RUOLO DELL'INFIAMMAZIONE NELLA DEGENERAZIONE LOBARE FRONTOTEMPORALE (MALATTIA DI PICK) A TRASMISSIONE AUTOSOMICA DOMINANTE E SPORADICA

Mutations in Progranulin (GRN) and Chromosome 9 Open Reading Frame 72 (C9orf72) genes are common causes of familial Frontotemporal Lobar Degeneration (FTLD), which represents the most common cause of dementia in presenile population. This study aimed to 1) perform a genetic screening in a population of patients with FTLD in order to identify pathogenic causal mutations 2) evaluate the expression of cytokines and chemokines in peripheral cells from GRN and C9orf72 carriers as compared with sporadic FTLD and controls 3) analyze protein levels of inflammatory molecules in CSF and sera of the same group of patients and controls. Twenty patients were carriers of GRN gene mutations, two of which had a novel mutation, Cys149fs (g. 1159_1160TG), located in exom 5 of GRN gene. The presence of G4C2 repeat expansion, positioned on the first intron of C9orf72 gene, was analyzed in a larger population (772 FTLD, 22 CBD and 33 PSP patients). Fourty-six patients with FTLD were carriers of pathogenetic repeat expansion, whereas none of CBD and PSP patients as well as 222 controls carried the mutation. Concerning gene expression analysis of cytokines or chemokines, Sabioscience PCR arrays were used in 3 C9orf72 expansion carriers, 6 GRN carriers (3 symptomatic and 3 asymptomatic), 3 sporadic FTLD cases and 3 age- matched controls. We observed a generalized down-regulation of cytokine and chemokine expression levels in GRN symptomatic carriers compared with controls; in particular Interleukin (IL)-4 expression levels showed a significant down- regulation. On the contrary, considering cytokines profiling of sporadic cases compared to controls, the opposite trend was observed; in particular, IL-5 and Leukemia Inhibitory Factor (LIF) expression levels showed a significant overexpression compared to controls. In C9orf72 expansion carriers compared with controls, we showed a more heterogeneous situation; in particular, chemokine (C- C motif) ligand 2 (CCL-2 or MCP-1) and chemokine (C-X-C motif) ligand 10 (CXCL- 10 or IP-10) were significantly over-expressed. These results showed an opposite trend of inflammatory molecules expression levels between FTLD GRN or C9orf72 carriers and sporadic patients compared with controls, suggesting different pathogenic pathways between mutation carriers and sporadic FTLD. To complete the study, we evaluated protein expression levels of cytokines and chemokines in Cerebrospinal Fluid (CSF) and serum from the same group of patients and controls through Bioplex technology. Data analysis showed that CCL- 2 and CXCL-10 levels were significantly increased in CSF from sporadic FTLD patients as compared to controls; the same observation was done for intrathecal CXCL-10 levels in patients with FTLD carrying GRN mutations compared with control subjects. Conversely, RANTES levels were increased in control subjects compared to sporadic FTLD cases and GRN symptomatic carriers. IP-10 and RANTES CSF levels were not likely to be influenced by age, whereas CCL-2 positively correlated with age. Finally regarding c9orf72 expansion carriers, none of inflammatory molecules was found statistically significant altered.

Le mutazioni nei geni Progranulina (GRN) e C9orf72 sono responsabili della maggior parte dei casi familiari di Degenerazione Lobare Frontotemporale (FTLD), che è il tipo di demenza più frequente in età presenile ed è caratterizzata prevalentemente da disturbi comportamentali. Gli obiettivi di questa ricerca sono stati: 1) effettuare uno screening genetico su una popolazione di pazienti affetti da FTLD, al fine di identificare mutazioni causali 2) valutare i livelli di espressione di citochine e chemochine in pazienti portatori di mutazioni in GRN, c9orf72 e confrontarli con quelli dei casi sporadici e controlli 3) analizzare i livelli proteici di molecole infiammatorie nel liquor e sieri negli stessi gruppi di pazienti e controlli. Venti pazienti sono risultati portatori di mutazioni nel gene GRN, in due è stata rilevata una nuova mutazione, Cys149fs (g. 1159_1160TG), localizzata nell’esone 5 del gene GRN. La presenza dell’espansione della ripetizione G 4 C 2 , localizzata nel primo introne del gene c9orf72, è stata analizzata in un’ampia popolazione (772 pazienti FTLD, 22 con CBD e 33 PSP). Sono stati individuati quarantasei pazienti portatori dell’espansione. L’analisi condotta su pazienti affetti da CBD e PSP non ha prodotto alcun risultato positivo, così come lo screening su 222 controlli sani. Per quanto riguarda l’analisi dei livelli di espressione genica di citochine e chemochine, sono state utilizzate le piastre della Sabioscience selezionando 3 pazienti portatori dell’espansione in c9orf72, 6 pazienti portatori di mutazioni in GRN (3 sintomatici e 3 asintomatici), 3 casi sporadici di FTLD e 3 controlli di pari età. I risultati ottenuti mostrano una diminuzione generalizzata dei livelli di espressione di citochine e chemochine in pazienti portatori di mutazioni in GRN sintomatici rispetto ai controlli; in particolare, è stata rilevata una significativa down-regolazione dei livelli di interleuchina (IL)-4. Al contrario, prendendo in considerazione il profilo delle citochine nei casi sporadici di FTLD rispetto ai controlli, è emersa una tendenza opposta; in particolare, i livelli di espressione di IL-5 e Leukemia Inhibitory Factor (LIF) sono risultati aumentati in maniera statisticamente significativa. Nei pazienti portatori dell’espansione in c9orf72 invece abbiamo costatato un quadro più eterogeneo; in particolare, è emersa una significativa over-espressione dei livelli di chemokine (C-C motif) ligand 2 (CCL-2 o MCP-1) e chemokine (C-X-C motif) ligand 10 (CXCL-10 o IP-10). I risultati di espressione ottenuti mettono in evidenza una tendenza opposta dei livelli di molecole infiammatorie tra i pazienti FTLD portatori di mutazioni in GRN o C9orf72 e casi sporadici di FTLD rispetto ai controlli, suggerendo la presenza di pathways patogenetici differenti tra pazienti portatori di mutazioni e non portatori. Sono stati infine valutati i livelli di citochine e chemochine nei liquor e sieri degli stessi gruppi di pazienti e controlli attraverso l’utilizzo della tecnologia Bioplex. L’analisi dei dati ottenuti mostra un aumento significativo dei livelli di CCL-2 e CXCL10 nel liquor di pazienti FTLD sporadici rispetto ai controlli; la medesima osservazione è stata fatta per i livelli liquorali di IP-10 in pazienti con FTLD portatori di mutazioni in GRN sintomatici rispetto ai controlli. D’altra parte, i livelli liquorali di RANTES sono risultati significativamente aumentati nel liquor di soggetti sani rispetto ai pazienti portatori di mutazione in GRN sintomatici e non portatori. I livelli liquorali di CXCL- 10 e RANTES non sono influenzati dall’età, mentre MCP-1 correla positivamente con l’età. Infine per quanto riguarda i portatori dell’espansione in C9orf72, nessuna molecola infiammatoria è stata trovata alterata in maniera statisticamente significativa.