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Asma Bronchiale : Hot topics e 

problemi emergenti 

I FENOTIPI 

FEN 

DELL’ASMA 

Adriano Vaghi 

20 Marzo 2010

Asthma : a syndrome composed of 

hheterogeneus t diseases di 

Borish Ann Allergy Asthma Immunol 2008 ; 101 : 1 – 9 

L’asma 

non è una singola malattia 

ma piuttosto una serie di diverse e complesse 

malattie , con ampie aree di sovrapposizione, 

o fenotipi, 

ognuno definito da una particolare 

interazione tra predisposizione genetica e 

fattori ambientali .

sarebbe meglio abolire il termine 

di asma ????? 

Asma 

allergico 

ASMA ? 

Asma da 

sforzo 

Asma da 

aspirina

Sono solo pesci ? 

E’ possibile ibil d dare un nome ai i singoli i li pesci i ?

•Dal Dal genotipo al fenotipo 

•Metodi Metodi di classificazione dei fenotipi 

dell’ asma 

•I I fenotipi dell’asma 

•Fenotipi Fenotipi F ti i e t terapia i 

•I I fenotipi fenotipi dell dell’asma asma : : mito mito o o realtà

Definizioni NCARTA World Dictionary 1999 

Il Fenotipo p è definito f come m 

‘’ le caratteristiche visibili di un 

organismo che sono il risultato delle 

interazioni tra il suo bagaglio 

genetico n ti e l’ l ambiente mbi nt ‘’ 

Fenotipo = Genotipo + Ambiente 

Fenotipizzazione genetica 

completa mappatura apre p la ppossibilità che una pprecisa 

definizione del 

del genoma 

(progetto genoma) 

genotipo possa predire il fenotipo

Asma malattia genetica complessa 

Asthma susceptibility genes 

Sono stati descritti più di 100 SNPs – che potrebbero associarsi a diversi fenotipi 

Asma allergica 

Asma con 

ostruzione fissa 

Vercelli D, 2008




Sensibilità 

inquinamento 

Scarsa risposta a 

•B2 B2 agonisti 

•anti LT 

Vercelli D, 2008




Vercelli D, 2008


•Metodi Metodi di classificazione dei fenotipi 

dell’ asma 

•I I fenotipi dell’asma 

•Fenotipi F FFenotipi ti i e t terapia i 

•I I fenotipi fenotipi dell dell’asma asma : : mito mito o o realtà

Modalità di approccio per definire 

i i fenotipi f ti i ddell’asma ll’ 

Approccio clinico : untilizza una definizione 

a priori del fenotipo basata sull’individuazione 

di una caratteristica 

clinica – funzionale- biologica ritenuta 

prevalente l t 

Analisi dei Cluster : Analisi multivariata che 

consente di raggruppare i pazienti in cluster 

(gruppi) secondo diverse variabili impiegate 

come misure di similarità.

Potenziali categorie fenotipiche cliniche dell’asma e relativi fenotipi 

A) Fenotipi clinici o fisiopatologici 

•Definita in relazione alla gravità : asma grave vs lieve 

•Ad Ad elevato rischio di riacutizzazione 

•Con ostruzione non reversibile (chronic restriction , fixed airflow limitation ) 

•Resistente al trattamento : cortico-resistente 

•Definita D fi it in i base b all’età ll’ tà di insorgenza 

i 

B) Fenotipi correlati ai fattori di scatenamento 

•Intolleranti ai FANS : aspirino sensibili 

•Sensibile agli allergeni ambientali : asma estrinseca 

•Asma occupazionale 

•Asma Asma mestruale 

•Caratteristiche cliniche 

•Asma da esercizio •Meccanismi biologici 

C) Fenotipi infiammatori 

•Eosinofila 

•Neutrofila 

•Pauci-granulocitaria 

Pauci granulocitaria 

•Associazioni tra genotipo e fenotipo 

•Risposta Risposta alla terapia 

Wenzel Lancet 2007

Fenotipi clinici o fisiopatologici : asma grave vs lieve 

LG : GINA , BTS-SIGN, NEEP : 

Gravità è definita in base a : funzione polmonare e sintomi 

ma questa classificazione non è adeguate a predire l’andamento della malattia e la 

risposta alla terapia 

Asma lieve vs asma grave : sono due malattie qualitativamente differenti ? 

Modello continuo

Caratteristiche cliniche del fenotipo con 

asma severa vs lieve 

• ENFUMOSA ( The European Network for Undstanding Mechanism of Severe Asthma ) (1) 

- obesità, non atopia 

• LEIDEN GROUP (2), 

- maggio gg numero di comorbidità : 

rinosinusite cronica, GER, disordini psicosociali ,OSAS, malattie tiroidee 

- frequenti riacutizzazioni 

• TENOR ( The Epidemiological and Natural History of Asthma : Outcomes and treatment Regiments ) ( 3) 

BMI > 35 kg.M2 , FEV1 < 70% , storia di polmonite, cataratta, intubazioni per 

asma (asma rischio di gravi riacutizzazioni) , 

uso di 3 scatole di steroidi orali negli ultimi 3 mesi (cortico dipendenza ) 

. SARP (Severe Asthma Reasearch Program ) (4) 

- Esordio precoce , basso FEV1, storia di riacutizzazioni dopo FANS o prima mestruo 

1) The ENFUMOSA study group . Eur Respir J 2003 ; 22 : 470 

2) Ten Brinke A et al . Eur Respir J 2005 ; 26 : 812 

3) Miller MK et al . Eur Respir J 2006 ; 28 : 1145 

4) Moore W ATS 2006 ; A473

Meccanismi biologici dell’asma grave 

•Persistenza della flogosi , eosinofila e/o neutrofila, malgrado una terapia 

massimale 

•Sovra produzione citochine : LTB4, IL-6 , IL-8 , IL-11 , TNF –α, EGF ,TGF-β 

MIP1- α , dati contrastanti : IL-2, IL-4 

•Risposta Risposta immune non solo TH2 : :, TH1 TH1, immunità innata , deficit Treg 

•Riduzione dei meccansmi che promuovono la risoluzione della flogosi : 

- riduzione delle lipossine ,IL-10 , IL 10 

•Deficit attività dei Macrofagi : riduzione della produzione di PGE2 , 15-HETE , 

deficit della fagocitosi g delle cellule apoptotiche p p 

•Deficit dei meccanismi riparazione danno epiteliale : aumento dei marker apoptosi 

epitelio, aumento TGF- β e EGFR , SNP ADAM33 rimodellamento 

•Riduzione della risposta agli steroidi : stress ossidativo, aumento espressione 

della P38 nei macrofagi 

Gaga Eur Respir J 2009 ; 18: 58 ; Holgate Lancet 2006 ;368 : 784..2006 ; 

Wenzel Lancet 2006;368:804 , Wenzel JAllergy Clin Immunol 2007;119:14

Sotto fenotipi 

dell’ asma grave 

L’asma Lasma grave è una condizione caratterizzata da 

una notevole eterogeneità e comprende diversi 

fenotipi o sotto-fenotipi sotto fenotipi : 

•Asma con frequenti q riacutizzazioni ed episodi p di 

asma quasi fatale. 

•Asma con ostruzione bronchiale non reversibile reversibile. 

•Asma cortico dipendente p o cortico resistente. 

Chanez JACI 2007

Potenziali categorie fenotipiche dell’asma e relativi fenotipi 

Fenotipi clinici o fisiopatologici 

•Definita in relazione alla gravità : asma severa vs lieve 





i 

Fenotipi correlati ai fattori di scatenamento 





•Asma da esercizio 

Fenotipi infiammatori 

•Eosinofila 

•Neutrofila 


Pauci granulocitaria


Caratteristiche del fenotipo : 

• Fenotipo raro , presente nei pazienti con asma grave 

•Cortico dipendenza: necessità di assumere dosi giornaliere di steroide orale per 

controllare l’asma. 

• Cortico resistenza – cortico refrattarietà : miglioramento del FEV1 < 15% dopo un 

ciclo di prednisone (40 mg/die) per 14 giorni in soggetti che presentano un 

miglioramento del FEV1 > 15% dopo salbutamolo. 

Wenzel 2006-2007 

Chanez 2009 

Barnes 2007-2008 2007 2008 

Pavrod 1999,2006 

Acock 2004-2008

Meccanismi della corticoresistenza 

legame con il recettore 

traslocazione nel nucleo 

trascrizione DNA 

competizione con GRα








i 








•Eosinofila 

•Neutrofila 



Asma con ostruzione non reversibile (ANR) 

(chronic restriction , fixed airflow limitation ) 


Circa il 20-30% degli asmatici sviluppano una ostruzione non reversibile 

( Studio NAHNES Mannino 2000) ) 

Autori casistica Definizione 

ostruzione 

non 

reversibile 

Ulrik 

ERJ 1999 

92 pz asma 

moderata-severa 

FEV1 < 80% 

Rev < 9% 

Pz con 

ostruzione 

non reversibile 

23% 

49% 

conclusioni 

Il declino funzinale respiratorio 

è maggiore nei non ANR : 

55 vs 36 ml/anno 

Ten Brinke 132 pz 

FEV1 post 

Fattori predittivi : eosinofilia 

AJRCCM asma severa bronc 

nell’epettorato (>2%, 

2001 < 75% malgrado ICS ad alte dosi) 

(OR 7) , BHR (OR 4) 

Vonk 

Thorax 

2003 

228 asmatici 

studio 

longitudinale 

(26 anni ) 

FEV1 < 80% 

Rev < 9% 

16% 

(dopo 26 anni) 

Fattori predittivi : FEV1 basso, 

ridotta reversibilità 

dell’ostruzione, BHR

Fenotipo : ostruzione non reversibile e declino della funzione respiratoria 

Coorte di Busselton : 38 ml/anno (asma ) vs 22 ml/anno (controlli) (osservazione x 15 a) 

Il declino della funzione respiratoria in alcuni soggetti 

asmatici ti i è maggiore i rispetto i tt a quello ll ddella ll popolazione l i 

normale 

Lange NEJM 1998 ; Peat Thorax 1990 ; Ulrich AJRCCM 1994

Con ostruzione non reversibile 

(chronic restriction , fixed airflow limitation ) 

Caratteristiche cliniche : 

DDei i pz che h hhanno un accelerato l ddeclino li ddella ll ffunzione i respiratoria i i che h 

progredisce verso l’ostruzione non reversibile 

•Asma ad insorgenza tardiva ( > 12 a) 

•Basso valore del FEV1 in età infantile 

•Frequenti riacutizzazioni 

•Fumatori 

•Con infiammazione eosinofila non controllata dalla terapia 

•Elevato Elevato grado di iperresponsività bronchiale 

•Esposizione professionale 

Ten Brinke Curr Opin Allergy Clin Immunology 2008

Meccanismi biologici della ANR : Remodeling ??? 

•Ipperplasia I l i ipertrofia i t fi delle d ll 

fibrocellule muscolari lisce 

•neovascolarizzazione 

IL13 , 

TGF-β, 

EGF EGF, 

VEGF 

i rapporti appo t ttra a : funzione u o e respiratoria, esp ato a, ost ostruzione u o e non o reversibile, e e s b e, BHR / remodeling e ode g 

non sono ancora definite con precisione 

Ispessimento della 

membrana basale 

Lloyd ERJ 2007 , Lee Chest 2007 , Borish AAAI 2008

Airway remodeling in subjects with severe asthma with or 

without chronic persistent airflow obstruction 

Kaminska et al J Allergy Clin Immunol 2009 ; 124 : 45-51 

FEV1 < 70% (con ostruzione persistente) 

•Aumento componente muscolare 

•Aumento componente ECM 

(fibrosi sub epiteliale ) 

•Non Non differenze TAC HD 

•Maggior eosinofilia e neutrofilia 

rispetto soggetti con FEV1 > 70%

genotipi associati all’ANR : polimorfismi genetici 

•Polimorfismo dell ADAM 33 

(GC) predice il declino della 

funzione respiratoria sia 

nell’ asma che nella popolazione 

generale (1-2-3) 

• Polimorfismo TGF TGF-β : 

associato ad ostruzione non reversibile (4) 

1) van Eerdewegh P Nature 2002; 418:426 – 430 3) Jogepier Am J Respir Crit Care Med 2003 

2) Jongepier Clin Exp All 2004; 34(5):757-60. 

4) Pulleyn Human Genet 2001;109:623








i 








•Eosinofila 

•Neutrofila 



•Asma definita in base all’età di insorgenza 


Soggetti gg con asma ad insorgenza g p precoce ( < 12 anni ) hanno una maggior gg 

probabilità , rispetto a quelli ad insorgenza tardiva (Studio SARP (1) , di : 

•Essere atopici 

•Di soffrire di eczema atopico 

•Di avere una storia familiare di asma 

•Di mantenere nel tempo una 

funzione respiratoria normale 

Fenotipo allergico a confronto tra 

•Asma ad insorgenza precoce 

•Asma Asma ad insorgenza tardiva 

QQuelli lli con asma ad d 

insorgenza precoce 

costituiscono un gruppo 

più omogeneo rispetto a 

quelli q ad insorgenza g 

tardiva (> 12 anni) 

Miranda JACI 2004 Wenzel Lancet 2006 , Moore ATS 2006

Genotipi associati all’asma ad esordio infantile : 

Chr 17 and age g of onset (SNPs) (Genome wide study ) 

SNPs 

•ORDML3 

•GSDML GSDML 

4 geni Chr 17 

ZPBP2 (1 SNP) : prot zona pellucida 

IKZF3 (1SNP) : maturazione neutrofili e 

regolazione IgE 

GSDML (GSDMB) (4 SNP): funzione 

della barriera epiteliale 

ORDML3 (1SNP) : proteina del reticolo 

ergastoplasmatico (regolazione sintesi 

proteica ?suscettibilità infezioni virali?) ) 

•Lo o stud studio o conferma co e a l’associazione assoc a o e ttra a i marker a e de del CChr 17q21 q e l’asma as a ad 

insorgenza precoce ( < 4 anni) 

•pertanto supportano l’ipotesi che l’asma ad esordio precoce 

e tardivo costituiscono due differenti fenotipi . 

•Il rischio di sviluppare asma, è ulteriormente aumentato in caso di precoce 

esposizione al fumo 

( aumento del rischio di 2.9 del genotipo GG rispetto AG e AA ) 

Bouzigon E et al NEJM 2008








i 








•Eosinofila 

•Neutrofila 



Sensibile agli allergeni ambientali : asma estrinseca 

Meccanismi biologici 

•Per lo sviluppo dell’asma allergico g è critico il rapporto tra predisposizione 

( fattori genetici ) e ambiente (esposizione agli allergeni) : sensibilizzazione 

•Sviluppo di una risposta di tipo TH2. 

•Flogosi eosinofila e sviluppo dell’iperreattività bronchiale

Genotipi associati all’Asma allergica 

SNPs che si associano all’asma allergica : polarizzazione della risposta TH2 

( Geni individuati mediante candidate gene association ) 

Immunità acquisita 

•SNPs SNPs SNPs (segnali (segnali di trasduzione intracellulari) : GATA3 GATA3 ( ( necessario necessario per switch 

TH2 ) ; STAT6 ( traduce segnale IL4 e Il13 :2964g/A ) ; TBX21 

( codifica Tbet che inibisce la switch TH2 ) 

•SNPs SNPs (citochine ) : IL-13 IL 13 (Arg130Gln) ; IL4 (589C/T,+33C/T) ; 

IL IL-4R 4R (ile50Val) ( ) ; IL4RA (ile ( 50val) ) ; IL IL-5 5 . 

Immunità innata 

•SNP , CD14 ( - 1721G/A , - 260C/T, 155CC ) : 

immunità innata e riconoscimento microbico , coopera allo switch TH2 

Holgate ERJ 2007, Postma PATS 2008 , 

Vercelli Nat rew Immunol 2008 ; Moffatt MF Cur Opin Immunol 2008

Sensibile agli allergeni ambientali : asma estrinseca 

Caratteristiche cliniche del fenotipo : 

RISPOSTA ALLA TERAPIA 

• SSolitamente lit t ottima tti risposta i t alla ll tterapia i steroidea t id 

• Risposta all’immunoterapia specifica 

• Terapia monoclonali anti IgE ( omalizumab ) 

tipizzare meglio i pazienti che rispondono all’ omalizumab 

Wenzel 2006 

Anderson 2008








i 








•Eosinofila 

•Neutrofila 




Intolleranti ai FANS : aspirino sensibili 

•Esordio in età adulta : solitamente donne 

•Asma solitamente moderata- severa 

•Scarsa presenza di atopia 

•Eosinofilia tissutale e aumento degli eosinofili circolanti 

Borissh 2008 

•Sensibilità all’aspirina ed ai FANS che inibiscono la cicolossigenasi 1 (COX1) 

•Aumentata Aumentata produzione di leucotrieni FANS AA 

•Sinusite cronica iperplastica 

p p 

eosinofila moderata-severa 

•Anosmia 

Ciclo 

ossigenasi 

Lipo 

ossigenasi i i 

•Poliposi nasale prostaglandine leucotrieni








i 








•Eosinofila 

•Neutrofila 



Fenotipi infiammatori 4) Miste : E + N 

1) Eosinofile 

E > 1.9% ; N < 61% 

3) Paucigranulocitarie : E 

< 1.9% ; N < 61% 

Eosinofili + (EG2) 

E > > 1.9% 1 9% ; N > 61% 

2) Neutrofile 

N > 61% ; E < 1.9% 

Elastasi neutrofila +

Fenotipi infiammatori nell nell’asma asma : prevalenza 

Simpson et al., Respirology 2006 

mista 49% 

eosinofila 

• 93 non-smoking asthmatic adults 

• DD asthma + AHR 

neutrofilico 

• Mean age 42 (range 18-77) 

• Mean FEV1 % predicted 76 (SD 20) 

paucigranulocitico 

paucigranulocytic 

(31%) 

mixed (8%) 

Sputo indotto 

neutrophilic (20%) 

•Dimostrazioni stabilità del fenotipo eosinofilo - 5 anni (Van Veen 2005 ) 

eosinophilic (41%) 

•Dimostrazioni stabilità fenotipo neutrofilo - 2sett 2 sett , 6mesi(Bery 6 mesi (Bery 2007 , Sipson 2007)

Criteri per la diagnosi di Asma non Eosinofila 

Haldar e Pavrod JACI 2007 

•Diagnosi Di i clinica li i compatibile tibil 

•Evidenze di ostruzione delle vie aeree variabile e/o 

iperreattività bronchiale : miglioramento del FEV1 > 15% 

dolpo B2 , variabilità PEF > 20% , PC20 MCH < 8 mg/ml 

•Nello sputo : conta degli eosinofili < 1.9% in 2 o più 

occasioni quando il paziente non è completamente 

asintomatico i t ti ( Juniper asthma score > 1.57) 

•Assenza di ulteriori spiegazioni di questi dati con 

l’esclusione dei : soggetti fumatori ( > 20 pack years) , 

con ostruzione fissa ( FEV1 < 80% e FEV1/FVC < 0.7) , 

con bronchiettasie alla TAC torace .

Meccanismi biologici : Innate immune activation in neutrophilic asthma 

Simpson p et al., , Thorax 2007 

10 -2 

TLR22 

mRNA x1 

100 

10 

1 

0.1 

Sputum TLR2 

mRNA RNA 

IL8 

Eosinophilic Asthma 

PPaucigranulocytic i l ti AAsthma th 

Sputum TLR4 

d CD14 

mRNA 

*†º º 100 and CD14 

Neutrophilic Asthma 

*†º º 

Subject Group 

Healthy 

Bronchiectasis 

* versus Healthy Controls 

† versus Eosinophilic Asthma 

º versus Paucigranulocytic Asthma 

x10 -2 

TLLR4 

mRNA 

CD14 mRNNA 

100 

10 

1 

0.1 

10 

1 

†º 

Subject Group 

Subject Group

IgE 

ACQUISITA ASMA 

FCR1 

Allergeni g 

FCRII 

mastocita Linfocita TH2 

INNATA 

microparticolato (PM10) 

endotossine , virus 

TLR: 1,2,4,5,6,9 attivati da batteri 

funghi,protozoi 

TLR 9 : DNA batterico 

TLR TLR: 3,7,9 3 7 9 ffacilita ilit l’i l’immunità ità 

antivirale 

Fumo, 

inquinamento 

TLR: 44-5- 

2/6 ; cD 14 

Cell.epiteliali Macrofagi 

NO2 

ozono 

STRESS 

NFAT , AP1, GATA MAPKs , NF NF-kB, kB, AP1 

Douwes - Gibson Thorax 2002 

OSSIDATIVO 

IL5 IL8 

eosinofilo 

ASMA 

neutrofilo 

IL17 

NKT 

IL-17

Differenze - asma eosinofila vs non eosinofila : rimodellamento 

Berry Thorax 2007 

Wenzel AJRCCM 1999; 

AAsma non eosinofila: i fil 

• minor spessore MB 

• minor numero di 

cellule che esprimono 

TGF-β 

Woodruff ARCCM 2009

Differenze - asma eosinofila vs neutrofila : risposta alla terapia steroidea 

La risposta alla terapia steroidea è direttamente 

proporzionale all’eosinofilia 

neutrofila 

La risposta allo steroide è 

direttamente proporzionale 

all’eosinofilia 

Meijer Clin Exp Allergy 2002


Gli asmatici con asma non eosinofila hanno uno 

scarso miglioramento dopo steroide, steroide in termini di : 

•riduzione della reattività bronchiale , sintomi e 

miglioramento della QV 

•rispetto a quelli con asma eosinofila 

Berry Thorax 2007

flogosi non eosinofila e ridotta risposta agli steroidi 

•L’assenza o la scarsa presenza di eosinofili nello sputo , e/o un aumento dei 

neutrofili predice una scarsa risposta allo steroide. 

•Scarsa risposta del cortisone nei fumatori, a causa della flogosi neutrofila 

Lane 1998 

Barnes 2005-2007 

Bacci 2006 

Pavrod 1999 -2007 2007 

Anderson 2008 

Cox 1999 

Chanduri 2007 

1) La risposta Immunità innata è attivata a seguito del rilascio di (DAMPs) dai tessuti danneggiate e della 

1) La risposta Immunità innata è attivata a seguito del rilascio di (DAMPs) dai tessuti danneggiate e della 

relativa risposta macrofagica ( auto immunità innata ) 

2) L’immunità innata può , con un processo T cell indipendente , innescare una reazione simil TH2



Approccio clinico : Definizione a priori del 

fenotipo basata sull’individuazione di 

una caratteristica 





(gruppi) secondo diverse variabili utilizzate 

come misure di similarità.

L’analisi dei gruppi ( cluster analysis) 

L’analisi dei gruppi ( clustering analysis) ha l’obbiettivo, 

partendo da un collettivo multidimensionato , di assegnare 

l le singole i l unità ità a categorie t i non ddefinite fi it a priori i i , fformando d 

dei grupppi omogenei al loro interno ed eterogenei tra loro. 

Gli algoritmi di clustering raggruppano gli elementi sulla base della loro distanza 

reciproca (similarità/dissimilarità) , e quindi all’appartenenza o meno ad un 

insieme dipende da quanto l’elemento preso in esame è distante dall’insieme 

stesso. 

Dendogramma :cluster agglomerativi a foglia 

Tecnica botton up: 

tutti gli elementi sono 

considerati cluster in sé 

l’algoritmo g pprovvede 

ad unire i 

cluster più vicini . 

L’algoritmo continua ad unire 

elementi al cluster fino ad 

ottenere un numero prefissato 

di cluster .

L’analisi dei gruppi (cluster) può essere utilizzata per classificare i 

pazienti asmatici in gruppi fenotipici distinti 

184 pz asma lieve moderata provenienti da MMG 

184 con asma moderata severa – ambulatorio di 2° livello 

64 con asma refrattaria 

Variabili utilizzate (22) : 

•Cliniche 

•Fisiopatologiche 

M t i fl i ti i 

•Marcatori flogistici : 

espettorato indotto e 

FENO

SC03 

SC02 

SC01 

PC SC 

•Asma atopico ad esordio 

precoce 

•Asma ad esordio tardivo 

donne obese con flogosi 

neutrofila 

•Asma ad esordio precoce 

PC02 , atopico grave 

PC01 

PC03 

•Asma ad esordio tardivo 

sesso maschile flogosi 

eosinofila scarsamente 

sintomatico 

SC04

23 6 

34 variabili 

sono state individuati 5 gruppi che si distinguono per : 

funzione respiratoria,durata ed età di insorgenza dell’asma,atopia,sesso, 

sintomi, impiego di farmaci e delle risorse sanitarie 

non utilizzati biomarkers 

5

analisi cluster 

Cluster 1 (110 pz) : asma ad insorgenza infantile atopici con funzione respiratoria 

normale e trattati con < 2 farmaci controller e minimo impiego risporse sanitarie 

Cl Cluster 2 (321 pz) ) : asma ad diinsorgenza iinfantile f il atopici i icon ffunzione i respiratoria i i 

normale , ma aumento del fabbisogno farmacologico 

Cluster 3 (59 ( p pz) ) : donne anziane obese non atopiche p con asma ad insorgenza g 

tardiva . 

Cluster 4 (120 pz) : 70% criteri ATS per asma severa , con ostruzione grave (57%) e 

buona risposta al broncodilatatore , normalizzazione della funzione respiratoria respiratoria. 

Cluster 5 (116 pz) : 80% criteri ATS per asma severa ,esordio in età > 12 a, minor 

atopia (66%) ,ostruzione grave (43%) non normalizzazione della funzione 

respiratoria (FEV1 < 80%) (nei soggetti testati flogosi neutrofila)

Am J Respir Crit Care Med. 2009 Nov 5. 

Identification of Asthma Phenotypes using Cluster Analysis in the Severe Asthma 

Research Program. Moore Moore, Meyers Meyers, Wenzel, Wenzel Teague, Teague Li. Li Li, Li 

D’agostino,Castro, et al 

Blu: asma lieve 

atopica 

Verde: asma lieve‐ 

moderata atopica 

Giallo: asma non 

atopica insorta 

tardivamente donne 

obese 

Arancio: asma grave 

atopica 

Rosso: asma grave 

Haldar con ostruzione fissa 

analisi cluster 

34 

atopica 

variabili 

Haldar 

(SC 1) 

Haldar 

(SC 2) 

(SC 3)



Approccio clinico : Definizione a priori del 

fenotipo basata sull’individuazione di 

una caratteristica 



FENOTIPIZZAZIONE MOLECOLARE 



(gruppi) secondo diverse variabili utilizzate 

come misure di similarità. 

similarità

•84 pz : 41 severa, 43 lieve-moderata 

25 citochine nel BAL (Bio souce 25 Plex): 

•IL:1,1Ra,2,2R,4,5,6,7,8,10,12p40,13,15,1 

7,TNF,INFb-G,GMCSF,MIP-1a-1b, 

, , , , , 

IP10,MIG,eotassina, Rantes MCP-1 

•fenotipizzato l’asma lasma utilizzando 

25 citochine presenti nel BAL. 

• ed ha correlato il fenotipo p 

molecolare al fenotipo clinico 

Asma severa vs asma lieve 

Dendogramma : Analisi informatica 

( Unsupervised agglomerative hierarchial clustering 

analisys ) raggruppa i soggetti sulla base della 

similarità i il ità matematica t ti ddella ll concentrazione t i ddelle ll 

citochine nel BAL fino all’individuazione di gruppi 

omogenei

L’ L’analisi li i ddei i cluster l t hha 

consentito di individuare un 

pattern di 10 citochine che 

caratterizza 4 fenotipi 

•Asma severa(G1) ( ) 

•vs altri tipi di asma 

Gruppo G1 

Aumento : IL2, IL4 

Gruppo G1 : è caratterizzato da una 

Riduzione : IL-1 IL 1 antagonista significativa riduzione del FEV1 e 

recettoriale (IL-1 Ra), MIP-1α (CCL3) , miglioramento FEV1 dopo B2 rispetto agli 

,MIG (CXCL9) : si associano a neutrofilia. altri gruppi .Il 60% dei pazienti classificati 

come asme grave , criteri ATS, sono 

presenti nel gruppo G1. 

Non perfetta sovrapposizione tra Gruppo G2-4 : ha funzione respiratoria 

fenotipizzazione molecolare e normale e solo 40% dei pz è classificato 

clinica 

clinicamente come affetto da asma severa

Casistica : 42 pz con asma lieve-moderata e 24 controlli sani 

Metodi : Analisi dell’espressione genica (microarray) condotta su cellule 

dell’epitelio bronchiale ottenute in FBS (brusching ) 

Ri Risultati lt ti : marker k ddell’infiammazione ll’i fi i TH2 : periostina i ti (POSTN) , regolatore l t dei d i 

canali del cloro 1 (CLCA1) , inibitore della serpina (SERPINB2) 

sono iperespresse nei soggetti asmatici (50%) e non nei normali 

Asma TH2 Asma non TH2 normali

•Dal Dal D genotipo g p al fenotipo f p 

•Classificazione Classificazione dei fenotipi dell’ asma 

•Fenotipi Fenotipi 

•Fenotipi Fenotipi e terapia 

•I I fenotipi dell’asma : mito o realtà

Il profilo farmacogenetico potrebbe predire la risposta alla terapia 

Personalizzazione della terapia

Fenotipi p : Farmacogenetica g 

Polimorfismi

FENOTIPI E SCELTA DEI FARMACI 

Antileucotrienici : 

A Asma “d “da aspirina” ” 

“there are theoretical reasons to suggest gg that leukotriene receptor p 

antagonists might be of particular value in the treatment of aspirin 

intolerant asthma. However, there is little evidence to justify managing 

patients with aspirin intolerant asthma in a different manner to patients 

tolerant aspirin, Apart from the rigorous avoidance of non‐steroidal anti‐ 

inflammatory medications” 

Ed. Luglio 2007 pag 30 

B Asma nei fumatori ? 

C 

Asma e rinite allergica ?

ACQUISITA ASMA 

Allergeni g 

FCR1 FCRII 

mastocita Linfocita CD4+ 

INNATA 

Virus , endotossine , NO2/ ozono, 

microparticolato 

TLR: 1,2,4,5,6,9 attivati da batteri 

funghi,protozoi 

TLR 9 : DNA batterico 

TLR: 3,7,9 facilita l’immunità 

antivirale 

ICS LABA 

TLR: 4-5- 2/6 ; cD 14 

Cell.epiteliali Macrofagi 

Stress 

NFAT , AP1, GATA MAPKs , NF-kB 

ossidativo 

IL5 IL8 

eosinofilo 

ASMA 

neutrofilo 

Dewan - Gibson Thorax 2002

Razionale della terapia di associazione LABA + ICS 

nell’asma e nella BPCO ( nelle forme ppiù g gravi) ) 

ASMA 

ICS 

+ 

LABA 

dopo step 3 : 

moderata 

BPCO 

LABA 

(broncodilatatori a lunga durata) 

+ 

ICS 

FEV1 < 50% e 

freq frequenti enti 

riacutizzazioni


La risposta alla terapia steroidea è direttamente 

proporzionale all’eosinofilia 

neutrofila 

La risposta allo steroide è 

direttamente proporzionale 

all’eosinofilia 

Meijer Clin Exp Allergy 2002

Trattamento delle aeree di sovrapposizione tra asma e BPCO : 

possibile riposizionamento dell’associazione dell associazione tra LABA + ICS 

LABA 

BPCO 

lieve/moderata 

LABA 

Asma nei fumatori 

Asma non eosinofila 

BPCO o BC con eosinofilia 

Pz con Asma + BPCO 

BPCO 

moderata/grave 

/molto grave 

Asma grave 

EFFETTO SINERGICO LABA + ICS 

ICS 

Le situazioni di comorbidità 

sono correlate ad una 

maggior severità della 

malattia 

e possono avvantaggiarsi 

dell’impiego della terapia di 

associazione (LABA + ICS) 

Asma lieve 

/moderata 

ICS


•Classificazione Classificazione dei fenotipi dell’ asma 

•Fenotipi F FFenotipi ti i 

•Fenotipi Fenotipi e terapia 

•I I fenotipi f n p dell’asma a ma : mito m o realtà r a à

E’ possibile dare un nome ai singoli pesci ?

Miti 

La definizione di fenotipo clinico non segue 

criteri ‘’ oggettivi’’ ma : 

• E’ intrinsecamente dipendente dal contesto 

analizzato e dalle variabili che l’osservatore 

ritiene importanti ai fini della spiegazione del 

fenomeno descritto (context sensitive) 

• E’ , almeno in parte, variabile nel tempo e 

dipendente dall’evoluzione dall evoluzione clinica e dal paziente 

(time sensitive) 

Lewontin R The Standford Encyclopedia of Philosophy 2004

ASA sensibile può 

essere classificato 

dal pv fenotipico 

come : 

•F. A. ad insorgenza 

adulta adu ta 

•F. A. Eosinofila 

•F. A. Severa 

•F. A. non allergica 

•F. A. scatenata da 

ASA

Miti : Fenotipizzazione molecolare 

La definizione del fenotipo in termini molecolari per 

quanto sia un metodo oggettivo : 

•non consente attualmente una fenotipizzazione univoca 

dei soggetti ( l’analisi cluster molecolare individua gruppi che 

presentano significative f aree d di sovrapposizione ddal l pv clinico) l ) (Braiser 2008) 

•offre una descrizione iper semplificata e riduzionista 

ddel l ffenotipo i

Miti : Fenotipizzazione genica - 

Differenze tra genoma e fenotipo 

•Fenotipo è intrinsecamente variabile mentre il genotipo è relativamente stabile. 

•il il Genoma è stato completamente sequenziato ( progetto genoma) mentre una 

completa descrizione del fenotipo non è attualmente possibile possibile. . 

•Il livelllo fenotipico è intrinsecamente complesso ed è analizzabile a diversi livelli di 

organizzazione : molecolare,cellulare, di tessuto, di organo,di organismo e collettività 

DNA 

Tecniche microerray 

Lewontin R The Standford Encyclopedia of Philosophy 2004 

Systems Biology

Miti : I fenotipi dell’asma non sono il risultato di una relazione lineare tra gene - ambiente 

Interazione : Gene – Ambiente ; Gene – Gene ; Ambiente – Gene FENOTIPO 

Fenotipi 

Fenotipo = ??? 

Genotipo + Ambiente 

Nelle malattie geneticamente complesse l’effetto di un SNP è responsabile dello 0.5 -2% della 

malattia e allo stesso SNPs possono corrispondere diversi fenotipi e diverse patologie 

Fenotipi 

Geni (< 100) Non è possibile una 

Fattori 

Ambientali 

fenotipizzazione 

genica 

Lewontin R The Standford Encyclopedia of 

Philosophy 2004 

Nachtomy Stud Hist Phil e Biomed 2007

sarebbe meglio abolire il termine 

di asma ????? 

Non possiamo ancora abolire il termine di asma ma la 

possibilità di individuare i fenotipi o endotipi dell’asma dell asma non 

è più una semplice ipotesi .

FINE

Realtà: l’asma non è un’unica malattia 

ma mancano ancora strumenti che consentono 

una descrizione clinicamente utile dei fenotipi 

Endotipo o endofenotipo . 

E’ verosimile che l’asma siano costituita da diversi endotipi associati a distinte 

caratteristiche tt i ti h cliniche li i h , differenti diff ti meccanismi i i molecolari l l i e risposta i t alla ll terapia. t i 

Modello non lineare che 

non ipotizza a priori il 

peso di ogni fattore 

Anderson 

Lancet 2008

MMoore : 02 

(donne obese) 

SC03 

SC2 

SC01 

Moore : 

04-05 

PC SC 

Moore : 01-03 

(atopici) ( 

(asma grave) 

SC04

Il cortisone: 

Il cortisone non 

agisce in tutti in 

ugual misura 

Agisce nella 

infiammazione 

Il tabacco altera 

l’effetto

Il caso dei betastimolanti: 

Varianti 

rec.beta 2 

Correlati con 

gravità dell’asma 

Non correlati con 

gravità dell’asma

ASMA CATAMENIALE 

Nel 40% delle asmatiche 

peggioramento dell’asma 

nel periodo premestruale

LABA + ICS

GENOTIPI DI ASMA

Gene‐Environment Interactions in 

Asthma 

F.Castro‐Giner, F Kauffmann, R de Cid, M. Kogevinas 

Occup Occup. Environ Med 2006; 63:776 

Gene‐environment Gene environment interactions in asthma: Exposure to 

Isocyanates: 7 lavori; 707 pazienti 

Other occupational exposures: 5 lavori; 538 pazienti 

Tobacco and passive smoking: 7 lavori; >8000 pazienti 

Outdoor and indoor air pollutants: 11 lavori; >2000 pazienti 

Decine di geni e corrispondenti possibili effetti 

Conclusions:” Research in this field shuld allow a better understanding of the 

Conclusions:” …. Research in this field shuld allow a better understanding of the 

complexity of asthma aetiology, the identification of populations at risk, and, in the 

future, the design of new preventive and therapeutc strategies.”

Curr Opin Pulm Med. 2009 Sep 30. [Epub ahead of print] 

Biologic therapies for asthma. 

Gruenberg D., Busse W

E’ possibile dare un nome ai singoli pesci ?

Fenotipo - MediciGroane.it

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