grüber et al., 2002). Spesso le famiglie di immigrati vivono
in appartamenti simili a quelli in cui vivono i bambini autoctoni. Essi
non sono esposti ad animali o a qualsiasi degli altri fattori tipici di
un ambiente agricolo. Verosimilmente i bambini immigrati e le loro
famiglie preservano, quindi, alcuni dei fattori protettivi derivanti dallo
stile di vita del proprio paese di origine, anche se risultano esposti
a molti fattori ambientali tipici del paese ospitante. È probabile che
la maggiore protezione verso l’allergia derivi da quei pochi elementi
non condivisi dai bambini nativi, come la dieta e i contatti con i parenti provenienti dal loro paese di origine. Tuttavia, sono necessari
ulteriori studi per avvalorare tale ipotesi che, se confermata, faciliterebbe la strada verso l’identificazione di infezioni protettive e verso
strategie di intervento efficaci.
88
3) La microfora batterica intestinale è un fattore di protezione
dalle allergie?
Numerosi studi hanno dimostrato che la microflora intestinale
potrebbe avere un ruolo nell’attivazione della risposta immune
in senso Th 1 o Th 2 (Hooper et al., 2001). Si potrebbe, quindi,
ipotizzare di prevenire l’atopia intervenendo attraverso modifiche
della flora batterica intestinale. Alcuni studi osservazionali hanno
confermato che la composizione della microflora intestinale nei
soggetti allergici può rappresentare un fattore predisponente per
lo sviluppo dell’allergia. In un piccolo studio longitudinale, un rapporto più basso di colonie di bifidobatteri e clostridii, rispetto a
soggetti non allergici, è stato trovato nelle feci di bambini che in
seguito hanno sviluppato atopia (Kalliomaki et al., 2001). Gli autori
hanno concluso che le differenze nella microflora intestinale neonatale precedono lo sviluppo di atopia, sottolineando il ruolo fondamentale svolto dall’equilibrio tra le diverse specie di batteri nella
microflora intestinale per la maturazione del sistema immunitario
verso una condizione di non atopia. Di contro, uno studio condotto
in 3 città europee sulla microflora fecale di oltre 300 bambini nel
primo anno di vita, ha dimostrato che sensibilizzazione ad alimenti
o la comparsa di eczema atopico non sono associate all’assenza o presenza di alcun particolare agente microbico commensale
del tratto gastrointestinale (Adlerberth et al., 2007). Diversi sono i
risultati di uno studio osservazionale, in cui è stata valutata la probabilità, a lungo termine, di sviluppare rinite e/o asma allergico in
A vent’anni dalla nascita dell’hygiene hypothesis
bambini italiani che nei primi 4 anni di vita avevano avuto un’infezione gastrointestinale da Salmonella rispetto a quelli nei quali era
stata diagnosticata una gastroenterite virale (Pelosi et al., 2005). I
risultati hanno mostrato che i bambini affetti da salmonellosi presentavano una minore prevalenza di rinocongiuntivite allergica o
asma rispetto ai controlli. È stato, quindi, ipotizzato che contrarre
l’infezione da Salmonella nei primi anni di vita potrebbe successivamente contrastare lo sviluppo di malattie atopiche come l’asma.
Inoltre, la Salmonella potrebbe contribuire a prevenire lo sviluppo
di allergie respiratorie attraverso una serie di meccanismi che agiscono sul sistema immunitario, in un periodo critico per la maturazione della risposta immunitaria contro allergeni ubiquitari, rispondendo in questo modo anche ai criteri di plausibilità biologica.
Già negli anni ’70 venne avanzata l’ipotesi che anche gli elminti
hanno un effetto protettivo nei confronti di allergie ed asma, sia
attraverso un meccanismo di saturazione di recettori ad alta affinità per le IgE su mastociti e basofili, sia attraverso l’induzione del
blocco della sintesi di IgG (Wilson et al., 2004). In numerosi paesi
in via di sviluppo l’infezione cronica da elminti intestinali protegge
i bambini dalla reattività atopica (Cooper et al., 2008). Al contrario,
forme transitorie, tardive o lievi di infezioni da elminti sono risultate positivamente associate ad atopia (van den Biggelaar et al.,
2004). Per spiegare tale contraddizione, è stato ipotizzato che le
infezioni da elminti più precoci e gravi e le infezioni croniche sarebbero in grado di proteggere i bambini dalle allergie, stimolando
la regolazione immunitaria di cellule T e citochine (Cooper et al.,
2008). Tuttavia, ad oggi vi sono evidenze ancora insufficienti su
tale argomento.
4) È possibile prevenire le allergie attraverso interventi mirati?
Come conseguenza dell’hygiene hypothesis, nel 2000 sono state
proposte strategie di intervento per la prevenzione e la terapia delle
allergie (Matricardi et al., 2000b). Il programma di “immuno-educazione” consisterebbe nel somministrare, in maniera progressiva, la
giusta varietà di stimoli microbici richiesti dal sistema immunitario
della mucosa durante il suo sviluppo, necessari per mantenere un
adeguato equilibrio tra suoi componenti. Tuttavia, l’omeostasi del
sistema immunitario è così complessa e l’esposizione microbica
è così diversificata che, allo stato attuale delle nostre conoscenze,
questo obiettivo appare lontano. Inoltre, purtroppo, i risultati di diversi studi appaiono scoraggianti, e soltanto alcuni approcci sono apparentemente promettenti (Kalliomäki et al., 2002; Kalliomäki et al.,
2001; Matricardi et al., 2003). La ragione per gli effetti deludenti di
questi tentativi potrebbe essere dovuta alla mancanza di una chiara
comprensione di tutti gli eventi che precedono e causano le malattie allergiche. È indubbio che le strategie terapeutiche preventive o
curative a base di prodotti microbici, andrebbero realizzate molto
precocemente, prima che si verifichino alcuni eventi irreversibili legati all’infiammazione allergica cronica.
Sono stati proposti a tal proposito nella pratica clinica probiotici,
estratti batterici, micobatteri, derivati liposaccaridici, sequenze di
oligodeossinucleotidi immunostimolanti (ISS-ODN) e prodotti derivati da elminti. Alcuni di questi approcci (estratti batterici orali, probiotici), hanno finora dato risultati negativi o di difficile interpretazione
(Kukkonen et al., 2007; Rosenfeldt et al., 2003, Viljanen et al., 2005;
Grüber et al., 2005; Weston et al., 2005; Brouwer et al., 2006), altri
sembrano più promettenti (ISS-ODN; Takahashi et al., 2006), ma non
hanno raggiunto un livello di evidenza tale da essere raccomandati
dalle linee guida internazionali. In definitiva, gli elementi forniti finora
non sono ancora sufficienti per consigliare l’uso di tali prodotti per la
prevenzione primaria o per la terapia delle allergie.
In questa prospettiva, non ci sono ancora elementi chiari per proporre, oggi, interventi utili in base alle evidenze della hygiene hypothesis. Nella sua pratica clinica il pediatra deve proseguire a consigliare l’igiene ed a sostenere la prevenzione delle malattie infettive,
la pratica delle vaccinazioni di legge ed un corretto uso delle terapie
antibiotiche. Tuttavia, i notevoli progressi recenti lasciano sperare
che si possa arrivare presto a proporre una “miscela” di componenti microbiche che, a dosi e vie di somministrazione appropriate,
possano vicariare l’effetto preventivo microbico e infettivo, senza
indurre patologie infettive.
5) Perché la prevalenza dell’asma allergico è in aumento
anche nelle comunità urbane statunitensi dotate di scarsa
igiene?
Il resoconto di studi epidemiologici condotti negli ultimi 30 anni negli Stati Uniti ha evidenziato un’esacerbazione dell’asma allergico
anche nei centri urbani (inner-city asthma), contrastando, così, la teoria dell’hygiene hypothesis (Platts-Mills et al., 2001; Marder et al.,
1992). Tuttavia, tale conflitto è solo apparente. Infatti, una rivisitazione dell’hygiene hypothesis in chiave dinamica porta ad ipotizzare
che prima della rivoluzione industriale, negli Stati Uniti le abitudini
quotidiane adottate avrebbero favorito lo sviluppo di una protezione nei confronti delle allergie. Con il lento progredire dello sviluppo economico e dell’urbanizzazione, tali abitudini sarebbero state
parzialmente abbandonate, contribuendo all’incremento della frequenza della rinite allergica e dell’atopia (Matricardi et al., 2002b). Il
miglioramento delle condizioni igienico-sanitarie negli anni seguenti
avrebbe dato un importante contributo alla diffusione delle malattie
allergiche, soprattutto nelle classi più agiate, sempre più numerose.
Negli anni ’70 si è assistito, inoltre, alla comparsa di nuovi fattori di
rischio, come conseguenza dell’urbanizzazione dei centri cittadini
(sovraffollamento, umidità, assistenza sanitaria non ottimale), che
favoriscono la comparsa di vere e proprie epidemie allergiche anche
nei centri urbani dotati di scarsa igiene (Weitzman et al., 1990).
Ciò porta a definire un diverso concetto di povertà: al giorno d’oggi la
povertà dei quartieri americani più degradati comporta il vivere in un
ambiente in cui l’esposizione agli allergeni indoor (come scarafaggi
e urine dei roditori) è diventata cronica, ma in cui l’esposizione ad
infezioni di origine alimentari o a trasmissione oro fecale potrebbe
essere anche meno o per niente rilevante. Tale fenomeno potrebbe
rappresentare il risultato dell’evoluzione del processo di urbanizzazione e occidentalizzazione iniziato due secoli fa negli USA (Matricardi et al., 2002a).
Conclusioni
L’hygiene hypothesis rimane un’avventura scientifica affascinante e
un campo di ricerca incredibilmente vasto e produttivo. Grazie al dibattito intorno ai dati contrastanti ed alla ricerca continua, le nostre
idee sono al giorno d’oggi più chiare rispetto a vent’anni fa. Tuttavia,
numerosi sono ancora i pro ed i contro di quest’affascinante teoria
(Tab. II). Una spiegazione meccanicistica assai promettente riguarda il ruolo protettivo che alcuni agenti patogeni avrebbero nell’interazione con le cellule presentanti l’antigene, e la loro influenza
sullo sviluppo futuro delle risposte immunitarie. Queste acquisizioni
potrebbero rappresentare una buona base per identificare quelle
infezioni “vantaggiose” e per sviluppare forme di ricerca volte a
identificare strategie di intervento preventive e terapeutiche delle
malattie allergiche.
89
P.M. Matricardi, F. Santamaria
Tabella II.
Alcuni argomenti pro e contro l’hygiene hypothesis.
Pro
Contro
• Effetto delle dimensioni del nucleo familiare e dell’ordine di nascita • Correlazione tra livelli di IgE del cordone ombelicale e ordine di genitura
(Strachan, 1989; Matricardi et al., 1998)
(Halonen et al., 1991)
• Azione protettiva svolta dalle infezioni di origine alimentare e a • Elevata prevalenza di asma allergico tra i poveri che vivono nelle inner
trasmissione orofecale sull’atopia (Matricardi et al., 1998; Matricardi et
cities americane (Platts-Mills et al., 2001)
al., 2000a; Umetsu et al., 2010)
• Mancata influenza di lattobacilli e bifidobatteri sullo sviluppo di eczema
• Maggiore diversità nella flora microbica intestinale che protegge
atopico e sulla sensibilizzazione ad alimenti (Adlerberth et al., 2007)
dall’eczema atopico (Wang et al., 2008)
• Minore frequenza di atopia tra i bambini che vivono in ambiente rurale
(Braun-Fahrlander et al., 1999; Riedler et al., 2000)
Box di orientamento
I punti salienti
• La crescente diffusione dell’allergia è stata attribuita a modifiche nell’interazione tra ecosistema dei microrganismi ed esseri umani, come conseguenza dell’adozione di uno “stile di vita occidentale”.
• La predisposizione a sviluppare atopia e malattie allergiche è stata anche associata alla struttura del nucleo familiare (dimensione della famiglia e
ordine di nascita).
• Nelle società occidentali le malattie allergiche appaiono inversamente correlate all’acquisizione di infezioni per via oro-fecale.
• Il diffondersi di rinite allergica e asma può essere osservato prevalentemente nella popolazione non esposta a infezioni da patogeni trasmessi per
via orofecale.
• Al momento il ruolo dei probiotici nel prevenire o curare le malattie allergiche è ancora controverso.
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Corrispondenza
Paolo M. Matricardi, Dipartimento di Pneumologia e Immunologia Pediatrica, Università Medica di Charité, Virchow Campus, Augustenburger Platz 1,
13353 Berlino, Germania. E-mail. [email protected]
91
Aprile-Giugno 2012 • Vol. 42 • N. 166 • Pp. 92-97
Allergologia respiratoria
Fattori di rischio per asma bronchiale
Franca Rusconi1, Livia Drovandi2, Silvia Agostiniani1
Unità di Epidemiologia, Azienda Ospedaliero-Universitaria A. Meyer, Firenze
Dipartimento di Scienze per la Salute della Donna e del Bambino, sezione di Pediatria, Università degli Studi di
Firenze
1
2
Riassunto
L’asma è una malattia multifattoriale nel cui determinismo e scatenamento concorrono fattori di rischio genetici e ambientali. La conoscenza dei fattori
ambientali associati ad asma bronchiale e la loro interazione con i fattori genetici è importante in termini di prevenzione e di salute pubblica. L’articolo
riassume le evidenze emerse in letteratura sui fattori di rischio per asma, con un’attenzione particolare alla realtà italiana. Vengono riportati più in dettaglio
dati relativi a due fattori di rischio che hanno recentemente trovato ampio spazio in letteratura, le infezioni respiratorie virali e la vitamina D, e ne verrà
discusso il ruolo causale.
Summary
Asthma is a multifactorial disease where genetics and environmental risk factors coexist and interact. The knowledge of environmental risk factors is
important in order to implement public health programs. This article summarizes evidences on asthma risk factors, with an attention to data obtained from
Italian children. We report literature data about two recently discussed risk factors: viral infections and vitamin D; their role in causality of asthma will be
discussed.
Metodologia della ricerca bibliografica
La ricerca bibliografica ha preso in esame la letteratura scientifica
degli ultimi 3 anni con riferimento a “asthma and risk factors in children” utilizzando come motore di ricerca “PubMed”. Sono stati utilizzati i seguenti filtri “Humans, Editorial, Practice Guideline, Review,
English, All Child: 0-18 years”.
Ciò ha permesso di selezionare due tematiche (fattori di rischio)
per cui sono state effettuate ricerche ad hoc con riferimento alle
seguenti parole chiave: “viral respiratory infections” “vitamin D”,
“asthma”e “wheezing”.
Sono inoltre stati inclusi studi sugli argomenti selezionati di cui gli
autori erano a conoscenza, e studi epidemiologici su fattori di rischio
che si riferiscono all’Italia.
L’asma bronchiale, una malattia multifattoriale
È noto come l’asma bronchiale rappresenti la più frequente patologia cronica dell’infanzia e, almeno per i paesi industrializzati, un
problema di importante rilievo in termini di salute pubblica.
In Italia due studi effettuati nelle scuole di 6 regioni italiane nel 1994
e nel 2002 (Studi Italiani sui Disturbi Respiratori nell’Infanzia e l’Ambiente, SIDRIA) hanno stimato per l’asma una prevalenza del 9 e del
10%, rispettivamente in alunni di 6-7 e di 13-14 anni (Galassi et al.,
2005).
I dati epidemiologici suggeriscono anche come “l’epidemia di asma”
degli anni ’80-’90 non possa, per la rapidità con cui la frequenza
della patologia è aumentata nel corso di pochi anni, essere dovuta
a modificazione di fattori genetici, quanto piuttosto a cambiamenti
nei fattori di rischio ambientali. L’International Study of Allergy and
Asthma in Children (ISAAC), a cui anche l’Italia ha partecipato, ha riportato una variabilità di 15 volte nella prevalenza di asma in diverse
popolazioni; l’asma è stato associato al vivere in nazioni sviluppate
e, tra queste, in particolare in paesi di lingua anglosassone quali Re-
92
gno Unito, Australia e Nuova Zelanda (Asheret el al., 2010). Gli studi
ISAAC hanno anche mostrato come in paesi sviluppati ad alto reddito l’allergia è più strettamente legata all’asma. La riunificazione della Germania ha rappresentato un buon modello per verificare come
l’allergia e l’asma fossero meno comuni nei bambini della Germania
dell’Est rispetto a quelli dello stesso ceppo genetico della Germania
dell’Ovest, che vivevano in un paese più benestante. Un’altra osservazione, che attiene anche alla nostra realtà, è che la frequenza di
asma e sintomi asmatici sono maggiori nei bambini italiani rispetto
ai bambini figli di migranti e, tra questi, la frequenza è più bassa in
coloro che vivono in Italia da meno tempo (Migliore et al., 2007). A
tutt’oggi non vi è una risposta univoca e definitiva alla domanda su
quali aspetti dello stile di vita delle nazioni dell’Europa dell’Ovest e
in generale delle nazioni più agiate siano particolarmente importanti
nel determinismo della malattia. La dieta, il sovrappeso e l’obesità,
e la sedentarietà – fattori tra loro spesso associati – sono stati considerati come fattori di rischio importanti in diverse realtà, tra cui
l’Italia, ma il loro ruolo nel determinismo della malattia necessita la
conferma in studi longitudinali (Corbo et al., 2008).
L’epidemiologia ha portato un contributo non solo alla descrizione
della frequenza della malattia, ma anche alla comprensione di meccanismi e cause in gioco e, in termini di salute pubblica, un’attenzione ai fattori di rischio prevenibili.
Gli studi epidemiologici trasversali, che “fotografano” una popolazione in un determinato momento, hanno fornito dati importanti per
mettere in luce alcuni possibili meccanismi causali. L’asma è stato
associato a diversi fattori tra cui i più importanti sono: la familiarità
per asma/allergia, l’età, il sesso e l’esposizione al fumo di tabacco
(Rusconi et al., 1999). L’importanza della genetica nel determinismo
della malattia ha grandemente favorito negli anni passati la ricerca
di un “gene responsabile dell’asma”, ricerca che tuttavia è finora
rimasta senza successo. Quello che si può affermare con sicurezza
è che asma e atopia non sono dovute a mutazioni in un singolo gene
e che, come per tutte le malattie complesse, la relazione tra geni e
Fattori di rischio per asma bronchiale
asma dipende anche da fattori ambientali (Le Souëf, 2009). Numerosi studi hanno dimostrato come il possedere un certo genotipo
rende alcuni soggetti particolarmente sensibili all’effetto di fattori
ambientali; ad esempio la relazione tra asma ed esposizione a fumo
è maggiore in soggetti che hanno una riduzione su base genetica
delle capacità antiossidanti delle vie aeree (Sly, 2011).
Questo è un aspetto che potrebbe in un futuro non lontano essere rilevante in termini di salute pubblica: la prevenzione dell’esposizione
a fattori ambientali potrebbe rivelarsi particolarmente importante in
soggetti geneticamente predisposti.
Come si è già anticipato, l’epidemiologia ha anche focalizzato l’attenzione sui cosiddetti fattori prevenibili: si tratta perlopiù di fattori
che non determinano un aumento considerevole del rischio di sviluppare la malattia nel singolo soggetto esposto; comportano invece
un’elevata “frazione attribuibile di malattia” nel caso in cui vi sia
esposta una parte cospicua della popolazione. Ad esempio, lo studio
Italiano SIDRIA 2 ha definito come la “quota di malattia prevenibile” per i disturbi respiratori nell’infanzia (non solo asma e allergie
ma anche tosse e catarro) sia dell’ordine del 15-18%, modificando
l’esposizione a fumo di tabacco, a umidità/muffe in casa (per il loro
ruolo allergizzante e pro-infiammatorio), e l’esposizione a traffico
veicolare (Forastiere et al., 2005; Migliore et al., 2009; Heinrich,
2011).
Gli studi epidemiologici più recenti hanno seguito in modo prospettico un gruppo (coorte) di bambini dalla nascita o dalla prima infanzia
(studi longitudinali). Sono al momento attivi numerosi studi di coorte
in diversi paesi europei ed extraeuropei che, in particolare in Europa,
si sono consorziati in progetti collaborativi. In Italia sono in corso
due piccoli (1500 soggetti) studi di coorte iniziati nel 2003 a Roma
(GASPII: Gene ed Ambiente: uno Studio Prospettico nell’Infanzia in
Italia) e a Bologna (CONER: Cohort of Newborns in Emilia Romagna)
e lo studio NINFEA (Nascita e Infanzia: gli Effetti dell’Ambiente, con
4638 bambini finora arruolati). È inoltre appena iniziato in diverse
regioni italiane il reclutamento di una coorte “tradizionale”, con la
raccolta anche di campioni biologici, che permetterà di condurre
studi più mirati (www. piccolipiu.it).
Gli studi di coorte hanno dimostrato in modo incontrovertibile che
l’inizio precoce dell’asma e l’alterata funzionalità polmonare in
bambini che presentano manifestazioni asmatiche già dai primissimi anni di vita sono strettamente associati anche ad una alterata
funzionalità respiratoria in età adulta; si tratta dunque, presumibilmente, di importanti fattori di rischio per l’insorgenza di patologia
cronica ostruttiva delle vie aeree dell’adulto (Martinez, 2009a). Questi studi hanno avuto anche il merito di chiarire la rilevanza di fattori
di rischio che intervengono molto precocemente nello sviluppo delle
vie aeree e quindi anche della malattia asmatica, compresi alcuni
fattori della gravidanza come l’esposizione a fumo materno in utero,
il fattore di gran lunga più studiato, ma anche alcune patologie materne quali ipertensione e diabete (Rusconi et al., 2007; Sly, 2011).
Rispetto al fumo, è stato recentemente dimostrato come i bambini
figli di madri che hanno smesso di fumare durante il primo trimestre di gravidanza non hanno un maggior rischio di asma all’età di
5 anni in confronto ai bambini nati da madri non fumatrici, e come
l’esposizione a fumo sia associata a una riduzione delle dimensioni
del feto (e probabilmente anche del polmone e delle vie aeree) fin
dal secondo trimestre di gravidanza (Prabhu et al., 2011). È stato anche chiarito come l’associazione tra fumo in gravidanza e rischio di
asma sia indipendente dall’esposizione al fumo in epoca post-natale
e dal peso alla nascita del bambino, di nuovo confermando l’ipotesi
di un danno diretto del fumo a livello del sistema respiratorio (Duijts
et al., 2011).
Considerata l’estensione della letteratura sull’argomento “fattori di
rischio per asma bronchiale” nei successivi due paragrafi saranno
analizzati più in dettaglio due fattori di rischio su cui si è recentemente focalizzata l’attenzione, discutendone il ruolo causale nel
determinismo della malattia. Trovare un’associazione, infatti, non
significa dimostrare un meccanismo di causa-effetto. Gli studi epidemiologici possono avere dei limiti, e – soprattutto in un campo apparentemente così semplice ma invero abbastanza complesso come
quello del wheezing in età pre-scolare e della malattia asmatica – è
importante conoscere a fondo il problema che si sta trattando e pensare non solo in termini di associazione, ma anche e soprattutto, di
meccanismi causali. A questo proposito, e sempre sull’argomento
che stiamo trattando, segnaliamo l’ampia mole di lavori che trovano un’associazione tra somministrazione di paracetamolo o di
antibiotici nei primi anni di vita e sviluppo di asma: l’associazione
è effettivamente presente ma, come recentemente dimostrato, è
probabilmente interamente dovuta a un bias (confounding by indications): i bambini che assumono paracetamolo e/o antibiotici nel
primo anno di vita per lo più lo assumono per infezioni respiratorie
spesso associate a wheezing, e i bambini con wheezing sviluppano
più frequentemente asma in età scolare (Lowe et al., 2010; Rusconi
et al., 2011).
Infezioni respiratorie e asma
Che le infezioni del tratto respiratorio possano scatenare episodi
acuti di asma bronchiale è noto da tempo, e l’utilizzo di metodiche
di diagnostica molecolare ha recentemente permesso di dimostrare
la presenza di virus respiratori in oltre l’80% dei soggetti in corso di
riacutizzazione asmatica (Busse et al., 2010). Il punto che rimane
ancora definitivamente da chiarire è se esiste un rapporto causale
tra infezioni virali respiratorie e sviluppo di wheezing o asma o se le
infezioni si limitano a rivelare la suscettibilità allo sviluppo di asma in
pazienti geneticamente predisposti (Sly et al., 2010), come sostenuto nella teoria dei two hits (Lemanske, 2002). Secondo questa teoria,
i pazienti con un’alterata regolazione del sistema immunitario (first
hit) – per esempio con un deficit nella produzione di interferone o
un incremento delle risposte immuni del tipo Th-2 mediato, caratteristico del fenotipo allergico – se colpiti da infezione virale (second
hit), in particolare in un’età critica per lo sviluppo del polmone, vanno
incontro allo sviluppo di asma.
Il ruolo del virus respiratorio sinciziale (VRS)
La bronchiolite da VRS è stata storicamente associata ad un incremento del rischio di sibili ricorrenti. I dati più indicativi in tal senso
provengono da studi di coorte longitudinali, effettuati in diversi paesi
come il Tucson Children’s Respiratory Study (USA) e lo studio ALSPAC (Bristol, UK) (Stein, 2010).
Sigurs e collaboratori (2010) hanno recentemente riportato i risultati del follow-up a 18 anni su una casistica molto selezionata,
mostrando come soggetti ospedalizzati per bronchiolite nel primo
anno di vita avessero, rispetto ai controlli, un rischio aumentato di
sviluppare non solo wheezing ricorrente, ma anche asma, atopia
e alterazioni della funzionalità polmonare (Sigurs et al., 2010). Gli
autori, in quest’ultimo e nei precedenti lavori, hanno dedotto che
una grave infezione da VRS potrebbe compromettere lo sviluppo
del polmone e determinare un rimodellamento delle vie aeree.
Tale ipotesi, per lungo tempo sostenuta anche da altri, è stata solo
recentemente confutata non solo da un punto di vista teorico, ma
anche sulla base dei risultati di studi prospettici effettuati in Danimarca su un ampio campione di gemelli (Stensballe et al., 2009;
93
F. Rusconi, L. Drovandi, S. Agostiniani
Thomsen et al., 2009): i bambini ospedalizzati per bronchiolite
da VRS presentavano un rischio 6-8 volte maggiore di sviluppare
broncostruzione, ma limitatamente ad un periodo di alcuni mesi;
d’altra parte, i soggetti che in seguito avrebbero sviluppato asma,
presentavano un incremento di 3 volte del rischio di pregressa
ospedalizzazione per grave infezione da VRS. Per analizzare il
ruolo di fattori genetici e ambientali nello sviluppo di asma, gli
stessi ricercatori hanno inoltre studiato trentasette coppie di gemelli monozigoti, all’interno delle quali solo un gemello era stato
ospedalizzato nel primo anno di vita per grave bronchiolite da
VRS; in età scolare i gemelli non differivano per sviluppo di asma
e di atopia e neppure per funzionalità polmonare e markers di
flogosi (Poorisrisak et al., 2010).
Tali risultati non confermano la relazione ipotizzata tra infezione severa da RSV e sviluppo successivo di asma, suggerendo che fattori
ambientali ancora sconosciuti svolgano un ruolo importante in tal
senso.
Il ruolo del rhinovirus (RV)
Negli ultimi anni, grazie alle aumentate possibilità di diagnosi virologica, numerosi studi hanno evidenziato l’importanza del ruolo di
altri virus, in particolare del RV, nello sviluppo di bronchiolite e di
wheezing (Valkonen et al., 2009, Midulla et al., 2011): il RV sarebbe
un determinante maggiore di ricorrenza o persistenza di wheezing
rispetto al VRS.
In uno studio prospettico (Jackson et al., 2008) è stato valutato il
nesso tra specifiche infezioni virali associate a wheezing e sviluppo
successivo di asma, analizzando anche il ruolo dell’atopia. Nei primi tre anni di vita i bambini con wheezing da RV hanno un rischio
maggiore di sviluppare asma in età scolare rispetto ai bambini con
wheezing da VRS. La concomitanza di wheezing da RV e sensibilizzazione allergica, inoltre, è il maggiore determinante dello sviluppo futuro di asma. Questi dati non permettono tuttavia di accertare
la natura causale dell’associazione tra infezione da RV e asma. In
realtà è inverosimile che il RV causi l’asma, perché è un’infezione
respiratoria molto comune, e solo una parte degli affetti sviluppa
wheezing e in seguito patologia asmatica.
La suscettibilità di un individuo allo sviluppo sia di asma/atopia che
di gravi infezioni virali delle basse vie respiratorie con componente
ostruttiva potrebbe invece essere determinata da un fattore causale
comune, imputabile ad un’alterazione della risposta immunitaria Tmediata e della regolazione della ‘cascata infiammatoria’ (Martinez,
2009b). Alcuni bambini sarebbero dunque predisposti a sviluppare
risposte immunitarie anomale contro i virus, e l’espressione clinica
di questa suscettibilità potrebbe spaziare da episodi acuti e gravi di
ostruzione delle vie aeree e wheezing ricorrente fino allo sviluppo di
asma conclamato.
Di recente è stato infine suggerito un ruolo possibile per la vaccinazione contro RV come mezzo per prevenire le riacutizzazione
asmatiche indotte da tale virus (Edlmayr et al., 2011; Rohde, 2011).
Vitamina D e asma
Oltre che al ben noto effetto sulla regolazione dell’omeostasi del
calcio, la vitamina D è stata negli ultimi anni associata allo sviluppo di diversi disordini accomunati da un’infiammazione immunomediata e alla suscettibilità ad alcuni agenti infettivi. L’osservazione, nei soggetti con carenza di vitamina D, di una maggiore
suscettibilità allo sviluppo di infezioni respiratorie, è stato probabilmente il “primum movens” per studiare la relazione tra vitamina D e patologia broncostruttiva. I primi studi che riguardano
l’età pediatrica (Tab. I) sono stati effettuati su coorti di madri in
gravidanza; è stata riscontrata un’associazione tra assunzione di
vitamina D con la dieta e riduzione del rischio nei figli di wheezing
nei primi 2-5 anni di vita (Camargo et al., 2007; Devereux et al.,
2007; Miyake et al., 2010), e di asma e rinite atopica a 5 anni
(Erkkola et al., 2009). Purtroppo in questi studi è stato calcolato l’intake di vitamina D mediante questionari che indagavano la
frequenza di assunzione di alimenti ricchi in vitamina D, senza
accertarne i livelli sierici. Un ulteriore limite è che, come noto,
l’assunzione con la dieta fornisce solo una piccola frazione della
vitamina D circolante: l’80-90% dipende invece dall’esposizione
a luce solare. I meccanismi ipotizzati per spiegare l’azione della vitamina D sulla funzionalità respiratoria sono essenzialmente
Tabella I.
Studi di coorte su assunzione e livelli di vitamina D in gravidanza e asma o wheezing nei figli
Autori
Soggetti studiati (N)
Risultati
Camargo e coll. (2007)
1194
Ogni incremento di 100-UI nell’intake di vitamina D durante la gravidanza era associato con un ridotto
rischio di wheezing (OR 0.81; 95% IC, 0.74-0.89).
Devereux e coll. (2007)
1253
In confronto con il quintile più basso, il quintile più alto di intake materno di vitamina D durante la
gravidanza era associato con un ridotto rischio di wheezing (OR 0.48; 95% IC, 0.25-0.91) o wheezing
ricorrente (OR 0.33; 95% IC, 0.11-0.98).
178
Vitamina D >75 Nmol/L durante la gravidanza era associata con un rischio maggiore di asma infantile
(OR 5.4; 95% IC 1.1-26.7) a 9 anni di età.
Erkkola e coll. (2009)
1669
Rispetto ai tre quartili inferiori, il quartile più alto di assunzione di vitamina D durante la gravidanza
era associato con un ridotto rischio di asma (HR 0.76; 95% CI, 0.59-0.99).
Miyake e coll. (2010)
763
Intake di vitamina D durante la gravidanza al di sopra del primo quartile (> 172 UI/die) era associato
con un ridotto rischio di wheezing (OR 0.64; 95% CI, 0.43-0.97)
Camargo e coll. (2011)
922
I livelli di vitamina D nel sangue del cordone ombelicale erano inversamente associati con wheezing,
ma non con asma a 5 anni.
Morales e coll. (2012)
1724
Camargo e coll. (2011)
922
Gale e coll. (2008)
Nessuna associazione significativa.
I livelli di vitamina D nel sangue del cordone ombelicale erano inversamente associati con wheezing,
ma non con asma a 5 anni.
OR= odds ratio; IC= intervallo di confidenza al 95%; HR= hazard ratio.
94
Fattori di rischio per asma bronchiale
due: una possibile attività immunomodulatrice (inibizione della
secrezione di interleuchina 2 e interferon-gamma) e un’azione
di stimolazione sullo sviluppo del polmone fetale. In uno studio
più recente Camargo e collaboratori hanno dosato la 25-idrossivitamina D nel sangue cordonale, dimostrando un’associazione
inversa tra i livelli di vitamina D e il rischio di infezioni respiratorie
e di wheezing infantile; tale associazione, tuttavia, era al limite
della significatività statistica dopo correzione per alcuni fattori
confondenti (Camargo et al., 2011). Non è stata invece osservata
un’associazione con lo sviluppo di asma a 5 anni. Questi dati sono
stati confermati dallo studio di coorte INMA (INfancia y Medio Ambiente) (Morales et al., 2012). D’altra parte, un altro studio (Tab.
I) ha invece riscontrato un maggior rischio di eczema a 9 mesi, e
di asma a 9 anni in bambini le cui madri avevano concentrazioni
sieriche più elevate di 25-idrossivitamina D in gravidanza (Gale
et al., 2008), nonostante la perdita del 70% dei soggetti arruolati
durante il follow-up.
Altri studi si sono concentrati sulla relazione tra livelli sierici di vitamina D e diversi outcome in bambini affetti da asma bronchiale (Tab.
II). Brehm e collaboratori hanno dimostrato un’associazione inversa
tra livelli sierici di vitamina D e reattività delle vie aeree, eosinofili
ed IgE circolanti, e rischio di ospedalizzazione per asma (Brehm et
al., 2009). Trattandosi di uno studio trasversale, non è stato possibile
stabilire un collegamento temporale tra bassi livelli di vitamina D e
morbilità per asma; gli stessi autori hanno quindi successivamente
condotto uno studio longitudinale su bambini con asma persistente
(Brehm et al., 2010). In questo studio, la carenza o l’insufficienza
di vitamina D era associata ad aumentato rischio di esacerbazioni
asmatiche gravi (ricovero ospedaliero o visita al Pronto Soccorso)
durante 4 anni di follow-up. Altri studi trasversali, di cui due effettuati in Italia (Searing et al., 2010; Chinellato et al., 2011a; Chinellato
et al., 2011b), su casistiche più piccole di bambini asmatici, hanno
dimostrato che bassi livelli di vitamina D erano associati ad un ridot-
to controllo dell’asma, ad una ridotta funzionalità polmonare e ad un
aumentato utilizzo di corticosteroidi.
Infine, in due recentissimi studi (Hollams et al. 2011, van Oeffelen
et al., 2011) su coorti nati di popolazione generale, in cui è stata
studiata la relazione fra livelli sierici di vitamina D nei bambini e
sviluppo successivo di asma a diverse età, i risultati appaiono contrastanti (Tab. II).
Sia negli studi effettuati in gravidanza che in quelli in età pediatrica,
è stata riscontrata un’elevata percentuale di donne e di bambini con
livelli di vitamina D considerati sub-ottimali (Tab. II), anche in paesi con alta frequenza di esposizione alla luce solare. Una relazione
causale tra deficit di vitamina D e broncostruzione o atopia potrebbe quindi rappresentare un importante problema di sanità pubblica.
D’altra parte, oltre ai risultati contrastanti degli studi finora pubblicati e ai limiti del disegno di alcuni di questi (Paul et al., 2012), che per
brevità non possiamo qui discutere, è necessario anche considerare
alcune potenziali fonti di bias; la minore assunzione di vitamina D
con gli alimenti, ma anche la minore esposizione alla luce solare,
potrebbero essere un marker di stili di vita (alimentazione, esposizione ad inquinanti, altri fattori confondenti non “misurati”) e di basso stato socioeconomico e culturale, a loro volta associati a sviluppo
di asma o a mancato controllo della malattia in pazienti asmatici.
Per ciò che riguarda gli effetti della supplementazione di vitamina D
in gravidanza, una risposta potrebbe arrivare da due studi d’intervento tuttora in corso: “Vitamin D Supplementation During Pregnancy for Prevention of Asthma in Childhood: An Interventional Trial in
the ABC (Asthma Begins in Childhood) Cohort” (http://clinicaltrials.
gov/show/NCT00856947) e “Randomized Trial: Maternal Vitamin D
Supplementation to Prevent Childhood Asthma (VDAART)” (http://
clinicaltrials.gov/show/NCT00920621); in questi due studi le madri,
reclutate durante la gravidanza, ricevono un supplemento giornaliero di Vitamina D3 ed è previsto di studiare prospetticamente lo
sviluppo di asma nei figli.
Tabella II.
Studi osservazionali sui livelli di vitamina D in età pediatrica e asma o wheezing
Autori
Soggetti studiati (N)
Risultati
Brehm e coll. (2009)
616
bambini asmatici
Livelli sierici di vitamina D inversamente correlati con ospedalizzazione (OR 0.05; 95% IC
0.004-0.71) e reattività delle vie aeree (OR 0.15; 95% IC 0.024-0.97).
Brehm e coll. (2010)
1024
bambini asmatici
Livelli sierici insufficienti di vitamina D correlati con esacerbazioni asmatiche gravi in 4 anni
di follow-up (OR 1.5; 95% IC, 1.1-1.9).
Searing e coll. (2010)
100
bambini asmatici
Livelli sierici di vitamina D correlati con funzionalità polmonare e inversamente correlati con
IgE totali, grado di atopia e uso di steroidi (p=0,001).
Chinellato e coll. (2011a)
75
bambini asmatici
Correlazione borderline tra livelli sierici di vitamina D e FVC (p= 0,04).
Chinellato e coll. (2011b)
45
bambini asmatici
Livelli sierici di vitamina D più bassi nei bambini con broncocostrizione indotta da esercizio
fisico.
Hollams e coll. (2011)
van Oeffelen e coll. (2011)
989
bambini di 6 anni,
1380
bambini di 14 anni,
689
bambini ad entrambe le età
372
bambini di 4 anni
Correlazione tra livelli sierici di vitamina D e C-ACT scores (p=0,011).
Nessuna associazione significativa fra livelli sierici di vitamina D e asma a 6 e 14 anni.
A 6 anni i livelli di vitamina D sono inversamente associati ad outcomes a 14 anni:
• BHR: OR 0.28, 95% IC 0.06-1.37.
• Atopia: OR 0.14, 95% IC 0.04-0.47.
• Asma: OR 0.11, 95% IC 0.02-0.84.
A 4 anni i livelli di vitamina D sono inversamente associati ad asma a 5-8 anni (OR 0.45,
95% IC 0.32-0.57).
A 8 anni i livelli di vitamina D sono direttamente associati con asma alla stessa età (OR 2.21,
95% IC 0.88-5.57).
OR= odds ratio; IC= intervallo di confidenza al 95%; FVC= capacità vitale forzata.
95
F. Rusconi, L. Drovandi, S. Agostiniani
Box di orientamento
Cosa si sapeva prima:
L’asma bronchiale è una patologia multifattoriale di cui sono noti diversi fattori di rischio congeniti e post-natali, tra cui indiscutibilmente i fattori genetici, il sesso, l’esposizione a fumo e a umidità/muffe. La conoscenza dei “fattori di rischio ambientali” qui utilizzata, nella accezione ampia dell’OMS, è
importante per aumentare la consapevolezza della possibilità concreta di misure efficaci per ridurre il rischio delle malattie respiratorie.
Cosa sappiamo adesso:
L’ampia letteratura sui fattori di rischio per asma bronchiale nell’infanzia ha permesso di evidenziare la presenza di numerosi fattori di rischio confermati come tali in diverse parti del mondo tra cui l’Italia. Alcuni fattori di rischio, quelli ambientali, sono fattori prevenibili e, data la loro diffusione,
concorrono a livello di popolazione ad una importante frazione prevenibile della malattia. Gli studi di coorte prospettici in atto contribuiranno a chiarire
il ruolo causale di questi fattori nel determinismo della malattia. Relativamente ai rapporti tra infezioni respiratorie virali e vitamina D, il riscontro di una
associazione tra alcuni fattori di rischio e “outcome” (asma) non è sufficiente a provare il ruolo di questi fattori nel determinismo della malattia e non
vanno esclusi dall’analisi importanti “bias”.
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di riacutizzazioni asmatiche in una coorte di asmatici: anche in una zona del
mondo vicina all’equatore può esservi carenza di vitamina D.
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** Dimostra l’associazione tra alcuni stili di vita caratteristici delle nazioni sviluppate, l’obesità e l’asma.
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** Fra i primi studi a mostrare che l’assunzione in gravidanza di vitamina D è
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** Studio di coorte che ha mostrato un effetto protettivo dell’assunzione materna
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96
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** Riassume l’evidenza disponibile su interazione geni-ambiente nella patogenesi dell’asma.
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Immunol 2002;13:1538-43.
Lowe AJ, Carlin JB, Bennett CM et al. Paracetamol use in early life and asthma:
prospective birth cohort study. BMJ 2010;341:4616-19.
Martinez FD. The origins of asthma and chronic obstructive pulmonary disease
in early life. Proc Am Thorac Soc 2009a;6:272-7.
Martinez FD. The connection between early life wheezing and subsequent asthma: the viral march. Allergol Immunopathol 2009b;37:249-51.
Midulla F, Pierangeli A, Cangiano G et al. Rhinovirus bronchiolitis and recurrent
wheezing: one year follow-up. Eur Respir J. 2012;39:396-402.
* Conferma anche per la realtà italiana l’associazione tra Rhinovirus e wheezing
ricorrente.
Migliore E, Berti G, Galassi C et al. Respiratory symptoms in children living near
busy roads and their relationship to vehicular traffic: results of an Italian multicenter study (SIDRIA 2). Environ Health 2009;18: 8-27.
* Dimostra l’associazione tra asma e inquinamento da traffico veicolare nella
popolazione italiana.
Migliore E, Pearce N, Bugiani M et al. Prevalence of respiratory symptoms in migrant children to Italy: the results of SIDRIA-2 study. Allergy 2007;62:293-300.
Fattori di rischio per asma bronchiale
** Uno dei primi lavori pubblicati e il primo in Italia a suggerire come l’ambiente in cui i bambini sono cresciuti e in particolare i figli di migranti rispetto
ai bambini italiani possa influenzare la prevalenza di asma e altri sintomi
respiratori.
Miyake Y, Sasaki S, Tanaka K et al. Dairy food, calcium and vitamin D
intake in pregnancy, and wheeze and eczema in infants. Eur Respir J
2010;35:1228-34.
Morales E, Romieu I, Guerra S et al. Maternal vitamin D status in pregnancy
and risk of lower respiratory tract infections, wheezing, and asthma in offspring.
Epidemiology 2012;23:64-71.
Paul G, Brehm JM, Alcorn JF et al. Vitamin D and asthma. Am J Respir Crit Care
Med 2012;185:124-32.
Poorisrisak P, Brydensholt Halkjaer L, Thomsen SF et al. Causal direction between respiratory syncytial virus bronchiolitis and asthma studied in monozygotic twins. Chest 2010;138:338-44.
** Analizza il ruolo dei fattori genetici nello sviluppo di infezioni gravi da RSV e
di asma.
Prabhu N, Smith N, Campbell D et al. First trimester maternal tobacco smoking
habits and fetal growth. Thorax 2010;65:235-40.
* Riafferma l’importanza dell’esposizione a fumo materno in gravidanza come
fattore di rischio per asma e indica come la cessazione precoce del fumo in
gravidanza sia fondamentale per la riduzione del rischio.
Rohde GG. Rhino virus vaccination: the case in favour. Eur Respir J. 2011;37:3-4.
Rusconi F, Gagliardi L, Galassi C et al. Paracetamol and antibiotics in childhood
and subsequent development of wheezing/asthma:association or causation? Int
J Epidemiol 2011;40:662-7.
Rusconi F, Galassi C, Corbo GM et al and SIDRIA Collaborative Group. Risk factors
for early, persistent, and late-onset wheezing in young children. SIDRIA Collaborative Group. Am J Respir Crit Care Med. 1999;160:1617-22.
** Conferma anche in Italia i principali fattori di rischio per asma già evidenziati
in altre popolazioni e trova associazioni diverse tra fattori di rischio precoci e i
diversi fenotipi di asma.
Rusconi F, Galassi C, Forastiere F et al. Maternal complications and procedures
in pregnancy and at birth and wheezing phenotypes in children. Am J Respir Crit
Care Med 2007;175:16-21.
** Trova un’associazione tra fattori di rischio in gravidanza e al parto e diversi
fenotipi di wheezing.
Searing DA, Zhang Y, Murphy JR, Hauk PJ et al. Decreased serum vitamin D
levels in children with asthma are associated with increased corticosteroid use.
J Allergy Clin Immunol 2010;125:995-1000.
Sigurs N, Aljassim F, Kjellman Bengt, et al. Asthma and allergy patterns over 18 years
after severe RSV bronchiolitis in the first year of life. Thorax 2010;65:1045-52.
Sly PD. The early origins of asthma: who is really at risk? Curr Opin Allergy Clin
Immunol. 2011; 11:24-8.
** Riassume l’evidenza disponibile tra la suscettibilità all’asma in soggetti con
un certo assetto genetico, e in particolare la suscettibilità all’esposizione a fumo
passivo. Riassume l’evidenza sui fattori di rischio precoci.
Stein RT, Martinez FD. Respiratory syncytial virus and asthma: still no final answer. Thorax 2010;65:1033-4.
Stensballe LG, Simonsen JB, Thomsen SF et al. The causal direction in the association between respiratory syncytial virus hospitalization and asthma. J Allergy
Clin Immunol. 2009;123:131-7.
Thomsen SF, van der Sluis S, Stensballe LG et al. Exploring the association
between Severe Respiratory Syncytial Virus Infection and Asthma- a Registrybased Twin Study. Am J Respir Crit Care Med 2009;179:1091-7.
* Analizza la relazione tra infezione da RSV e sviluppo successivo di asma, cercando di chiarire il ruolo dei fattori genetici.
Valkonen H, Waris M, Ruohola A et al. Recurrent wheezing after respiratory syncytial virus or non-respiratory syncytial virus bronchiolitis in infancy: a 3-year
follow-up. Allergy 2009;64:1359-65.
* Confronta i dati di prevalenza di asma e alcuni fattori di rischio rilevati in diversi
paesi del mondo con la stessa metodologia e discute l’importanza dei fattori
ambientali.
van Oeffelen AA, Bekkers MB, Smit HA et al. Serum micronutrient concentrations
and childhood asthma: the PIAMA birth cohort study. Pediatr Allergy Immunol
2011;22:784-93.
Corrispondenza
Franca Rusconi, Unità di Epidemiologia, Azienda Ospedaliero-Universitaria A. Meyer, viale Pieraccini 24, 50139 Firenze. Tel + 39 055 5662556.
E-mail: [email protected]
97
Aprile-Giugno 2012 • Vol. 42 • N. 166 • Pp. 98-105
Allergologia respiratoria
L’asma difficile nel bambino e nell’adolescente
Ines Carloni, Stefania Omenetti, Barbara Fabbri, Luigi Pietroni,
Fernando Maria de Benedictis
Dipartimento Materno-Infantile, Azienda Ospedaliero-Universitaria, Ospedali Riuniti, Ancona
Riassunto
Asma problematico grave è il termine utilizzato per descrivere un asma che non beneficia della terapia con steroidi per via inalatoria ad alte dosi ed altri
farmaci associati. La valutazione dei bambini affetti da questa forma di asma deve essere attuata metodologicamente tramite l’applicazione di un protocollo
molto dettagliato. Il primo passo prevede l’esclusione dell’asma per diagnosi errata. Il successivo è indirizzato alla ricerca di eventuali co-morbilità. Sarà poi
necessario effettuare una valutazione multidisciplinare al fine di conoscere l’aderenza alla terapia, la presenza di eventuali fattori di disagio psicosociale
e la situazione ambientale di vita del bambino, con particolare riguardo all’esposizione ad allergeni e fumo di tabacco. Dopo aver corretto i precedenti
fattori, molti pazienti migliorano e saranno considerati affetti da “asma difficile da trattare”. I casi rimanenti andranno invece inquadrati come “asma grave
resistente alla terapia”. Per questi pazienti bisognerà individuare un piano terapeutico personalizzato con farmaci antiasmatici a dosi elevate o farmaci
alternativi utilizzati per malattie diverse dall’asma. La maggior parte di questi trattamenti non è autorizzata in età pediatrica e l’evidenza scientifica è scarsa.
Studi collaborativi internazionali che utilizzino protocolli di studio condivisi si rendono necessari per comprendere meglio i meccanismi dell’asma grave e
individuare trattamenti basati su una solida evidenza scientifica.
Summary
Problematic severe asthma is the umbrella term used to describe children who have been referred to specialist care with asthma not responding to standard asthma therapy with high dose inhaled corticosteroids and additional controllers. The assessment of these children should be obtained through a systematic protocol. The initial step is to ensure that a wrong diagnosis has not been made (“not asthma at all”); and next to evaluate co-morbidities (“asthma
plus”). The next step is a detailed multidisciplinary assessment, including if possible a home visit, in order to evaluate adherence to therapy, psychosocial
issues, and the home environment, especially with regard to exposure to tobacco smoke and relevant allergens. More than half the children will be found to
have “difficult to treat asthma”, which improves if the basic management is got right. The remainder are defined to have “severe therapy-resistant asthma”,
and we recommend the development of an individualised treatment plan after a detailed and invasive protocol of investigations. Therapeutic options can
be divided into medications used at lower doses for children with less severe asthma, and those used in other paediatric diseases but not for asthma. Most
treatments are unlicensed and the evidence base is poor. International collaborations, using standard protocols of investigation, will be essential if the
mechanisms of severe therapy resistant asthma are to be understood, and evidence-based treatment delivered.
Introduzione
Nella maggior parte dei casi l’asma in età pediatrica può essere facilmente controllato con basse dosi di corticosteroidi per via inalatoria.
Un’esigua quota di pazienti non risponde al trattamento nonostante
l’uso di farmaci multipli a dosaggi elevati. L’esatta prevalenza di questa popolazione è difficile da stimare, ma verosimilmente è inferiore al
5% di tutti i casi di asma (Lang et al., 2008). Per questi pazienti il peso
globale della malattia è rilevante in termini di qualità di vita, problemi
sociali, utilizzazione di risorse e mortalità (Bush et al., 2010).
Obiettivo
Obiettivo di questo articolo è illustrare l’approccio clinico da adottare
nei confronti di bambini e adolescenti che giungono all’attenzione di
un centro specialistico per un asma ritenuto “difficile” in quanto il
trattamento prescritto non è efficace.
Metodologia della ricerca bibliografica
La ricerca è stata effettuata sulla banca bibliografica Medline utilizzando come motore di ricerca PubMed. Sono state utilizzate le
seguenti parole chiave: “difficult asthma”, “severe asthma”, “refractory asthma” “uncontrolled asthma”. È stata valutata la letteratura
nel periodo 2000-2011, inserendo i seguenti limiti: età della popo-
98
lazione (all child: 0-18 years), lingua (English). Quando i dati erano
insufficienti, ci si è riferiti all’età adulta.
Terminologia
Negli ultimi 15 anni alcune Task Force internazionali e commissioni di esperti hanno proposto definizioni diverse per l’asma che non
risponde al trattamento con i farmaci comunemente in uso (Tab. I)
(Bel et al., 2011). Nel 2008 un gruppo internazionale di pediatri (PSACI, Problematic Severe Asthma in Childhood Initiative) ha coniato il
termine “asma problematico grave” per descrivere bambini in età
scolare e adolescenti con asma scarsamente controllato nonostante l’assunzione regolare di budesonide a dosi uguali o superiori a
800 mcg/die (o dose equivalente di corticosteroidi per via inalatoria),
beta2-agonista a lunga durata di azione, antagonista del recettore
per i leucotrieni o teofillina (Bush et al., 2008).
Ritenere che tutti i pazienti che non rispondono a tale associazione farmacologica abbiano un asma resistente al trattamento è una tentazione
facile, ma un ragionamento di per sé acritico. L’accettazione di questo
principio costituisce il presupposto per indagare i motivi del mancato
controllo della malattia e permette di enucleare le seguenti entità:
• assenza di asma per diagnosi errata (altra diagnosi);
• asma associato ad altre patologie (asma con co-morbilità);
• asma il cui insufficiente controllo può essere migliorato ottimizzando la gestione della malattia (asma difficile da trattare);
L’asma difficile nel bambino e nell’adolescente
Tabella I.
Storia della classificazione dell’asma grave
1999 - Task Force of the European Respiratory Society: Difficult Therapy-Resistant Asthma
2000 - Workshop of the American Thoracic Society: Refractory Asthma
2003 - European Network For Understanding Mechanisms of Severe Asthma: Severe Asthma
2004 - TENOR Study Group: Difficult-To-Treat Asthma
2007 - International workshop: Severe / Difficult / Refractory Asthma
2008 - Problematic Severe Asthma in Childhood Initiative: Problematic Severe Asthma
• asma che rimane grave nonostante l’ottimizzazione della gestione della malattia (asma difficile resistente alla terapia).
Per i paesi non industrializzati che non riescono a garantire un’assistenza medica di base l’OMS ha coniato l’ulteriore termine di asma
difficile non trattato (Bousquet et al., 2010).
In questo articolo i termini di asma problematico, asma difficile e
asma grave sono utilizzati come sinonimi. È da sottolineare come
molta terminologia in età pediatrica sia arbitraria, in quanto basata
su una scarsa evidenza scientifica (Taylor et al., 2008).
Pattern di presentazione
La presentazione clinica dell’asma difficile in età pediatrica è variabile (Tab. II). I differenti pattern possono essere presenti contemporaneamente nello stesso paziente e pertanto non vanno considerati
vicendevolmente esclusivi (Hedlin et al., 2010).
Caratteristiche cliniche
Non esiste una differente prevalenza della malattia tra i sessi (Fitzpatrick et al., 2006). La morbilità in termini di necessità farmacologiche e utilizzazione delle strutture sanitarie è rilevante (Bossley
et al., 2009). L’atopia è quasi sempre presente (Wang et al., 2009)
(Frith et al., 2011). La spirometria può essere normale o evidenziare
una grave broncostruzione, e la risposta ai broncodilatatori è variabile (Chipps et al., 2007). Una risposta fortemente positiva ai test di
provocazione bronchiale è pressoché costante (Lang et al., 2010).
I valori di ossido nitrico esalato possono essere normali o elevati
(Fitzpatrick et al., 2006; Bossley et al., 2009).
La valutazione del paziente
I pazienti con asma difficile devono essere valutati in modo siste-
matico attraverso un approccio metodologico a gradini successivi
(Fig. 1). Questo percorso non va inteso in maniera rigida, in quanto
alcuni aspetti possono essere affrontati contemporaneamente allo
scopo di facilitare i tempi.
Step 1 – Accertarsi della diagnosi (è sicuramente asma?)
Una rivalutazione della diagnosi dovrebbe essere effettuata in ogni
paziente con asma che non risponde al trattamento. Lo spettro della
diagnosi differenziale dell’asma è molto ampio. Nella Tabella III sono
indicate le caratteristiche delle condizioni che possono simulare l’asma
e che suggeriscono una diagnosi alternativa. Il wheezing è un sintomo
presente in diverse malattie respiratorie, ma è così tipico dell’asma
che la sua assenza ne rende improbabile la diagnosi (Elphick et al.,
2000). Poiché il wheezing è frequentemente confuso dai genitori con
altri sintomi respiratori, è necessario che la sua presenza sia sempre
confermata dal medico. Non esistono elementi clinici o indagini sicuramente diagnostici per l’asma; tuttavia un’anamnesi circostanziata, un
esame clinico ben condotto e i test di funzionalità respiratoria possono
indirizzare con ragionevolezza verso la corretta diagnosi (Tab. IV).
Step 2 – Indagare sulle co-morbilità (ci sono patologie
associate?)
In considerazione della elevata prevalenza dell’asma nella popolazione generale, l’associazione con altre malattie non è improbabile. Il
passo successivo di fronte a un bambino con asma difficile è dunque
quello di identificare eventuali condizioni che possono coesistere con
l’asma e peggiorarne l’espressione clinica (de Groot et al., 2010).
Obesità
Asma, obesità e sintomi respiratori sono tra loro strettamente collegati.
L’obesità induce di per sé dispnea e bisogna sempre porre attenzione
a non attribuire necessariamente all’asma sintomi dovuti all’eccessivo
peso del bambino. Questo aspetto è particolarmente importante in
Tabella II.
Modalità di presentazione dell’asma difficile
Sintomi di broncostruzione persistenti (la maggior parte dei giorni per almeno 3 mesi) e gravi (necessità di beta2-agonisti a breve durata per almeno 3
volte la settimana) nonostante dosi elevate di corticosteroidi per via inalatoria e farmaci aggiuntivi
Esacerbazioni asmatiche gravi e ricorrenti che nonostante il trattamento antinfiammatorio giornaliero hanno richiesto nell’ultimo anno:
• almeno 1 ricovero in terapia intensiva
• almeno 2 ricoveri in ospedale con necessità di terapia endovenosa
• almeno 2 cicli di steroidi per os
Ampie oscillazioni giornaliere del picco di flusso espiratorio per un periodo prolungato (asma instabile tipo 1); attacchi asmatici improvvisi e a rapida
evoluzione con necessità di ricovero in terapia intensiva (asma instabile tipo 2)*
Persistente ostruzione al flusso aereo dopo terapia con steroidi orali e broncodilatatori: valori di FEV1 inferiori a 2 DS (dal 70% al 80% del valore
predetto in base all’età)
Necessità di uso giornaliero o a giorni alterni di steroidi orali per mantenere il controllo dell’asma
* Entrambe queste definizioni sono arbitrarie in età pediatrica e necessitano di validazione
99
I. Carloni et al.
età pediatrica perché i genitori spesso interpretano autonomamente i
sintomi del bambino (Schwartzstein et al., 2009). Prima di aumentare
la terapia antiasmatica in un bambino obeso con sintomi respiratori
Figura 1.
Algoritmo per l’inquadramento dell’asma difficile.
FeNO = ossido nitrico esalato
100
persistenti è pertanto opportuno accertarsi dell’effettivo peggioramento
della malattia. Il reflusso gastro-esofageo e le apnee ostruttive nel
sonno sono molto frequenti negli obesi e possono costituire elementi di
L’asma difficile nel bambino e nell’adolescente
Tabella III.
Caratteristiche cliniche e indagini utili per una diagnosi alternativa all’asma
Diagnosi
Caratteristiche cliniche
Indagini
Anomalie strutturali
(tracheobroncomalacia, anelli vascolari, stenosi
tracheale, lesioni cistiche e masse, tumori,
linfoadenopatie, cardiomegalia)
Sintomi ad esordio precoce, stridore
Fibrobroncoscopia, TC torace
Aspirazione polmonare
Tosse durante l’alimentazione
Studio della deglutizione
Reflusso gastro-esofageo
Rigurgiti, vomito post-prandiale
pH-impedenzometria
Corpi estranei inalati
Tosse e wheezing ad esordio improvviso
Broncoscopia rigida
Fibrosi cistica
Tosse cronica, scarsa crescita, steatorrea
Test del sudore, genetica
Bronchiectasie
(fibrosi cistica, discinesia ciliare primitiva)
Tosse cronica, espettorazione, clubbing
TC torace
Anomalie immunitarie
Infezioni ricorrenti
Immunoglobuline, risposta anticorpale
Respiro disfunzionale
Iperventilazione, stridore, parestesie
Osservazione diretta
Displasia broncopolmonare
Prematurità grave
Rx torace, spirometria
Bronchiolite obliterante
Dispnea, infezioni respiratorie
TC torace, biopsia polmonare
confusione nell’interpretazione dei sintomi respiratori in quanto capaci di
indurre o peggiorare l’asma (Shore, 2008). Bisognerebbe infine ricordare
che l’obesità è una condizione pro-infiammatoria, capace di per sé di
aumentare la resistenza agli steroidi (Sutherland et al., 2008).
Vie aeree superiori
I rapporti fisiopatologici tra vie aeree superiori e inferiori sono complessi e tuttora molto dibattuti (de Benedictis et al., 1999) (Fig. 2).
Oltre l’80% dei pazienti con asma presenta rinite e circa il 15% di
quelli con rinite allergica ha un asma associato. La presenza di rinite
dovrebbe pertanto essere sempre ricercata in ogni asmatico (Hellings et al., 2009). C’è infatti evidenza che il mancato trattamento
della rinite aumenta la morbilità dell’asma e la necessità di farmaci. In caso di interessamento delle vie aeree superiori andrebbero
attuati tutti i tentativi terapeutici in grado di ridurre l’interferenza
negativa dell’ostruzione nasale sulle vie aeree inferiori.
Reflusso gastro-esofageo
I rapporti fra sintomi respiratori e reflusso gastro-esofageo costituiscono uno degli aspetti più dibattuti della medicina respiratoria (de
Benedictis et al., 2009) (Tab. V). A seconda dei criteri utilizzati, il 3580% dei bambini con problemi respiratori cronici presenta reflusso
gastro-esofageo, ma l’evidenza di un nesso causale fra reflusso e
asma è limitata. Di fronte a un paziente con asma difficile in cui
si sospetta un reflusso gastro-esofageo come fattore peggiorativo
della sintomatologia clinica è bene procedere con senso critico. Se il
paziente ha un reflusso asintomatico, è poco verosimile che il trattamento anti-reflusso possa apportare benefici sui sintomi respiratori.
In presenza di un reflusso sintomatico, può essere invece ragionevole effettuare un trial con un farmaco anti-acido, ma bisognerebbe ricordare che molti reflussi patologici sono non-acidi e pertanto poco
sensibili alle terapie classiche (Thakkar et al., 2010).
Respiro disfunzionale
Molti asmatici presentano sintomi attribuibili a iperventilazione o a
disfunzione delle corde vocali. Tali sintomi possono essere confusi
con quelli dell’asma e ciò può indurre ad incrementare erroneamente il trattamento. Sono indicativi di respiro disfunzionale la dispnea
inspiratoria, lo stridore, il senso di costrizione toracica, le parestesie,
i crampi alla mano e l’assenza di sintomi durante il sonno. Il respiro
disfunzionale può essere individuato abbastanza agevolmente con
un’attenta anamnesi (Niggemann et al., 2002).
Allergia alimentare
La sensibilizzazione ad allergeni alimentari è molto comune
nell’asma grave, ma non è ben chiaro se sia solo l’espressione di
una sottostante atopia o se invece esista un nesso causale tra le due
condizioni (Simpson et al., 2007).
Tabella IV.
Elementi utili per la diagnosi di asma
Domande chiave
• É presente wheezing, oppure i rumori ascoltatori sono meno specifici?
• Sono presenti elementi anamnestici e clinici che suggeriscono una diagnosi alternativa?
• Il paziente è atopico?
Dati strumentali
•
•
•
•
Documentata ostruzione al flusso aereo alla spirometria
Reversibilità dell’ostruzione bronchiale dopo inalazione di beta2-agonista a breve durata
Variabilità del picco di flusso espiratorio durante un periodo di monitoraggio domiciliare
Positività dei test di provocazione bronchiale (es. metacolina, esercizio)
101
Rapporti fisiopatologici tra vie aeree superiori e inferiori
I. Carloni et al.
Irritanti
Infezioni virali
Allergeni
Danno epiteliale
delle vie aeree superiori
Edema della mucosa
Difetto ciliare
Ostruzione nasale
Mediatori
Citochine
INFIAMMAZIONE
Secrezioni nasali
Infezione
dei seni paranasali
Ridotta
autoinalazione di FeNO
Respirazione orale
Riflesso faringo-bronchiale
Iperreattività
bronchiale
Figura 2.
Rapporti fisiopatologici tra vie aeree superiori e inferiori (Modificato da: de Benedictis et al., 1999).
FeNO = ossido nitrico esalato
Tabella V.
Modificato
da: degastro-esofageo
Benedictis et eal.,
1999respiratori
Rapporti
tra reflusso
sintomi
Tabella VI.
Indagini per definire le caratteristiche e la gravità dell’asma
• Il reflusso gastro-esofageo induce aspirazione polmonare e sintomi
respiratori
• Spirometria basale e 15 minuti dopo inalazione di beta2-agonista
(salbutamolo 400 mcg)
• Il reflusso gastro-esofageo peggiora l’iperreattività bronchiale
attraverso la stimolazione vagale dell’esofago
• Valutazione della reattività bronchiale (test di provocazione
bronchiale)
• I sintomi respiratori possono causare o peggiorare il reflusso
• Valutazione dello stato allergico (test cutanei e IgE specifiche)*
• L’asma e il reflusso-gastroesofageo coesistono indipendentemente
• Valutazione della qualità di vita (specifici questionari)
• Alcuni farmaci antiasmatici possono facilitare il reflusso
* Entrambe le determinazioni devono essere effettuate per la scarsa correlazione
dei due test nei pazienti con asma difficile
Step 3 – Inquadramento dell’asma e identificazione di fattori
aggravanti
Questo gradino prevede una dettagliata valutazione multidisciplinare
con il duplice scopo di definire le caratteristiche e la gravità dell’asma
e di identificare l’eventuale presenza di fattori capaci di interferire
negativamente sul controllo della malattia. Il primo obiettivo è affrontato con l’esecuzione di specifiche indagini (Lødrup Carlsen et al.,
102
21
2011) (Tab. VI). La valutazione della seconda componente prevede
invece il coinvolgimento di personale infermieristico addestrato o, in
sua assenza, del medico curante. Utili informazioni potranno essere
ottenute inizialmente da un colloquio con i familiari durante la visita
in ospedale. In seguito è invece necessario prevedere la valutazione
dell’ambiente di vita del paziente, compresa l’osservazione diretta
dell’abitazione. Nel complesso, saranno esaminati i seguenti aspetti.
L’asma difficile nel bambino e nell’adolescente
Aspetti educativi
A tutti i bambini che afferiscono ad un centro specialistico va consegnato apposito materiale divulgativo sull’asma, dopo una formale esplicitazione del contenuto. Il corretto uso degli erogatori e del
distanziatore va insegnato con calma e verificato ad ogni visita di
controllo. La scelta dell’inalatore più idoneo va effettuata sulla base
dell’età, della capacità collaborativa del bambino e delle risorse economiche della famiglia. Purtroppo, nonostante ripetute raccomandazioni in proposito, molti pazienti effettuano la terapia inalatoria
in maniera inappropriata o con strumenti non adeguati (Kamps et
al., 2000).
Aderenza al trattamento
La mancata aderenza al trattamento continua ad essere una causa
molto comune di insufficiente controllo dei sintomi (Bracken et al.,
2009). In alcuni casi i farmaci vengono assunti in maniera irregolare
o erratica, in altri non vengono addirittura mai acquistati (“non aderenza primaria”) (Williams et al., 2007). Durante la visita domiciliare
dovrà essere controllata l’effettiva disponibilità dei farmaci, la loro
accessibilità e la data di scadenza. Dovrà inoltre essere verificata
la data della prescrizione e calcolata l’effettiva quantità del farmaco utilizzato (Jentzsch et al., 2009). Andrà inoltre verificato se gli
erogatori/distanziatori sono idonei per l’età e chi sovrintende la loro
utilizzazione. Molto spesso, purtroppo, anche i bambini in età scolare vengono lasciati liberi di effettuare la terapia inalatoria senza
un’adeguata supervisione (Orrell-Valente et al., 2008).
La casa e l’ambiente di vita
Diversi fattori aspecifici sono in grado di interferire negativamente
sul controllo dell’asma. Tra quelli outdoor spiccano i vapori industriali e l’inquinamento da traffico. I fattori indoor (kerosene, vapori di cucina, etc.) assumono particolare importanza in situazioni
di basso livello socio-economico. L’esposizione al fumo di tabacco
rappresenta un fattore molto pericoloso per gli asmatici ed è per
altro in grado di indurre resistenza agli steroidi (Chaudhuri et al.,
2003). Fattori apparentemente meno ovvi, quali la violenza familiare
e situazioni socio-economiche svantaggiate, possono inoltre avere
un ruolo non trascurabile sull’imperfetto controllo dei sintomi (Sternthal et al., 2010).
Esposizione agli allergeni
La sensibilizzazione agli allergeni è di comune riscontro nei pazienti
con asma grave (Wang et al., 2009; Frith et al., 2011). L’elevata esposizione allergica aumenta la possibilità di riacutizzazioni gravi (Haselkorn et al., 2009), soprattutto se combinata con infezioni virali (Murray
et al., 2006). Gli allergeni inoltre hanno la capacità di indurre resistenza agli steroidi tramite specifici meccanismi immunologi (Nimmagadda et al., 1997). Nonostante l’utilità della prevenzione ambientale nel
soggetto atopico sia a tutt’oggi dibattuta, bisognerebbe effettuare ogni
sforzo affinché un bambino con asma difficile eviti il contatto con gli
allergeni, sia a casa che a scuola (Platts-Mills et al., 2008). Una menzione particolare merita la sensibilizzazione ai micofiti che è correlata
ad una aumentata morbilità dell’asma (Denning et al., 2006).
Fattori psicosociali
I fattori psicosociali sono molto frequenti in soggetti deceduti per
asma (Strunk et al., 1985) o che hanno presentato attacchi quasi mortali (Martin et al., 1995) e pertanto vanno sempre ricercati
con attenzione. Lo stress può peggiorare in misura considerevole
i sintomi asmatici, verosimilmente attraverso meccanismi neuroimmunologici (Wright et al., 2007) e l’induzione di resistenza agli
steroidi (Miller et al., 2006). I problemi psicosociali possono talora
manifestarsi sotto forma di sintomi respiratori disfunzionali, che talvolta coesistono con l’asma.
Riunione del team multidisciplinare
Dopo aver raccolto tutte le informazioni necessarie è fondamentale
effettuare una riunione collegiale allo scopo di concordare i comportamenti da adottare. In oltre la metà dei casi si riesce di solito
ad identificare fattori capaci di incidere negativamente sulla risposta terapeutica (Bracken et al., 2009). Questi casi vanno considerati
come “asma difficile da trattare” in quanto l’asma migliora se i suddetti fattori sono rimossi. I pazienti in cui non sono stati identificati
fattori aggravanti sono invece da considerare affetti da “asma grave
resistente alla terapia” e accedono allo step successivo.
Step 4 – Caratterizzazione dell’asma grave resistente
alla terapia
Prima di pianificare un trattamento individualizzato è necessario applicare un protocollo dettagliato. L’obiettivo è quello di rispondere
alle seguenti domande: 1) C’è concordanza tra i sintomi e l’infiammazione delle vie aeree? 2) Qual è il pattern dell’infiammazione? 3)
Qual è la risposta agli steroidi? 4) C’è una limitazione persistente
al flusso aereo? In pratica, il bambino verrà osservato in due occasioni, prima e dopo la somministrazione di una singola dose di
triamcinolone per via intramuscolare. Saranno valutati i seguenti
parametri: controllo dei sintomi (Schatz et al., 2006), funzionalità
polmonare (spirometria prima e dopo inalazione di salbutamolo) e
infiammazione delle vie aeree (ossido nitrico esalato, sputo indotto)
(Tab. VII). Sarà inoltre effettuata una broncoscopia con esame del
liquido di lavaggio broncoalveolare e biopsia bronchiale. Al termine
del protocollo i bambini costituiscono un gruppo eterogeneo con differenti pattern di infiammazione e differente risposta agli steroidi. Il
protocollo proposto va considerato frutto di indicazioni di esperti e
non è a tutt’oggi sostenuto da una sicura evidenza scientifica (Bush
et al., 2010).
Tabella VII.
Criteri per la valutazione della risposta agli steroidi
Ambito
Esame
Sintomi
Asma Control Test:
• punteggio fino a 20 su 25,
oppure aumento di almeno 5 punti
dal valore basale
Funzionalità respiratoria
Spirometria:
• aumento del FEV1 fino al valore
normale (≥ -2 DS del valore teorico)
oppure aumento di almeno 15%
dal valore basale;
• nessuna risposta residua
alla broncodilatazione
Markers di infiammazione
In presenza di campioni
comparabili di sputo indotto
Conta degli eosinofili:
valore normale (< 2,5% cellularità)
In assenza di campioni non
comparabili di sputo indotto
FeNO:
valore normale (< 24 ppb)
FeNO = ossido nitrico esalato; FEV1 = volume espiratorio forzato a 1 secondo
Risposta assente = Nessun miglioramento in alcun parametro
Risposta parziale = Miglioramento in uno o due parametri
Risposta completa = Normalizzazione di tutti e tre i parametri
103
I. Carloni et al.
Step finale – Trattamento dell’asma grave resistente
alla terapia
Il trattamento di questi pazienti è penalizzato dalla carenza di studi
in età pediatrica ed è pertanto aneddotico. I pochi dati disponibili
derivano infatti dalla estrapolazione di quelli provenienti da studi su
adulti con asma grave o su bambini con asma lieve/moderato.
Le opzioni terapeutiche a disposizione possono essere sommariamente distinte fra due categorie: farmaci usualmente somministrati
a dosi minori nell’asma meno grave e farmaci utilizzati per patologie
diverse dall’asma. Nella prima categoria sono contemplati i corticosteroidi per via inalatoria ad alto dosaggio (fino a 2,000 mcg/die
di budesonide o equivalente), i corticosteroidi per via orale, l’omalizumab, i beta-2 agonisti a lunga durata di azione ad alte dosi, la
teofillina a bassi dosaggi e il triamcinolone per via intramuscolare.
I trattamenti alternativi prevedono la somministrazione di macrolidi,
ciclosporina, farmaci citotossici come metotrexate e azatioprina, i
sali d’oro, le immunoglobuline per via endovenosa, la terbutalina per
via sottocutanea e, nei soggetti sensibilizzati ai funghi, farmaci antifungini. È da sottolineare come molti dei farmaci sopra elencati non
siano approvati per il trattamento dell’asma in età pediatrica (Bush
et al., 2011).
Ci si augura che tecniche di avanguardia come la proteomica e la
metabolomica (Carraro et al., 2010) e sistemi innovativi di approccio
biologico (Auffray et al., 2010) possano migliorare in un prossimo
futuro la caratterizzazione fenotipica di questi pazienti ed indirizzare
a un trattamento più mirato.
Conclusioni e prospettive future
Negli ultimi 15 anni c’è stata una generica mancanza di consenso
tra gli esperti sulla definizione di asma grave. Molte delle incertezze
sono dovute al fatto che gli studi, soprattutto in età pediatrica, sono
pochi e che hanno utilizzato criteri di inclusione/esclusione non uniformi ed una nomenclatura a volte fuorviante.
I bambini con asma difficile dovrebbero essere valutati sulla base di
un preciso algoritmo. Al termine di questo protocollo, oltre la metà
dei pazienti risulta avere un asma passibile di miglioramento. I bambini che invece continuano a presentare sintomi nonostante sia stata
ottimizzata la gestione della malattia costituiscono un gruppo eterogeneo con differenti pattern di infiammazione e differente risposta
agli steroidi. Per essi devono essere riservati piani di trattamento individualizzati. Al momento mancano studi di qualità sull’argomento
e per di più la maggior parte dei farmaci alternativi non è approvata
per età pediatrica.
La caratterizzazione dei diversi fenotipi di asma grave è un requisito
urgente per poter individuare le strategie terapeutiche più adeguate.
La collaborazione internazionale è a riguardo fondamentale. Esperienze in tal senso sono al momento in corso.
Box di orientamento
• I bambini e gli adolescenti asmatici che non rispondono al trattamento con farmaci multipli a dosi elevate sono una minoranza, ma il coinvolgimento
individuale ed il peso socio-economico della malattia è rilevante.
• I pazienti con asma difficile devono essere inviati a un centro di riferimento per essere studiati attraverso l’applicazione di uno specifico algoritmo.
• Al termine del protocollo pochi pazienti saranno da considerare affetti da “asma grave resistente alla terapia”. Per essi saranno previsti trattamenti
individualizzati.
• Studi collaborativi internazionali si rendono necessari per caratterizzare meglio i fenotipi dell’asma difficile e per individuare strategie terapeutiche
più efficaci.
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** È il primo articolo della letteratura in cui viene formalmente proposto il termi
ne di “asma problematico grave”. Vengono esplicitate le suddivisioni in “asma
difficile da trattare” e “asma grave resistente alla terapia” sulla base di uno
specifico iter metodologico.
Bush A, Saglani S. Management of severe asthma in children. Lancet
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104
** L’articolo è una review molto dettagliata sul percorso clinico, le indagini e il
trattamento da adottare in pazienti con asma grave in età pediatrica.
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** È la revisione più aggiornata esistente sui trattamenti alternativi ai classici
farmaci antiasmatici. Viene sottolineato il concetto che la maggior parte di questi
trattamenti non è autorizzata in età pediatrica e che non esistono forti basi di
evidenza scientifica sul loro uso.
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* Gli autori hanno valutato lo stress ossidativo in bambini con asma problematico
grave e con asma ben controllato. L’8-isoprostano è significativamente aumentato nell’esalato di bambini con asma problematico, suggerendo uno specifico
ruolo per lo stress ossidativo in questo fenotipo di asma.
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* L’articolo esplora criticamente le strette correlazioni anatomiche, fisiopatologiche, cliniche e terapeutiche esistenti tra vie aeree superiori e vie aeree inferiori.
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Corrispondenza
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Fax +39 071 5962234. Email: [email protected]
105
Aprile-Giugno 2012
2011 • Vol. 42
41 • N. 166
162 • pp.
Pp. 106-114
xx-xx
nefrologia
frontiere
Controllo genetico, cellulare e molecolare
della predisposizione a singoli agenti microbici
Luigi D. Notarangelo*
* Division of Immunology and The Manton Center for Orphan Disease Research, Children’s Hospital Boston, Harvard
Medical School, Boston, MA, USA
Sommario
La recente scoperta che la suscettibilità ad infezioni dovute a singoli agenti microbici può avere una base genetica mendeliana ha rivoluzionato le nostre
conoscenze sui meccanismi cellulari e molecolari di difesa nei confronti di batteri, virus e funghi, dando supporto alla teoria genetica delle malattie infettive,
in base alla quale il verificarsi di infezioni gravi nel primo periodo di vita riflette difetti costituzionali geneticamente determinati. In questo articolo, vengono
trattate le malattie infettive monogeniche fin qui descritte: suscettibilità mendeliana a malattie da micobatteri, malattie invasive da piogeni, encefalite
erpetica, candidiasi mucocutanea cronica ed epidermodisplasia verruciforme. È verosimile che questo affascinante capitolo si arricchisca presto di nuove
acquisizioni.
Summary
The recent discovery that susceptibility to a narrow group of microrganisms may be due to mendelian inherited defects has revolutionized our understanding of the molecular and cellular mechanisms of defense against bacteria, viruses and fungi. Furthermore, it has given support to the genetic theory of
infectious diseases, that postulates that occurrence of severe infections early in life reflects genetically determined defects. In this article, we review the
various monogenic infectious diseases described so far: mendelian susceptibility to mycobacterial diseases, invasive pyogenic infections, herpes simplex
encephalitis, chronic mucocutaneous candidiasis, and epidermodysplasia verruciformis. It is likely that several new discoveries will soon enrich this fascinating group of diseases.
Metodologia di ricerca bibliografica
La ricerca degli articoli rilevanti è stata effettuata sulla banca bibliografica PubMed, utlizzando come parole chiave: “Mendelian
susceptibility to mycobacterial diseases”, “invasive pyogenic infections”, “herpes simplex encephalitis”,”chronic mucocutaneous candidiasis”, “epidermodysplasia verruciformis”, “Toll-like receptors”,
“innate immunity” e “intrinsic immunity”.
Introduzione
Sono trascorsi 150 anni da quando Pasteur formulò la teoria microbica
delle malattie e 100 anni da quando Charles Nicolle identificò soggetti
in cui l’infezione decorreva in modo asintomatico, ponendo così la questione della variabilità interindividuale delle manifestazioni cliniche associate ad infezione (Alcaïs et al., 2010). Inizialmente, l’attenzione dei
ricercatori si focalizzò sul ruolo di fattori ambientali di origine microbica
(virulenza) e non microbica (condizioni macro- e micro-ambientali che
potevano favorire l’evoluzione dell’infezione), nonché su fattori costituzionali dell’ospite, soprattutto riferiti a stato nutrizionale e danni d’organo coesistenti. Con la scoperta dell’agammaglobulinemia congenita da
parte di Bruton (Bruton, 1952), e quindi con la nascita del capitolo delle
immunodeficienze primitive, viene affermato il ruolo di fattori genetici
nel determinare aumentata suscettibilità ad agenti infettivi. In realtà,
che un aumentato rischio di infezioni potesse associarsi a malattie geneticamente determinate era già noto (valga per tutti l’esempio della
fibrosi cistica), ma le immunodeficienze primitive hanno rappresentato
il gruppo di malattie che proprio nella maggiore suscettibilità alle infezioni trovano la manifestazione fenotipica più eclatante.
106
Nel corso degli anni, oltre 200 diverse forme di immunodeficienza
primitiva sono state descritte, e molte di esse sono state caratterizzate nelle loro basi cellulari e molecolari (Al-Herz et al., 2011).
Una caratteristica comune di queste malattie è rappresentata dalla suscettibilità a diversi agenti microbici, appartenenti allo stesso
gruppo (es: infezioni batteriche in pazienti con deficit anticorpali) o a
gruppi diversi (es: infezioni batteriche, fungine e virali in pazienti con
immunodeficienza combinata grave). Negli ultimi 15 anni, è stato
descritto un gruppo crescente di malattie genetiche il cui fenotipo
clinico è costituito dalla suscettibilità ad un gruppo ristretto di patogeni. Lo studio di queste condizioni, la cui definizione molecolare
si deve soprattutto al gruppo di Casanova, ha permesso di identificare i meccanismi cellulari e molecolari che nell’uomo regolano la
risposta a singoli agenti infettivi. È stato così scoperto che alcuni
meccanismi di difesa nell’ambito dell’immunità innata, che studi nel
topo avevano fatto ritenere cruciali per la difesa contro diversi patogeni, svolgono nell’uomo un ruolo critico di protezione solo verso un
numero assai ristretto di microrganismi. Inoltre, lo studio delle basi
mendeliane delle malattie infettive ha permesso di definire l’esistenza della “immunità intrinseca”, cioè del complesso dei meccanismi
di difesa antimicrobica che non dipendono da cellule del sistema
ematopoietico, cui invece competono i meccanismi protettivi di immunità innata ed adattiva.
Difetti dell’asse IL-12/IFN-g e suscettibilità
mendeliana a malattie da micobatteri
La suscettibilità mendeliana a malattie da micobatteri (MSMD,
Mendelian susceptibility to mycobacterial diseases) comprende un
Controllo genetico, cellulare e molecolare della predisposizione a singoli agenti microbici
Figura 1.
Basi cellulari e molecolari della suscettibilità mendeliana a malattie da micobatteri (MSMD).
L’infezione da parte di micobatteri determina la produzione di interleuchina-12 (IL-12), che si lega al proprio recettore (IL-12R) espresso sulla
superficie di linfociti T. Questo segnale favorisce la produzione di interferone-g (IFN-g) che viene secreto e si lega al recettore (IFN-gR) espresso
da macrofagi e cellule dendritiche. Ciò determina la fosforilazione di STAT1, che dimerizza e trasloca nel nucleo, causando l’induzione di genibersaglio coinvolti nella difesa contro i micobatteri. Tra i meccanismi di difesa contro i micobatteri, un ruolo importante è svolto nei macrofagi
dal complesso NADPH-ossidasi, di cui fa parte la molecola gp91phox. La produzione di IL-12 è sotto il controllo del fattore trascrizionale IRF8 e di
NF-κB; quest’ultimo viene attivato dall’interazione tra macrofagi e cellule dendritiche da un lato (che esprimono CD40) e linfociti T CD4+ attivati
(che esprimono CD40 ligando, CD40L) dall’altro. Le molecole per le quali sono state riportate mutazioni associate a MSMD sono indicate in rosso
in figura.
gruppo eterogeneo di condizioni caratterizzate da una aumentata
suscettibilità a specie poco virulente di micobatteri, come il bacillo di
Calmette-Guérin (BCG) e micobatteri ambientali non tubercolari, ma
non ad altri germi, con eccezione di Salmonella, Nocardia e pochi altri microrganismi a tropismo intramacrofagico. Lo studio di pazienti
con MSMD ha permesso di definire che la risposta a micobatteri
nell’uomo è sotto il controllo di singoli geni lungo l’asse interleuchina-12 (IL-12)/interferone-g (IFN-g) (Fig. 1).
La prima dimostrazione delle basi genetiche della MSMD venne con
la descrizione di pazienti i cui linfociti non esprimevano in membrana la catena b1 del recettore per interferone-g (IFN-gR1) (Jouanguy
et al., 1996). Studi nel topo avevano dimostrato come l’IFN-g rappresentasse una citochina essenziale nella difesa contro patogeni a tropismo intramacrofagico, ma anche contro numerosi virus. In questo
senso, la dimostrazione che difetti completi di IFN-gR1 nell’uomo si
associno a MSMD, ma non ad aumentata suscettibilità ad infezioni
virali, è risultata sorprendente, evidenziando importanti differenze
nei meccanismi di controllo antimicrobico nel topo e nell’uomo. Il difetto di IFN-gR1rappresenta la seconda forma più comune di MSMD,
con più di 80 pazienti descritti. Nei soggetti con difetto recessivo
completo, la proteina IFN-gR1 non viene espressa in membrana o,
se presente, è priva di funzione (Jouanguy et al., 2000). Il quadro clinico è grave, con esordio precoce (entro i 2-3 anni di vita) e mortalità
elevata. Nei Paesi in cui è in uso la vaccinazione antitubercolare
con BCG alla nascita, la malattia si manifesta con disseminazione
loco-regionale (BCGite) e sistemica (BCGosi) del BCG (Fig. 2). L’unica
terapia è rappresentata dal trapianto di cellule staminali ematopoietiche (TCSE), il cui attecchimento è peraltro spesso ostacolato dagli
alti livelli di IFN-g circolante.
La forma recessiva parziale del difetto di IFN-gR1 è legata a mutazioni bialleliche del gene che non compromettono del tutto la funzione biologica del recettore (Jouanguy et al., 1997). Il fenotipo clinico
è meno grave; la maggior parte dei pochi pazienti descritti riesce a
controllare la malattia con l’impiego di farmaci antimicobatterici.
La forma più comune di deficit di IFN-gR1 (con oltre 60 pazienti descritti) è trasmessa con modalità autosomico-dominante (AD) parziale; l’allele mutato determina l’espressione di una proteina troncata in sede prossimale intracellulare, in grado di legare IFN-g, ma
non di mediare la trasduzione del segnale (Jouanguy et al., 1999).
Tuttavia, l’espressione dell’allele normale consente l’espressione
residua di eterodimeri IFN-gR1/IFN-gR2 funzionalmente intatti, giustificando l’esordio tardivo (età media: 13.4 anni) e un quadro clinico
non grave.
Anche il difetto di IFN-gR2 (a trasmissione AR) può essere completo o parziale (Dorman et al., 1998) e può essere causato da una
mutazione missenso (T168N) che introduce un nuovo sito di N-glicosilazione; tale modificazione post-traduzionale abroga la risposta
biologica all’IFN-g (Vogt et al., 2005).
Il legame tra IFN-g e il proprio recettore innesca meccanismi di
trasduzione del segnale con conseguente fosforilazione del fattore
107
L.D. Notarangelo
Figura 2.
Espressione fenotipica della disseminazione del BCG.
trascrizionale STAT1, che forma un omodimero (noto anche come
g-activated factor, GAF) che regola l’espressione di geni-bersaglio
coinvolti nell’attività microbicida. STAT1 è anche coinvolto nella risposta biologica antivirale indotta da IFN-a, IFN-b e IFN-λ; in questo
caso, tuttavia, esso si lega a STAT2 e a IRF-9 (IFN regulatory factor-9) formando il fattore trascrizionale ISGF-3 (IFN-stimulated gene
factor-3). Mutazioni eterozigoti missenso di STAT1 che riducono
fortemente l’attività del fattore trascrizionale GAF, senza alterare tuttavia l’attività antivirale del complesso ISGF-3, sono state associate
a MSMD (Dupuis et al., 2001). La malattia ha bassa penetranza e il
fenotipo clinico è simile a quello dei pazienti con difetto parziale di
IFN-gR1.
Nelle forme finora descritte, la MSMD dipende da difetti di risposta
biologica all’IFN-g. Altre forme di MSMD dipendono invece da alterazioni in geni implicati nella produzione di IFN-g. L’infezione da parte
di micobatteri ambientali o da BCG causa la produzione di IL-12 da
parte dei macrofagi e delle cellule dendritiche. La IL-12 è costituita
da un eterodimero (p35 e p40); la proteina p40 può anche associarsi
alla proteina p19, costituendo l’IL-23. L’IL-12 lega un proprio recettore specifico (costituito dall’eterodimero IL-12Rb1 e IL-12Rb2)
espresso dai linfociti T e, a seguito di attivazione intracellulare, determina l’espressione del gene che codifica per l’IFN-g.
Sono stati descritti vari pazienti con MSMD dovuta a difetti di IL-12,
a trasmissione AR (Altare et al., 1998); in tutti i casi, le mutazioni
erano di tipo nullo e riguardavano il gene IL12B, che codifica per la
subunità p40.
Mutazioni nulle a carico del gene IL12RB1 (che codifica per la proteina IL-12Rb1, condivisa da IL-12R e da IL-23R) costituiscono la
causa più frequente di MSMD, a trasmissione AR, con oltre 140 pazienti descritti (de Beaucoudrey et al., 2010).
Una caratteristica peculiare del difetto di IL12B o di IL12RB1 è rappresentato dal fatto che il 50% dei pazienti affetti presentano infezioni da Salmonella, che invece colpiscono solo il 4-5% dei pazienti
con difetto di risposta all’IFN-g. È quindi possibile che IL-12/23 svolgano un ruolo protettivo nei confronti dell’infezione da Salmonella (e
da altri microrganismi a tropismo intramacrofagico), indipendente
da IFN-g.
I difetti di IL12B o di IL12RB1 hanno bassa penetranza clinica; inoltre, la maggior parte dei pazienti sopravvive fino all’età adulta e il
tasso di mortalità è del 17%. Il trattamento si basa sulla somministrazione di farmaci antimicrobici e di IFN-g.
108
A sua volta, l’espressione di IL-12 è sottoposta a numerosi meccanismi di controllo, tra cui il fattore trascrizionale IRF-8. Difetti completi
di IRF-8, a trasmissione AR, causano nell’uomo una immunodeficienza grave, con infezioni da germi opportunisti e assenza di monociti. Al contrario, l’eterozigosi per una mutazione missenso (T80A)
causa MSMD con meccanismo dominante-negativo. In questo caso,
è ridotta la produzione di IL-12 da parte delle cellule dendritiche e
viene compromesso lo sviluppo di cellule dendritiche CD1c+ CD11c+
(Hambleton et al., 2011). In rari casi, la MSMD viene trasmessa con
modalità X-recessiva e può dipendere da due distinti difetti genetici.
La prima di tali forme è legata a mutazioni della proteina NEMO
(nota anche col nome di inhibitor of NF-kB kinase-g, IKK-g), che fa
parte del complesso proteico IKK che regola l’attivazione di NF-kB
in risposta a diversi segnali di membrana. Mutazioni nulle di NEMO
sono letali nei soggetti di sesso maschile e causano incontinentia
pigmenti nei soggetti di sesso femminile eterozigoti. Al contrario,
mutazioni ipomorfiche dello stesso gene causano nel maschio displasia ectodermica e immunodeficienza (EDA-ID), con suscettibilità
a diversi agenti infettivi. In alcune famiglie con MSMD a trasmissione X-recessiva, sono state identificate mutazioni missenso a carico
del dominio leucine zipper di NEMO, che alterano in modo selettivo
la risposta di macrofagi e cellule dendritiche alla stimolazione via
CD40 da parte di linfociti CD4+ attivati. Altre vie di attivazione NFkB dipendenti rimangono integre, giustificando il fenotipo MSMD, in
assenza di altri segni di EDA-ID (Filipe-Santos et al., 2006).
Infine, alcuni pazienti con MSMD a trasmissione X-recessiva presentano mutazioni di CYBB (Bustamante et al., 2011). Tale gene
codifica per la subunità gp91phox del complesso NADPH-ossidasi,
che regola il burst respiratorio e induce meccanismi microbicidi nei
fagociti. Mutazioni a carico di tale gene sono nell’uomo la causa più
comune di malattia granulomatosa cronica (CGD), caratterizzata da
aumentata suscettibilità nei confronti di numerosi batteri (S. aureus
in particolare) e funghi (Aspergillus). Infezioni da BCG si verificano
in una minoranza dei pazienti con CGD. Nei pazienti con MSMD a
trasmissione X-recessiva, le mutazioni di CYBB non alterano il burst
respiratorio e l’attività microbicida dei neutrofili e dei monociti, ma
compromettono selettivamente l’attività microbicida dei macrofagi
nei confronti dei micobatteri.
Difetti di trasduzione di segnale via Toll-like
receptors (TLR) e suscettibilità ad infezioni invasive
da piogeni
I TLR comprendono un gruppo di recettori dell’immunità innata
coinvolti nel riconoscimento di sostanze di derivazione microbica.
Nell’uomo sono stati identiicati 10 TLRs; la maggior parte di essi
sono espressi sulla membrana cellulare, ma alcuni (TLR-3, -7, -8,
-9) hanno una localizzazione intracellulare e mediano il riconoscimento di acidi nucleici “non-self”. I TLR contengono un dominio Toll
and interleukin-1 receptor (TIR), che è anche presente nei recettori
IL-1R, IL-18R e IL-33R. Il riconoscimento di sostanze microbiche
da parte dei TLRs media il reclutamento di vari adattatori (tra cui
MyD88 e UNC-93B, che contengono anch’essi domini TIR) e di kinasi
intracellulari che mediano la trasduzione del segnale. In particolare,
sono note due vie principali di attivazione dei TLRs: tutti i TLRs, ad
eccezione di TLR-3, reclutano MyD88 ed attivano il complesso IRAK
(IL-1R-associated kinase), determinando così l’attivazione di NF-kB
e di MAP kinasi (MAPK) e la sintesi di citochine e chemokine proinfiammatorie (IL-1b, IL-6, IL-8, IL-12, TNF-a) (Fig. 3). Per converso,
TLR-3 recluta TRIF (un altro adattatore contenente un dominio TIR),
Controllo genetico, cellulare e molecolare della predisposizione a singoli agenti microbici
Figura 3.
Basi cellulari e molecolari dei difetti monogenici con infezioni invasive da piogeni.
In figura sono illustrati i Toll-like receptors (TLR) che mediano la trasduzione del segnale attravreso l’adattatore MyD88 e il complesso kinasico
IRAK. Alcuni di tali TLR sono espressi in membrana cellulare, altri sulla membrana endosomiale. Per ciascun TLR è indicato (in apposito riquadro)
il relativo ligando. Il segnale via TLR, mediato da MyD88 e IRAK, porta all’attivazione delle via di MAP kinasi (MAPK)/AP-1 e di NF-kB, con conseguente produzione di citochine pro-infiammatorie (IL-1, IL-6, TNF-a). Le molecole MyD88 e IRAK4, le cui mutazioni nell’uomo causano suscettibilità ad infezioni invasive da piogeni, sono indicate in rosso. In figura, non è illustrato TLR3, la cui via di segnale non dipende da MyD88 e IRAK,
ma da TRIF. Questa stessa via può anche essere attivata da TLR4.
che attiva il complesso IKKe/TBK1 (IKB kinase e/TANK-binding kinase 1) e induce la produzione di IFN di tipo 1 (IFN-a, IFN-b) o di tipo 3
(IFN-1). Questa via TRIF-dipendente può essere innescata anche da
TLR-4, che quindi è l’unico TLR in grado di attivare entrambe le vie.
Esperimenti nel topo hanno dimostrato come mutazioni a carico di
geni implicati nel riconoscimento e nell’attivazione dei TLR determinino suscettibilità ad un numero elevato di microrganismi. Al contrario, è stato dimostrato che mutazioni in geni ortologhi nell’uomo condizionano un aumentato rischio di infezioni solo nei confronti di un
numero ristretto di patogeni. In particolare, mutazioni dei geni IRAK4
(che codifica per una serina-treonina kinasi del complesso IRAK) e
di MYD88 si associano ad infezioni invasive da piogeni (Picard et al.,
2003; von Bernuth et al., 2008). Il fatto che i pazienti con difetti di
IRAK-4 e MyD88 siano normalmente resistenti ad altri agenti infettivi
dimostra quindi che nell’uomo i meccanismi anti-infettivi dipendenti
da IRAK-4 e da MyD88 sono largamente ridondanti, con eccezione
della difesa contro batteri piogeni.
Fino ad oggi, sono stati descritti 49 pazienti con difetto di IRAK-4
e 22 pazienti con difetto di MyD88 (Picard et al., 2011). Entrambe
le malattie hanno trasmissione AR e determinano analoghe manifestazioni cliniche, con infezioni invasive (meningite, sepsi, artrite,
osteomielite, ascessi) da Streptococcus pneumoniae, Staphylococ-
cus aureus e Pseudomonas aeruginosa. In oltre il 90% dei casi, tali
infezioni esordiscono entro i 2 anni di età. La mortalità è elevata
(38%); tutti i decessi riportati si sono verificati entro 8 anni di vita
(e la maggior parte entro 2 anni). Un elemento caratteristico è costituito dall’assenza di febbre (o dalla presenza di febbre di grado
non elevato) pur in presenza di infezioni gravi; ciò riflette il difetto di
produzione di citochine pro-infiammatorie. Con l’età, vi è una progressiva riduzione degli episodi invasivi, probabilmente legata allo
sviluppo di meccanismi compensatori dell’immunità adattiva.
Encefalite erpetica e difetti di segnale via TLR-3
Il virus herpes simplex di tipo 1 (HSV-1) è un virus a DNA a doppia
elica, ampiamente diffuso e tipicamente innocuo, che infetta la mucosa orale e dell’occhio. Dopo essersi replicato nella sede iniziale di
infezione, il virus viene trasportato attraverso neuroni sensoriali al
trigemino e ai gangli neurali, dove stabilisce latenza. In alcuni casi,
tuttavia, il virus invade i lobi temporale e parietale, causando encefalite erpetica (HSE, Herpes simplex encephalitis), la più comune
forma di encefalite sporadica nei paesi occidentali. A lungo ritenuta
una patologia esclusivamente acquisita, la HSE è stata di recente
associata a difetti genetici che interessano proteine coinvolte nella
109
L.D. Notarangelo
Figura 4.
Basi cellulari e molecolari dell’encefailite erpetica.
L’infezione da parte del virus herpes simplex di tipo 1 (HVS-1) causa l’attivazione di Toll-like receptor 3 (TLR3) che riconosce RNA a doppia elica
enerato nel corso della replicazione virale. TLR3 media la trasduzione del segnale attraverso una serie di molecole adattatrici (UNC-93B, TRIF e
TRAF3) e causa l’attivazione sia del complesso IKKe/TBK1 (con attivazione del fattore trascrizionale IRF3) che del complesso IKK (con attivazione
di NF-kB). Questi segnali determinano la produzione di interferoni di tipo 1 (IFN-a, IFN-b) e di tipo 3 (IFN-l) che, a seguito dell’interazione con il
proprio recettore, causano l’attivazione del fattore trascrizionale ISGF-3, che comprende STAT1, STAT2 e IRF9. Tale fattore trascrizionale induce
l’attivazione di geni implicati nella difesa contro HSV-1. Le mutazioni di geni che nell’uomo causano encefalite erpetica sono riportate in rosso.
via di segnale mediata da TLR-3 (Fig. 4). Il TLR-3 è espresso sulla
membrana endosomiale e riconosce RNA a doppia elica, un prodotto
intermedio obbligato generato durante la replicazione dell’HSV-1.
Nel 2006, studiando alcune famiglie HSE con consanguineità parentale, il gruppo di Casanova identificò mutazioni omozigoti nel gene
UNC-93B1, con conseguente assenza di espressione dell’adattatore
UNC-93B, condiviso dalle vie di segnale di tutti i TLR endosomiali
(TLR-3, -7, -8 e -9) (Casrouge et al., 2006). Queste alterazioni si
associavano ad assenza di produzione di IFN-b e IFN-l dopo stimolazione in vitro dei fibroblasti dei pazienti con poly(I:C), un agonista di TLR-3. L’osservazione che nessuno dei pazienti con deficit
di IRAK-4 e MyD88 (entrambi utilizzati dalle vie di segnale mediate
da TLR-7, -8 e -9) avesse una storia di HSE suggeriva che la chiave
patogenetica dell’HSE risiedesse nel difetto di risposta via TLR-3.
Questa ipotesi è stata confermata negli anni successivi, con la dimostrazione di casi in cui la HSE era associata a mutazioni di TLR3
(Zhang et al., 2007; Guo et al., 2011) o dei geni che codificano per
le molecole TRIF (Sancho-Shimizu et al., 2011), TRAF3 (Pérez de
Diego et al.) e NEMO (Audry et al., 2011), coinvolte nell’induzione
TLR-3-dipendente di IFN di tipo 1 e 3. Tali difetti sono trasmessi
con modalità AR (UNC93-B, TLR-3, TRIF), AD (TLR-3, TRIF, TRAF-3) o
X-recessiva (NEMO).
Le forme appena descritte di HSE comportano tutte da un difetto di
produzione di IFN di tipo 1 e 3: in altri casi, invece, la HSE è causata
da difetti genetici che alterano la risposta a questi IFN. In particolare,
mutazioni bialleliche di STAT1, di tipo loss-of-function, inibiscono
la formazione del complesso eterotrimerico ISGF3, che agisce da
110
fattore trascrizionale lungo la via di segnale della risposta a IFN-a,
-b e -l. In questi soggetti, la suscettibilità alle infezioni virali non
si limita all’HSE, ma riguarda anche altri virus (in particolare, cytomegalovirus) e micobatteri (per questi ultimi, perchè viene meno la
formazione di complessi trascrizionali GAF) (Dupuis et al., 2003).
Nell’insieme, questi dati dimostrano che la HSE può avere una base
genetica ed essere causata da difetti TLR-3-dipendenti di produzione
di IFN di tipo 1 e 3, o da difetti di risposta a tali IFN. Ma in quali cellule l’integrità di queste risposte è assolutamente necessaria per proteggere nei confronti dell’HSE? Nei pazienti con HSE, non si osserva
disseminazione sistemica del virus né vi è ricorrenza di altre infezioni virali gravi. Inoltre, se stimolati in vitro con poly(I:C) o con lo stesso
virus HSV-1, i leucociti di pazienti con difetto di TLR-3 producono
normalmente IFN antivirali, indicando ridondanza nei meccanismi di
difesa contro HSV-1 nel sistema ematopoietico (Guo et al., 2011). È
stato quindi ipotizzato che l’immunità anti-virale TLR-3-mediata sia
essenziale in stipiti cellulari presenti nel sistema nervoso centrale.
Per dimostrare questa ipotesi, in un lavoro collaborativo con i gruppi
di Casanova (Rockefeller University) e Studer (Memorial Sloan Kettering) abbiamo generato cellule staminali pluripotenti indotte (iPSC)
da fibroblasti di pazienti con difetti di UNC-93B e di TLR-3, nonché
da soggetti di controllo. Le iPSC sono quindi state differenziate in
neuroni, oligodendrociti e astrociti. Abbiamo così dimostrato che i
neuroni e gli oligodendrociti con mutazioni di UNC-93B o di TLR-3
presentano un grave difetto di produzione di IFN antivirali e mostrano aumentata permessività alla replicazione di HSV-1 (Lafaille et
al., sottomesso per la pubblicazione). Queste osservazioni indicano
Controllo genetico, cellulare e molecolare della predisposizione a singoli agenti microbici
l’esistenza di meccanismi di immunità cellulare intrinseca (propria
di elementi non ematopoietici), che si affianca così ai meccanismi
già noti dell’immunità innata ed adattiva.
Candidiasi mucocutanea cronica e difetti di risposte
mediate da IL-17
L’infezione da candida è comune nell’uomo, ma in alcuni individui
essa può determinare quadri importanti di malattia. La candidiasi
muco-cutanea cronica (CMC) costituisce una condizione caratterizzata da infezione persistente di cute e mucose. Le basi molecolari
della CMC sono rimaste a lungo oscure, ma un numero crescente di
difetti genici è stato identificato negli ultimi 5 anni (Fig. 5). In questo
senso, fondamentale è stata la scoperta che mutazioni eterozigoti
dominanti-negative del gene STAT3 causano la sindrome da iperIgE (HIES, hyper-IgE syndrome), che comprende CMC tra le proprie
manifestazioni (Minegishi et al., 2007; Holland et al., 2007). Nei pazienti HIES il difetto di STAT3 si associa a ridotta generazione di
linfociti T in grado di produrre IL-17-A, IL-17F (e altre citochine quali
IL-22 e IL-26) e pertanto denominati TH17 (Milner et al., 2008). Nel
topo, queste citochine sono importanti per la difesa muco-cutanea
nei confronti della candida, ma anche di diversi batteri. Nell’uomo,
le citochine del gruppo IL-17 stimolano cellule epiteliali a secernere
chemochine (in grado di reclutare neutrofili) e fattori antimicrobici
(b-defensine) (Minegishi et al., 2009). Anticorpi neutralizzanti antiIL-17 sono stati dimostrati in pazienti con sindrome APECED (Autoimmune PolyEndocrinopathy-Candidiasis-Ectoderma Dystrophy)
(Puel et al., 2010; Kisand et al., 2010), una malattia autosomicorecessiva legata a mutazioni del fattore trascrizionale AIRE, coinvolto nei meccanismi di tolleranza immunitaria. La dimostrazione
definitiva del ruolo fondamentale svolto da IL-17 nella difesa contro
la candida è venuta con la scoperta dell’esistenza di una forma di
CMC a trasmissione autosomico-recessiva legata a mutazioni bialleliche di IL17RA che compromettono la risposta biologica a omo- ed
eterodimeri di IL-17A e IL-17F (Puel et al., 2011). Gli stessi autori
hanno inoltre riportato una forma autosomico-dominante di CMC legata a mutazioni di IL17F che riducono, ma non abrogano, l’attività
biologica di omodimeri di IL17F e di eterodimeri IL-17A/IL-17F (Puel
et al., 2011).
Se i difetti di STAT3 e di IL-17 (e del suo recettore) compromettono
la risposta linfocitaria T nei confronti della candida, altri difetti genici
alterano invece la capacità di fagociti e cellule epiteliali di riconoscere la candida e di rispondere ad essa attraverso la produzione
di citochine pro-infiammatorie che stimolano i linfociti T a secernere IL-17 (Fig. 5). Fagociti e cellule epiteliali esprimono sulla propria
membrana la molecola Dectin-1, che riconosce il b-glucano presente sulla parete cellulare della candida. Nel 2009, sono stati descrit-
Figura 5.
Basi cellulari e molecolari della candidiasi mucocutanea cronica (CMC).
Il b-glucano presente sulla superficie della candida viene riconosciuto dalla molecola Dectin-1, espressa sulla membrana di cellule epiteliali e
fagociti. Questo riconoscimento induce la formazione di un complesso molecolare intracellulare che comprende la tirosina kinasi SYK, CARD-9 e
AIRE. A seguito del legame di BCL-10 e MALT, questo complesso attiva le vie di MAP kinasi (MAPK)/AP-1 e di NF-kB, causando la produzione di
citochine, tra cui IL-6 e IL-23. Queste ultime legano i propri recettori espressi sulla membrana cellulare dei linfociti T e attivano il fattore trascrizionale STAT3, che induce l’epressione di ROR-gt, il fattore che regola la produzione di citochine del gruppo IL-17 (IL-17A, IL-17F, IL-22), che attivano
meccanismi di protezione contro la candida. Le molecole mutate in pazienti con CMC sono riportate in rosso. La CMC può anche essere legata
ad anticorpi neutralizzanti anti-IL-17. Non riportate in figura sono le mutazioni gain-of-function di STAT1, che determinano CMC con meccanismi
ancora non del tutto chiariti.
111
L.D. Notarangelo
ti tre pazienti con onicomicosi da Trichophyton e vulvovaginite da
Candida, che presentavano omozigosi per una mutazione nonsenso
di DECTIN1 che abrogava l’espressione della proteina (Ferwerda et
al., 2009). Tuttavia, questo allele mutante rappresenta un polimorfismo comune, essendo presente nel 7% della popolazione europea;
pertanto, è probabile che Dectin-1 svolga un ruolo ridondante nella
protezione antifungina nell’uomo. Il riconoscimento della candida da
parte di cellule epiteliali e fagociti attraverso Dectin-1 induce l’attivazione della tirosina kinasi SYK e il reclutamento di CARD9, un
adattatore proteico coinvolto nell’induzione di fattori trascrizionali
(AP-1, NF-kB) in grado di favorire l’espressione di citochine proinfiammatorie. Mutazioni bialleliche di CARD9 sono state descritte
in una estesa famiglia iraniana con CMC e dermatofitosi (Glocker et
al., 2009). La malattia aveva un fenotipo clinico assai più severo di
quello riportato nei pazienti con difetto di DECTIN1, suggerendo che
CARD9 sia coinvolto anche nella risposta ad altri recettori di superficie in grado di riconoscere componenti di superficie della Candida. Inoltre, è stato recentemente dimostrato che la stimolazione di
monociti mediante b-glucano induce la formazione di un complesso
che comprende, oltre Dectin-1, SYK e CARD9, anche AIRE. La stimolazione con Candida di monociti di pazienti affetti da APECED (malattia dovuta a mutazioni di AIRE) determina una ridotta produzione di
TNF-a, con conseguente difetto di produzione di IL-17 da parte dei
linfociti T (Pedroza et al., 2012).
Infine, due studi recenti hanno dimostrato che la suscettibilità a CMC
può essere legata anche a mutazioni eterozigoti di STAT1 (Liu et al.,
2011; van de Veerdonk et al., 2011). Abbiamo visto in precedenza
cone mutazioni loss-of-function o dominanti-negative dello stesso
gene si associno a quadri di infezione da virus e patogeni intracellulari, o da micobatteri, rispettivamente. Le mutazioni STAT1 associate
a CMC sono invece di tipo gain-of-function. Il meccanismo attraverso
cui esse causano CMC è ancora poco chiaro: l’aumento di risposta a
IFN di tipo 1 potrebbe determinare autoimmunità, con produzione di
anticorpi anti-IL-17 (Crow et al., 2011). Alternativamente, l’aumento
di attività biologica di STAT1 potrebbe causare una minore induzione
di risposte STAT3-dipendenti a IL-6, IL-21 e IL-23, noti induttori di
IL-17. In accordo con tale ipotesi, il numero di linfociti TH17 è fortemente ridotto in questi pazienti (Liu et al., 2011).
ferazione dei cheratinociti e delle cellule staminali dell’epidermide,
verso cui l’HPV ha uno spiccato tropismo.
L’infezione da HPV nell’uomo determina frequentemente patologie
della cute (verruche) e della mucosa ano-genitale. Non tutti i ceppi
di HPV causano malattia nella popolazione generale; in particolare,
i genotipi di b-HPV sprovvisti di ORF5 e ORF8 stabiliscono infezione
latente asintomatica. Al contrario, questi stessi ceppi di HPV sono
responsabili delle manifestazioni cliniche nei pazienti affetti da EV
(Orth, 2006).
Nel 2002, mutazioni responsabili di EV vennero dimostrate in due
geni, identificati mediante clonaggio posizionale: EVER1 e EVER2,
localizzati a distanza di soli 4.7kb l’uno dall’altro, in posizione
17q25. Le proteine transmembrana EVER1 ed EVER2 sono ampiamente espresse in cellule del sistema ematopoietico e nei cheratinociti e fanno parte di una nuova famiglia di proteine, denominata
transmembrane channel-like (TMC) per la presenza di un dominio
transmembrana conservato in tutti i componenti della famiglia. Il
gene EVER1 è anche noto come TMC6, mentre EVER2 corrisponde
a TMC8.
Tutte le mutazioni associate ad EV finora identificate eliminano il dominio TMC delle proteine EVER1 e EVER2. Attraverso la formazione
di un complesso con lo zinc-transporter 1 (ZnT-1), le proteine EVER1
e EVER2 bloccano l’induzione del fattore trascrizionale AP-1 mediata
da zinco e da alcune citochine (TGF-a, TGF-b) e inibiscono la proliferazione dei cheratinociti. Tale attività inibitoria viene superata a
seguito dell’infezione da HPV. In particolare, la proteina codificata
da ORF5 dell’HPV lega il complesso EVER-ZnT-1 bloccandone l’effetto inibitorio sulla proliferazione cellulare (Lazarczyk et al., 2008).
Queste osservazioni spiegano perché ceppi di b-HPV privi di ORF5 e
ORF8 non siano in grado di determinare malattia nei soggetti normali; al contrario, nei pazienti con mutazioni dei geni EVER1 o EVER2,
non è necessaria la presenza di ORF5 e ORF8 per innescare la proliferazione dei cheratinociti indotta da HPV (Patel et al., 2010).
In questo senso, EVER1 e EVER2 rappresentano quindi altri componenti della “immunità intrinseca”, cioè di quel complesso di processi
di resistenza ad agenti infettivi che non dipendono da cellule del
sistema ematopoietico.
Prospettive
Epidermodisplasia verruciforme: una
immunodeficienza congenita con selettiva
predisposizione ad infezione da β-papillomavirus
Nel 1922, Lewandowsky e Lutz descrissero una patologia dell’epidermide, ad esordio precoce, caratterizzata da lesioni cutanee persistenti dall’aspetto di verruche piane o di macule, con tendenza alla
disseminazione e con possibile evoluzione verso la degenerazione
maligna. La natura di tale patologia, oggi nota col termine di epidermodisplasia verruciforme (EV), è rimasta controversa per diversi decenni, benché già nel 1933 Cockayne ne avesse postulato un’origine
genetica, in base al frequente riscontro di consanguineità parentale e alla ricorrenza della malattia in diversi familiari. Negli anni ’70
venne dimostrata la presenza di papillomavirus umano (HPV) nelle
lesioni EV.
I papillomavirus sono piccoli virus con capside icosaedrico e senza
envelope, il cui genoma è costituito da DNA a doppia elica. Se ne
riconoscono oltre 100 genotipi diversi, che vengono raggruppati in 5
generi (a, b, g, m, n) che conservano una simile organizzazione genetica, con almeno 8 open-reading frames (ORF). Tra questi, l’ORF5
e l’ORF8 codificano per proteine implicate nell’induzione di proli-
112
Lo studio delle malattie infettive a base strettamente mendeliana ha
permesso di stabilire in modo preciso il ruolo di alcuni meccanismi
di difesa antimicrobica nell’uomo. Questi studi hanno importante valore euristico. Evidenziando importanti differenze nei meccanismi di
difesa anti-microbica nell’uomo e nel topo, essi sottolineano anche
i limiti degli studi nell’animale atti ad esplorare la suscettibilità o
la resistenza ad agenti infettivi. Inoltre, la scoperta che mutazioni
diverse nello stesso gene conferiscono una aumentata suscettibilità
a gruppi del tutto diversi di patogeni (come nel caso del rischio di
infezioni virali, da micobatteri o da candida in pazienti con mutazioni
del gene STAT1), rende evidente come siano complesse e intricate
le vie di trasduzione del segnale che sono alla base della difesa
anti-infettiva.
Parallelamente, studi strettamente genetici atti a definire il tasso di
variabilità dei geni implicati nelle difese immunitarie, hanno dimostrato come alcuni di essi (es: TLR3, MYD88, TRIF) tollerino pochissima variabilità a livello aminoacidico, mentre altri (es: TLR4) siano
più polimorfici (Casanova et al., 2011). Non è casuale che le malattie
infettive su base mendeliane finora identificate siano dovute proprio
a mutazioni a carico del primo gruppo di geni. È probabile che il
basso grado di polimorfismo a carico di questi geni rifletta la pres-
Controllo genetico, cellulare e molecolare della predisposizione a singoli agenti microbici
sione selettiva esercitata sull’uomo da agenti infettivi; mutazioni di
questi geni esporrebbero quindi a rischio elevato di malattie infettive
potenzialmente letali. Se così è, c’è da attendersi che mutazioni a
carico di altri geni non polimorfici (come quelli per TLR-7, -8 e -9 e
per alcuni dei geni che codificano per IFN-a (Casanova et al., 2011;
Manry et al., 2011) possano causare nell’uomo malattie infettive ge-
neticamente determinate. Alternativamente, è possibile che il grado
di conservazione a carico di questi geni rifletta la selezione esercitata da specie microbiche recentemente scomparse. In ogni caso,
è verosimile che questo affascinante capitolo, in rapida evoluzione,
si arricchisca di nuove e numerose scoperte nel corso dei prossimi
anni.
Box di orientamento
Che cosa si prima:
Le malattie infettive sono patologie tipicamente acquisite; la diversa risposta individuale ad uno stesso agente infettivo dipende dal diverso grado di
virulenza e a fattori concausali di rischio ambientali e costituzionali.
Le immunodeficienze primitive rappresentano un gruppo particolare di malattie genetiche caratterizzate in modo specifico da aumentato rischio di
malattie infettive. Queste ultime comprendono tipicamente un gruppo esteso di microrganismi patogeni.
Cosa sappiamo adesso:
Difetti genetici a carico di molecole coinvolte nel riconoscimento e nella risposta a singoli agenti microbici possono determinare quadri di suscettibilità
ad un gruppo ristretto di patogeni.
Lo studio di queste condizioni ha permesso di definire il ruolo essenziale svolto da alcune vie di segnale e di interazione cellulare nei meccanismi di
difesa anti-infettiva nell’uomo. Tali evidenze erano inattese in base a precedenti studi condotti nel topo.
Quali ricadute sulla pratica clinica:
L’identificazione delle basi molecolari di suscettibilità geneticamente determinata a malattie infettive consente di stabilire il rischio prognostico nei
singoli pazienti.
Nei pazienti con suscettibilità mendeliana a malattie da micobatteri, la natura del difetto genetico permette di definire la terapia più appropriata (terapia
antimicrobica eventualmente asociata a IFN-g o trapianto di cellule staminali ematopoietiche).
Analogamente, l’impiego di IFN-a può essere postulato in pazienti con encefalite erpetica da difetto di segnale via TLR-3.
Nei pazienti con malattie invasive da piogeni legate a difetti di MyD88 e IRAK4, è utile la profilassi antibatterica continuativa.
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** In questo articolo viene fornita la prima dimostrazione che l’encefalite erpetica
può essere dovuta a difetti monogenici lungo la via dei TLR e della sintesi di IFN
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Dupuis S, Dargemont C, Fieschi C, et al. Impairment of mycobacterial but not
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** In questo lavoro, si fornisce la dimostrazione di come alcune mutazioni STAT1
compromettano la funzione dei complessi GAF, ma non ISGF3, determinando
suscettibilità a micobatteriosi, ma non ad infezioni virali.
Dupuis S, Jouanguy E, Al-Hajjar S, et al. Impaired response to interferon-alpha/beta
and lethal viral disease in human STAT1 deficiency. Nat Genet 2003;33:388-91.
** Questo articolo dimostra come mutazioni bialleliche nulle di STAT1 compromettano la funzione sia del complesso trascrizionale GAF che di quello ISGF3,
causando al contempo suscettibilità ad infezioni da microbatteri e da virus.
Ferwerda B, Ferwerda G, Plantinga TS, et al. Human dectin-1 deficiency and
mucocutaneous fungal infections. N Engl J Med 2009;361:1760-7.
Filipe-Santos O, Bustamante J, Haverkamp MH, et al. X-linked susceptibility to
mycobacteria is caused by mutations in NEMO impairing CD40-dependent IL-12
production. J Exp Med 2006;203:1745-59.
Glocker EO, Hennigs A, Nabavi M, et al. A homozygous CARD9 mutation in a family with susceptibility to fungal infections. N Engl J Med 2009;361:1727-35.
*In questo lavoro viene fornita la prima convincente dimostrazione che difetti
nei meccanismi di riconoscimento e risposta a b-glucano causino CMC e dermatofitosi.
Guo Y, Audry M, Ciancanelli M, et al. Herpes simplex virus encephalitis in a patient with complete TLR3 deficiency: TLR3 is otherwise redundant in protective
immunity. J Exp Med 2011;208:2083-98.
Hambleton S, Salem S, Bustamante J, et al. IRF8 mutations and human dendritic-cell immunodeficiency. N Engl J Med 2011;365:127-38.
*Questo articolo rappresenta la prima dimostrazione di un difetto genetico che
compromette nell’uomo la generazione e funzione di cellule dendritiche.
Holland SM, DeLeo FR, Elloumi HZ, et al. STAT3 mutations in the hyper-IgE syndrome. N Engl J Med 2007;357:1608-19.
Jouanguy E, Altare F, Lamhamedi S, et al. Interferon-gamma-receptor deficiency in an infant with fatal bacille Calmette-Guérin infection. N Engl J Med
1996;335:1956-61.
**In questo articolo, viene fornita la prima dimostrazione di malattie infettive su
base genetica mendeliana.
113
L.D. Notarangelo
Jouanguy E, Lamhamedi-Cherradi S, Altare F, et al. Partial interferon-gamma receptor 1 deficiency in a child with tuberculoid bacillus Calmette-Guérin infection
and a sibling with clinical tuberculosis. J Clin Invest 1997;100:2658-64.
Jouanguy E, Lamhamedi-Cherradi S, Lammas D, et al. A human IFNGR1 small
deletion hotspot associated with dominant susceptibility to mycobacterial infection. Nat Genet 1999;21:370-8.
Jouanguy E, Dupuis S, Pallier A, et al. In a novel form of IFN-gamma receptor 1 deficiency, cell surface receptors fail to bind IFN-gamma. J Clin Invest
2000;105:1429-36.
Kisand K, Bøe Wolff AS, Podkrajsek KT, et al. Chronic mucocutaneous candidiasis
in APECED or thymoma patients correlates with autoimmunity to Th17-associated cytokines. J Exp Med 2010;207:299-308.
* Assieme al lavoro di Puel et al. (2010), questo articolo dimostra come la
produzione di autoanticorpi anti-IL-17 causi CMC in pazienti con APECED.
Lazarczyk M, Pons C, Mendoza JA, et al. Regulation of cellular zinc balance as
a potential mechanism of EVER-mediated protection against pathogenesis by
cutaneous oncogenic human papillomaviruses. J Exp Med 2008;205:35-42.
* In questo articolo viene dimostrato il meccanismo d’azione delle proteine EVER,
mutate in pazienti con epidermodisplasia verruciforme.
Liu L, Okada S, Kong XF, et al. Gain-of-function human STAT1 mutations impair
IL-17 immunity and underlie chronic mucocutaneous candidiasis. J Exp Med
2011;208:1635-48.
** Questo lavoro fornisce la sorprendente dimostrazione che mutazioni gain-offunction di STAT1 determinano CMC nell’uomo.
Manry J, Laval G, Patin E, et al. Evolutionary genetic dissection of human interferons. J Exp Med 2011;208:2747-59.
Milner JD, Brenchley JM, Laurence A, et al. Impaired T(H)17 cell differentiation in subjects with autosomal dominant hyper-IgE syndrome. Nature
2008;452:773-6.
Minegishi Y, Saito M, Tsuchiya S, et al. Dominant-negative mutations in the DNAbinding domain of STAT3 cause hyper-IgE syndrome. Nature 2007;448:105862.
** Questo lavoro dimostra che la sindrome con iper-IgE è legata a mutazioni
dominanti-negative di STAT3, e pone le basi per le successive scoperte delle
basi molecolari della CMC.
Minegishi Y, Saito M, Nagasawa M, et al. Molecular explanation for the contradiction between systemic Th17 defect and localized bacterial infection in hyper-IgE
syndrome. J Exp Med. 2009;206:1291-301.
Patel T, Morrison LK, Rady P, Tyring S. Epidermodysplasia verruciformis and susceptibility to HPV. Dis Markers 2010;29:199-206.
Pedroza LA, Kumar V, Sanborn KB, et al. Autoimmune regulator (AIRE) contributes
to Dectin-1-induced TNF-a production and complexes with caspase recruitment
domain-containing protein 9 (CARD9), spleen tyrosine kinase (Syk), and Dectin-1. J Allergy Clin Immunol 2012;129:464-472.
* Attraverso la dimostrazione che AIRE forma un complesso con CARD9 nei
monociti, questo lavoro offre una nuova chiave interpretativa della CMC associata a sindrome APECED.
Pérez de Diego R, Sancho-Shimizu V, Lorenzo L, et al. Human TRAF3 adaptor
molecule deficiency leads to impaired Toll-like receptor 3 response and susceptibility to herpes simplex encephalitis. Immunity 2010;33:400-11.
Picard C, Puel A, Bonnet M, et al. Pyogenic bacterial infections in humans with
IRAK-4 deficiency. Science 2003;299:2076-9.
** Questo fondamentale articolo dimostra che difetti di segnale via TLR che coinvolgono la via canonica di attivazione (MyD88 e IRAK4-dipendente) determinano
nell’uomo suscettibilità a malattie invasive da piogeni.
Picard C, von Bernuth H, Ghandil P, et al. Clinical features and outcome of patients with IRAK-4 and MyD88 deficiency. Medicine 2010;89:403-25.
Picard C, Casanova JL, Puel A. Infectious diseases in patients with IRAK-4,
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Puel A, Döffinger R, Natividad A, et al. Autoantibodies against IL-17A, IL-17F,
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*Assieme al lavoro di Kisand et al. (2010), questo articolo dimostra come la
produzione di autoanticorpi anti-IL-17 causi CMC in pazienti con APECED.
Puel A, Cypowyj S, Bustamante J, et al. Chronic mucocutaneous candidiasis in humans with inborn errors of interleukin-17 immunity. Science
2011;332:65-8.
**Questo articolo dimostra in modo diretto e definitivo il ruolo della IL-17 nella
difesa contro la candida.
Ramoz N, Rueda LA, Bouadjar B, et al. Mutations in two adjacent novel genes are
associated with epidermodysplasia verruciformis. Nat Genet 2002;32:579-81.
* In questo articolo, vengono identificate le basi molecolari della epidermodisplasia verruciforme.
Sancho-Shimizu V, Pérez de Diego R, Lorenzo L, et al. Herpes simplex encephalitis in children with autosomal recessive and dominant TRIF deficiency. J Clin
Invest 2011;121:4889-902.
Vogt G, Chapgier A, Yang K, et al. Gains of glycosylation comprise an unexpectedly large group of pathogenic mutations. Nat Genet 2005;37:692-700.
von Bernuth H, Picard C, Jin Z, et al. Pyogenic bacterial infections in humans with
MyD88 deficiency. Science 2008;321:691-6.
* Questo articolo conferma in modo definitivo che difetti di TLR via MyD88 e
IRAK4 determinano nell’uomo suscettibilità ad infezioni invasive da piogeni.
Zhang SY, Jouanguy E, Ugolini S, et al. TLR3 deficiency in patients with herpes
simplex encephalitis. Science 2007;317:1522-7.
** In questo lavoro viene stabilito in via definitiva che la via di segnale dipendente
da TLR3 è assolutamente necessaria per proteggere nei confronti dell’encefalite
erpetica.
Corrispondenza
Luigi D. Notarangelo, Division of Immunology and The Manton Center for Orphan Disease Research, Children’s Hospital Boston, Harvard Medical
School, Karp Family Research Building 1, Blackfan Circle, Boston, MA 02115 (USA). Tel. +1-(617)-919-2276. Fax. +1-(617)-730-0709.
E-mail: [email protected].
114
Aprile-Giugno 2012 • Vol. 42 • N. 166 • pp. 115-121
focus
I rachitismi ipofosfatemici
Giuseppe Saggese, Francesco Vierucci 1, Paolo Simi 2
1
2
Clinica Pediatrica, Università di Pisa;
U.O. Citogenetica e Genetica Molecolare
Riassunto
I rachitismi ipofosfatemici rappresentano forme rare di rachitismo trasmesse geneticamente che negli ultimi anni sono state meglio caratterizzate da una
diagnosi molecolare. Le recenti acquisizioni sulla regolazione del metabolismo fosfo-calcico hanno evidenziato come il fattore di crescita fibroblastico
23 (fibrobast growth factor 23, FGF23) svolga un ruolo centrale nella patogenesi dei rachitismi ipofosfatemici: infatti, livelli elevati di FGF23 determinano
l’ipofosfatemia che porta all’instaurarsi delle lesioni rachitiche. Esistono diverse forme di rachitismo ipofosfatemico in cui i livelli di FGF23 sono elevati o
inappropriatamente normali per l’ipofosfatemia: il rachitismo ipofosfatemico X-linked dovuto a mutazione inattivante del gene PHEX, la forma autosomico
dominante dovuta a mutazione attivante del gene FGF23, le forme autosomiche recessive (tipo 1 e tipo 2) dovute a mutazione dei geni DMP1 e ENPP1,
rispettivamente. Esiste inoltre una forma di rachitismo ipofosfatemico ereditario con ipercalciuria, un disordine autosomico recessivo caratterizzato da una
mutazione del gene SLC34A3 in cui la fosfaturia consegue ad un difetto primitivo renale, per cui i livelli di FGF23 sono ridotti o ai limiti bassi della norma.
Nonostante la diagnosi di queste forme genetiche di rachitismo rimanga essenzialmente clinica, la diagnosi genetica può dare importanti informazioni sul
tipo di rachitismo ipofosfatemico, sulla prognosi e sulla terapia. Inoltre, una più precisa identificazione dei meccanismi molecolari alla base delle singole
patologie potrà, in un prossimo futuro, identificare nuovi target terapeutici.
Summary
Hypophosphatemic rickets are rare forms of rickets that in recent years have been characterized by a genetic diagnosis. Recent findings on the regulation of phosphocalcium metabolism have shown that fibroblast growth factor 23 (FGF23) plays a central role in the pathogenesis of hypophosphatemic rickets: indeed, high levels of
FGF23 are responsible for the onset of hypophosphataemia leading to the rachitic lesions. Nowadays different forms of hypophosphatemic rickets have been characterized: X-linked hypophosphatemic rickets due to inactivating mutation of the PHEX gene, autosomal dominant form caused by activating mutation of the FGF23 gene, the
autosomal recessive forms (type 1 and type 2) due to mutations in DMP1 and ENPP1 genes, respectively. In these forms levels of FGF23 are elevated or inappropriately
normal for the hypophosphatemia. Moreover, there is a form of hereditary hypophosphatemic rickets with hypercalciuria, an autosomal recessive disorder characterized
by a mutation in the SLC34A3 gene in which phosphaturia is due to a renal primary defect, so the levels of FGF23 are reduced or at the lower limits of normal. Despite
the diagnosis of these genetic forms of rickets remains essentially a clinical one, genetic diagnosis gives important information on the type of hypophosphatemic rickets,
prognosis and treatment. In addition, a more precise knowledge of molecular mechanisms of each disorder may, in the near future, identify new therapeutic targets.
Introduzione
Il rachitismo è una patologia caratterizzata da una ridotta mineralizzazione del tessuto osseo in accrescimento, con conseguente accumulo di matrice ossea non mineralizzata, detta tessuto osteoide
(Rauch, 2003). Il rachitismo è una condizione tipica dell’età evolutiva, in quanto si presenta prima della saldatura delle epifisi delle ossa
lunghe e colpisce soprattutto le ossa a più rapido accrescimento
come il cranio, le coste, il polso, le ginocchia e le caviglie. Il rachitismo carenziale, dovuto ad un deficienza di vitamina D, rappresenta
la causa più frequente di rachitismo; esistono, tuttavia, forme più
rare di rachitismo trasmesse geneticamente che negli ultimi anni
sono state meglio caratterizzate. I rachitismi ipofosfatemici, contraddistinti dalla presenza di ridotti livelli plasmatici di fosforo (Tab. 1),
rappresentano le forme più frequenti di rachitismo genetico.
Regolazione dei livelli circolanti di fosfato
Livelli appropriati di fosfato sono fondamentali per i corretti processi
di mineralizzazione ossea: in presenza di ipofosfatemia, infatti, si
instaurano deformità ossee con alterazioni dei processi di accrescimento. Bassi livelli plasmatici di fosfato impediscono la normale
apoptosi dei condrociti ipertrofici della cartilagine di accrescimento,
con rigonfiamento cellulare e disorganizzazione del piatto di crescita
(Sabbagh et al., 2005).
Un ruolo centrale nella regolazione dei livelli plasmatici di fosfato è
svolto dal fattore di crescita fibroblastico 23 (fibrobast growth factor
23, FGF23), un ormone di recente caratterizzazione ad azione fosfaturica (Alon, 2010). L’FGF23 è prodotto dagli osteociti e determina
fosfaturia inibendo, a livello renale, i canali del fosfato sodio dipendenti NaPi2a e NaPi2c. In particolare, l’FGF23 agisce attraverso la
formazione di un eterotrimero con il suo recettore FGFR1 ed il prodotto del gene KLOTHO (Prié et al., 2010). In figura 1 è schematizzato l’asse osso-rene-paratiroidi-intestino nel quale l’FGF23 partecipa,
insieme al paratormone e all’1,25-diidrossivitamina D, alla regolazione del metabolismo fosfo-calcico (Bastepe et al., 2008).
Diverse forme di rachitismo ipofosfatemico sono dovute a mutazioni
di geni implicati nella regolazione dei livelli circolanti di FGF23, che
Tabella I.
Valori normali di fosforo plasmatico durante l’età evolutiva (modificato da Langlois V. Laboratory evaluation at different ages. In: Geary
DF, Schaefer F. Comprehensive pediatric nephrology. Mosby Elsevier
2008:39-54).
Età
Fosforo
(mg/dl)
Fosforo
(mmol/l)*
0 - 12 mesi
4.8 – 7.4
1.55 – 2.39
1 – 5 anni
4.5 – 6.5
1.45 – 2.10
6 – 12 anni
3.6 – 5.8
1.16 – 1.32
13 – 20 anni
2.3 – 4.5
0.74 – 1.45
*Per convertire i mg/dl in mmol/l moltiplicare per 0.3229.
115
G. Saggese et al.
Figura 1.
Asse osso-rene-paratiroidi-intestino deputato al controllo del metabolismo fosfo-calcico. Le frecce continue indicano una stimolazione, le
frecce tratteggiate indicano una inibizione.
PTH: paratormone; FGF23: fattore di crescita fibroblastico 23.
NaPi2a e NaPi2c: canali del fosfato sodio dipendenti espressi a livello
renale.
NaPi2b: canali del fosfato sodio dipendenti espressi a livello intestinale.
risultano patologicamente aumentati o inappropriatamente normali
per l’ipofosfatemia. Esistono, inoltre, forme più rare in cui il rachitismo ipofosfatemico dipende da un difetto primitivo renale (Tab. 2).
Rachitismo ipofosfatemico X-linked
Il rachitismo ipofosfatemico X-linked (XLHR, MIM 307800) rappresenta la più frequente causa di rachitismo genetico, con un’incidenza di 1:20.000. La malattia è trasmessa come carattere X-linked
dominante; caratteristica istologica dell’XLHR è la presenza di difetti
di mineralizzazione peri-osteocitici che persistono nonostante la
correzione dell’ipofosfatemia e riflettono un difetto primitivo degli
osteoblasti. L’XLRH è causato da una mutazione inattivante del gene
PHEX (phosphate-regulating gene with homologies to endopeptidases on the X-chromosome; Xp22.1), espresso dagli osteoblasti presenti nel tessuto osseo e dagli odontoblasti a livello dentale (Pettifor,
2008). In una discreta percentuale di pazienti con XLHR sono stati
riscontrati livelli di FGF23 elevati o inappropriatamente normali per
l’ipofosfatemia. Pertanto, era stato ipotizzato che il gene PHEX codificasse per una endopeptidasi coinvolta direttamente nel catabolismo
Figura 2.
La figura rappresenta l’ipotesi ASARM secondo cui il prodotto del gene
PHEX mutato non eserciterebbe il suo ruolo fisiologico di controllo dello
stato di fosforilazione dei residui ASARM (acidic serine- and aspartaterich motif) delle proteine SIBLING (small integrin-binding ligand N-linked
glycoprotein) che regolano i normali processi di mineralizzazione e la
secrezione di FGF23 da parte degli osteociti. I residui ASARM fosforilati
comporterebbero un’inibizione dei processi di mineralizzazione ossea
portando allo sviluppo di osteomalacia.
MEPE: matrix extracellular phosphoglycoprotein; DMP1: dentin matrix
protein 1; BSP: sialoproteina ossea; OPN: osteopontina.
dell’FGF23, anche se tale ipotesi non è stata in seguito confermata.
Secondo recenti studi (Addison et al., 2010) alla base dei difetti di
mineralizzazione primitivi dell’XLRH ci sarebbe un’alterazione delle
cosiddette proteine SIBLING (small integrin-binding ligand N-linked
glycoprotein) che regolano i normali processi di mineralizzazione
ossea e la secrezione di FGF23 da parte degli osteociti. Rientrano
tra queste proteine la proteina MEPE (matrix extracellular phosphoglycoprotein), la proteina DMP1 (dentin matrix protein 1), la sialoproteina ossea e l’osteopontina. Queste proteine presentano dei domini
ASARM (acidic serine- and aspartate-rich motif) che, se fosforilati,
sono inibitori fisiologici dei processi di mineralizzazione. Secondo
questa “ipotesi ASARM” nel XLRH il difetto del gene PHEX comporterebbe una eccessiva fosforilazione dei residui ASARM e quindi un
persistente difetto di mineralizzazione ossea che non può essere
modificato dalla terapia (Fig. 2). Comunque, non tutti gli autori concordano con questa ipotesi e, di fatto, non è ancora del tutto chiaro
come PHEX regoli la produzione dell’FGF23 (David et al., 2010).
Clinicamente, la malattia esordisce nel 1°-2° anno di vita: i bambini
affetti sviluppano importanti deformità ossee, soprattutto a carico
delle ossa lunghe a rapido accrescimento, in particolare quando iniziano la deambulazione. Gli arti inferiori appaiono tendenzialmente
Tabella II.
Diverse forme di rachitismo ipofosfatemico e relativo gene coinvolto nella patogenesi.
Forme FGF23 dipendenti
Gene
Locus
Mutazione
MIM
X-linked dominante (XLHR)
PHEX
Xp22.2-p22.1
Inattivante
307800
Autosomico dominante (ADHR)
FGF23
12p13.3
Attivante
193100
Autosomico recessivo 1 (ARHR1)
DMP1
4q21
Inattivante
241520
Autosomico recessivo 2 (ARHR2)
ENPP1
6q22-q23
Inattivante
613312
Difetti primitivi renali
Ereditario con ipercalciuria (HHRH)
X-linked recessivo
116
Gene
Locus
Mutazione
MIM
SLC34A3
9q34
Inattivante
241530
CLCN5
6q22-q23
Inattivante
300554
I rachitismi ipofosfatemici
Figura 3.
Deformità degli arti inferiori in pazienti affetti da rachitismo ipofosfatemico.
A-C: varismo; D: valgismo; E: deformità a colpo di vento (deformità mista varismo-valgismo).
Si noti la bassa statura disarmonica.
ricurvi, con coxa vara e ginocchio varo o valgo, l’andatura è anserina e vi è una bassa statura disarmonica con prevalenza del tronco
sugli arti inferiori (i soggetti non trattati hanno una statura definitiva
prevista variabile dai 130 ai 165 cm) (Fig. 3). È spesso presente
il tipico slargamento delle regioni metafisarie (braccialetto/caviglia
rachitici) mentre non vi sono generalmente manifestazioni tetaniche
da ipocalcemia; poco frequenti sono il rosario rachitico ed il solco
di Harrison. Da adulti, i soggetti possono sviluppare osteomalacia,
entesopatia, processi degenerativi a carico delle articolazioni ed alterazioni dentali come deformità pulpare, alterazioni della dentina
intraglobulare ed ascessi periapicali.
I segni radiologici sono simili a quelli presenti nel rachitismo carenziale: rarefazione della trabecolatura ossea, slargamento delle metafisi con deformazione “a coppa” ed irregolarità del piatto epifisario
(Fig. 4) (Baroncelli et al., 2004).
Dal punto di vista biochimico si riscontrano ipofosfatemia, fosfaturia elevata, ridotti valori di TmPO4/GFR (trasporto tubulare massimo del fosfato normalizzato per la frazione di filtrazione glomerulare), normocalcemia, valori di fosfatasi alcalina aumentati, valori
di paratormone nella norma o lievemente aumentati, valori di 25idrossivitamina D normali, valori di 1,25-diidrossivitamina D ridotti
o inappropriatamente normali per l’ipofosfatemia, valori di FGF23
Figura 4.
Bambina di 5 anni affetta da rachitismo ipofosfatemico X-linked. A livello degli arti inferiori (A) si nota un evidente slargamento delle metafisi con
deformazione “a coppa” ed irregolarità del piatto epifisario. A livello degli arti inferiori (B), oltre alle alterazioni precedenti, si osserva importante
valgismo delle ginocchia, più accentuato a destra.
117
G. Saggese et al.
Tabella III.
Parametri biochimici nelle varie forme di rachitismo ipofosfatemico.
Patologia
Gene coinvolto
FGF23
Ca
UCa
P
Tmp/GFR
FA
PTH
25-OH-D
1,25(OH)2D
XLHR
PHEX
N* ↑
N
N
↓
↓
↑
N
N
↓ N*
ADHR
FGF23
N* ↑
N
N
↓
↓
↑
N
N
↓ N*
ARHR
HHRH
DMP1
N* ↑
N
N
↓
↓
↑
N
N
↓ N*
ENPP1
N* ↑
N
N
↓
↓
↑
N
N
↓ N*
SLC34A3
↓N
N
↑
↓
↓
↑
↓
N
↑
* Valori normali ma inappropriati per l’ipofosfatemia
Ca: calcio totale; UCa: calciuria; P: fosforo; Tmp/GFR: trasporto tubulare massimo del fosfato normalizzato per la frazione di filtrazione glomerulare; FA: fosfatasi alcalina;
PTH: paratormone; 25-OH-D: 25-idrossivitamina D; 1,25(OH)2D: 1,25-diidrossivitamina D.
elevati o inappropriatamente normali per l’ipofosfatemia (Tiosano et
al., 2009; Igaki et al., 2011). L’ipofosfatemia si sviluppa nei primi
mesi di vita per cui il dosaggio della fosfatemia rappresenta una
delle indagini più importanti da effettuare in pazienti con sospetto
clinico di XLHR o con anamnesi familiare positiva.
Altre forme di rachitismo ipofosfatemico FGF23
dipendenti (Tab. 2)
Il rachitismo ipofosfatemico autosomico dominante (ADHR, MIM
193100) si presenta con penetranza ed età di insorgenza variabili. La
malattia è dovuta a mutazione attivante del gene FGF23 (12p13.3)
che rende il suo prodotto proteico resistente ai normali processi di
degradazione. Anche questa forma è caratterizzata da elevati livelli circolanti di FGF23; clinicamente la malattia è indistinguibile
dall’XLHR. Alcuni pazienti sviluppano rachitismo ipofosfatemico durante l’infanzia, per poi divenire spontaneamente asintomatici con
l’età; esistono al contrario casi (in particolare le giovani donne in
fase post-puberale) che sviluppano ipofosfatemia ed osteomalacia
solo in età giovane-adulta. Recentemente, i livelli circolanti di FGF23
sono stati messi in relazione con lo stato marziale: in questi pazienti
i livelli di sideremia e di ferritina correlano inversamente con i livelli
circolanti di FGF23 e direttamente con i valori di fosfatemia. Questi
risultati suggeriscono come lo stato marziale possa influenzare la
secrezione di FGF23 e come i normali processi di regolazione vengano meno nei pazienti con ADHR. Pertanto, tale patologia potrebbe
slatentizzarsi quando si sviluppa una carenza marziale, come durante l’infanzia e l’adolescenza. Resta da capire se i pazienti con ADHR
possano trovare giovamento da una supplementazione con ferro a
basso dosaggio (Imel et al., 2011).
Il rachitismo ipofosfatemico autosomico recessivo di tipo 1
(ARHR1, MIM 241520) è causato da una mutazione inattivante del
gene DMP1 (4q21) che codifica per la dentin matrix protein 1, una
delle proteine SIBLING specifica del tessuto osseo e dentario. Questa
proteina sembra svolgere un’azione inibitrice diretta sull’FGF23 per
cui, in seguito alla mutazione, i livelli circolanti di FGF23 aumentano
e causano fosfaturia. La malattia, che si sviluppa più frequentemente in bambini di genitori consanguinei, può rendersi manifesta più
tardivamente rispetto alle altre forme. Il quadro clinico, le deformità
scheletriche, le alterazioni dentarie ed il quadro biochimico sono sovrapponibili all’XLHR e all’ADHR (Ruppe et al., 2011).
Il rachitismo ipofosfatemico autosomico recessivo di tipo 2
(ARHR2, MIM 613312) è causato da mutazioni inattivanti del gene
ENPP1 (ecto nucleotide pyrophosphatase phosphodiesterase 1;
6q22-q23) che regola la sintesi del pirofosfato, inibitore fisiologico
della deposizione dei cristalli di idrossiapatite e della differenziazione
118
degli osteobalsti. Mutazioni inattivanti di ENPP1 erano già note causare la calcificazione arteriosa generalizzata dell’infanzia, malattia
autosomica recessiva che talvolta si associa anche ad ipofosfatemia.
I pazienti con ARHR2 presentano un fenotipo sovrapponibile a quello
dei pazienti con XLHR o ADHR; in particolare, possono presentare
una scarsa risposta alla terapia con sali di fosfato e metaboliti della
vitamina D. Anche in questi soggetti i livelli di FGF23 sono elevati o
inappropriatamente normali per l’ipofosfatemia. In questi pazienti vi
è inoltre il timore che la terapia possa portare all’instaurarsi delle
calcificazioni arteriose (Levy-Litan et al., 2010).
Rachitismi ipofosfatemici da difetto primitivo renale
(Tab. 2)
Il rachitismo ipofosfatemico ereditario con ipercalciuria (HHRH,
MIM 241530) è una patologia autosomica recessiva dovuta a mutazione del gene SLC34A3 (9q34) che codifica per il cotrasportatore
sodio-fosfato NaPi2c. In questa condizione la fosfaturia consegue ad
un difetto primitivo renale, pertanto i livelli di FGF23 sono ridotti o ai
limiti bassi della norma. Per questo motivo l’ipofosfatemia stimola efficacemente la produzione di 1,25-diidrossivitamina D che aumenta
l’assorbimento intestinale di fosforo e calcio portando ad ipercalciuria, in presenza di normocalcemia. Questa forma si associa, infatti,
ad un elevato rischio di nefrolitiasi (Phulwani et al. 2011).
Il rachitismo ipofosfatemico X-linked recessivo (MIM 300554)
è una malattia autosomica recessiva dovuta a mutazione del gene
CLCN5 (Xp11.23-p11.22) che codifica per un canale renale per il
cloro voltaggio dipendente. Questa forma fa parte del complesso
della malattia di Dent ed è caratterizzata da nefrolitiasi, ipercalciuria,
proteinuria ed insufficienza renale progressiva.
In tabella 3 sono riportati i parametri biochimici che caratterizzano i
vari rachitismi ipofosfatemici.
Con il progresso delle conoscenze genetiche, sono state descritte
diverse casistiche di pazienti affetti da rachitismo ipofosfatemico
con i relativi difetti genetici identificati (Ruppe et al., 2011). Presso la Clinica Pediatrica dell’Università di Pisa sono stati valutati
46 pazienti (14 maschi) affetti da rachitismo ipofosfatemico (età
alla diagnosi 7.9 ± 9.0 anni). Di questi, 31 pazienti (11 maschi,
età media 23.5 ± 16.7 anni) sono stati analizzati dal punto di vista
genetico: il gene più frequentemente mutato è risultato il gene
PHEX (n = 28), seguito dal gene FGF23 (n = 3); nessuna mutazione
è stata riscontrata a carico dei geni DMP1 e ENPP1. Circa il 60%
delle mutazioni sono risultate a carattere familiare e 17 mutazioni
del gene PHEX non erano state precedentemente descritte in letteratura (Saggese et al., 2011).
I rachitismi ipofosfatemici
Figura 5.
Esempi di complicanze della terapia con sali di fosfato e metaboliti della vitamina D.
A: Nefrocalcinosi di grado 1 (anelli parenchimali caratterizzati da iperecogenicità delle piramidi midollari soprattutto nelle loro porzioni periferiche)
dovuto ad eccesso di terapia con metaboliti della vitamina D.
B: Paratiroide iperplastica (5.6 mm x 4.7 mm) da iperparatiroidismo secondario dovuto ad eccesso relativo di terapia con sali di fosfato.
Terapia
La terapia dei rachitismi ipofosfatemici caratterizzati da elevati livelli
di FGF23 (XLHR, ADHR, ARHR 1 e 2) si basa sulla somministrazione
pluriquotidiana di sali di fosfato inorganico (70-100 mg/kg/die divisi
in 4-6 somministrazioni) associata ai metaboliti della vitamina D:
1-alfa-idrossi-colecalciferolo (20-60 ng/kg/die in un’unica somministrazione) o 1,25-diidrossi-colecalciferolo (20-60 ng/kg/die divisi
in 2-3 somministrazioni) (Latta et al., 1993; Carpenter et al., 2011).
Il trattamento dell’HHRH, caratterizzato da livelli di FGF23 ridotti o ai
limiti bassi della norma, si basa esclusivamente sulla somministrazione dei sali di fosfato.
La terapia può portare alla guarigione delle lesioni rachitiche dopo
circa 3-4 anni, in particolare se iniziata precocemente. È opportuno iniziare il trattamento con sali di fosfato inorganico e metaboliti
della vitamina D con dosaggi inferiori, aumentandoli gradualmente
durante il follow-up.
La complicanza più frequente dell’uso dei sali di fosfato è la
comparsa di disturbi gastro-intestinali (nausea, vomito, dolori
addominali, diarrea), spesso dovuta all’impiego di dosi troppo
elevate.
Le principali complicanze della terapia con metaboliti della vitamina D sono rappresentate dall’ipervitaminosi D (con ipercalcemia
e/o ipercalciuria) e dalla nefrocalcinosi (Fig. 5A). L’insorgenza di tali
complicanze impone la sospensione del trattamento che dovrà essere ripreso nuovamente a dosaggi più bassi dopo la risoluzione
delle complicanze stesse.
Per contrastare il potenziale danno renale conseguente all’ipercalciuria da ipervitaminosi D, alcuni autori hanno suggerito l’impiego di
diuretici come l’idroclorotiazide (1.5-2.25 mg/kg/die) (Seikali et al.,
2001) eventualmente associata con l’amiloride (1 mg ogni 5 mg di
idroclorotiazide) (Alon et al., 1985). In presenza di nefrocalcinosi di
grado 1, la temporanea interruzione della terapia, associata all’aumento dell’introito giornaliero di liquidi, può portare a risoluzione dei
depositi renali di calcio. Utile appare anche la somministrazione di
citrato di potassio come acidificante delle urine, per ridurre la saturazione urinaria dei sali di calcio.
La somministrazione di dosi elevate di sali di fosfato associate
a dosi relativamente basse di metaboliti della vitamina D può
portare all’insorgenza di iperparatiroidismo secondario (Fig. 5B).
Una dose relativamente eccessiva di sali di fosfato può determinare, infatti, una riduzione dei livelli circolanti di calcio ionizzato in seguito all’azione chelante del fosfato sul calcio a livello
intestinale con conseguente ipocalcemia ed iperparatiroidismo
secondario. Per contrastare l’iperparatiroidismo può essere opportuno ridurre la dose dei fosfati ed eventualmente aumentare
la dose dei metaboliti della vitamina D. Se tale condizione non
viene prontamente corretta, l’iperparatiroidismo può diventare
terziario (iperplasia/adenoma della paratiroidi) fino a rendere
necessario l’intervento di paratiroidectomia. Nei pazienti adulti
con iperparatiroidismo secondario è stato proposto l’utilizzo del
Cinacalcet, un calcimimetico; attualmente non vi sono ancora
dati sufficienti per raccomandare l’utilizzo di tale farmaco in età
pediatrica (Alon et al., 2008).
Terapia ortopedica
La terapia medica può non essere in grado di correggere le deformità scheletriche particolarmente severe; in presenza di deformità
scheletriche ingravescenti, dolore osteo-articolare e disturbi della
deambulazione può essere necessario ricorrere ad un trattamento
ortopedico (Fucentese et al., 2008).
In presenza di varismo o valgismo importanti nei primi 2-3 anni di
vita si può ricorrere al bracing, ossia il posizionamento di docce.
Se dopo i 2-3 anni di vita è presente una deformità grave (superiore
a 30°), si può porre indicazione ad un intervento di osteotomia seguito da applicazione di apparecchio gessato.
Dopo i 5 anni di vita può essere praticato l’intervento di emiepifisiodesi (ripetibile in caso di recidiva) (Fig. 6).
A fine accrescimento si può ricorrere all’intervento di osteotomia
con eventuale allungamento degli arti.
Ormone della crescita (GH)
Alcuni studi hanno suggerito l’utilizzo del GH per il suo fisiologico
effetto antifosfaturico e per l’effetto di stimolo dell’1-alfa-idrossilasi
dal parte dell’IGF1. Comunque, un difetto dell’asse GH-IGF-I non è
fra le cause principali di bassa statura nei soggetti affetti da rachiti-
119
G. Saggese et al.
evidenzia biochimica di osteomalacia (aumento dei livelli di fosfatasi
alcalina), che lamentano dolori ossei o che devono andare incontro
ad intervento chirurgico (almeno per 6 mesi prima e dopo la procedura) (Carpenter et al., 2011).
Prospettive future
Figura 6.
Posizionamento di emiepifisiodesi bilaterali esterne in una paziente di
13 anni con rachitismo ipofosfatemico X-linked per correzione di varismo degli arti inferiori.
smo ipofosfatemico e attualmente non sono disponibili dati conclusivi per raccomandare l’utilizzo del GH nei pazienti con tale patologia (Huiming et al., 2005). Uno studio di recentissima pubblicazione
mostra come tre anni di terapia con GH in pazienti con rachitismo
ipofosfatemico prepuberi e bassa statura stimoli la crescita staturale senza alterare le proporzioni corporee (Zivicnjal et al., 2011).
Questo studio conferma la nostra esperienza in cui la terapia con
GH si era dimostrata efficace nel promuovere la crescita nei pazienti
con rachitismo ipofosfatemico e bassa statura severa (Saggese et
al., 1995).
Follow-up e durata della terapia
In tabella 4 sono riportati i controlli consigliati durante il follow-up
dei pazienti con rachitismo ipofosfatemico in terapia. La terapia dovrebbe essere continuata fino al raggiungimento della statura finale.
Non vi è accordo sulla necessità di trattare i pazienti adulti; si consiglia di trattare i pazienti che presentano fratture spontanee, con
La terapia con sali di fosfato e metaboliti della vitamina D può correggere solo alcune delle alterazioni biochimiche della malattia,
come l’ipofosfatemia ed i ridotti livelli di 1,25-diidrossivitamina D,
senza modificare i meccanismi patogenetici sottostanti, come gli
elevati livelli di FGF23. In effetti, sia i sali di fosfato che i metaboliti della vitamina D stimolano la formazione di FGF23 da parte
del tessuto osseo (Fig. 1) (Imel et al., 2010). Lo scarso controllo
dei livelli di FGF23 potrebbe spiegare perché spesso i pazienti
presentano guarigione delle lesioni rachitiche ma non dell’osteomalacia, dal momento che permangono le alterazioni dei processi
di mineralizzazione ossea. Negli ultimi anni si è tentato di identificare nuovi bersagli terapeutici: un recente studio condotto su
modelli murini di XLRH ha dimostrato che la somministrazione di
anticorpi anti-FGF23 corregge l’ipofosfatemia ed i valori ridotti
di 1,25-diidrossivitamina D, portando ad un miglioramento della
crescita, delle alterazioni della cartilagine di coniugazione e delle
lesioni osteomalaciche (Aono et al., 2009; Aono et al., 2011). Studi di fase 1 sull’uomo sono già iniziati.
Un altro farmaco proposto per la terapia del rachitismo ipofosfatemico è la calcitonina che, somministrata per via sottocutanea, si è
dimostrata capace di ridurre i livelli circolanti di FGF23, probabilmente per un suo effetto sugli osteociti, e di incrementare i livelli
di fosfato e di 1,25-diidrossivitamina D per un effetto stimolatorio
diretto sull’1-alfa-idrossilasi renale (Liu et al., 2011).
Conclusioni
I rachitismi ipofosfatemici sono forme rare di rachitismo trasmesse geneticamente. Si tratta di patologie severe, in particolare
per quanto riguarda la prognosi staturale, che richiedono una
complessa gestione multidisciplinare coordinata dal pediatra. Le
recenti acquisizioni genetiche hanno permesso di chiarire i meccanismi patogenetici alla base delle diverse forme, permettendone un migliore inquadramento nosografico. La terapia con sali
di fosfato inorganico e metaboliti della vitamina D rappresenta la
terapia di scelta. Le nuove conoscenze delle basi fisiopatologiche
prospettano l’utilizzo di terapie mirate, maggiormente efficaci.
Tabella 4.
Follow-up per i pazienti con rachitismo ipofosfatemico in terapia con sali di fosfato inorganico e metaboliti della vitamina D.
Accertamenti
Periodicità consigliata
Visita auxologia
ogni 4-6 mesi
Esami ematici* ed urinari†
ogni 4-6 mesi
Indagini radiologiche
(polsi e mani; arti inferiori)
ogni 12-18 mesi fino a guarigione delle lesioni rachitiche, quindi ogni 2-3
anni in base al quadro clinico
Ecografia renale
ogni 6 mesi
Visita ortopedica
ogni 6-12 mesi (controlli più ravvicinati in fase puberale)
Visita odontoiatrica
ogni 12 mesi
* calcemia, fosfatemia, creatininemia, fosfatasi alcalina, 25-idrossivitamina D, 1,25-diidrossivitamina D, paratormone.
† esame urine, calciuria e fosfaturia su urine raccolte nelle 24h o spot (seconde urine del mattino, da valutare in rapporto con la creatininuria), TmPO4/GFR (trasporto
tubulare massimo del fosfato normalizzato per la frazione di filtrazione glomerulare).
120
I rachitismi ipofosfatemici
Box di orientamento
Nel presente articolo sono stati sviluppati i seguenti punti:
- La fisiopatologia del metabolismo del fosfato e dei rachitismi ipofosfatemici.
- La diagnosi delle varie forme di rachitismo ipofosfatemico.
- La gestione della terapia dei rachitismi ipofosfatemici.
- Le prospettive future per lo sviluppo di nuovi approcci terapeutici.
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Linear Growth and Body Disproportion. J Clin Endocrinol Metab 2011;96:E2097E2105.
* Studio recente che mostra i benefici della terapia con GH in pazienti con rachitismo ipofosfatemico prepuberi e bassa statura.
Corrispondenza
Giuseppe Saggese, Clinica Pediatrica I Università di Pisa, via Roma 67, 56100, Pisa, Italy. Tel. +39 050 992797. E-mail. [email protected]
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