Aspetti molecolari della sindrome d Klinefelter: studio delle microdelezioni del cromosoma Y e polimorfismi del recettore degli androgeni

La sindrome di Klinefelter descritta per la prima volta nel 1942 da Harry F. Klinefelter, è una malattia genetica, che colpisce gli individui di sesso maschile, caratterizzata da alta statura, proporzioni del corpo eunucoide, incompleto sviluppo dei caratteri sessuali maschili primari e secondari, ginecomastia, testicoli dalle dimensioni ridotte, azoospermia ed aumento dei livelli ormonali di FSH. La sindrome è causata da un aneuploidia congenita dei cromosomi sessuali e nell’80% i pazienti presentano il cariotipo 47, XXY mentre i restanti casi hanno un più alto grado di aneuploidie, mosaicismo o strutture anormali del cromosoma X (Lanfranco et al., 2004). La prevalenza della sindrome di Klinefelter (KS) è compresa tra 1/500 e 1/1000 e viene considerata la principale causa genetica di infertilità maschile (Bojesen et al., 2003), responsabile del 10-15% delle oligospermie severe e azoospermie non ostruttive. Nei soggetti KS si verifica, infatti, la degenerazione dei tubuli seminiferi che inizia prima della pubertà e porta, nella maggior parte dei casi, alla completa ialinizzazione dei tubuli seminiferi nell’adulto, anche se in alcuni soggetti KS adulti possono essere presenti alcuni tubuli funzionali (Aksglaede et al 2006). Sebbene la maggioranza dei soggetti KS siano azoospermici e quindi sterili, sono stati descritti, in letteratura casi di oligozoospermia severa e criptozospermia in pazienti di età inferiore ai 24 anni (Forti et al, 2006). Diversamente dalle trisomie autosomiche che hanno un’origine paterna soltanto nel 10% dei casi, il cromosoma X soprannumerario dei pazienti KS origina nel 50% dei casi da una non disgiunzione paterna (Thomas and Hassold, 2003). L’ XXY di origine materna può essere causato da una non-disgiunzione durante la prima e la seconda divisione meiotica oppure durante le divisioni mitotiche precoci post zigotiche mentre si verifica lo sviluppo dello zigote. L’ XXY paterno invece, origina soltanto da errori durante la meiosi I; la non disgiunzione paterna durante la meiosis II porterebbe infatti alla formazione di zigoti XXX e XYY ( Lanfranco et al, 2004) La grande maggioranza dei casi Klinefelter con origine paterna deriva quindi da eventi di non disgiunzione durante la meiosi I, anche se sono stati descritti casi di separazione prematura dei cromatidi fratelli durante la meosi I. (Tüttelmann et al 2010) E’ stato ipotizzato che le delezioni e i riarrangiamenti del cromosoma Y potessero avere un ruolo nel mancato appaiamento dei cromosomi e indurre una maggiore frequenza degli eventi di non disgiunzione (Rajpert et al.,2011). In accordo con questa ipotesi è stato dimostrato che la microdelezione della regione AZFc (b2/b4) è associata con elevata percentuale di spermatozoi nullisomici e con disomia XY e conseguente rischio dopo ICSI della nascita di bambini 47XXY (Ferlin et al.,2007). Le microdelezioni del cromosoma Y rappresentano la causa genetica più frequente di infertilità maschile, con una prevalenza del 10-15% tra i soggetti affetti da azoospermia non ostruttiva o grave oligozoospermia (5mil sperm/ml e mai nei soggetti normozoospermici. Diversi studi hanno indagato l’incidenza delle microdelezioni del cromosoma Y nei pazienti KS. Alcuni autori hanno rilevato un’associazione tra le microdelezioni del cromosoma Y e la sindrome KS, (Mitra et al., 2006; Hadjkacem-Loukil et al., 2009; Ceylan et al., 2010, Li et al., 2015) mentre altri appaiono in contrasto con questo dato, non evidenziando alcuna associazione tra le due alterazioni genetiche (Tateno et al., 1999; Lee et al., 2000; Ambasudhan et al., 2003; Choe et al., 2007; Balkan et al., 2008; Behulova et al., 2011, Simoni et al 2008, Rajpert-De Meyts et al. 2011, Zhang et al 2013) Altro aspetto molecolare importante è l’inattivazione di uno dei due cromosomi X durante lo sviluppo in questi pazienti. In questi pazienti circa il 15% dei geni del cromosoma X sfugge alla normale inattivazione epigenetica inducendo una overespressione genica. Tale modificazione epigenetica potrebbe essere considerata la base genetica del fenotipo del Klinefelter. (Berletch et al.,2010). La grande variabilità fenotipica che si verifica in pazienti con sindrome di Klinefelter, infatti, può essere causata da diversi fattori quali polimorfismi genetici o effetti epigenetici che possono influenzare l’inattivazione del cromosoma X. Si può ipotizzare, quindi, che il fenotipo dei pz con Sindrome di Klinefelter potrebbe essere influenzato da: 1- un eccessivo dosaggio dei geni legati al cromosoma X causato da una alterata inattivazione genica (Carrel et al., 2005). 2- diverso grado di mosaicismo 46,XY 3- origine parentale del cromosoma X soprannumerario (Iitsuka et al.,2001) 4- funzione alterata dei geni che codificano per gli androgeni in quanto livelli subnormali portano a difetti di sviluppo testicolare (Lahlou et al., 2004). Per quanto riguarda l’ipotesi della modificazione dell’inattivazione genica è da sottolineare che alcuni autori hanno evidenziato che l’inattivazione casuale di una delle due X potrebbe mascherare il fenotipo derivante da mutazioni recessive collegate al cromosoma X (Iitsuka et al.,2001, Yoshioka et al.,1998). Nei mammiferi con più di un cromosoma X, i geni di uno dei due cromosomi X non vengono espressi: questo fenomeno è noto come inattivazione del cromosoma X e si verifica nei maschi XXY così come nelle normali femmine XX (Chow JC et al., 2005). L'inattivazione del cromosoma X è un processo biologico che consiste nella disattivazione (perdita di funzione) di uno dei due cromosomi sessuali X presenti nelle loro cellule. Tale cromosoma viene "silenziato", ovvero reso inerte dal punto di vista trascrizionale, tramite impacchettamento in un'unità densa di eterocromatina a formare una struttura inerte definita corpo di Barr; il risultato di tale processo è un'attenuata espressione, in tutte le cellule, dei geni portati dai cromosomi X, e dei fenotipi da essi manifestati. Il gene deputato a tale processo è XIST (X inactive specific transcript), che trascrive un RNA espresso solo dal cromosoma inattivato e che non codifica per alcuna proteina. Agisce sul centro di inattivazione dell'X (Xic, X inactivation center) e non è espresso nel maschio con cariotipo normale (46, XY). Ognuno dei due cromosomi X dei maschi con sindrome di Klinefelter hanno la medesima probabilità di venire attivati, ma non tutti i geni vengono silenziati: il 15% rimane in duplice copia biallelica (Aksglaede et al., 2006; Wikström et al .,2004) e si ipotizza che la iperespressione di questi geni sia responsabile del fenotipo della sindrome. In particolare il gene del recettore degli androgeni (AR), membro della super famiglia dei recettori nucleari, è regolato dai livelli di testosterone ed è oggetto di diversi studi genetici. Il gene AR è localizzato sul cromosoma X in posizione Xq11-12, codifica per un fattore di trascrizione ligando dipendente, e contiene una sequenza ripetuta polimorfica CAG nell’esone 1 codificante un tratto di poli-glutammina. L’estrema variabilità del numero delle ripetizioni determina la differente lunghezza del tratto nel dominio di trans-attivazione N-terminale (Zinn et al., 2005; Tirabassi et al., 2013; Francomano et al., 2013). Il numero di ripetizioni CAG può variare da 9 a 36 con variazioni tra le differenti etnie e gruppi razziali; infatti negli uomini caucasici sono presenti in media 21 ripetizioni, negli afro-Americani 18 e negli uomini asiatici 22 ripetizioni (Edwards et al., 1992). (Tirabassi et al., 2015). Nella donna quando il processo di inattivazione della X non avviene correttamente, può verificarsi l’inattivazione non randomica degli alleli per il recettore degli androgeni (AR) con conseguente aumento dell’attività degli androgeni e irsutismo e ovaie policistiche (Calvo et al.,2000; Vottero et al., 1999). Mutazioni del gene nell’uomo sono associate a vari disordini tra cui la sindrome dell’insensibilità completa agli androgeni (Sills et al.,2002), disturbi dei neuroni motori e cancro della prostata (MacLean et al.,1995). È stata dimostrata una relazione inversa tra il numero di ripetizioni nel tratto CAG e la trascrizione della proteina AR: sequenza più lunghe sono associate a una ridotta capacità trascrizionale con conseguente riduzione del meccanismo del feedback androgeno dipendente (Bogaert et al., 2009). Diversi possono essere i target sotto il controllo del recettore degli androgeni in uomini eugonadici: dimensione della prostata (Giovannucci et al.,1999), concentrazione dei lipidi, dell’insulina e della leptina (Zitzmann et al., 2003), funzioni endoteliali (Zitzmann et al.,2001), densità dell’osso (Zitzmann et al., 2001; Chen et al., 2003), sviluppo cognitivo (Seidman et al., 2001; Harkonen et al., 2003) e concentrazione degli spermatozoi (Von Eckardstein et al.,2001). Il rischio di insorgenza del cancro alla prostata risulta aumentato in pazienti con ripetizioni più corte (Ntais et al., 2003). Alla luce di tutto ciò scopo della mia tesi è stato quello di svolgere uno studio molecolare su pazienti affetti da Sindrome di Klinefelter, ed in particolare: 1- STUDIO 1 - identificare l’incidenza delle microdelezioni del cromosoma Y in pazienti con Sindome di Klinefelter nella popolazione caucasica al fine di determinare se tale delezione possa aumentare il rischio di aneuploidie cromosomiche e possa avere un impatto nella gestione e nello screening genetico di questi pazienti. Al fine di valutare l’entità di tale alterazione genica nei KS abbiamo confrontato l’incidenza delle microdelezioni del cromosoma Y in pazienti KS rispetto ai pazienti con azoospermia non ostruttiva (NOA). 2- STUDIO 2 – analizzare la lunghezza delle ripetizioni CAG e se la variazione di tale polimorfismo possa influenzare il diverso fenotipo in tale sindrom

Modelling of imbibition process in an embankment scale model

This paper aims to investigate the hydro-mechanical behaviour of a loosely compacted embankment during an inundation event. This study is based on the results of a centrifuge test carried out on a small-scale embankment model made of an artificially compacted clay–sand mixture. The wetting-induced displacements are analyzed and interpreted by means of a constitutive model adapted to unsaturated conditions. The numerical predictions are presented in terms of time evolutions of settlements, as well as, spatial distributions of vertical displacements. These profiles are compared to those experimentally observed in order to validate the predictive capabilities of the model on a boundary value problem. Moreover, the stress paths followed by elementary soil elements located at different depths are analyzed to emphasize the stress and strain variations due to capillary rise

Deconfinement critical point of lattice QCD with Nf=2N_{\rm f}=2 Wilson fermions

The ${\rm SU}(3)$ pure gauge theory exhibits a first-order thermal deconfinement transition due to spontaneous breaking of its global $Z_3$ center symmetry. When heavy dynamical quarks are added, this symmetry is broken explicitly and the transition weakens with decreasing quark mass until it disappears at a critical point. We compute the critical hopping parameter and the associated pion mass for lattice QCD with $N_f=2$ degenerate standard Wilson fermions on $N_\tau\in\{6,8,10\}$ lattices, corresponding to lattice spacings $a=0.12\, {\rm fm}$, $a=0.09\, {\rm fm}$, $a=0.07\, {\rm fm}$, respectively. Significant cut-off effects are observed, with the first-order region growing as the lattice gets finer. While current lattices are still too coarse for a continuum extrapolation, we estimate $m_\pi^c\approx 4 {\rm GeV}$ with a remaining systematic error of $\sim 20\%$. Our results allow to assess the accuracy of the LO and NLO hopping expanded fermion determinant used in the literature for various purposes. We also provide a detailed investigation of the statistics required for this type of calculation, which is useful for similar investigations of the chiral transition.Comment: 12 pages, 6 figures, minor changes to match the version published in PR

Laparoscopic versus open radical prostatectomy in high prostate volume cases: impact on oncological and functional results

To prospectively compare the laparoscopic versus open approach to RP in cases with high prostate volume and to evaluate a possible diferente impact of prostate volume

Geological and geomorphological analysis of a complex landslides system: the case of San Martino sulla Marruccina (Abruzzo, Central Italy)

This work deals with the landslides affecting the area surrounding the village of San Martino sulla Marrucina and involving the neighboring municipalities of Casacanditella and Filetto. The geological and geomorphological settings of this area are being discussed. The enclosed maps have been realized following a multidisciplinary approach, based on morphometric, geological, and geomorphological analyses and supported by air-photo interpretation, dendrochronology, and satellite SAR interferometry (InSAR). The map is organized in four sections: orography (on the upper part), geological map (on the upper right part), main geomorphological map (in the central left part, 1:7,500 scale), and multitemporal analysis (in the lower part). The aforementioned multi-temporal assessment of landslides was performed according to the geomorphological evidence-based criteria and the past ground displacement measurements were obtained by dendrochronology and InSAR. The aim of the study is to understand the evolution in time and space of this landslide area, focusing on the corresponding kinematics

Relationships between geogenic radon potential and gamma ray maps with indoor radon levels at Caprarola municipality (central Italy)

Exposures to relatively high indoor radon (222Rn) levels represents a serious public health risk because Rn is associated with lung cancer (Darby et al., 2001; WHO, 2009; Oh et al., 2016; Sheen et al., 2016). The risk is high because radon, and its short-lived decay products in the atmosphere, contributes for about 60% of the total annual effective dose (UNSCEAR, 2000; WHO, 2009). Cancer risk is increased by smoking being almost 9 times higher than the risk to non-smokers exposed to similar levels (EPA, 2009). Due to these reasons, it is very important to assess the indoor exposure of public to radon and their daughters. Rn is a natural ubiquitous gas and its abundance is mainly controlled by the geology, and in particular by the soil and rock content of its parent nuclide (238U). Furthermore, bedrock characteristics (i.e. permeability and porosity) and also fault activity can affect the amount of Rn released in the ground (Ciotoli et al., 2007; Barnet et al., 2018). As such, in conditions of permeable and/or fractured bedrock and high uranium content, high indoor radon concentrations are expected (Bossew and Lettner, 2007; Gruber et al., 2013; Cinelli et al., 2015; Ielsch et al., 2017; Ciotoli et al., 2017). A non-natural contribution that controls the indoor Rn levels is home construction type and building materials (Vauptic et al., 2002; Appleton, 2007). Additionally, meteorological factors, such as wind, temperature and humidity, can affect the rate of Rn entry into the buildings (Porstendörfer et al., 1994; Miles et al., 2005; Schubert et al., 2018). In this work, we propose a new geospatial technique to construct the geogenic radon potential (GRP) map of the Caprarola municipality (northern Lazio, central Italy) characterized by recent (about 100 Kyr) volcanic deposits with high content in radon parent nuclides (Ciotoli et al., 2017). GRP map has been obtained by using Empirical Bayesian Kriging Regression (EBKR) technique with soil gas radon, as the response variable, and a number of proxy variables (i.e. content of the radiogenic parent nuclides, the emanation coefficient of the outcropping rocks, the diffusive 222Rn flux from the soil, the soil-gas CO2 concentration, the Digital Terrain Model (DTM), the permeability of the outcropping rocks and the gamma dose radiation of the shallow lithology. Furthermore, possible relationships between predicted soil radon values (i.e. GRP) and gamma radiation distribution with the indoor concentrations measured in private and public buildings has been investigated, respectively. The obtained results confirm that GRP maps provide the local administration of a useful tool for land use planning and that, the mapping of gamma emission, allows to a fast and effective evaluation of indoor radon hazard because it is mainly influenced by the building materials rather than other anthropic controls

Cellular immune profiling of lung and blood compartments in patients with SARS-CoV-2 infection

Background: SARS-CoV-2 related immunopathology may be the driving cause underlying severe COVID-19. Through an immunophenotyping analysis on paired bronchoalveolar lavage fluid (BALF) and blood samples collected from mechanically ventilated patients with COVID-19-associated Acute Respiratory Distress Syndrome (CARDS), this study aimed to evaluate the cellular immune responses in survivors and non-survivors of COVID-19. Methods: A total of 36 paired clinical samples of bronchoalveolar lavage fluid (BALF) mononuclear cells (BALF-MC) and peripheral blood mononuclear cells (PBMC) were collected from 18 SARS-CoV-2-infected subjects admitted to the intensive care unit (ICU) of the Policlinico Umberto I, Sapienza University Hospital in Rome (Italy) for severe interstitial pneumonia. The frequencies of monocytes (total, classical, intermediate and non-classical) and Natural Killer (NK) cell subsets (total, CD56bright and CD56dim), as well as CD4+ and CD8+ T cell subsets [naïve, central memory (TCM) and effector memory (TEM)], and those expressing CD38 and/or HLADR were evaluated by multiparametric flow cytometry. Results: Survivors with CARDS exhibited higher frequencies of classical monocytes in blood compared to non-survivors (p < 0.05), while no differences in the frequencies of the other monocytes, NK cell and T cell subsets were recorded between these two groups of patients (p > 0.05). The only exception was for peripheral naïve CD4+ T cells levels that were reduced in non-survivors (p = 0.04). An increase in the levels of CD56bright (p = 0.012) and a decrease in CD56dim (p = 0.002) NK cell frequencies was also observed in BALF-MC samples compared to PBMC in deceased COVID-19 patients. Total CD4+ and CD8+ T cell levels in the lung compartment were lower compared to blood (p = 0.002 and p < 0.01, respectively) among non-survivors. Moreover, CD38 and HLA-DR were differentially expressed by CD4+ and CD8+ T cell subsets in BALF-MC and in PBMC among SARS-CoV-2-infected patients who died from COVID-19 (p < 0.05). Conclusions: These results show that the immune cellular profile in blood and pulmonary compartments was similar in survivors and non-survivors of COVID-19. T lymphocyte levels were reduced, but resulted highly immune-activated in the lung compartment of patients who faced a fatal outcome