• Chronic Respiratory Disease
• Ciglia
• Cilia
• Discinesia Ciliare Primaria
• DNAH11
• Kartagener syndrome
• Primary Ciliary Dyskinesia
• Sindrome di Kartagener

INTRODUZIONE: Con il termine Discinesia Ciliare Primaria (DCP) si definisce un gruppo di condizioni patologiche congenite, eterogenee dal punto di vista clinico e genetico, alla cui base sono alterazioni della funzione delle ciglia della mucosa respiratoria che determinano, a seguito del conseguente deficit del trasporto muco-ciliare, il ricorrere di infezioni a carico dell’apparato respiratorio con progressivo rimodellamento delle vie aeree e del parenchima polmonare. Ad oggi sono noti 28 geni in grado di provocare questa condizione, ma gli studi in merito alle relative correlazioni genotipo-fenotipo sono ancora molto limitati. Scopo di questo studio è stato descrivere il fenotipo clinico di pazienti in età pediatrica affetti da DCP con mutazioni bialleliche nel gene DNAH11, in grado di provocare la malattia caratterizzandola per un pattern di movimento ciliare tipicamente rigido ed ipercinetico associato ad una ultrastruttura ciliare normale.

MATERIALI E METODI: Per questo studion retrospettivo abbiamo preso in esame un gruppo di pazienti in età pediatrica (≤18 anni) a cui è stata posta diagnosi di DCP presso la Sezione di Broncopneumologia e Allergologia della Clinica Pediatrica dell’Università di Pisa nel periodo compreso tra il primo gennaio 2007 e il 30 aprile 2014: in tutti i soggetti la diagnosi è stata posta sulla base di anomalie tipiche all’analisi della funzione ciliare associate o meno ad alterazioni all’esame ultrastrutturale delle ciglia respiratorie, eseguendo i test su campioni di mucosa nasale prelevati mediante brushing. In tutti i soggetti sono stati eseguiti un’anamnesi dettagliata e un esame obiettivo completo; in tutti i bambini di età ≥ 5 anni è stato eseguito l’esame spirometrico e, nei bambini di età ≥ 7 anni, anche la pletismografia corporea. Inoltre sono stati raccolti per ciascun paziente due campioni di espettorato o di aspirato faringeo per lo studio microbiologico. Nei bambini di età ≥ 5 anni abbiamo esaminato le immagini TC del torace e dei seni paranasali eseguite in precedenza e abbiamo sottoposto a tali indagini coloro che non le avevano mai eseguite: le immagini sono state poi scorate assegnando a ciascun paziente un punteggio per il grado di interessamento del parenchima polmonare e uno per quello dei seni paranasali. La ricerca delle mutazioni del gene DNAH11 è stata eseguita solo nei soggetti con ultrastruttura ciliare normale: le caratteristiche cliniche dei soggetti risultati positivi all’esame genetico sono state poi confrontate con quelle degli altri soggetti affetti da DCP, ma con ultrastruttura ciliare patologica.

RISULTATI: Il campione analizzato comprende 75 bambini di età compresa tra 1 mese e 18 anni, di cui 42 maschi (56%); 47 pazienti avevano il Situs Viscerum Inversus (SVI) (62,7%). L’età alla diagnosi nei soggetti con SVI è risultata inferiore rispetto ai soggetti con Situs Solitus (SS) (mediana 4,0 vs 9,4 anni; p <0.004). 4 soggetti erano affetti da una cardiopatia congenita (5,3%, di cui 3 con il SVI). In 19 soggetti l’ultrastruttura ciliare era normale (25,3%): in 17 casi sono state rilevate mutazioni bialleliche (due in omozigosi) nel gene DNAH11 (17/75, 22,7%). I soggetti con mutazioni nel gene DNAH11 si caratterizzano rispetto ai pazienti con DCP e ultrastruttura ciliare patologica per una minore prevalenza del distress respiratorio neonatale (60% vs 23,5%; p = 0.009) e per una maggior prevalenza dell’interessamento dell’orecchio medio (58,8% vs 16,1%; p < 0.0001) e della pansinusite (84,6% vs 48,5%; p = 0.044). Questo gruppo presenta inoltre uno score dell’interessamento del parenchima polmonare alla TC migliore rispetto agli altri pazienti (4,8 ± 2,1 vs 7,4 ± 3,6; p = 0.005) e uno score dell’interessamento sinusale peggiore (14,2 ± 3,3 vs 11,1 ± 5,1; p = 0.019). Tali differenze si mantenevano significative anche suddividendo i soggetti con ultrastruttura patologica in due gruppi (deficit dineinico e deficit della coppia centrale). Non sono state rilevate differenze tra i gruppi per quanto concerne la prevalenza delle altre manifestazioni cliniche così come per quanto riguarda i parametri della prove di funzionalità respiratoria.

CONCLUSIONI: Il nostro è il primo studio relativo alla descrizione della correlazione genotipo-fenotipo in bambini affetti da DCP con mutazioni nel gene DNAH11. I dati del nostro studio suggeriscono che questa variante di DCP possa rappresentare un fenotipo clinico più lieve, caratterizzato da un minore o più lento interessamento delle vie aeree inferiori. Tuttavia, questi pazienti sembrano presentare un interessamento più severo dell’orecchio medio e dei seni paranasali rispetto ai pazienti con ultrastruttura ciliare patologica, per lo meno in età pediatrica. Ulteriori studi su casistiche più ampie comprensive di soggetti adulti e di valutazioni longitudinali saranno necessari per confermare questi dati e definire la prognosi di questo gruppo di pazienti.

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BACKGROUND: Primary ciliary dyskinesia (PCD) (OMIM no. 244400) is a genetically heterogeneous, autosomal recessive disorder characterized by dysfunction of respiratory cilia and impaired muco-ciliary clearance leading to recurrent airway infections. To date, mutations in more than 28 different genes have been found. Still, papers on genotype/phenotype correlation in PCD are lacking. The aim of our study was to describe the clinical characteristics of a population of children with PCD caused by mutations in DNAH11 gene, which are associated with normal ciliary ultrastructure and stiff and hyperkinetic ciliary beat pattern.

METHODS: We retrospectively analyzed data from children diagnosed with PCD in the Department of Pediatrics of the University of Pisa between 2007 and 2014, identifying those with normal ciliary ultrastructure. Then, we looked for mutations in DNAH11 in this subgroup of patients and compared clinical characteristics, lung function, microbiology and imaging results of the patients with mutations in DNAH11 to those of the patients with dynein deficiencies or central pair abnormalities. In addition, we also compared the clinical characteristics between the three subgroups (normal ultrastructure, dynein deficiencies and central pair abnormalities).

RESULTS: We collected data from 75 children (age: 1 month - 18 years), 42 males (56%); 47 patients had Situs Viscerum Inversus (SVI) (62,7%). Age at diagnosis was lower in patients with SVI than in patients with SS (median 4,0 vs 9,4 yrs; p <0.004). 4 patients had congenital cardiopathy (5,3%, 3 with SVI). In 19 patients ciliary ultrastructure was normal (25,3%): in 17 of them we found biallelic mutations in DNAH11 (17/75, 22,7%). Patients with mutations in DNAH11 had lower prevalence of neonatal respiratory distress (60% vs 23,5%; p = 0.006) and higher prevalence of ear involvement (58,8% vs 16,1%; p < 0.0001) and of pansinusitis (84,6% vs 48,5%; p = 0.044). Their lung involvement score was better than that of patients with abnormal ciliary ultrastructure (4,8 ± 2,1 vs 7,4 ± 3,6; p = 0.005) while they showed a worse score for sinus involvement (14,2 ± 3,3 vs 11,1 ± 5,1; p = 0.019). Those differences were significant also when comparing the three subgroups (normal ultrastructure, dynein deficiency, central pair abnormalities). We didn’t find any difference in terms of lung function nor for the other clinical characteristics considered.

CONCLUSIONS: This is the first study focused on describing the genotype/phenotype correlation in PCD with mutations in DNAH11. Our data suggest that this phenotype could me milder than the others, since we found a lower lung involvement score in these patients. Nevertheless, they seem to show more severe involvement of the ear and paransal sinuses than patients with abnormal ciliary ultrastructure, at least in the pediatric age. More studies are needed to confirm these data and define the natural history of these patients.