a. Mutazioni associate con OI di tipo II Le mutazioni associate con la forma letale di OI frequentemente riguardano la sostituzione di una singola base e delezioni o inserzioni di
dimensioni variabili, riguardanti i domini C-terminali della regione elicoidale o il propetide C dei geni COLIA1 o COLIA2.
Comunque, come nei fenotipi III e IV, sono state descritte mutazioni dello splicing, delezioni e inserzioni di domini centrali (gly256-val) (72) o N-terminali (gly97-asp) (5).
È interessante notare come mutazioni simili siano state associate a forme lievi di OI di tipo I (73). Sono state riportate anche sostituzioni multiple di basi singole, in genere nella porzione C-terminale della regione elicoidale. Nell’OI letale sono particolarmente frequenti sostituzioni della glicina con l’alanina (74), l’arginina (74), l’aspartato (75,76), la serina (74,49) e la valina. La presenza di una forma mortale di malattia è stata descritta in associazione con una sostituzione nella porzione N-terminale, in posizione 298, della glicina con l’arginina (78). Nell’OI di tipo II è stata descritta la sostituzione gly343-glutamina nel gene COLIA2 (79). Ampie delezioni (80-83) o inserzioni (duplicazioni di esoni) della regione elicoidale possono essere presenti nella forma letale
(84,86). A differenza dell’allele null, la co-polimerizzazione delle catene pro-a mutate con quelle normali si verifica normalmente, con secrezione nella matrice extracellulare
di un prodotto eterotrimerico strutturalmente alterato.
Le delezioni nella malattia di tipo II comprendono quelle a carico degli esoni 22-24 del gene COLIA1 (80,81) e 2 esempi in cui era descritta la delezione di 9 coppie di basi
della porzione C-terminale del segmento elicoidale (gly868-ala-pro e gly974-ala-pro) (82,83). Le mutazioni del gene COLIA2 comprendono anche sostituzioni gly-arg e asp, ampie delezioni (esoni 34-40) (87) e mutazioni di splicing che elidono l’esone 33 (88).

Le anormalità istologiche e istomorfometriche delle ossa, in genere, sono correlate con la gravità clinica della malattia; comunque, l’aspetto istologico del campione è correlato
a numerose variabili, come la zona del prelievo (per esempio possibile prossimità con zone sottoposte a traumatismi recenti), l’età del paziente e l’influenza di farmaci in grado di influenzare il turnover osseo. In genere il quadro risulta caratterizzato da una diminuzione del volume trabecolare e dello spessore della corticale, riflettendo una carente formazione di matrice. La sostanza osteoide è lievemente aumentata, mentre una caratteristica importante è la presenza di numerosi osteociti inclusi nell’osso trabecolare (Fig. 9). Questo dato è stato confermato nei pazienti con OI di tipo I tramite
conta diretta degli osteociti (J.R. Shapiro, dati non pubblicati) e anche nelle forme lievi di malattia (9,107). Anche se arrotondati, gli osteoblasti sono facilmente identificabili
lungo i margini trabecolari, mentre non vi è aumento del riassorbimento osseo da parte degli osteoclasti. La microscopia elettronica degli osteoblasti nell’OI ha dimostrato la presenza di un materiale denso, composto da depositi di glicogeno, nell’apparato del Golgi e la diminuzione della fosfatasi alcalina nella membrana cellulare (108).
L’impatto delle mutazioni del collagene di tipo I sulla formazione dell’osso endocondrale, è valutata nelle cartilagini di accrescimento dei pazienti con OI grave (tipo II e III grave).
La cartilagine sembra svilupparsi normalmente, sino al punto in cui non si forma l’osso endocondrale. Nell’OI di tipo II c’è un’insufficiente formazione di osso lamellare normale.
Alla nascita, più che un’osso trabecolare normale, sono presenti aree disorganizzate di cartilagine, circondate da isole di osso scarsamente mineralizzato. Le scansioni di microscopia elettronica (SEM), il microscopio a trasmissione di elettroni (TEM) e gli studi di diffrazione elettronica ossea hanno rilevato anomalie dimensionali dei cristalli di idrossiapatite, così come della morfologia delle fibre di collagene di tipo I e dell’organizzazione dell’osso lamellare. Le SEM dell’osso dei pazienti con OI di tipo I nella sua ultrastruttura non differisce significativamente da quello normale (109). Nelle forme gravi la struttura dell’osso lamellare è discontinua. L’osso, nell’OI di tipo II, si
presenta con un aspetto spugnoso. La TEM dell’osso nei casi di tipo III evidenzia una matrice di fibre lasse che sono scarsamente mineralizzate e con piccoli cristalli orientati scorrettamente e scarsamente organizzati rispetto alle fibrille di collagene. Comunque, anche nei fenotipi gravi, la struttura dell’osso lamellare può essere normalmente conservata.
L’analisi a diffrazione di elettroni dei cristalli minerali e la diretta misurazione delle loro dimensioni, evidenzia quanto possono essere piccoli, in particolare nelle forme più gravi
di malattia (102). L’orientamento dei cristalli nelle fibre di collagene può essere anormale e alcuni studi radiologici, condotti su animali con la mutazione della OIM (Osteogenesi Imperfecta murina), hanno rilevato un errato orientamento dei cristalli nelle fibrille di collagene (110).
Studi immunoistochimici sull’osso di pazienti con OI di tipo II hanno dimostrato nidi di cartilagine con collagene di tipo II e un aumento del collagene di tipo III nella matrice
ossea. La persistenza del collagene di tipo III, che può mimare un pattern fetale, è stato evidenziato nell’osso con OI di tipo III e IV.

A. Densità minerale ossea nell’OI

La massa ossea è determinata da fattori genetici, ormonali e dallo stile di vita. La maggior parte dei pazienti con OI ha una diminuzione della densità ossea (osteoporosi) alle radiografie, anche se a volte, sia negli adulti sia nei bambini, l’aspetto radiologico appare normale (58). La densitometria ossea a doppio raggio-X conferma la diminuzione della massa ossea e la sua capacità, in alcuni soggetti e in modo limitato, di aumentare con l’età. La densità ossea dell’osso, sia trabecolare (vertebre, polsi, coste) sia corticale (omero e femore), è diminuita. Nell’OI vi è una diminuzione della massa ossea in caso di gravidanza (53), dopo la menopausa e, negli uomini, dopo i 50 anni. L’aumento, nel periodo post-menopausale e nei maschi anziani, della frequenza delle fratture indica la necessità di terapie aggressive per diminuire la perdita della massa ossea (57).

B. Istomorfometria ossea nell’OI

L’entità del turnover osseo nell’OI è importante anche per stabilire il trattamento più adeguato. Per esempio, la calcitonina può essere raccomandata quando il turnover osseo è alto e i bisfosfonati sconsigliati quando questo è basso. Ramser e Frost hanno valutato il turnover osseo costale in una donna con OI di tipo I, evidenziando un aumento di 3 volte della corticale e una diminuzione dello strato periostale (111);
questa discrepanza, il cui motivo non è ancora chiarito, contribuisce al diminuito spessore costale. Albright ha osservato che la superficie coinvolta nella formazione ossea era aumentata, così come quella deputata al riassorbimento e le dimensioni
delle lacune osteocitarie (112). Non è stata confermata la presenza di riassorbimento osteocitario nell’OI.
Lo studio del turnover osseo viene effettuato somministrando tetracicline marcate prima della biopsia; in questo modo St. Marie ha analizzato campioni raccolti da biopsie ossee
della cresta iliaca e osservato che nei pazienti con OI erano ridotti il volume dell’osso trabecolare e le velocità di calcificazione e di formazione ossea a livello cellulare. Alcuni
studi su bambini, con un’età compresa tra i 6 e i 15 anni e OI lieve, hanno evidenziato un aumentato turnover con diminuzione dell’attività osteoblastica. Glorieux e coll. hanno
effettuato 44 biopsie da cresta iliaca in 44 bambini (età 2-14 anni) con OI non letale (113). Tutti i tipi di OI presentavano come caratteristica comune una diminuzione del volume dell’osso spugnoso, della larghezza della corticale e dello spessore dell’osso trabecolare. Rauch e coll., in una casistica di 70 bambini (età 1,5-13 anni), hanno riscontrato come la diminuzione dell’osso spugnoso fosse dovuta a una diminuzione
del numero di trabecole dal 41 al 57% e dello spessore delle trabecole dal 15 al 27% (114). In tutti i casi di OI vi è un aumento del rimodellamento osseo, mentre non sono rilevati difetti della mineralizzazione della matrice. L’aumento del rimodellamento osseo può spiegare l’efficacia della terapia antiriassorbitiva con bisfosfonati nei bambini.
La conferma istomorfometrica di basso turnover osseo è stata inoltre riscontrata anche in una coorte di adulti con OI di tipo I (60). Le differenze tra la valutazione del turnover
osseo negli ultimi studi rispetto ai più datati possono essere dovute a un miglioramento delle tecniche disponibili, ma soprattutto a una più precisa classificazione clinica della malattia.

C. Marcatori biochimici di turnover osseo nell’OI

I marker biochimici di formazione ossea, come l’osteocalcina sierica, i propeptidi C-ed N-terminali del procollagene di tipo I (PICP e PINP) e l’isoenzima osseo della fosfatasi
alcalina, e quelli di riassorbimento osseo, come i crosslink urinari del piridinio e il telopeptide N-terminale del collagene (27), sono stati valutati nei pazienti con OI. La loro
importanza può essere notevole, viste le evidenze istologiche di aumentato turnover osseo nell’OI (61). Brenner e coll. hanno riscontrato una diminuzione dei PICP in numerose forme di OI, in particolare in quelle di tipo I (115). Le concentrazioni
di osteocalcina sono aumentate nei pazienti nella prima decade di vita, ma solo in 1 dei 18 pazienti più anziani.
In un successivo report è stato rilevato un aumento delle D-piridinoline, suggerendo che alla base dell’osteopenia nell’OI vi fosse un aumentato riassorbimento osseo (116);
dati istomorfometrici, ottenuti sia nei bambini sia negli adulti, non hanno tuttavia confermato tale ipotesi, contestata anche da Minisola e coll. (117) e da Shapiro, che ha riscontrato una diminuzione sia della formazione sia del riassorbimento osseo (non uniformemente) nei pazienti con OI (118). In uno studio sui marcatori biochimici condotto su 78 pazienti con OI, nei casi con malattia di tipo I i PICP, i PINP
e la formazione ossea erano generalmente diminuiti e più bassi rispetto ai soggetti con malattia grave e difetti qualitativi del collagene (119). I risultati suggeriscono che nei bambini e negli adulti affetti da forme lievi di OI vi sia una diminuzione del turnover osseo, mentre il riassorbimento osseo risulta aumentato negli adulti con malattia grave; questi dati svolgono un ruolo di primaria importanza, dato che possono influenzare la scelta della terapia, come per esempio l’impiego di farmaci antiriassorbitivi rispetto a farmaci che aumentano la formazione ossea.

D. Manifestazioni oculari dell’OI

Il colore delle sclere può essere uno dei fattori di riconoscimento di alcuni fenotipi di OI; comunque, è importante sottolineare che il colore delle sclere può variare durante la
vita dei pazienti e che le sclere blu non sono tipiche solo dell’OI (120); sono state rilevate anche in pazienti con sindrome di Ehlers-Danlos, compresi casi inusuali di dermatoparassia (121,122), con sindrome di Marfan associata a contratture (123) e ipofosfatasia letale (124). Le sclere blu si manifestano in modo uniforme nei soggetti con OI di tipo I, mentre possono essere blu o bianche nel tipo III, blu da piccoli e successivamente bianche nei pazienti con OI di tipo IV.
Anche se la causa del colore blu delle sclere risulta sconosciuta, potrebbe essere legata a un’anomalia della matrice superficiale delle sclere, dato che è stata dimostrata una correlazione tra l’intensità del colore e la deformabilità del globo oculare, la rigidità della cornea e della sclera (152,126).
In termini di caratteristiche fisiche, il blu risulta essere il prodotto della riflettanza più che dell’assorbanza, suggerendo ancora la sua dipendenza dall’alterata composizione della matrice.
Il diminuito spessore delle sclere come causa del colore blu non è tuttavia un dato così certo, anche se Chan e coll. hanno rilevato nell’OI letale una diminuzione del diametro
delle fibre di collagene corneali e sclerali rispettivamente del 25 e del 50% (127).
L’arcus senilis (embriotoxon) è la seconda più frequente anomalia rilevata nell’OI, essendo osservata nel 28% circa dei pazienti (4,8,9). Può manifestarsi come opacità o arco periferico della cornea di un soggetto giovane o comparire in un individuo più anziano come anulus senilis; la sua causa è sconosciuta, non essendo legata ad anormalità del metabolismo lipidico.
In corso di OI sono riportati casi di numerose altre alterazioni oculari (9) come il cheratocono, la cornea sottile, la rottura corneale e, raramente, la sublussazione del cristallino (128,129).

E. Dentinogenesi imperfecta

Nell’OI sono state riscontrate 2 tipi di lesioni dentali, la dentinogenesi imperfecta (DI) e le cisti ossee multiple radiolucenti, queste ultime di rara evenienza. A esse possono
essere associate sia alterazioni del massiccio facciale sia condilari, con conseguente dislocazione dei condili mandibolari, prognatismo (malocclusione tipo III), emimandibole ipoplasiche e zigomi schiacciati (130). La DI è la più comune manifestazione orale dell’OI; ne sono presenti 2 tipi, la più comune è quella di tipo II (131).
La DI in genere si verifica nel 5-15% dei casi ed è più frequente nell’OI di tipo III e più rara nel tipo I. Solitamente la DI si associa con la malattia ossea, pertanto tutti i parenti di soggetti con OI che presentano DI devono essere valutati per escludere un’OI. I denti coinvolti presentano una corona bulbare e un aumentato angolo coronale, potendo anche essere privi di cavità pulpali. I denti definitivi sono meno colpiti di quelli da latte. La microscopia elettronica della dentina mostra disorganizzazione dei tubuli (132); è questo difetto che impedisce l’adesione dello smalto alla dentina e conduce alla
scheggiatura e alla perforazione dei denti. La DI imperfecta di tipo II è un difetto autosomico dominante della formazione della dentina situato nell’intervallo
6.6 D4S2691-D4S2692 del cromosoma umano 4q21. Ricerche più attuali hanno permesso di ridefinire la regione critica ad un intervallo di meno di 2, definito da ricombinazioni in pazienti provenienti da 2 famiglie diverse, che mostravano
entrambi un linkage al cromosoma 4q21 (133).
O’Connel ha studiato 40 bambini (età compresa tra 1 e 17,5 anni) con OI di tipo III e IV. L’incidenza della DI era superiore all’80% nella prima dentizione e una malocclusione dentale di classe III era presente nel 70-80% dei soggetti studiati.
Il 21% dei pazienti con OI di tipo III presentava uno sviluppo dentale ritardato, che era invece precoce nel 23% dei casi di tipo IV. Era inoltre descritta una malposizione dei denti al loro spuntare (134). Non sono frequenti le cisti ossee mandibolari.
Un recente report descrive una giovane donna di 23 anni, con OI e DI, che ha presentato, 5 anni dopo una frattura condilare, la comparsa di cisti radiolucenti, uniloculari, multiple e bilaterali a livello della mandibola.

F. Perdita di udito nell’OI

Nell’OI è frequente una diminuta acuità uditiva, rilevata nel 30% circa di tutti i pazienti. Il 10% circa dei casi presenta una perdita grave della funzione e, pur essendo più comune nei giovani adulti, è possibile anche nei bambini. In una casistica di pazienti con malattia di tipo I, è stata osservata una perdita dell’udito superiore a 30dB nel 51% circa dei soggetti con età compresa tra i 20 e i 60 anni (135). La perdità dell’udito è più rapida tra i 10 e i 45 anni, alla velocità di 1- 1,7 dB/anno.
Sono state descritte molteplici lesioni funzionali; queste comprendono difetti di conduzione e lesioni miste o neurosensoriali. La perdita di conduttività è dovuta a traumatismo degli ossicini auricolari o a fibrosi dello stapedio. L’alta incidenza
di difetti misti o neurosensoriali implica un coinvolgimento della coclea o del nervo cocleare (136,137). In 9 pazienti con OI sono state effettuate TC ad alta risoluzione
e scintigrafia dell’apparato uditivo esterno (138); nella regione pericocleare è stata evidenziata un’importante diminuzione della densità ossea in caso di perdita dell’udito di tipo misto, mentre tale dato era normale nei restanti pazienti. L’esame scintigrafico del timpano e della coclea indica un aumentato metabolismo osseo locale.
Una questione importante è se la stapediectomia possa svolgere un ruolo nella terapia della perdita dell’udito nei pazienti con OI, essendo stati descritti casi favorevoli (139); Garret- sen e coll. hanno rilevato un aumento dell’udito nell’85% dei 58 apparati uditivi a 3 mesi e del 68% a 9,6 anni, senza alcuna diminuzione del guadagno post-operatorio di udito (140).
Quando si verificava, la diminuzione dell’udito era dovuta alla progressione del difetto neurosensoriale e compariva o appena successivamente o a un anno dall’intervento.
G. Lesioni cardiache nell’OI Nell’OI non sono frequenti lesioni cardiache significative,
a differenza di quanto si verifica in altre malattie ereditarie del tessuto connettivo, come le sindromi di Marfan e di Ehlers-Danlos. Uno scompenso cardiaco destro può complicare
l’insufficienza polmonare progressiva nelle OI di tipo II e di tipo III (nei bambini e anche negli adulti). Un prolasso della mitrale è udibile auscultatoriamente nell’1-2% dei
casi e riscontrabile ecocardiograficamente nel 10% dei casi, in contrasto con il 6% di incidenza della popolazione generale (141,142). Circa il 10% dei casi di OI presenta una dilatazione dell’anello aortico, senza che però tale alterazione sia associata a rigurgito valvolare, di infrequente osservazione in questi pazienti. In caso di difetti valvolari aortici severi sono segnalati buoni risultati dopo approccio chirurgico (144);
la displasia del tessuto connettivo può complicare sia la procedura chirurgica, sia il decorso post-operatorio.

H. Disordini neurologici in corso di OI

Nei pazienti con OI sono state descritte numerose alterazioni neurologiche; la maggior parte di esse coinvolge soggetti con deformità scheletriche moderate o gravi. Sono descritti idrocefalo, invaginazione dell’arteria basilare con compressione del tronco encefalico e atrofia della corticale (145).
L’invaginazione dell’arteria basilare può causare dislocazione del midollo spinale prossimale e del clivus nel foramen magnum. La compressione del tronco encefalico può causare disturbi sensitivi, così come deficit della funzionalità respiratoria.
In presenza di impressione della basilare sono descritti casi di siringomielia (146,147).
Una cefalea cronica, dovuta a un aumento della pressione endocranica, si può verificare nell’OI di tipo III, in cui è presente deformità della base del cranio. Una nevralgia trigeminale può accompagnare tale complicanza (145). Una seconda categoria di problemi neurologici, dovuta alle deformità scheletriche, si può verificare nell’OI lieve o moderata; appartengono a questa categoria le sindromi da intrappolamento nervoso, secondarie alla guarigione delle fratture e le lesioni radicolari dovute ai cedimenti somatici o alla scoliosi.
Charnas e coll. hanno analizzato i disturbi neurologici in 76 bambini con OI, con un’età media di 8 anni e in prevalenza tipo III e IV di malattia (148). Dieci pazienti presentavano macrocefalia, anche se la circonferenza cranica era in genere normale.
Un’atrofia cerebrale è stata identificata in 17 pazienti con un’età compresa tra i 7 e i 17 anni. Otto pazienti, per lo più con malattia di tipo III, presentavano invaginazione dell’arteria basilare; crisi comiziali erano presenti in 5 pazienti e fratture craniche in 10. In numerosi casi può essere necessaria una decompressione chirurgica del midollo spinale (149).
In passato la distinzione tra OI e la sindrome osteoporosi- pseudoglioma non era ben definita. Quest’ultima comprende gravi alterazioni visive, nanismo o bassa statura e deformità scheletriche. Comunque, in 2 pazienti il metabolismo delle fibre collagene era normale, differenziando questa malattia dall’OI grave, con cui può presentare alcune somiglianze (150).

I. Coinvolgimento polmonare dell’OI

L’insufficienza polmonare è il problema principale per 2 gruppi di pazienti con OI: 1) neonati con la forma letale e 2) gli adulti con il tipo III di malattia e scoliosi grave. Gli adulti con malattia di tipo IV, pur avendo una scoliosi moderatamente grave, non sono a rischio di insufficienza polmonare.
La situazione può essere complicata dalla presenza di pectus carinatum od excavatum.
Nei neonati con forma letale è frequente l’exitus nelle prime settimane di vita, per la comparsa di insufficienza polmonare e di sovra-infezioni sempre a livello polmonare. In
un gran numero di casi, le cause di questi eventi non sono chiarite. Un’insufficienza neonatale polmonare può essere secondaria alla presenza di fratture costali intrauterine (come per esempio nell’OI di tipo IIA, con coste a rosario), con un’alterata azione dei muscoli respiratori; in questi casi si rende necessario, poco dopo la nascita, un supporto ventilatorio.
In alcuni neonati con OI di tipo IIA sottoposti a riscontro autoptico è stata descritta ipoplasia polmonare. Un paziente con questa complicanza è stato studiato per determinare il potenziale effetto di mutazioni della sintesi del pro-a1(I) collagene
sullo sviluppo polmonare; è stato riscontrato un blocco della formazione dell’albero bronchiale alla decima settimana di gestazione. La frequenza di morte per tali lesioni
tra questi pazienti non è nota al momento (71).
Un’altra causa di insufficienza polmonare nell’OI grave di tipo III è l’ipoventilazione alveolare, secondaria a compressione midollare per invaginazione dell’arteria basilare
(151).
I pazienti con OI di tipo III possono presentare una sindrome restrittiva polmonare per grave scoliosi, associata a un diminuito volume della gabbia toracica (Fig. 4). Le deformità toraciche possono peggiorare con l’accentuazione della scoliosi.
Dato che entrambe le situazioni tendono ad aggravarsi con l’età, il paziente già in carrozzina presenta dispnea anche per modici sforzi. È stato inizialmente osservato che nelle
OI gravi l’insufficienza polmonare è correlata con la presenza di cifoscoliosi (152). Abbiamo valutato i pattern di sonno, in riferimento alla sleep apnea così come alla funzionalità polmonare in pazienti con OI di tipo III. I risultati indicano che, nonostante la presenza in alcuni pazienti di malocclusione della mandibola di tipo III e la dislocazione della lingua, la sleep apnea era presente solo in 2 casi su 6. Una lieve sleep apnea è stata segnalata in un paziente di 70 anni con OI di tipo I.
La terapia per questi soggetti è complicata dal loro piccolo volume toracico; una ventilazione meccanica di supporto, compresa la somministrazione domiciliare di ossigeno, è richiesta frequentemente.

J. Scoliosi nell’OI

L’incidenza globale di scoliosi in questi soggetti è circa del 70%. A contribuire allo sviluppo della scoliosi sono sia le deformità vertebrali secondarie all’osteoporosi, sia la lassità dei legamenti della colonna. In genere le forme più gravi di malattia sono associate con le maggiori deformità del rachide. Uno studio, condotto su 46 bambini con OI di tipo III e IV, ha dimostrato come la compressione vertebrale inizi poco dopo la nascita e progredisca quindi nella pubertà. Il rachide dei bambini con OI era atipico, per la presenza di fratture vertebrali da compressione, in particolare a livello di L4
ed L5 (153). Ulteriori deformità riscontrabili sono la platispondilia, aumentate cifosi dorsale e lordosi lombare. Un’analisi su 102 pazienti, ha evidenziato come la scoliosi fosse lieve (<40°) nel 50%, moderata (<60°) nel 6% e grave (>80°) nel 2% dei casi (154). Se la scoliosi è superiore a 40° sono quasi sempre presenti deformazioni della gabbia toracica.
La scoliosi tende a essere lieve nelle OI di tipo I, più grave nel tipo IV e ancora di maggior rilievo nel tipo III, dal momento che: 1) la progressione delle deformità si verifica con l’età, portando a compromissione polmonare e 2) la stabilizzazione
chirurgica può essere complicata dalla scadente qualità dell’osso, che limita per esempio il posizionamento delle barre di Harrington. Come nelle altre forme di scoliosi,
un’accentuazione del difetto si verifica dopo i 5 anni e in corrispondenza della pubertà. In generale, la scoliosi progredisce nella maggior parte dei pazienti. L’utilizzo di sostegni
può essere di scarso valore in questi casi e compromettere ancora di più la funzionalità polmonare.

K. Formazione di un callo osseo iperplastico

La formazione di un callo osseo iperplastico è una complicanza molto comune che si può verificare durante la guarigione delle fratture o nei segmenti ossei sede di precedenti
eventi fratturosi, guariti senza complicanze (155); è presente in tutti i tipi di OI. Dalla matrice extracellulare si ha la formazione di un callo osseo esuberante, infiammato, dolente e con aspetto tumor-like. Il callo osseo è stato studiato nelle OI, senza che sia stata riscontrata alcuna modificazione delle fibre di collagene di tipo I e III rispetto al normale (156).
Solitamente, il callo osseo scompare in alcune settimane o anche mesi. Solo in pochi casi ne è stata documentata la ricomparsa.
Nella diagnosi differenziale deve essere considerato l’osteosarcoma, che è estremamente raro in questi pazienti. La terapia comprende la somministrazione di corticosteroidi per sopprimere la formazione della matrice e le componenti infiammatorie di questa lesione reattiva. La radioterapia a basse dosi può essere utile nel diminuire il dolore e la tumefazione connessi con la formazione del callo iperplastico (157).

L. Metabolismo degli osteoblasti nell’OI

Lo sviluppo degli osteoblasti ha origine dalle cellule progenitrici midollari, sino ad arrivare ai preosteoblasti e terminare quindi alle cellule mature. Gli osteoblasti danno origine al lining osseo e agli osteociti. Le colture cellulari di osteoblasti umani possono essere estratte dall’osso trabecolare sminuzzato ed essere studiate metabolicamente per circa 35 giorni in colture tissutali. Queste cellule si dividono e passano allo stadio di pre-osteoblasti (158). La valutazione dei differenti marcatori osteoblastici espressi dalle cellule in coltura di pazienti con OI, ha evidenziato che la produzione di osteocalcina in risposta alla stimolazione con 1,25(OH)2D3 era simile ai controlli nei tipi I, III e IV (159).
Comunque, la produzione sia di osteocalcina sia di cAMP in risposta alla 1,25(OH)2D3 era diminuita negli osteoblasti
ottenuti da pazienti con OI di tipo II, in contrasto con il gruppo di controllo.
Numerose anomalie metaboliche collegate alla sintesi della matrice extracellulare sono state evidenziate nelle colture osteoblastiche di soggetti con OI, rispetto ai controlli normali, parificati per età (160,161). Anche se la curva di crescita degli osteoblasti umani in coltura è più lenta rispetto a quella dei fibroblasti normali, gli osteoblasti dell’OI (e non i fibroblasti) hanno una velocità di proliferazione inferiore rispetto ai gruppi di controllo (162,165,166). La sintesi del collagene di tipo I, misurata tramite l’incorporazione della (3H)prolina, è diminuita negli osteoblasti di OI in coltura, come la
sintesi della matrice associata alle proteine osteocalcina e osteonectina. La sintesi dei proteoglicani della matrice, decorina, biglicano e condroitin solfato è aumentata. Comunque, la sintesi dello ialuronano e delle sialoproteine ossee da parte dei preosteoblasti dell’OI sembra essere aumentata, in accordo con l’aumento della sialoproteina e dell’osteocalcina ossee. In questi casi è evidenziabile inoltre una riduzione dell’osteonectina. È noto che questi difetti sono secondari a mutazioni del collagene di tipo I, che è in grado in qualche modo di alterare la sintesi delle altre proteine della matrice. I livelli di decorina ossea non sono alterati, a differenza di
quanto osservato nei tessuti di coltura con osteoblasti ottenuti da pazienti con OI.
La deposizione di matrice collagenica da parte di fibroblasti dermici in coltura, ottenuti da un ampio spettro di fenotipi di OI, è risultata diminuita, indicando che la diminuita
secrezione di collagene non è limitata ai soggetti con l’allele null (164). Studi sulla deposizione della matrice collagenica extracellulare e sul turnover dei fibroblasti da casi di OI letale hanno evidenziato una limitata secrezione di collagene da parte
di queste cellule (165). I fibroblasti di OI con mutazione gly667-arg depositano un quarto del collagene di tipo I rispetto ai fibroblasti di controllo. Comunque la riduzione della deposizione di matrice collagenica non era dovuta a una diminuita sintesi del collagene, piuttosto risultava meno efficace il suo inglobamento nella matrice. Il collagene mutante incorporato nella matrice sembra maggiormente suscettibile alla degradazione proteolitica, suggerendo una sua alterata copolimerizzazione con il procollagene normale.
La determinazione della quantità di cross-link del collagene nell’osso di questi pazienti, ha dato risultati contrastanti. Anche se i cross-link lisinici a livello cutaneo sono risultati
diminuiti (166), l’analisi del contenuto osseo dei cross-link dell’idrossilisilpiridinolina e della lisilpiridinolina nei pazienti con OI di tipo I, III e IV non ha rilevato concentrazioni differenti da quelle della popolazione sana (167).
Lo studio dell’osso compatto di 30 pazienti di 2-9 anni e differenti tipi di OI ha evidenziato un basso contenuto di collagene e proteine per milligrammo in paragone al gruppo di controllo, parificato per età (145). Questo studio ha inoltre riscontrato nell’osso compatto un aumentato contenuto di collagene di tipo V, ma non di tipo III, normalmente presente nell’osso degli adulti. Comunque aumentati livelli del collagene
di tipo II e V sono stati rilevati in bambini con la forma letale della malattia (168). A differenza dei casi con tipo I, in cui non vi è un’aumentata idrossilazione del collagene,
nelle forme tipo II e III sono presenti modificazioni post-trascrizionali a carico del collagene dell’osso.
La dimensione dei cristalli di idrossiapatite nei campioni di tessuto osseo di bambini e adolescenti con OI è caratterizzata da una riduzione della cristallinità degli assi nei tipi
III e IV e delle dimensioni dei cristalli nell’infanzia in caso di malattia di tipo I (169,170). È stato ipotizzato che la diminuita cristallinità potesse essere legata a un difetto della
sintesi del collagene, dato che le dimensioni del cristallo erano tendenzialmente minori nelle forme più gravi di malattia.
Una ridotta dimensione dei cristalli di apatite dell’osso è stata precedentemente dimostrata in 2 ceppi bovini con un fenotipo di malattia caratterizzato da sclere blu, lassità legamentosa e osteoporosi, in assenza di alterazioni della sintesi del collagene di tipo I. Il meccanismo di tale alterata cristallizzazione nell’OI non è ancora chiarito.

M. Modelli animali di OI

Sono descritte numerose specie animali con manifestazioni fenotipicamente simili a quelle dell’OI. Un esempio è la mutazione murina Fragilitas Ossium (fro/fro mouse), che si è sviluppata in seguito a trattamento con tris(1-aziridinil fosfina) sulfide delle cellule germinali maschili (171). In questo modello, il metabolismo del collagene è normale. Un altro modello, denominato OI bovina, è stato rilevato nella progenie di bovini non consanguinei in Australia e in Texas (172), che presentavano fratture intrauterine o post-natali, sclere blu e grave lassità legamentosa. Anche se il contenuto dei proteoglicani e delle sieroproteine era basso, la sintesi del collagene di tipo I era normale (173). È presente un’OI grave canina, in associazione con una mutazione a1(I) gly208-ACA (173a).
L’applicazione di metodiche transgeniche ha permesso l’induzione di mutazioni del collagene di tipo I con la creazione di numerosi modelli animali di OI umana. Anche se allo stato omozigote queste forme sono in genere mortali, il topo MOV 13 è utilizzato come modello dell’osteoporosi umana.
In questo caso l’incorporazione di un retrovirus murino nel primo introne COLIA1 blocca il segnale di trascrizione, simulando un fenotipo da allele null (174). È stato ottenuto un
ulteriore modello transgenico, caratterizzato dalla presenza della delezione 45-bp pro-a1(I), descritto per primo in un caso di OI letale di tipo I (175). Questo minigene genera catene pro-a1(I) più brevi, portando al “suicidio” intracellulare della proteina. Nel modello il 6% della progenie presentava una malattia letale, il 33% fratture, mentre il 61% non presentava danni scheletrici, suggerendo l’esistenza di un mosaicismo.
Questa differente espressione porta a interessanti discussioni sui fattori che possono variare l’espressione del gene mutante nei differenti tessuti dei modelli transgenici (176).
Chypman e coll. hanno descritto un modello murino vitale dell’OI umana moderatamente grave (179). Questi animali erano portatori di una delezione di una singola base del propeptide C-terminale (esone 52), in grado di bloccare la sintesi
di pro-a2(I) con accumulo successivo nei tessuti di a1(I)3 omotrimeri; in contrasto con la sua posizione, tale mutazione non è letale. La presenza di osteoporosi, fratture, lassità legamentosa e una diminuita crescita somatica, sono le principali manifestazioni dell’OI umana. Tale mutazione mima la delezione 4-bp nello stesso esone (numero 52) in un bambino con OI di tipo III (178,179).

N. Trattamento medico dell’OI

I dati della letteratura sul trattamento dell’OI con farmaci attivi sul metabolismo osseo e con terapie ormonali sono molteplici. Purtroppo la maggior parte dei reports sono su
di un singolo paziente e senza controlli. Nella valutazione delle opzioni terapeutiche dell’OI, è importante rammentare che le mutazioni della sintesi del collagene sottendono in un gran numero di casi a un’osteoporosi; rimane ancora da valutare se qualche trattamento sia in grado di influenzare la produzione del collagene o di stabilizzarlo nella matrice extracellulare.
I fluoruri sono stati studiati per molto tempo come possibili farmaci per la cura delle sindromi osteopeniche; sono in grado di aumentare la massa ossea, valutata tramite densitometria, e di aumentare la formazione ossea, come confermato istologicamente. In ogni caso i fluoruri conducono a una mineralizzazione scoordinata e alla sintesi di una matrice ossea alterata. È ancora controverso se tale trattamento conduca a una diminuzione del numero di fratture. Recentemente è stata dimostrata l’efficacia di una formulazione di fluoruri a lento rilascio nella diminuzione del tasso di fratture in donne postmenopausali (180), mentre non è stata provata l’efficacia di tale trattamento nell’OI grave (181).
L’impiego della calcitonina nell’OI ha dato risultati contrastanti; anche se l’analisi istologica di campioni di biopsia ossea non ha rilevato vantaggi nell’OI di tipo III (182), studi non controllati hanno evidenziato una diminuzione delle fratture (183). Recentemente, in 10 pazienti trattati con calcitonina, sia sottocute sia nasale, per un periodo variabile tra 28 e 76 mesi, è stata evidenziata una diminuzione apparente
delle fratture (184), anche se, come indicato dagli autori medesimi, non si può sottostimare un’eventuale variazione spontanea o età correlata del tasso di fratture.
Data la frequente presenza di deficit staturali nei bambini con OI e i risultati incoraggianti ottenuti con il GH nella sindrome di Turner, numerosi centri (185,186) hanno intrapreso studi clinici sull’efficacia dell’ormone della crescita nell’OI;
in genere, i test basali provocativi con GH e IGF-1 sono normali nell’OI, benché in un test di risposta al GH la produzione di somatomedina sia risultata diminuita in 13 bambini
su 22 (187).
In generale, il trattamento con GH in adulti osteoporotici senza deficit dell’ormone ha dato risultati estremamente variabili, in parte perché gli effetti del GH sono di un aumento sia della formazione sia del riassorbimento osseo, con prevalenza di quest’ultimo. Anche nei pazienti con OI il trattamento con GH ha dato risultati contrastanti; nei casi con OI lieve/moderata il GH ha incrementato il tasso di velocità di
crescita lineare, il turnover osseo e il contenuto minerale dell’osso trabecolare lombare (188). In un ampio studio clinico, la somministrazione di GH ha determinato un modesto
beneficio solo nell’OI di tipo IV (Marini) (189).
I bisfosfonati sono utilizzati diffusamente per la terapia dell’osteoporosi post-enopausale e, con buoni risultati, nei bambini con differenti malattie scheletriche e nell’OI (190). Il pamidronato ev (Novartis Pharmaceuticals), un bisfosfonato di seconda generazione, è stato somministrato ad alcuni adulti con OI di tipo I (191). Negli adulti il trattamento con pamidronato (30 mg ev ogni 3 mesi) determina un aumento del volume di osso trabecolare (192). Comunque sono stati riportati effetti positivi sulla densità ossea e sulla diminuzione del tasso delle fratture in bambini con malattia di tipo III e IV (193,194). Gli altri reports sull’utilizzo dei bisfosfonati riguardano singoli pazienti ed evidenziano un effetto positivo di tali farmaci sulla massa ossea (195,196,197). Sono
attualmente in corso studi sulla somministrazione dei bisfosfonati per os, come l’alendronato e il residronato.
Dato l’aumento del rischio di frattura con l’età, si raccomanda l’utilizzo di una terapia ormonale sostitutiva nelle donne dopo la menopausa. Comunque, non ci sono dati, né istologici, né di densitometria ossea, che confermino l’efficacia della terapia ormonale sostitutiva nei pazienti con OI.

O. Riabilitazione e terapia fisica nell’OI

Per lo sviluppo dei bambini e il mantenimento della capacità di svolgere le normali attività quotidiane negli adulti con OI, un ruolo di primo piano è svolto da un corretto e coordinato approccio riabilitativo e con terapie fisiche; la meta terapeutica è il raggiungimento dell’indipendenza funzionale dei pazienti. Binder e coll. hanno fissato i 2 principi basilari dell’approccio riabilitativo in questi casi: 1) la variabilità tra i differenti fenotipi della malattia rende difficoltoso predire quali bambini siano a rischio di grave disabilità e 2) la valutazione completa delle capacità funzionali del bambino
e il potenziale di riabilitazione (198).
I bambini e gli adulti con malattia grave possono essere incapaci di sedersi autonomamente, molti pazienti con OI di tipo III sono costretti in carrozzina, mentre, come in molti casi con OI di tipo IV, la capacità di deambulare è legata all’utilizzo
di corsetti, bastoni o grucce. Un ruolo di primaria importanza è svolto poi dallo sviluppo e dal mantenimento del tono muscolare delle estremità, dalla prevenzione delle
contratture muscolari nei differenti distretti corporei, dei malallineamenti articolari e infine delle scorrette posture e della scarsa resistenza nei soggetti in grado di deambulare. Per il più corretto approccio terapeutico possibile e il mantenimento
della funzionalità raggiunta dal paziente, i bambini sono classificati in relazione alla gravità della malattia e al loro potenziale di riabilitazione, essendo poi stabilito con precisione il programma terapeutico specifico definito per ogni gruppo (199). Le modalità comprendono delle poltrone su misura per allineare correttamente le anche, le ginocchia e le caviglie, per prevenire il sovraccarico della colonna, attività terapeutiche in acqua, tecniche di mobilizzazione per evitare limitazioni dell’escursione articolare ed esercizi di rinforzo di gruppi muscolari, per il miglioramento della postura e dell’equilibrio e l’incremento della resistenza. Sono impiegati supporti articolari specifici e per lo scarico degli arti inferiori, al fine di ridurre le instabilità articolari e agevolare
la deambulazione. Di conseguenza, si è ottenuto un miglior controllo del tronco e del capo, un migliore allineamento articolare, il rafforzamento delle estremità e la capacità di deambulare autonomamente.

P. Trattamento ortopedico dell’OI

La gestione ortopedica dell’OI inizia letteralmente al momento della diagnosi. Nel bambino si avvale di fratture di allineamento, che servono a ridurre il rischio di deformità, e di barre ossee per diminuire il rischio di fratture e migliorare
i deficit funzionali (200). Secondo l’autore è consigliabile eseguire il blocco intramidollare della colonna in fasi precoci, per diminuire il rischio di fratture. Possono essere utilizzate