IMPACT OF KETOGENIC DIET TREATMENT IN GLUT1 DEFICIENCY SYNDROME: DISCOVERY OF MOLECULAR MECHANISMS RESPONSIBLE FOR PHENOTYPE CHANGES IN BOTH PEDIATRIC AND ADULT PATIENTS

La sindrome da deficit di GLUT1 (GLUT1-DS) è una rara condizione neuro-metabolica, causata da mutazioni nel gene SLC2A1, che codifica per il trasportatore del glucosio, GLUT1. La carenza di GLUT1 riduce significativamente l’apporto di glucosio al cervello, compromettendone il funzionamento e determinando un quadro clinico di epilessia farmaco-resistente e disturbi del movimento. La dieta chetogenica (KD) si è dimostrata promettente nel trattamento della GLUT1-DS, come fonte energetica alternativa al glucosio. Sebbene molti aspetti clinici e biochimici della malattia siano stati ampiamente investigati, alcune aree di ricerca restano sconosciute e/o ancora poco definite: (i) l’ampio spettro di manifestazioni cliniche e variazioni genetiche, (ii) i cambiamenti fenotipici legati all'età, e (iii) le vie molecolari interessate dalla KD. In questo lavoro di tesi, tali aspetti sono stati indagati attraverso un approccio multi-omico. Sono stati analizzati i dati clinici, biochimici e genetici di 27 pazienti pediatrici affetti dalla GLUT1-DS, identificando: (1) una notevole eterogeneità clinica, con fenotipi da precoci a tardivi; (2) 25 mutazioni nel gene SLC2A1, di cui 10 mai descritte in precedenza; (3) un hotspot mutazionale nell’esone 4, associato a specifiche manifestazioni cliniche; (4) correlazioni significative tra varianti genetiche, severità clinica e dati biochimici. È stata eseguita l’analisi del trascrittoma in pazienti con GLUT1-DS, prima e dopo il trattamento con KD, considerando tre confronti: (a) adulti versus bambini entrambi non trattati, (b) bambini in pre- versus post-KD, (c) bambini responders versus non-responders alla KD, al fine di individuare le variazioni molecolari associate al miglioramento clinico, in termini di frequenza e gravità delle crisi epilettiche sia in risposta alla KD sia durante l'età adulta. In questo contesto, l’analisi di espressione genica differenziale ha mostrato una significativa riduzione dei processi infiammatori che coinvolgono la via interferonica di tipo I con effetto sulla catena respiratoria mitocondriale. Sono stati, inoltre, identificati lncRNAs, come RMRP e LINC02555, associati alla regolazione della risposta infiammatoria. Altri lncRNAs, come PAX8-AS1, sono stati correlati alla biosintesi dei chetoni e ai processi di fosforilazione ossidativa, suggerendo un potenziale ruolo regolatorio nella risposta alla KD. L’analisi delle isoforme di splicing alternativo ha evidenziato un ulteriore meccanismo molecolare rilevante che coinvolge geni codificanti canali ionici, tra cui il recettore P2X7, strettamente connesso al gene SLC2A1 e a processi neuro-infiammatori. Questo dato è stato confermato anche dall’analisi del metiloma che mostra pattern di metilazione alterati in geni canale, come GRIN3A. I risultati di questo studio, nuovi e significativi, sottolineano la complessità della GLUT1-DS, e suggeriscono il ruolo cruciale dell’epigenetica nel modulare i cambiamenti fenotipici legati all’età e la risposta alla dieta chetogenica.

Grantor dc:publisher

Università degli Studi di Milano

Year dc:date

2025

Author dc:creator

• MAURI, ALESSIA

Contributors dc:contributor

• tutor: G.V. Zuccotti
• C. Cereda ; coordinatore: F. Cheli
• A. Mauri
• ZUCCOTTI, GIAN VINCENZO
• CHELI, FEDERICA

• Settore MED/38 - Pediatria Generale e Specialistica
• Settore MEDS-20/A - Pediatria generale e specialistica

Statement dc:rights

• info:eu-repo/semantics/openAccess

Language dc:language

eng

Handle dc:identifier

https://hdl.handle.net/2434/1151338

OAI identifier oai:identifier

oai:air.unimi.it:2434/1151338