Discussione
I nostri dati confermano che una ripetizione trinucleotidica CAG espansa nel gene del canale del calcio a1A umano è la mutazione che causa la malattia in un gruppo di famiglie con la variante SCA6 di ADCA.15 Abbiamo trovato la mutazione SCA6 in circa il 13% delle famiglie tedesche con ADCA e in aggiunta in quattro pazienti considerati con atassia sporadica prima che la diagnosi molecolare fosse disponibile. La prevalenza di SCA6 sembra essere simile o leggermente superiore a SCA1 (sei famiglie su 69) e SCA2 (otto famiglie su 69) ma molto meno frequente di SCA3 (31 famiglie su 69). Tuttavia, 15 delle 69 famiglie della nostra serie rimangono da caratterizzare geneticamente e sono candidate per SCA4, SCA5 o forme finora non definite di SCA. La distribuzione di frequenza delle mutazioni SCA può variare considerevolmente in diverse regioni geografiche a causa degli effetti del fondatore.20 I nostri dati rappresentano la distribuzione nella parte occidentale della Germania.
È interessante notare che abbiamo trovato la mutazione SCA6 anche in quattro pazienti con atassia “sporadica” indicando che circa un terzo (quattro su 13) dei nostri parenti SCA6 era stato erroneamente diagnosticato come malattia sporadica prima. Retrospettivamente, la storia familiare non era strettamente informativa in tutti e quattro i pazienti poiché in tre casi un genitore è morto in età più giovane rispetto all’atassia manifestata nella loro prole. Nel quarto caso la madre aveva difficoltà di andatura ascritte alla vecchiaia (88 anni) mentre il figlio sviluppava atassia all’età di 53 anni. Tuttavia, in tutti e quattro i generi nessun altro membro della famiglia è stato colpito dalla malattia. Sebbene in questi casi retrospettivamente non si possa escludere una malattia ereditaria, SCA6 sembra essere più frequente nei pazienti con atassia sporadica putativa rispetto ad altre forme di SCA. Nella nostra serie tutti i pazienti con SCA1 e SCA3 avevano una storia familiare di malattia ereditaria dominante definita. In SCA2, un paziente si è presentato come atassia sporadica, ma in questo paziente è stata stabilita una mutazione de novo da un allele intermedio instabile.21 L’aumento della frequenza di pazienti sporadici con SCA6 può essere dovuto alla manifestazione tardiva della malattia (in nove pazienti su 21 oltre i 55 anni) e ad anticipazioni meno evidenti (esordio precoce, progressione più rapida e malattia più grave nelle generazioni successive) in SCA6 rispetto a SCA1, SCA2 e SCA3. Ciò porta a frequenze più elevate di storie familiari non informative e interpretazioni errate di disturbi dell’andatura come disabilità legate alla vecchiaia o ad altri disturbi come l’ictus. Pertanto, raccomandiamo che i pazienti con atassia apparentemente sporadica siano testati per la mutazione SCA6. Penetranza incompleta sarebbe un’altra spiegazione per la presenza della mutazione SCA6 in pazienti con atassia apparentemente sporadica, ma non abbiamo trovato portatori di geni asintomatici nei controlli sani.L’instabilità meiotica e l’anticipazione sono una caratteristica prominente in SCA1, SCA2 e SCA3. Tuttavia, non abbiamo trovato instabilità di trasmissione nella nostra piccola coorte SCA6. Nonostante le lunghezze di ripetizione stabili, l’anticipazione si è verificata fino a 21 anni nei casi esaminati personalmente. In un paziente “sporadico” (esordio a 53 anni) che la madre aveva disturbi dell’andatura oltre l’età di 88, l’anticipazione poteva essere di 35 anni, ma né l’esame personale né il test molecolare erano disponibili nella madre.
I fenotipi di SCA1, SCA2, SCA3 e SCA6 mostrano un’enorme variabilità all’interno delle malattie e una sostanziale sovrapposizione tra loro (tabella 3; per i dettagli dei nostri pazienti con SCA1, SCA2 e SCA3 (vedere Schölset al22-24). Nonostante la grande varietà di sintomi che accompagnano l’atassia, nessun segno clinico è stato limitato a un sottogruppo geneticamente definito di ADCA. Questa non specificità impedisce la previsione del difetto molecolare sottostante dalle indagini cliniche, almeno per i singoli casi. Tuttavia, l’insorgenza oltre i 55 anni di età e una sindrome prevalentemente cerebellare con un coinvolgimento meno prominente dei sistemi non cerebellari è frequente in SCA6. Tuttavia, SCA6 non è un’atassia cerebellare “pura” descritta come ADCA tipo III da Harding19 in quanto è stata accompagnata da forme lievi di oftalmoplegia esterna, spasticità o neuropatia periferica in tutti i pazienti della nostra serie con una durata superiore a cinque anni. La disfagia è stata un sintomo frequente nello SCA6 ed è considerata un segno di coinvolgimento bulbare nelle atassie spinocerebellari. Poiché i riflessi gag e il movimento ascendente del palato molle erano normali nei nostri pazienti con SCA6, i problemi di deglutizione possono essere causati da “atassia” dei muscoli palatofaringei e non possono essere considerati una prova di coinvolgimento multisistemico.
La diplopia era un sintomo frequente nei pazienti con SCA6 o SCA3, ma era sostanzialmente assente nei pazienti con SCA1 o SCA2. Tuttavia, diplopia sembra essere meno inquietante tra i pazienti con SCA6 in quanto questo gruppo non era interessato a testare gli occhiali prism per compensare il problema. Al contrario, per i pazienti con diplopia SCA3 era un problema frequente e importante che ostacolava la lettura e altre attività. Gli occhiali Prism sono stati almeno di qualche aiuto in SCA3. I potenziali evocati visivi erano normali in SCA6 ma hanno mostrato ampiezze ridotte in un numero considerevole di pazienti con SCA1, SCA2 o SCA3.22-24
La risonanza magnetica ha rivelato prevalentemente atrofia cerebellare senza coinvolgimento significativo del tronco cerebrale nonostante problemi di deglutizione e oftalmoplegia in molti pazienti. Questi risultati sono coerenti con il rapporto originale15 e con i risultati neuropatologici in una famiglia che dovrebbe avere SCA625 che mostra una grave perdita di cellule di Purkinje e una moderata perdita di cellule granulari, neuroni del nucleo dentato e neuroni nell’oliva inferiore ma solo atrofia molto lieve del tronco cerebrale.
L’isoforma a1A coinvolta in SCA6 ha dimostrato di costituire P, o Q, o entrambi i tipi di canali del calcio, che sono i canali del calcio predominanti nelle cellule di Purkinje e dei granuli cerebellari.2627 La scoperta che mutazioni nel canale del calcio a1A causano atassia e degenerazione cerebellare (di Purkinje e cellule granulari) in topi barcollanti (tg) e più magri (tg1a) che mostrano atassia cerebellare e convulsioni28 supporta l’ipotesi che questo canale sia essenziale per la normale funzione delle cellule granulari di Purkinje e cerebellari. In contrasto con la natura dominante della mutazione SCA6, le mutazioni tg e tg1a sono considerate recessive. Tuttavia, mancano studi quantitativi accurati sulle cellule di Purkinje nei topi eterozigoti per la mutazione tg e tg1a.
Recentemente, Ophoff et al16 hanno dimostrato che quattro mutazioni missense nel gene dei canali del calcio A1A causano emicrania emiplegica familiare e due mutazioni che interrompono il frame di lettura aperto dello stesso gene causano atassia episodica di tipo 2. Pertanto, emicrania emiplegica familiare, atassia episodica di tipo 2 e SCA6 devono essere considerati come disturbi allelici. Questo può spiegare perché l’emicrania emiplegica familiare e l’atassia episodica di tipo 2 sono associate all’atrofia cerebellare.2930 È interessante notare che nell’emicrania emiplegica familiare solo le famiglie legate al cromosoma 19p13, il locus del canale del calcio a1A, avevano atrofia cerebellare.31 Clinicamente, il nistagmo è l’unico segno cerebellare permanente nell’atassia episodica di tipo 2, mentre alcuni pazienti con emicrania emiplegica familiare sviluppano atassia accanto a disturbi motori oculari cerebellari.2930
Sebbene lo stesso canale ionico sia coinvolto in atassia episodica di tipo 2, emicrania emiplegica familiare e SCA6, i pazienti con SCA6 non avevano caratteristiche di atassia episodica di tipo 2 o emicrania emiplegica familiare. L’atassia può essere sperimentata come un problema intermittente all’inizio di SCA6, ma questo è simile in altre forme di SCA. L’impressione di cambiamenti intermittenti è spesso correlata a periodi di stress emotivo che moltiplicano i problemi del sistema motorio. Altrimenti nessun carattere episodico dei sintomi è stato riportato dai nostri pazienti con SCA6. Inoltre, nessuno dei nostri pazienti con SCA6 lamentava cefalea episodica al contrario di pazienti con atassia episodica di tipo 232
Il meccanismo patogeno indotto dalle ripetizioni CAG espanse dovrebbe essere un guadagno di funzione probabilmente mediato dalle proteine associate.33 Tuttavia, la fisiopatologia può essere diversa in SCA6 in quanto il gene SCA6 codifica per una proteina che è essenziale per la sopravvivenza delle cellule del Purkinje e dei granuli. I canali del calcio dipendenti dalla tensione mediano l’ingresso del calcio nei neuroni e svolgono un ruolo importante nell’eccitabilità della membrana, nel rilascio del trasmettitore e nell’espressione genica.34 Canali del calcio consistono di subunità multiple con l’α1-subunità come l’unità principale di formazione del poro che media l’attività del canale. Poiché l’espansione ripetuta CAG nel gene SCA6 viene tradotta in un tratto di glutammina espanso, può interferire direttamente con la normale funzione del canale del calcio a1A.
L’identificazione di SCA6 come disturbo del canale ionico causato dallo stesso canale del calcio dipendente dalla tensione come nell’atassia episodica di tipo 2 e nell’emicrania emiplegica familiare può avere importanti implicazioni per nuove strategie terapeutiche. L’acetazolamide dovrebbe modulare la funzione nei canali ionici dipendenti dalla tensione attraverso la produzione di acidosi metabolica. È interessante notare che è efficace nel ridurre la frequenza e l’intensità degli attacchi nell’atassia episodica di tipo 2. Inoltre, i bloccanti dei canali del calcio come la flunarizina sono potenti farmaci nella prevenzione dell’emicrania. Infine, la descrizione del gene e della mutazione responsabili di SCA6 offre l’opportunità di caratterizzare farmacologicamente questo canale ionico in varianti normali e mutanti. Questo potenziale solleva speranze per concetti razionali di una terapia causale almeno in una forma di SCA.