INTRODUZIONE
La sindrome dell’X fragile è la causa più comune di ritardo mentale ereditario ed è dovuta a una mutazione nel gene FMR1 legato all’X. I maschi con la sindrome dell’X fragile mostrano quasi sempre un ritardo mentale, di solito nella gamma moderata, e spesso hanno caratteristiche fisiche e di comportamento. Poiché la mutazione è legata all’X, i maschi sono colpiti più gravemente delle femmine. Così, le femmine colpite tendono ad avere un lieve ritardo mentale e hanno caratteristiche fisiche associate variabili. (Per una revisione delle caratteristiche della sindrome dell’X fragile, l’identificazione del gene e il suo modello di ereditarietà, vedere Warren e Sherman (2001)1 e Hagerman e Hagerman (2002)).2
La mutazione che porta a oltre il 98% dei casi di sindrome dell’X fragile è un’espansione di una sequenza instabile di ripetizione CGG situata nella regione non tradotta (UTR) 5′ del gene FMR1.3,4 Ci sono essenzialmente quattro forme alleliche del gene rispetto alla lunghezza della ripetizione. Sono indicate come comune, “zona grigia” o intermedia, premutazione e mutazione completa. Le dimensioni delle ripetizioni associate per ogni gruppo non sono ben definite e, come tali, complicano la consulenza genetica. La forma di mutazione completa del gene FMR1 consiste di oltre 200 ripetizioni ed è anormalmente ipermetilata. Di conseguenza, il gene è silenziato e non viene prodotto alcun mRNA. La mancanza del prodotto del gene, FMRP, una proteina legante l’RNA, è responsabile del ritardo mentale.5 Circa 1/4000 maschi hanno la sindrome dell’X fragile e, per deduzione, circa 1/8000 femmine hanno caratteristiche significative della sindrome (per una revisione, vedere Crawford et al. (2001)).6 Gli alleli di premutazione sono definiti come lunghe tracce ripetute non metilate che sono trasmesse in modo non stabile da genitore a figlio. Circa 1/350 femmine e 1/1000 maschi portano alleli di premutazione nel range di 61-200 ripetizioni. Tuttavia, questo intervallo di ripetizioni per gli alleli di premutazione è probabilmente troppo ristretto, poiché alleli instabili con 50-60 ripetizioni sono talvolta identificati nelle generazioni più vecchie delle famiglie con la sindrome dell’X fragile e sono chiaramente alleli di “permutazione”. Gli alleli nell’intervallo intermedio (41-60) sono solitamente definiti solo dalla dimensione delle ripetizioni. Cioè, di solito non sono associati alla trasmissione instabile nota di una mutazione completa e/o di un parente con la sindrome dell’X fragile. L’instabilità può o non può essere caratteristica dell’allele e dipende da fattori legati alla struttura delle ripetizioni (es. interruzione delle ripetizioni CGG da parte di una sequenza AGG) e da fattori di trans-azione non ancora definiti.7-9 Pertanto, le definizioni di premutazione e di alleli intermedi sono confuse. Il più delle volte una premutazione viene segnalata clinicamente quando è ≥ 55 ripetizioni. Complessivamente, le tracce ad alto numero di ripetizioni (41-199) sono portate da circa il 4% dei maschi e l’8% delle femmine di discendenza nord europea. La prevalenza è simile nella maggior parte degli altri gruppi etnici/razziali, anche se c’è qualche variazione tra le popolazioni.10 -11
Le conseguenze cliniche della ripetizione CGG estesa nel gene FMR1 sono state pensate per essere limitate a quelli con la mutazione completa (da qui il termine “completa”), vale a dire, ritardo mentale manifesto. Tuttavia, la traccia di ripetizione CGG non metabolizzata e lunga trovata nei portatori di premutazione è stata associata a fenotipi specifici non correlati alla sindrome dell’X fragile e non correlati ai portatori della mutazione completa. Una conseguenza ben riconosciuta per le donne che portano l’allele di premutazione è un aumento del rischio di insufficienza ovarica prematura (POF), clinicamente definita come la cessazione delle mestruazioni prima dei 40 anni. Tra le donne portatrici della premutazione, circa il 21% ha POF rispetto a solo l’1% nella popolazione generale, o un rischio relativo di 21.12 Inoltre, circa il 2% e il 14% delle donne con POF isolata e POF familiare, rispettivamente, portano l’allele della premutazione. Questa elevata frequenza di portatori si confronta con lo 0,3% nella popolazione generale. L’eziologia dell’insufficienza ovarica e i fattori di rischio associati al gene FMR1 sono sotto indagine.
Più recentemente, un aumento significativo del rischio per un disturbo neurodegenerativo ad insorgenza tardiva con sindrome da tremore/atassia (FXTAS) è stato identificato negli uomini che portano la premutazione, e in una percentuale minore di donne.13-15 I sintomi clinici primari sono atassia cerebellare e tremore intenzionale. Altri sintomi documentati includono deficit cognitivi come la perdita di memoria a breve termine, deficit della funzione esecutiva, declino cognitivo, parkinsonismo, neuropatia periferica, debolezza muscolare prossimale degli arti inferiori e disfunzione autonomica.14 Gli studi iniziali indicano una penetranza di tremore e atassia combinati tra gli uomini di 50 anni o più con la premutazione di circa il 20-40%.14-17 Nel complesso, questi uomini hanno un aumento stimato di 13 volte in questi sintomi rispetto ai non portatori.15 Tuttavia, sono necessarie ulteriori ricerche per definire accuratamente la penetranza legata all’età e i rischi relativi ai fini della consulenza genetica.
Il modello di eredità unico di questa mutazione X-linked porta ad alcune questioni delicate relative alla conoscenza da parte di un individuo del proprio stato di portatore così come la conoscenza dello stato di mutazione in altri membri della famiglia. Il più delle volte, la mutazione X fragile che segrega in una famiglia viene identificata attraverso un bambino con la sindrome X fragile dovuta alla mutazione completa, con sintomi come il ritardo dello sviluppo o il ritardo mentale. Così, lo stato di portatore di premutazione associato a disturbi ad insorgenza tardiva può essere inavvertitamente scoperto in un individuo che viene testato come parte di uno studio familiare. Per i disordini ad insorgenza tardiva come questi, sorgono questioni etiche sul fatto che un dato individuo desideri o meno conoscere il suo stato di portatore. Man mano che i professionisti della salute diventano più consapevoli dei fenotipi associati alla premutazione dell’insufficienza ovarica prematura e del FXTAS, è probabile che più famiglie vengano identificate in altre circostanze.
In generale, la mutazione X fragile segue le regole tradizionali dell’eredità X-linked: La metà della prole delle madri portatrici riceverà la mutazione e tutte le figlie ma nessuno dei figli dei padri portatori riceverà la mutazione. Tuttavia, il rischio di espansione delle ripetizioni CGG in un allele di premutazione a una mutazione completa si sovrappone al modello di trasmissione di questa sindrome. L’espansione della premutazione alla mutazione completa durante la trasmissione attraverso una donna portatrice è positivamente correlata alla dimensione della ripetizione della donna.9 La dimensione della ripetizione più piccola per espandersi a una mutazione completa in una generazione è 59 ripetizioni.9 Il rischio di espansione alla mutazione completa da uomini portatori alle loro figlie è raro, ma è stato riportato.18 Cioè, i maschi premutati trasmettono la premutazione alle loro figlie, tipicamente con solo piccole espansioni o contrazioni.
La previsione della gravità dei sintomi della sindrome X fragile è limitata. La gravità tende a non essere influenzata dal numero di ripetizioni all’interno di un allele con mutazione completa, poiché una volta che l’allele con mutazione completa supera le 200 ripetizioni ed è metilato, non viene prodotto alcun gene. Una minoranza di maschi con una mutazione completa ha alcuni alleli che non sono metilati; sono conosciuti come “mosaici di metilazione”. Tali alleli possono produrre FMRP, anche se a livelli inferiori rispetto agli alleli a bassa ripetizione, presumibilmente a causa dell’inefficienza di traduzione.19 Inoltre, ci sono maschi che sono a mosaico per gli alleli di mutazione pre- e completa. I maschi con questi modelli a mosaico sono colpiti meno gravemente, in media, di quelli con solo alleli di mutazione completa. Tuttavia, la gamma di gravità si sovrappone. Per le femmine che portano la mutazione completa, la percentuale di cromosomi X attivi con l’allele di ripetizione normale rispetto all’allele della mutazione completa può modificare la gravità dei sintomi, come previsto per qualsiasi condizione legata all’X. Tuttavia, è difficile prevedere la gravità per un singolo portatore sulla base di questo rapporto di attivazione. In media, circa un terzo a metà delle femmine che portano la mutazione completa è significativamente colpita dalla sindrome dell’X fragile.
Gli studi del DNA sono usati per testare la sindrome dell’X fragile. I genotipi degli individui con sintomi di FXS e gli individui a rischio di portare la mutazione possono essere determinati esaminando la dimensione del segmento di ripetizione trinucleotidica e lo stato di metilazione del gene FMR1. Vengono utilizzati due approcci principali: la reazione a catena della polimerasi (PCR) e l’analisi Southern blot. L’analisi PCR utilizza primer di accompagnamento per amplificare un frammento di DNA che attraversa la regione ripetuta. Quindi, le dimensioni dei prodotti della PCR sono indicative del numero approssimativo di ripetizioni presenti in ogni allele dell’individuo da analizzare. L’efficienza della reazione PCR è inversamente correlata al numero di ripetizioni CGG, quindi mutazioni grandi sono più difficili da amplificare e possono non produrre un prodotto rilevabile nel test PCR. Questo, e il fatto che non si ottengono informazioni sullo stato di metilazione di FMR1, sono limitazioni dell’approccio PCR. D’altra parte, l’analisi PCR permette un accurato dimensionamento degli alleli nella norma, nella “zona grigia” e negli intervalli di dimensioni della premutazione su piccole quantità di DNA in un tempo relativamente breve. Inoltre, il test non è influenzato dall’inattivazione skewed del cromosoma X.
L’analisi FMR1 tramite Southern blotting permette una misura grezza della dimensione dei segmenti ripetuti e un’accurata valutazione dello stato di metilazione da valutare contemporaneamente. Un enzima di restrizione sensibile alla metilazione che non riesce a tagliare i siti metilati viene utilizzato per distinguere tra alleli metilati e non metilati. L’analisi Southern blot è più laboriosa della PCR e richiede quantità maggiori di DNA genomico. L’analisi Southern blot rileva accuratamente gli alleli in tutti gli intervalli di dimensioni, ma non è possibile un dimensionamento preciso. Inoltre, l’inattivazione altamente distorta del cromosoma X che ospita la premutazione potrebbe portare alla mancanza di risoluzione dell’allele della premutazione. I laboratori dovrebbero avere entrambi i metodi disponibili ed eseguire i tipi di analisi o la combinazione di analisi che sono più appropriati nelle circostanze cliniche.
In un piccolo numero di individui con FXS, meccanismi diversi dall’espansione trinucleotidica, come la delezione o la mutazione puntiforme, sono responsabili della sindrome. In questi casi, studi di linkage, citogenetica, sequenziamento e/o saggi progettati per identificare mutazioni e delezioni rare possono fornire informazioni importanti per i parenti.