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L'incidenza annuale è stimata in circa 1/5.000.000.

La OMS si manifesta caratteristicamente tra 1 e 3 anni di età, anche se l'esordio può avvenire anche prima o dopo l'infanzia. La sindrome è caratterizzata da opsoclonia (movimenti rapidi, multidirezionali e simultanei degli occhi), spasmi mioclonici, atassia, irritabilità e disturbi del sonno. Il decorso clinico può essere monofasico oppure cronico recidivante. La OMS, in circa il 50% dei casi pediatrici, si associa al neuroblastoma (si veda questo termine), un tumore di solito (ma non sempre) a basso grado di malignità, con evoluzione favorevole. E' nota una condizione simile ad esordio nell'età adulta, che si associa ad altri tumori, più spesso il cancro del polmone a piccole cellule (si veda questo termine) e l'adenocarcinoma del seno.

La OMS può avere un'origine paraneoplastica, parainfettiva o idiopatica. Nella maggior parte dei casi paraneoplastici pediatrici, si riscontra un neuroblastoma. Le infezioni scatenanti la OMS comprendono una serie di agenti virali e batterici, tra i quali gli streptococchi, i micoplasmi e la varicella zoster. L'esatto meccanismo patogenetico non è noto, ma è stata ipotizzata una disfunzione del tronco encefalico e/o cerebellare mediata da un meccanismo autoimmunitario; l'opsoclonia può riflettere la disinibizione del nucleo fastigiale del cervelletto o l'interazione disordinata tra alcuni tipi di neuroni, ma le caratteristiche cognitive e comportamentali della malattia, ed i recenti studi basati sulle neuroimmagini suggeriscono un coinvolgimento neurologico più ampio.

La diagnosi è clinica, e si basa sulla presenza di tre dei quattro criteri: 1) neuroblastoma, 2) opsoclonia, 3) un difetto del movimento con mioclonia e/o atassia, 4) disturbi comportamentali e/o del sonno. La RMN del cervello è normale nella fase acuta. Il neuroblastoma viene individuato con la RMN dettagliata, focalizzata specificamente sull'intera lunghezza delle regioni paraspinali, sulle carotidi, sul mediastino, sulle ghiandole surrenali, sull'addome e sul bacino. Sono inoltre indicati i test funzionali, compresa l'analisi dell'acido vanilmandelico e omovanillico nelle urine e la scintigrafia con metaiodobenzilguanidina, anche se possano fornire risultati falsi negativi, in quanto i neuroblastomi della OMS di solito hanno un basso grado di malignità e, di conseguenza, non sono attivi dal punto di vista metabolico. Alcune analisi sierologiche consentono di individuare un'eziologia parainfettiva. Ad oggi non sono stati identificati anticorpi neuronali compatibili con la OMS pediatrica, a differenza della OMS ad esordio nell'età adulta, per la quale sono stati individuati anticorpi nucleari antineuronali Hu (anti-Hu).

La diagnosi differenziale si pone con l'atassia cerebellare infiammatoria acuta, che si differenzia dalla OMS per le caratteristiche dei movimenti oculari (nistagmo), l'assenza di irritabilità e il recupero di solito rapido in assenza di terapia.

Il trattamento di solito prevede la resezione del neuroblastoma, quando presente; raramente i neuroblastomi di grado superiore possono richiedere la chemioterapia. La cura prevede anche l'immunomodulazione. I protocolli di trattamento non sono ancora stati standardizzati, ma possono comprendere i corticosteroidi, l'ormone adrecorticotropo, la ciclofosfamide, le immunoglobuline per via endovenosa e/o il rituximab.

L'esito è variabile. Alcuni bambini presentano una malattia monofasica, rispondono bene agli steroidi e hanno poche o nessuna sequela. Altri possono essere resistenti al trattamento, presentare un decorso cronico recidivante e sequele motorie, cognitive e/o comportamentali. Di solito l'opsoclonia scompare. La presenza o l'assenza del neuroblastoma non sembrano influenzare l'esito.