La sindrome di Gitelman (GS) è una malattia tubulare renale autosomica recessiva caratterizzata da ipokaliemia, ipomagnesemia, ipocalciuria, alcalosi metabolica, aldosteronismo iperreninemico secondario e bassa pressione sanguigna.1-3 pazienti GS sono di solito diagnosticati relativamente tardi, perché malessere, bassa pressione sanguigna, ipopotassiemia, ipocalciuria e ipomagnesiemia sono difficili da classificare clinicamente. Mutazioni inattivanti nel gene SLC12A3 che codifica per il cotrasportatore di sodio cloruro sensibile ai tiazidici (NCCT) causano GS.2 I ricercatori hanno utilizzato i criteri di Bettinelli et al4 per identificare i pazienti con GS. Sono state descritte più di 100 mutazioni SLC12A3.3 La maggior parte sono mutazioni missense che sostituiscono residui amminoacidici conservati all’interno dei domini funzionali putativi di NCCT, mentre difetti di nonsense, frameshift e siti di giunzione e riarrangiamenti genici sono meno frequenti. GS è clinicamente variabile (gli uomini sono più gravemente colpiti rispetto alle donne) e la combinazione di mutazioni presenti in ciascun allele può determinare la variabilità del fenotipo.3 Uno stato vettore eterozigote per 30 diverse mutazioni inattivanti in NCCT, così come i geni responsabili della sindrome di Bartter, è associato a un ridotto rischio di pressione arteriosa di ipertensione nella popolazione generale.5 Circa l ‘ 80% dei portatori di mutazione aveva valori di pressione arteriosa sistolica inferiori alla media dell’intera coorte di 5124 soggetti dello studio Framingham Heart. La riduzione media della pressione arteriosa nei portatori è stata in media di -6,3 mm Hg per la pressione sistolica e di -3,4 mm Hg per la pressione diastolica, simile ai valori ottenuti con il trattamento cronico con tiazidici. C’è stata una riduzione del 60% del rischio di sviluppare ipertensione all’età di 60 anni. Pertanto, rari alleli che influenzano la gestione del sale renale e la pressione sanguigna nella popolazione generale potrebbero rappresentare una frazione sostanziale della variazione della pressione sanguigna.5 Abbiamo incontrato 2 pazienti e poi ne abbiamo trovati altri nel nostro database che illustrano l’importanza di NCCT sulla variabilità della pressione arteriosa e, quindi, sull’ipertensione.

I pazienti

Un uomo di 29 anni ha presentato una storia di 14 anni di debolezza generalizzata, gravi crampi muscolari con tetania, dispnea e ansia. Aveva visitato i reparti di emergenza in precedenti occasioni e ricevuto infusioni di potassio e/o magnesio per ipopotassiemia e ipomagnesiemia. I suoi sintomi erano progrediti al punto che non poteva più guidare un’auto o usare i mezzi pubblici. Il paziente ha negato nausea, vomito, diarrea, intolleranza al calore, sudorazione eccessiva e cambiamenti nelle abitudini intestinali. Non ha ingerito lassativi o diuretici, né ha abusato di alcol o droghe di strada. I suoi altri sintomi clinici includevano affaticamento, palpitazioni cardiache, vertigini, nicturia, polidipsia, poliuria e sete.

La pressione sanguigna era di 100/60 mm Hg e la frequenza cardiaca era di 90 bpm. Non ci sono stati risultati neurologici o debolezze muscolari prossimali. Gli studi di imaging erano insignificanti, così come l’ECG. I test di laboratorio hanno mostrato ipopotassiemia (3,0 mmol/L) e ipomagnesiemia (0,69 mmol/L), mentre i livelli sierici di calcio, sodio e cloruro erano normali. La clearance della creatinina è stata di 134 ml / min per 1,73 m2. L’escrezione urinaria di calcio (1,0 mmol/24 ore) era diminuita, mentre l’escrezione urinaria di potassio e magnesio era elevata (106 mmol/24 ore e 6,82 mmol/24 ore) a fronte dei suoi bassi valori sierici. La concentrazione plasmatica di renina era elevata (172 ng / mL) in posizione supina e aumentata (302 ng/mL) in posizione eretta. I corrispondenti livelli plasmatici di aldosterone sono risultati da normali a lievemente aumentati (120 ng/mL in posizione supina e 217 ng / mL in posizione eretta). L’escrezione urinaria di sodio nelle 24 ore è stata di 141, 176 e 350 mmol/24 ore per 3 giorni consecutivi in caso di assunzione ad libitum. I gas del sangue arterioso erano pH 7.49, Pco2 41.6 mm Hg e HCO3-31.6 mmol/L.

I genitori e un fratello maggiore erano asintomatici, mentre il fratello minore aveva sintomi simili, anche se meno gravi. Abbiamo sequenziato gli esoni e le regioni fiancheggianti di SLC12A3 dopo che è stato dato il consenso informato scritto e abbiamo trovato 3 mutazioni negli esoni 10, 13 e 16. Il paziente e suo fratello erano eterozigoti composti, avendo ereditato Phe548Leu e Pro643Leu dalla madre e Gly439Ser dal padre (vedere la Tabella S1 nel supplemento dati online all’indirizzo http://hyper.ahajournals.org). La mutazione Phe548Leu non è stata riportata in precedenza ed è localizzata in una regione transmembrana (Figura). La fenilalanina altamente conservata viene scambiata con una leucina (Figura S1). Gly439Ser e Pro643Leu sono stati riportati in precedenza in pazienti GS eterozigoti 6 ma non in questa combinazione allelica.7 Sebbene Gly439Ser e Pro643Leu sarebbero sufficienti per spiegare i sintomi nel nostro paziente, la presenza di 3 mutazioni (Gly439Ser e Pro643Leu/Phe548Leu) è la possibile ragione per cui i suoi sintomi erano notevolmente gravi.

Al paziente è stata somministrata una supplementazione orale di magnesio e potassio (18 e 84 mmol / d, rispettivamente). I suoi livelli sierici di potassio e magnesio sono migliorati a valori bassi normali e i suoi sintomi clinici sono migliorati. Sono state sostenute integrazioni di magnesio e potassio in combinazione con farmaci antialdosterone, inibitori delle prostaglandine o inibitori dell’enzima di conversione dell’angiotensina.8-10 Antagonisti dell’aldosterone o antagonisti epiteliali dei canali del sodio possono essere considerati se l’ipopotassiemia sintomatica non viene corretta dalla somministrazione di MgCl2.11 Una potenziale preoccupazione dell’uso di questi farmaci nei pazienti con GS è che lo spreco di sale potrebbe peggiorare, specialmente se l’assunzione di sale nella dieta è ridotta o quando il sale viene perso dal corpo attraverso un meccanismo non renale. Anche le alte dosi del sodio epiteliale channel blocker amiloride possono non riuscire a ridurre l’eccessiva kaliuresis in pazienti con GS.1 Basse concentrazioni di questi farmaci nel lume del dotto di raccolta corticale e modulazione del canale tubulare distale del potassio (canale midollare esterno renale del potassio) conduttanza potrebbero essere responsabili.12 Amiloride è, come tale, problematico, perché sembra aumentare la produzione di aldosterone accompagnata da insufficiente stimolazione dell’attività della renina plasmatica. Gli autori invocano un aumento del potassio sierico come spiegazione.13

Spironolattone e inibitori dell’enzima di conversione dell’angiotensina erano stati dati empiricamente al nostro paziente in precedenza dai suoi medici di famiglia. Entrambi i farmaci sono stati interrotti dopo 1 mese ciascuno a causa di vertigini, probabilmente a causa di episodi di bassa pressione sanguigna. Amiloride è stato anche provato. Tuttavia, il paziente ha interrotto questo farmaco a causa di dolore al collo inspiegabile. Abbiamo provato un corso di aliskiren 150 mg / d per inibire il rilascio di aldosterone mediato dall’angiotensina; tuttavia, i valori di aldosterone non sono diminuiti e l’alcalosi metabolica non è migliorata. Attualmente, il paziente può tollerare i suoi sintomi, in parte perché ora ha una maggiore comprensione della sua malattia.

Una donna di 21 anni presentava visione offuscata, crampi, disagio alla lingua e affaticamento. All’età di 11 anni, ha osservato che mangiare banane la faceva sentire meglio. Non era mai stata portata in un pronto soccorso, era fisicamente attiva ed era impiegata. Il suo medico generico era preoccupato per una grave ipopotassiemia e ipomagnesiemia. Ha negato nausea, vomito, diarrea, intolleranza al calore, sudorazione eccessiva e cambiamenti nelle abitudini intestinali. Non aveva precedenti di lassativi o abuso di diuretici, né abusava di alcol o droghe di strada. Negò nicturia, polidipsia, poliuria e sete.

La pressione sanguigna era di 115/80 mm Hg; la frequenza cardiaca era di 85 bpm. L’esame fisico era normale. Aveva ipopotassiemia (2,8 mmol/L) e ipomagnesiemia (0,48 mmol/L), mentre i livelli sierici di calcio, sodio, cloruro, creatinina erano normali. La clearance della creatinina è stata di 122 ml / min per 1,73 m2. L’escrezione urinaria di calcio (0,37 mmol/24 ore) era diminuita, mentre l’escrezione urinaria di potassio e magnesio (67,00 e 2,83 mmol/24 ore, rispettivamente) era elevata a fronte dei suoi valori sierici. L’escrezione urinaria di sodio nelle 24 ore è stata di 145 mmol con assunzione ad libitum. Aveva anche un’alcalosi metabolica compensata (pH 7,46, Pco2 44,8 mm Hg e HCO3− 31,0 mmol/L). I suoi genitori erano clinicamente irrilevanti, mentre suo fratello di 19 anni descriveva una simile debolezza generale e crampi muscolari, anche se meno frequenti.

Con la sua approvazione, abbiamo nuovamente sequenziato gli esoni e gli introni fiancheggianti di SLC12A3 e abbiamo trovato una mutazione nell’esone 26 (Gln1012Arg), così come una delezione dell’esone 1, codone 35 (c.104delCinsTT). Il nostro paziente è composto eterozigote, avendo ereditato c.104delCinsTT da sua madre e Gln1012Arg da suo padre (vedi Tabella S1). Gln1012Arg è una nuova mutazione missense (Figura) che colpisce una posizione di sequenza in cui la glutammina viene conservata in tutti i vertebrati (Tabella S1). Poiché i codici SLC12A3 per 1021 aminoacidi, Gln1012Arg si trova in prossimità dell’estremità C-terminale della sequenza proteica. Questa variante si trova nella parte più distale del dominio citoplasmatico SCL12A3 C-terminale noto fino ad oggi.

L’analisi della nostra banca dati del paziente GS clinicamente sospetta non ha rivelato altri soggetti con Gln1012Arg. Tuttavia, abbiamo trovato altre 6 nuove mutazioni del gene SLC12A3 in altri soggetti (Gly841Arg, Ser987Arg, c.1927delC, Trp161Xaa, Gly770Asp e IVS25+1G>T; Figura e Tabella S1). In questi soggetti, i nefrologi o genetisti di riferimento avevano sospettato GS sulla base di esami clinici e test di laboratorio. Le storie familiari e le cartelle cliniche sono state esaminate e hanno mostrato caratteristiche cliniche coerenti con GS.

Abbiamo trattato questo paziente con supplementazione orale di magnesio e potassio (2,8 e 40,0 mmol/d). Inoltre, i suoi nefrologi locali hanno prescritto ramipril 2,5 mg / d. I livelli sierici di potassio e magnesio hanno raggiunto valori bassi e i sintomi clinici sono migliorati in modo significativo ma non si sono risolti completamente. La supplementazione orale di magnesio è stata quindi aumentata e i sintomi clinici sono migliorati. Tuttavia, il ripristino dei normali valori di magnesio e potassio era difficile ed era accompagnato da nausea e diarrea. L’aspartato di magnesio è stato sostituito con cloruro di magnesio, che era più tollerabile.

Discussione

I nefrologi sono generalmente confrontati con ipertensione. Tuttavia, una conoscenza approfondita delle sindromi ipotensive, in particolare GS, è importante non solo per ragioni cliniche ma anche per comprendere la complessa genetica della regolazione della pressione arteriosa nella popolazione generale. Durante una rotazione di routine del reparto di nefrologia, abbiamo scoperto nuove mutazioni SLC12A3 in 2 pazienti GS sintomatici (Phe548Leu, Gln1012Arg e c.104delCinsTT). Questi risultati ci hanno fatto lavorare la nostra banca dati di pazienti ipocalemici ipomagnesemici “sospetti” e, ancora una volta, abbiamo avuto successo. Abbiamo trovato altre 6 nuove mutazioni del gene SLC12A3 (Gly841Arg, Ser987Arg, c. 1927delC, Trp161Xaa, Gly770Asp e IVS25+1G> T). Abbiamo scelto di spostare l’analisi genetica dal laboratorio di ricerca all’arena clinica di routine per diversi motivi. In primo luogo, una diagnosi precisa consente un’assistenza clinica più precisa e mirata. In secondo luogo, abbiamo appreso che i nostri pazienti volevano disperatamente sapere in modo specifico cosa non andava e quale poteva essere la rilevanza per le loro famiglie attuali e future. I nostri pazienti non hanno sollevato preoccupazioni per il timore di violazioni della privacy, premi assicurativi più elevati o preoccupazioni simili.

La diminuzione del riassorbimento del sodio presso l’NCCT e il conseguente aumento delle perdite di potassio attraverso il canale del potassio midollare esterno renale, in gran parte determinato dall’aldosteronismo secondario, spiegano l’ipopotassiemia e l’aumento dell’appetito salino nei pazienti con GS. L’ipocalciuria e l’ipermagnesuria sono più difficili da capire. Nijenhuis et al14 hanno sostenuto che un maggiore trasporto passivo del calcio nel tubulo prossimale, piuttosto che il trasporto attivo del calcio nella convoluzione distale, spiega l’ipocalciuria indotta dai tiazidici. I loro esperimenti di micropuntura nei topi hanno dimostrato un aumento del riassorbimento di sodio e calcio nel tubulo prossimale durante il trattamento cronico con tiazidici, mentre il riassorbimento del calcio nella convoluzione distale non è apparso influenzato. Inoltre, la somministrazione di tiazidici ha indotto ancora ipocalciuria in topi transitori del canale potenziale del recettore della sottofamiglia V, membro 5 del gene-deleted, in cui il riassorbimento distale attivo del calcio è stato abolito a causa dell’inattivazione del canale del calcio epiteliale TRPV5. Successivamente, Nijenhuis et al14 hanno scoperto che il tiazide ha sovraregolato lo scambiatore sodio/protone, responsabile della maggior parte del sodio e, di conseguenza, del riassorbimento del calcio nel tubulo prossimale, mentre l’espressione delle proteine coinvolte nel trasporto attivo del calcio era inalterata. Gli autori hanno quindi eseguito esperimenti sull’effetto tempo-dipendente di una singola dose di tiazidici e hanno dimostrato che lo sviluppo di ipocalciuria è parallelo a un aumento compensatorio del riassorbimento di sodio secondario a una natriuresi iniziale. Infine, l’ipomagnesiemia si è sviluppata durante la somministrazione cronica di tiazidici e nei topi eliminati dal gene NCCT, accompagnata dalla downregolazione del canale epiteliale del canale potenziale del recettore transitorio del magnesio sottofamiglia M, membro 6. La downregolazione del canale potenziale del recettore transitorio della sottofamiglia M 6 potrebbe rappresentare un meccanismo generale coinvolto nella patogenesi dell’ipomagnesiemia che accompagna l’inibizione o l’inattivazione di NCCT.14

Sono stati effettuati anche studi sull ‘ uomo. Cheng et al15 hanno studiato 8 pazienti con GS e 8 soggetti di controllo. È stata somministrata soluzione salina isotonica (3 L) nell’arco di 3 ore. I valori basali di escrezione di sodio e clearance della creatinina erano simili nei pazienti con GS e nei controlli, sebbene il tasso di escrezione di calcio fosse inferiore nei pazienti con GS. Nei pazienti GS, l’infusione salina ha causato un tasso di escrezione di sodio significativamente maggiore rispetto ai controlli, ma c’è stato solo un piccolo aumento del tasso di escrezione di calcio sia nelle prime 6 ore che nelle successive 18 ore. Gli autori hanno concluso che l’ipovolemia non è l’unica causa di ipocalciuria nei pazienti con GS. Tuttavia, il loro studio clinico ha avuto diversi deficit. Il bilancio sodico a lungo termine non è stato controllato nei soggetti e i pazienti con GS avevano probabilmente un volume circolante extracellulare ridotto sia in condizioni di controllo che di espansione rispetto ai controlli.

I nostri pazienti illustrano le difficoltà nella gestione del GS. Il difetto tubolare in GS stesso non può essere corretto in modo che un’adeguata integrazione di magnesio e potassio rimanga la pietra angolare del trattamento. Tuttavia, il ripristino dei normali valori di magnesio e potassio è difficile da raggiungere, perché alte dosi di magnesio causano diarrea. La biodisponibilità dei preparati di magnesio è variabile. L’ossido di magnesio e il solfato di magnesio hanno una biodisponibilità significativamente inferiore rispetto al cloruro di magnesio, al lattato di magnesio e all’aspartato di magnesio.11 Si consiglia la somministrazione di cloruro di magnesio per via orale per compensare le perdite renali di magnesio e cloruro. Sebbene la terapia antialdosterone sia stata riportata per aumentare i livelli plasmatici di potassio e magnesio e per ridurre l’escrezione frazionata di potassio e magnesio nei pazienti GS,10 il ruolo di inibizione del sistema renina-angiotensina-aldosterone nei pazienti GS non è chiaro. Gli estrogeni sembrano svolgere un ruolo perché drospirenone, un progestinico romanzo sviluppato per l’uso come terapia ormonale nelle donne in postmenopausa, in combinazione con 17β-estradiolo, ha un effetto di risparmio di potassio che contrasta la perdita di potassio indotta dai tiazidici.16 Studi futuri su topi carenti di NCCT potrebbero essere utili per comprendere il ruolo di questi sistemi in GS. È stato dimostrato che i topi carenti di NCCT su uno sfondo misto presentano ipocalciuria e ipomagnesemia, ma nessun disturbo dell’omeostasi di potassio e acido-base.17 Topi NCCT-carenti backcrossed sullo sfondo C57BL/6 hanno mostrato lieve alcalosi compensata con aumento dei livelli di aldosterone18 plasmatico e una maggiore sensibilità a sviluppare ipopotassiemia quando esposti a riduzioni di potassio alimentare.19 Questi studi sottolineano l’importanza del background genetico per il fenotipo carente di NCCT, che è anche potenzialmente rilevante per comprendere la variabilità fenotipica e lo sviluppo di trattamenti farmacologici in GS. Ad oggi, non sono disponibili dati sull’efficacia dell’inibizione dell’enzima di conversione della renina e/o dell’angiotensina in GS. Studi futuri sui topi NCCT potrebbero aiutare a chiarire questo problema.

Infine, abbiamo appreso nel corso del nostro studio che mutazioni come queste hanno un impatto distinto sulla complessa genetica dell’ipertensione nella popolazione generale. Non abbiamo potuto condurre uno studio sulla prevalenza di GS. La nostra popolazione di pazienti è eterogenea e generalmente di origine tedesca, turca o mediorientale. Le mutazioni riportate qui erano tutte in soggetti bianchi tedeschi. Hsu et al20 hanno studiato 500 bambini non correlati da Taipei. Hanno trovato 15 mutazioni SLC12A3 in 10 dei bambini. In uno studio giapponese del 1852, sono state riscontrate mutazioni GS nel 3,2% dei soggetti.21 La letteratura suggerisce che GS non è raro e GS eterozigosi certamente non così raro. La conoscenza di nuove mutazioni potrebbe anche essere importante per determinare gli alleli con benefici per la salute che sono comunque in fase di selezione purificante e per definire l’architettura genetica dell’ipertensione.5 A questo proposito, gli effetti combinati di rare mutazioni indipendenti sono stati suggeriti per spiegare una frazione sostanziale della variazione della pressione arteriosa nella popolazione sulla base dell’analisi dell’impatto dello stato vettore eterozigote per un numero limitato di mutazioni inattivanti nell’NCCT, nel cotrasportatore sodio-potassio 2-cloruro e nel canale midollare esterno renale del potassio.22 Recentemente, i membri del Framingham Heart Study sono stati sottoposti a screening per la variazione in 3 geni, vale a dire, SLC12A3, SLC12A1 e KCNJ1. I ricercatori hanno utilizzato genomica comparativa, genetica e biochimica per identificare soggetti con mutazioni dimostrate o dedotte per essere funzionali. Queste mutazioni erano tutte eterozigoti e rare, ma sono state trovate in ≈1% al 2% della popolazione di Framingham.5 Hanno prodotto riduzioni clinicamente significative della pressione sanguigna e presumibilmente hanno protetto gli individui dallo sviluppo di ipertensione. Questi risultati e le mutazioni che riportiamo qui hanno implicazioni per gli studi genetici sull’ipertensione e altri tratti complessi comuni. I portatori di mutazioni che causano GS compensano lo spreco di sale renale aumentando la loro assunzione di sale, come mostrato in un grande parente Amish.23 In accordo, abbiamo scoperto che l’escrezione urinaria di sodio di 24 ore era elevata nel primo paziente probabilmente a causa dell’aumento dell’appetito salino. Tuttavia, l’aumentata escrezione urinaria di sodio nei portatori delle mutazioni che causano GS rispetto ai parenti wild-type non è stata riflessa da cambiamenti significativi della pressione arteriosa negli adulti della suddetta grande famiglia Amish con GS.23 Al contrario, un altro studio ha dimostrato che i portatori di mutazioni che causano GS avevano valori di pressione sanguigna più bassi rispetto ai controlli, tuttavia, con una simile escrezione urinaria di sodio.24 In particolare, la nostra seconda paziente ha mostrato una normale escrezione urinaria di sodio di 24 ore; tuttavia, era una donna piccola e leggera. Per le sue dimensioni, il suo apporto di sale era generoso. I topi carenti di NCCT non hanno fenotipo di perdita di sale con una dieta regolare, 17 e meccanismi compensatori per la perdita di NCCT sono stati documentati in vari modelli murini.25 Infine, NCCT si distingue come un obiettivo della regolazione con-no-lisina chinasi (WNK), come discusso di recente in una recensione accademica.26 L’immagine speculare di GS è lo pseudoipoaldosteronismo di tipo II (PHAII), che è anche chiamato sindrome di Gordon. PHAII presenta alta pressione sanguigna, iperkaliemia e acidosi metabolica. Tutte le aberranze metaboliche in PHAII sono corrette dai diuretici tiazidici, che ricapitolano le caratteristiche di GS. Le mutazioni WNK4 e WNK1 causano PHAII. WNK4 inibisce NCCT, un effetto che si perde quando WNK4 è mutato. Fosforilati WNK1 WNK4, che diminuisce l’inibizione WNK4 di NCCT. Una mutazione WNK1 gain-of-function causa PHAII. I WNKs influenzano anche il canale del potassio midollare esterno renale e il canale del sodio epiteliale. I risultati che i livelli alterati della funzione WNK1 e WNK4 influenzano la pressione sanguigna negli esseri umani sono rilevanti perché WNK4 si trova a soli 1 Mb dal locus D17S1299, il sito che mostra il più forte legame alla variazione della pressione sanguigna nella popolazione di Framingham Heart Study. Le varianti che alterano la funzione WNK influenzerebbero ovviamente anche il fenotipo GS nelle persone che ospitano mutazioni NCCT.

Note a piè di pagina