Screening neonatale della galattosemia

BACKGROUND: The systemic accumulation of galactose and its derivatives can determine severe neurological, hepatic and ophthalmological complications in pediatric age, which can be prevented by an early diagnosis and dietary therapy. To date, four different genetically determined enzymopathies are known to be at the basis of the different forms of neonatal galactosemia: galactose-1-phosphate uridyltransferase deficiency (GALT, classic galactosemia), galactokinase deficiency (GALK), UDP-galactose 4-epimerase deficiency (GALE) and the recently described galactose mutarotase deficiency (GALM). In this Thesis are presented the results of the neonatal screening program for galactosemia active in Piedmont and Aosta Valley since 1982. METHODS: From January 1982 to June 2021, 1,409,911 infants were screened for galactosemia by fluorometric determination of total galactose concentration on blood drop. Infants who were positive for the screening test were recalled for second-tier tests represented by total galactose redetermination and GALT enzyme activity analysis. Infants with GALT activity in the normal range underwent an expanded genetic investigation that now includes analysis of the GALE, GK, and GALM genes. Screening procedures, genetic analysis and follow-up were performed at the Regina Margherita Children's Hospital in Turin, which is the regional reference center for the screening and treatment of inherited metabolic diseases. RESULTS: Among the 1,409,911 infants screened, 79 showed persistent hypergalactosemia, defined by the presence of elevated blood galactose concentrations even at recall. 35 of the 79 screen-positive infants were found to have one of the forms of hereditary galactosemia, including 13 patients with classic galactosemia (complete GALT deficiency), 12 with partial GALT deficiency, 6 with GALK deficiency, 3 with GALE deficiency, and 1 patient with GALM deficiency. These data allow to define an incidence of monogenic galactosemias of about 1:40,000 in the general population (35 cases with definitive genetic diagnosis on a cohort of 1,409,911 newborns). In these patients, early diagnosis and dietary therapy had a favorable impact on hepatic and ophthalmologic outcomes (prevention of early cataract onset in all patients). As already reported in literature, some patients with complete GALT deficiency, despite early dietary treatment, developed neurobehavioral alterations in absence of hepatic and ocular complications. 4 of the 79 screening-positive infants had a heterozygous condition, including 1 infant with a single mutation on the GALE gene, 2 infants with a single mutation on the GALK gene, and 1 infant with a single mutation on the GALM gene. 1 infant was found to have GLUT2 glucose transporter deficiency, a rare genetic condition of transient galactosemia, and 1 infant had a congenital porto-systemic shunt. Finally, 38 of the 79 positive infants showed a form of transient galactosemia, with abnormal galactose concentrations confirmed by the second-tier test, but with consistently normal galactose in free diets after a short period of dietary restriction and in the absence of genetic alterations. CONCLUSIONS: The experience of 40 years of neonatal screening for galactosemia in Piedmont and Aosta Valley has allowed to define the epidemiological impact of hereditary diseases of galactose metabolism (incidence of 1:40,000) and a systematic differential diagnostic approach in all hypergalactosemic newborns, which is essential for the proper therapeutic management of these rare genetic conditions.

BACKGROUND: L’accumulo sistemico del galattosio e dei suoi derivati può determinare in età pediatrica severe complicanze neurologiche, epatiche ed oftalmologiche, che possono essere prevenute con una diagnosi e una terapia dietetica precoci. Ad oggi sono note quattro differenti enzimopatie geneticamente determinate che sono alla base delle diverse forme di galattosemia neonatale: il difetto di galattosio-1-fosfato uridiltransferasi (GALT, galattosemia classica), il difetto di galattochinasi (GALK), il difetto di UDP-galattosio 4-epimerasi (GALE) e il difetto di galattosio mutarotasi (GALM), di recente descrizione. In questa Tesi vengono presentati i risultati del programma di screening neonatale per la galattosemia attivo in Piemonte e Valle d’Aosta dal 1982. METODI: Nel periodo gennaio 1982 - giugno 2021 sono stati sottoposti a screening per galattosemia 1.409.911 neonati mediante determinazione fluorimetrica della concentrazione di galattosio totale su goccia di sangue. I neonati positivi al test di screening sono stati richiamati per effettuare i test di secondo livello rappresentati dalla rideterminazione del galattosio totale e dall’analisi dell’attività enzimatica GALT. I neonati con attività GALT nella norma sono stati avviati ad una indagine genetica allargata che oggi comprende l’analisi dei geni GALE, GK e GALM. Le procedure di screening, le analisi genetiche e il follow-up sono stati effettuati presso l’Ospedale Infantile Regina Margherita di Torino, centro di riferimento regionale per lo screening e per la presa in carico delle malattie metaboliche ereditarie. RISULTATI: Tra i 1.409.911 neonati sottoposti a screening, 79 hanno mostrato ipergalattosemia persistente, definita dalla presenza di concentrazioni elevate di galattosio ematico anche in sede di richiamo. 35 dei 79 neonati positivi allo screening sono risultati affetti da una delle forme di galattosemia ereditaria, di cui 13 pazienti da galattosemia classica (difetto completo di GALT), 12 da deficit parziale di GALT, 6 da deficit di GALK, 3 da difetto di GALE e 1 paziente da deficit di GALM. Questi dati permettono di definire nella popolazione generale una incidenza delle galattosemie monogeniche di circa 1:40.000 (35 casi con diagnosi genetica definitiva su una coorte di 1.409.911 neonati). In questi pazienti, la diagnosi e la terapia dietetica precoci hanno avuto un impatto favorevole sull’outcome epatico ed oftalmologico (prevenzione dell’insorgenza precoce di cataratta in tutti pazienti). Come già riportato in letteratura, alcuni pazienti affetti da deficit completo di GALT, nonostante il trattamento dietetico precoce hanno sviluppato alterazioni neurocomportamentali in assenza di complicanze epatiche ed oculari. 4 dei 79 neonati positivi allo screening presentavano una condizione di eterozigosi, di cui 1 neonato con singola mutazione sul gene GALE, 2 neonati con singola mutazione sul gene GALK ed un 1 neonato con singola mutazione sul gene GALM. Un neonato è risultato affetto da deficit del trasportatore di glucosio GLUT2, rara condizione genetica di galattosemia transitoria e un neonato presentava uno shunt porto-sistemico congenito. Infine, 38 dei 79 neonati positivi mostravano una forma di galattosemia transitoria, con concentrazioni anormali di galattosio confermate al test di secondo livello, ma con galattosio costantemente normale in dieta libera dopo un breve periodo di restrizione dietetica e in assenza di alterazioni genetiche. CONCLUSIONI: L’esperienza di 40 anni di screening neonatale per la galattosemia in Piemonte e Valle d’Aosta ha permesso di definire l’impatto epidemiologico delle malattie ereditarie del metabolismo del galattosio (incidenza di 1:40.000) e un approccio diagnostico differenziale sistematico in tutti i neonati ipergalattosemici, essenziale per la corretta gestione terapeutica di queste rare condizioni genetiche.