VON WILLEBRAND DISEASE: NEW INSIGHTS INTO THE EPIDEMIOLOGY, PATHOPHYSIOLOGY AND GENOTYPE/PHENOTYPE CORRELATION

von Willebrand disease (VWD) is the most common congenital bleeding disorder and results from quantitative (type 1 and type 3 VWD) or qualitative (type 2 VWD) defects in the von Willebrand factor (VWF) glycoprotein. This thesis aimed to provide new insights into the epidemiology, pathophysiology and genotype/phenotype of VWD. We carried out 5 studies to address these aims. (i) By analyzing exome and genome data of 141,456 individuals gathered by the genome Aggregation Database, our study established a global prevalence of VWD to be substantially higher than previous reports. (ii) by studying 250 subjects with low VWF levels (30-50 IU/dL) our findings indicate that reduced VWF synthesis/secretion and enhanced VWF clearance are major mechanisms of low VWF levels. Patients with low VWF showed significant bleeding manifestations. While other hemostasis defects occurred together with low VWF, this combination did not exacerbate clinical symptoms. (iii) By investigating a large cohort of 321 patients, we showed that type 2 VWD is invariably due to variants that do not prevent the synthesis of the protein, and a vast majority of patients had missense variants. Given the complexity of type 2 diagnosis and the necessity of performing several phenotypic tests, genetic analysis for patients suspected of having type 2 VWD is beneficial to establish the correct diagnosis. (iv) We propose a new classification of type 2M/2A for p.R1315L, p.R1374H, and p.R1374C VWF variants because they share a common phenotype with 2M and 2A. Our structural analysis shows the unique location of these variants on the A1-A2 domains and their distinctive effect on VWF. (v) An accelerated VWF clearance was found in most patients with type 2A, 2B, and 2M VWD, with a lower proportion of type 1 and 2N. Sixty-seven different variants alone or in combination with other variants were associated with an increased VWFpp ratio. Variants with the highest VWFpp/VWF:Ag ratios were mostly located in the D3-A1 VWF domains.

La malattia di von Willebrand (VWD) è il disturbo emorragico congenito più comune ed è dovuta a difetti quantitativi (VWD di tipo 1 e di tipo 3) o qualitativi (VWD di tipo 2) della glicoproteina fattore di von Willebrand (VWF). Questa tesi mirava a fornire nuove informazioni sull'epidemiologia, la fisiopatologia e il genotipo/fenotipo della VWD. Abbiamo condotto 5 studi per affrontare questi obiettivi. (i) Analizzando i dati dell'esoma e del genoma di 141.456 individui raccolti dal Genome Aggregation Database (gnomAD), il nostro studio ha stabilito una prevalenza globale della VWD sostanzialmente più elevata rispetto ai precedenti studi. (ii) Analizzando 250 soggetti con bassi livelli di VWF (30-50 UI/dL), i nostri risultati indicano che la ridotta sintesi/secrezione del VWF e la e la sua rapida rimozione dal circolo ematico sono i principali meccanismi che determinano bassi livelli di VWF. I pazienti con bassi livelli di VWF hanno mostrato significative manifestazioni emorragiche. In alcuni di questi pazienti sono stati riscontrati altri difetti dell'emostasi , ma questa combinazione non ha esacerbato i sintomi clinici. (iii) Esaminando un'ampia coorte di 321 pazienti, abbiamo dimostrato che la VWD di tipo 2 è invariabilmente dovuta a varianti che non impediscono la sintesi della proteina e che una vasta maggioranza di pazienti presentava varianti missense. Data la complessità della diagnosi di tipo 2 e la necessità di eseguire diversi test fenotipici, l'analisi genetica per i pazienti sospettati di avere la VWD di tipo 2 è utile per stabilire la diagnosi corretta. (iv) Proponiamo una nuova classificazione di tipo 2M/2A per le varianti VWF p.R1315L, p.R1374H e p.R1374C perché condividono un fenotipo comune con 2M e 2A. La nostra analisi strutturale mostra la posizione unica di queste varianti sui domini A1-A2 e il loro effetto distintivo sulla VWF. (v) Una rapida rimozione dal circolo ematico del VWF è stata riscontrata nella maggior parte dei pazienti con VWD di tipo 2A, 2B e 2M, mentre è stata osservata in una percentuale inferiore di pazienti tipo 1 e 2N. Sessantasette diverse varianti , da sole o in combinazione tra di loro, sono state associate a un rapporto VWFpp/VWF:Ag aumentato. Le varianti con il rapporto VWFpp/VWF:Ag più elevato erano per lo più localizzate nei domini VWF D3-A1.