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Selezione, traduzione e considerazioni su: Sadaf Farooqi I, Matarese G, De Rosa V, Perna F, Fontana S, O'Rahilly S, et al. Clinical and Molecular Genetic Spectrum of Congenital Deficiency of the Leptin Receptor. N Engl J Med 2007; 356: 237-47

ABSTRACT – Al momento, è stata descritta una sola famiglia in cui l’obesità sia il risultato di una mutazione nel gene del recettore per la leptina (LEPR), ma la prevalenza di tali mutazioni nell’obesità grave e precoce non è stata sistematicamente esaminata. Gli Autori hanno quindi sequenziato LEPR in 300 soggetti affetti da iperfagia e obesità grave e precoce, compresi 90 probandi provenienti da famiglie consaguinee, e hanno determinato quali mutazioni (e in che misura) co-segregassero con l’obesità e influenzassero la funzionalità del recettore. E’ stata inoltre determinata la funzionalità metabolica, endocrina e immunitaria sia dei probandi sia dei familiari affetti.
Su un totale di 300 soggetti, otto (3 per cento) presentavano mutazioni nonsense o missense di LEPR (sette erano omozigoti e uno era compound eterozigote). Tutte le mutazioni missense determinavano un insufficiente signaling del recettore. I soggetti interessati dalla mutazione presentavano iperfagia, obesità grave, alterazioni della funzionalità immunitaria e mancato sviluppo puberale a causa di ipogonadismo ipogonadotropico. I livelli sierici di leptina erano nel range previsto dalla notevole massa grassa dei soggetti. Le loro caratteristiche cliniche erano meno gravi rispetto a quelle dei soggetti affetti da deficit congenito di leptina.
La prevalenza di mutazioni patogene di LEPR in una coorte di soggetti affetti da obesità grave e precoce è stata del 3 per cento. I livelli circolanti di leptina non erano sproporzionatamente elevati, il che suggerisce che la leptina sierica non può essere utilizzata come marker per il deficit del recettore per la leptina. Il deficit congenito del recettore per la leptina dovrebbe essere preso in considerazione nella diagnosi differenziale di ogni bambino affetto da iperfagia e con obesità grave in assenza di ritardo nello sviluppo o dismorfismo.

 
La valutazione dei pazienti con obesità grave a esordio precoce include convenzionalmente lo screening per condizioni neurologiche e endocrine potenzialmente trattabili e l’identificazione di condizioni genetiche note, per poter instaurare un appropriato counseling genetico e, in alcuni casi, adatto trattamento. Tipicamente i pazienti con obesità genetiche sono diagnosticati nell’ambito clinico di sindromi infantili (2) in cui coesistono ritardo mentale e anomalie dello sviluppo. Sono stati anche identificati alcuni disordini monogenici nei quali l’obesità per se è la caratteristica clinica predominante (3). Questi disordini derivano dall’alterazione del percorso di segnale ipotalamico leptina-melanocortina. Sono stati identificati 12 soggetti con deficit congenito della leptina dovuto a mutazione con perdita funzionale del gene che codifica la leptina. Le caratteristiche cliniche includono iperfagia, obesità, ipogonadismo e alterazione dell’immunità mediata dai linfociti T. Il trattamento con leptina umana ricombinante permette di far regredire tutti gli aspetti fenotipici (4). Ad oggi, è stata riportata un’unica mutazione del gene del recettore della leptina (LEPR), in tre adulti gravemente obesi di una famiglia di consanguinei di origini algerine. Questa mutazione determina un alterato splicing della trascrizione del recettore della leptina, generando un recettore mutante che perde i domini transmembrana e intracellulare. Il recettore mutante circola a elevate concentrazioni, legando la leptina e causandone livelli circolanti molto elevati. Gli Autori hanno quindi studiato 300 soggetti con obesità precoce e severa per determinare la prevalenza di mutazioni patogenetiche del gene LEPR.

All’inizio della rilevazione, la coorte del Genetics of Obesity Study (GOOS) consisteva di 2.100 probandi con obesità grave precoce (entro i 10 anni). L’obesità grave era definita come scostamento di oltre tre deviazioni standard (DS) rispetto al BMI di riferimento della popolazione britannica. Di questi 2.100 soggetti, ben 1.800 riferivano iperfagia: 300 di essi vennero selezionati per la determinazione della prevalenza di mutazioni del recettore della leptina (90 soggetti da famiglie consanguinee, 210 selezionati imparzialmente). Le mutazioni di geni noti legati all’obesità vennero studiate utilizzando analisi biochimiche (geni per la leptina mutante e pro-ormone convertasi-1) e sequenziando direttamente i nucleotidi (dei geni codificanti la pro-opio melanocortina e il recettore melanocortina 4-MC4R); non c’erano mutazioni in altri geni candidati per l’obesità (SIM1, NHLH2, CPE, MCHR1 e MCHR2). I soggetti con le mutazioni del gene LEPR sono stati studiati secondo norme etiche.

Mentre negli adulti il sovrappeso (BMI tra 25 e 29,9) e l’obesità (BMI ≥30) sono ben definiti dall’OMS, non così risulta per i minori di 18 anni. Gli Autori hanno utilizzato i criteri proposti dalla Task Force Internazionale per l’Obesità (IOTF) recentemente confermati dal Consensus Internazionale sull’Obesità Infantile: un BMI correlato all’età oltre il 91° (sovrappeso) o il 99° percentile (obesità) (5). Il DNA (per la rilevazione delle mutazioni e lo studio del genotipo) è stato derivato da leucociti circolanti, amplificando la regione del gene LEPR mediante reazione polimerasica a catena (PCR), quindi sequenziando gli alleli. La composizione corporea è stata determinata mediante assorbimetria a raggi X a doppia energia (DEXA); il metabolismo basale è stato derivato mediante calorimetria indiretta. E’ stato registrato anche il comportamento alimentare dei giovani entro i 18 anni. Si è eseguito un prelievo a digiuno per determinare i livelli di leptina, glucosio, insulina, TSH, fT4, IGF-1, FSH, LH, estradiolo e testosterone. I linfociti circolanti sono stati studiati mediante citofluorimetria, e la loro risposta proliferativa in caso di carenza di LEPR è stata comparata con soggetti di controllo.

In tal modo, gli Autori hanno identificato cinque mutazioni nonsense e quattro missense in otto dei 300 probandi: sette erano omozigoti e uno era eterozigote per mutazione missense e nonsense. Nessuna mutazione è stata riscontrata nei soggetti di controllo. Sei probandi discendevano da famiglie consanguinee; in tre gruppi familiari sono stati identificati ulteriori componenti con omozigosi e obesità grave a esordio precoce. Tutte le mutazioni sono state rilevate nel dominio N-terminale del recettore per la leptina, predicendo la perdita delle isoforme del recettore stesso. Gli Autori hanno quindi esaminato le proprietà dei recettori con mutazioni missense, rilevando perdita completa del segnale in tre casi. Nel quarto caso residuava una minima capacità di risposta alla leptina. La figura 1 mostra lo schema del recettore, con le rilevate mutazioni.



Gli Autori hanno poi studiato il fenotipo clinico delle carenze di recettore per la leptina in sei probandi e quattro parenti, tutti con obesità ad esordio precoce per mutazione omozigote con perdita della funzione recettoriale LEPR, paragonandoli a soggetti portatori di altro tipo di perdita di funzione recettoriale [mutazione MC4R (Melanocortin 4 Receptor)]. In tutti questi casi, la struttura corporea dei soggetti con mutazioni LEPR deviava dalle previste curve percentili sin dal primo anno di vita, differendo anche da quanto osservabile in soggetti con carenza congenita di leptina o con mutazione MC4R. La percentuale di grasso corporeo era simile nei soggetti con carenza congenita di leptina, ma più elevata rispetto a coloro mutanti in MC4R. La percentuale di massa magra era minore in soggetti con mutazioni LEPR rispetto a soggetti obesi senza tali mutazioni, sebbene la massa magra espressa in Kg rientrasse ancora nei range di normalità.

Tutti i soggetti avevano una storia di anormale comportamento alimentare sin dall’infanzia, che proseguiva poi fino all’età adulta: durante un pasto prova con alimentazione ad libitum, i probandi con mutazioni LEPR assunsero circa tre volte la quantità di cibo rispetto ai soggetti di controllo. L’aumentata assunzione calorica era simile ai soggetti carenti di MC4R, ma sensibilmente minore rispetto a quelli con carenza congenita di leptina. Il metabolismo basale era maggiore nei probandi obesi carenti di LEPR, come atteso. Peraltro, aggiustandolo per la massa magra, il metabolismo basale dei soggetti LEPR carenti era simile a quanto previsto per persone con simile composizione corporea comparati per età e sesso. La maggior parte dei soggetti mutanti per LEPR aveva glicemia normale, sebbene in età adulta costoro possano sviluppare diabete mellito tipo 2 (trattato con ipoglicemizzanti orali). Tutti erano iperinsulinemici, in misura compatibile al grado di obesità. Nell’infanzia, la crescita in altezza era normale e gli score per l’altezza erano simili tra bambini LEPR carenti rispetto a bambini obesi senza mutazioni. I livelli serici di IGF-1 erano appropriati all’età dei ragazzi e l’ormone della crescita era secreto in modo pulsatile; però l’altezza definitiva era ridotta in adulti con mutazioni LEPR, a causa di mancanza di sviluppo nella crescita puberale. Ciò si conferma osservando le basse stature di ragazzi e ragazze di 15 anni.

Tutti gli adulti studiati (donne) avevano evidenze cliniche di ipogonadismo, con perdita della crescita puberale e ridotta espressione delle caratteristiche sessuali secondarie; tre non avevano cicli mestruali sino all’età di 20 anni, con bassi livelli di steroidi sessuali, basso LH e FSH, indicanti ipogonadismo ipogonadotropo. Una ragazza aveva totale carenza di pulsatilità dell’LH. I livelli plasmatici di leptina nei soggetti LEPR mutanti erano simili a quelli di soggetti obesi con normale sequenza genica per il recettore della leptina. I livelli di leptina correlavano con la massa grassa in entrambi i gruppi. I bambini LEPR mutanti avevano avuto più infezioni infantili (specie delle prime vie respiratorie) rispetto ai loro coetanei non mutanti. La morte prematura di due bambini obesi è stata determinata da patologie respiratorie acute infettive.

Gli Autori avevano già scoperto che i soggetti con carenza di leptina avevano marcate riduzioni del numero di linfociti CD4+ e ridotta proliferazione di T-linfociti: questi parametri sono stati analizzati confrontandoli con soggetti di controllo. Si è potuto così osservare una modesta riduzione del numero assoluto di T-linfociti CD4+ nei soggetti LEPR carenti, sebbene il rapporto CD4+/CD8+ fosse simile. I soggetti LEPR carenti avevano comunque un aumento compensatorio di cellule CD19+. I T-linfociti dei soggetti LEPR mutanti mostrarono ridotta risposta proliferativa a diversi stimoli policlonali specifici per le cellule T. Il pattern delle citochine dei soggetti LEPR carenti era meno compromesso rispetto a quello dei soggetti con carenza di leptina (modesta riduzione nella secrezione della citochina proinfiammatoria interferone-γ e aumentata produzione della citochina inibitoria interleuchina-10). I soggetti eterozigoti per LEPR non erano gravemente obesi, con BMI comparabile ai loro parenti, ma avevano una maggior massa grassa (figura 2).



La prevalenza delle mutazioni LEPR nei soggetti con iperfagia e obesità grave a esordio precoce è risultata del 3 per cento, ma gli Autori ricordano che questa era una popolazione altamente selezionata, per cui la prevalenza riscontrata non riflette quella della popolazione generale. Si sottolinea inoltre la consanguineità dei probandi, consigliando di studiare il gene LEPR in tali gruppi familiari con obesità iperfagica a esordio precoce. Nessuno dei soggetti LEPR mutanti, peraltro, aveva livelli di leptinemia eccessivamente elevati, per cui si ritiene, contrariamente a quanto precedentemente suggerito (6), che la leptina plasmatica non sia da considerare un marcatore utile di carenza del recettore per la leptina. La mancanza congenita del recettore per la leptina è caratterizzata da un’obesità grave, ad esordio precoce, con specifiche deposizioni di massa grassa, come rilevabile in soggetti con carenza di leptina (7).

Tutti i soggetti qui studiati avevano iperfagia sin dall’età infantile e gli Autori dimostrano che l’assunzione libera di nutrienti era notevolmente aumentata nei bambini con carenza del recettore per la leptina, senza evidenza di alterazioni del metabolismo basale. Tali bambini avevano normali curve di crescita, con normali livelli di IGF-1 ma, a causa della mancanza del picco di crescita puberale, la statura finale dei soggetti adulti risultava ridotta. Gli Autori ricordano le difficoltà di studiare l’asse GH-IGF nei bambini e negli adulti obesi (per interferenze dell’obesità stessa sui test basali e dinamici), ma ritengono che le alterazioni di crescita qui riscontrate non siano una caratteristica comune di questa patologia. Gli adulti con carenza di LEPR hanno ipogonadismo ipogonadotropo e non vanno incontro alla pubertà. Nelle donne adulte si riscontrano irregolarità mestruali nella III-IV decade. E’ presumibile che l’eccessiva massa adiposa determini la produzione (mediata dall’aromatasi) di quantità di estrogeni sufficienti a determinare sviluppo uterino e cicli irregolari, pur in assenza di caratteristiche sessuali secondarie. Peraltro, questa non sembra essere l’unica spiegazione, poiché i livelli di LH e FSH risultavano normali per la fase follicolare del ciclo, suggerendo che, pur in assenza di attività leptinica, qualche attivazione dell’asse ipotalamo-ipofisi-gonadi è possibile, seppure cronologicamente ritardato.

I soggetti carenti di LEPR tendono ad avere un minor numero di T-linfociti CD4+, con un maggior numero compensatorio di B-linfociti rispetto ai controlli: ciò concorda con le note azioni della Leptina sulla funzione immunitaria (8). I linfociti dei soggetti mutanti avevano ridotta capacità proliferativa e alterato rilascio di citochine dopo stimolo antigenico. In due famiglie, bimbi gravemente obesi erano deceduti nella prima decade di vita a causa di gravi infezioni del tratto respiratorio. E’ presumibile che la disfunzione del sistema immunitario, forse unitamente alle ridotte riserve respiratorie causate dalla grave obesità, possa aver contribuito ai decessi precoci.

Gli eterozigoti che avevano carenza di LEPR, ma che non erano obesi, avevano un’aumentata massa grassa, come già precedentemente riscontrato. Peraltro, i risultati attuali suggeriscono che alcune caratteristiche fenotipiche dei soggetti con carenza del recettore LEPR non sono così gravi come quelle di soggetti con carenza di leptina. Ciò è sorprendente, pensando al fatto che la proteina LEPR è l’unico recettore conosciuto per la leptina e considerando le similitudini fenotipiche tra topi carenti di leptina (ob/ob) e topi carenti del recettore per la leptina (db/db). Le diversità viste nei gruppi qui studiati possono essere dovute al fatto che gli attuali probandi erano, in media, più adulti rispetto a precedenti ricerche. Inoltre, i soggetti carenti di leptina erano di origine pakistana, mentre i mutanti LEPR erano di varie etnie.

Gli Autori ritengono comunque che, nell’uomo, il recettore “canonico” della leptina non sia l’unico recettore che medi le azioni della leptina, almeno quando i livelli plasmatici di leptina sono elevati. La carenza recettoriale non può essere giudicata misurando i livelli di leptina, ma va considerata in tutti i pazienti gravemente obesi con iperfagia e ritardato sviluppo o dimorfismi. Una corretta diagnosi ha implicazioni per la cura, sia in termini di counseling genetico, sia in considerazione di future prospettive di trattamento farmacologico.


Parole chiave: obesità genetica, leptina, recettore per la leptina

Bibliografia

1. Sadaf Farooqi I, Matarese G, De Rosa V, Perna F, Fontana S, O'Rahilly S, et al. Clinical and Molecular Genetic Spectrum of Congenital Deficiency of the Leptin Receptor. N Engl J Med 2007; 356: 237-47
   
2. Sadaf Farooqi I, O’Rahilly S. Monogenic obesity in humans. Ann Rev Med 2005; 56: 443-58
3. Montague CT, Sadaf Farooqi I, Whitehead JP, et al. Congenital leptin deficiency is associated with severe early-onset obesity in humans. Nature 1997; 387: 903-8
4. Sadaf Farooqi I, Jebb SA, Langmack G, et al. Effects of recombinant leptin therapy in a child with congenital leptin deficiency. N Engl J Med 1999; 341: 879-84
5. Speiser PW, Rudolf MC, Anhalt H, et al. Childhood obesity. J Clin Endocrinol Metab 2005; 90: 1871-87
6. Lahlou N, Clement K, Carel JC, et al. Soluble leptin receptor in serum of subjects with complete resistance to leptin: relation to fat mass. Diabetes 2000; 49: 1347-52
7. Sadaf Farooqi I, Matarese G, Lord GM, et al. Beneficial effects of leptin on obesity, T cell hyporesponsiveness, and neuroendocrine/ metabolic dysfunction of human congenital leptin deficiency. J Clin Invest 2002; 110: 1093-103
8. Lord GM, Matarese G, Howard JK, Baker RJ, Bloom SR, Lechler RI. Leptin modulates the T-cell immune response and reverses starvation-induced immunosuppression. Nature 1998; 394: 897-901