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¡Repasando Enzimas!. Enzimopatías. Conjunto de alteraciones derivadas de la síntesis de una enzima anómala como resultado de una mutación génica. Estas alteraciones son la disminución o anulación de la capacidad catalítica de la enzima.
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Enzimopatías Conjunto de alteraciones derivadas de la síntesis de una enzima anómala como resultado de una mutación génica. Estas alteraciones son la disminución o anulación de la capacidad catalítica de la enzima.
Niveles alterados de glucosa-6-fosfato deshidrogenasa (G6PD) “Fabismo”
La deficiencia de glucosa-6-fosfato deshidrogenasa (G6PD) es la enzimopatía más común en el ser humano, se estima que hay 400 millones de individuos afectados en el mundo, siendo el 90% de los mismos de sexo masculino. Enfermedad hereditaria recesiva ligada al cromosoma X (Xq28). El gen que la codifica tiene un tamaño de 18 kb y 13 exones; la proteína presenta un peso molecular de 59 kDa y la enzima activa está constituida por 515 residuos de aminoácidos. La ausencia completa de G6PD es incompatible con la vida, lo cual se demuestra por la inexistencia de mutaciones que impliquen la completa abolición de la función enzimática. La G6PD Sunderland es una mutación consistente en la deleción de 3 pares de bases que lleva a la pérdida de un residuo de isoleucina. Con excepción de la anterior, todas las mutaciones encontradas son puntuales asociadas a la sustitución del aminoácido.
Reacciones oxidativas de la vía de las pentosas fosfato La parte oxidativa de la vía de las pentosas fosfato consiste de tres reacciones que llevan a la formación de ribulosa 5-fosfato, CO2 y dos moléculas de NADPH por cada molécula de glucosa-6-fosfato oxidada A.- deshidrogenación de la glucosa-6-fosfato. La glucosa-6-fosfato deshidrogenasa (G6PD) cataliza una oxidación irreversible de la glucosa-6-fosfato a 6-fosfogluconolactona en una reacción dependiente de NADP+ como coenzima. La hexosa monofosfato está regulada primeramente por la G6PD. El NADPH es un potente inhibidor competitivo de la enzima y bajo muchas condiciones metabólicas, la relación NADPH/NADP+ es lo suficientemente elevada para inhibir la actividad catalítica de la enzima. Lo anterior incrementa la demanda de NADPH, por tanto la relación NADPH/NADP+ decrece y la actividad del ciclo aumenta en respuesta a la actividad catalítica de la G6PD. B.- Hidrólisis de 6-fosfogluconolactona y formaciónde ribulosa 5-fosfato. La 6-fosfogluconolactona es hidrolizada por la 6-fosfogluconolactona hidrolasa. La reacción es irreversible, pero no es el paso limitante de la vía. La descarboxilación subsiguiente del 6-fosfogluconato es catalizada por la 6-fosfogluconato deshidrogenasa. Esta reacción irreversible produce una azúcar pentosa-fosfato, la ribulosa 5-fosfato, CO2 (del C1 de la glucosa) y una segunda molécula de NADPH.
La G6PD es una enzima de distribución ubicua, fundamental para la homeostasis corporal intracitoplasmática. Actividad inicial 50 veces superior a la respuesta Corpúsculos de Heinz (MET) Actividad inicial disminuida Las proteínas se oxidan y agregan para formar los denominados corpúsculos de Heinz, lo cual confiere una mayor rigidez al eritrocito que, finalmente, sufre hemólisis. Figura 1. Se ilustra lo que sucede con el contenido de G6PD de un eritrocito de un paciente normal (1A) y un paciente con la variante A (1B) de la enzima; esta última variante se caracteriza por disminución de la estabilidad.
Desencadenantes La enfermedad puede manifestrase por infecciones (liberación de sustancias por leucocitos), consumo de habas (semillas de la planta de haba, Vicia fava) o fármacos oxidativos. Síntomas Anemias, incluyendo: palidez, debilidad, fiebre, mareos, orina de color oscura, taquicardia eictericia. Puede ocurrir daño cerebral y de los nervios auditivos por niveles elevados de bilirrubinemia neonatal no conjugada, y puede llevar a discapacidad intelectual, parálisis cerebral, sordera y muerte.
Manejo de los pacientes afectados No existe un tratamiento para la enfermedad. Se deben anular las causas de estrés oxidativo, dar suplemento de ácido fólico y hierro, y no practicar esplenectomía. Los antioxidantes, como el selenio y la vitamina E, no han mostrado beneficio. Evitar la exposición a medicamentos oxidativos e ingestión de habas; los neonatos deben someterse a tamización para deficiencia de G6PD cuando así sea requerido. La deficiencia de G6PD puede diagnosticarse con un análisis espectrofotométrico cuantitativo o, más comúnmente, por una prueba rápida de mancha fluorescente. Curiosamente: “La deficiencia de G6PD protege contra el Paludismo o Malaria”.
*Los ácidos grasos de cadena media y corta pueden ser transportados directamente a través de las membranas mitocondriales sin intervención de este sistema enzimático. *La CPT II es un homotetramero con monomeros de 658 aminoácidos (AA) que contiene una secuencia amino terminal de 25 AA (péptido señal) que se libera durante su incorporación a la membrana interna mitocondrial para liberar una proteína madura de 71 kDa. *En 1973 se descubre por primera vez un paciente con déficit muscular de CPT. *La Enfermedad se hereda de manera autosómica recesiva. *Clínicamente cursa con ataques recurrentes de mialgias, mioglobinurias, calambres, rigidez muscular y desarrollo de debilidad. *En los periodos intercriticos los pacientes son asintomáticos. Los síntomas se manifiestan durante ejercicios de larga duración y moderada intensidad, tal como correr o andar largas distancias, subir montañas, practicar juegos de pelotas, bipedestación prolongada, etc. Los pacientes pueden realizar ejercicios de alta intensidad y corta duración sin problemas. *Otros factores que desencadenan los ataques: ayuno, exposición al frio, alta ingestión de grasa, infecciones virales, fiebre, anestesia general y estrés emocional. *En la mayoría de los casos los síntomas comienzan durante la primera y segunda décadas de la vida. *Diagnostico: diagnostico molecular en muestras sanguíneas, biopsia muscular y determinación de la actividad enzimática.
Deficiencia de CPT-2 en bebés y niñosUn pequeño porcentaje de niños con deficiencia de CPT-2 comienza a manifestar los síntomas en la niñez temprana. Si no se trata, algunos efectos pueden ser: -crisis metabólicas repetidas; -problemas de aprendizaje; -retrasos para caminar y de otras habilidades motoras; -problemas hepáticos; -debilidad muscular; -aumento del tamaño del corazón y latidos irregulares; -problemas renales. Deficiencia de CPT-2 en recién nacidos -demasiado sueño; -cambios en el comportamiento; -irritabilidad; -falta de apetito. -fiebre; -diarrea; -vómitos; -hipoglucemia (poco azúcar en la sangre); Si una crisis metabólica no se trata, un niño con deficiencia de CPT-2 puede desarrollar: -problemas respiratorios; -aumento del tamaño del corazón con latidos irregulares; -aumento del tamaño del hígado; -debilidad muscular. -convulsiones, coma y muerte.
Deficiencia de CPT-2 en adultosLa mayoría de las personas con deficiencia de CPT-2 tiene la forma adulta. También se denomina deficiencia de CPT-2 "clásica" o forma "muscular". Los síntomas de la deficiencia de CPT-2 clásica suelen manifestarse entre los 15 y 30 años de edad. Es común que tengan períodos de debilidad muscular. Puede haber descomposición de las fibras musculares. Los síntomas suelen aparecer al hacer mucho ejercicio o después de no comer por un período largo. Los síntomas de descomposición muscular incluyen: -dolores musculares; -debilidad muscular; -calambres; -orina de color marrón rojiza. Los adultos que no reciben tratamiento pueden desarrollar insuficiencia renal. La deficiencia de CPT-2 clásica no genera crisis metabólicas ni problemas cardíacos.
TRATAMIENTO -comer con frecuencia para evitar una crisis metabólica. -se recomienda un plan de alimentación bajo en grasas y alto en carbohidratos. Alternativamente se puede incorporar, L-carnitina y trigliceridos de cadena mediana.
Deficiencia de Miofosforilasa (glucógeno fosforilasa muscular). Glucogenosis tipo V. Enfermedad de Mc ARDLE.
La miofosforilasa (MPL) es la isoenzima de la glucogeno forforilasa que se expresa en el sistema osteomuscular maduro y se encarga de la degradación del glucógeno almacenado en la fibra muscular. En humanos se han identificado otras dos isoenzimas la hepática (L), y la cerebral (B). La MPL es un homodimero que se encuentra regulado alostéricamente por diversos efectores, destacándose su activación por AMP y glucógeno, en tanto la inhibición esta dada por: glucosa, glucosa-6-P , ATP y nucleósidos de purina. Ademas la enzima esta regulada mediante una cascada enzimática de señalización intracelular.
La enfermedad fue descripta por primera vez en 1951 por Brian McArdle. El inicio se produce habitualmente en la infancia, si bien el diagnostico se realiza en la segunda o tercera década de la vida debido a que los calambres y la mioglobinuria (fracaso renal) raramente se producen antes. Síntomas: miaglia, fatiga prematura y rigidez o debilidad de los músculos utilizados, los mismos disminuyen con el reposo. La fatiga prematura aparece posiblemente como resultado de un fallo de la excitación muscular y podría ser causada por un acúmulo excesivo de ADP. Los mecanismos que parecen estar implicados son: inhibición de la disociación de ADP de la miosina, interacción del ADP con los filamentos delgados incrementando su sensibilidad al calcio, y alteración de la función del retículo sarcoplasmático produciendo un aumento de la concentración sarcoplasmática de calcio. En un trabajo reciente Haller y cols. han demostrado que los niveles de las bombas de Na+-K+-ATPasa musculares se encuentran disminuidos respecto a individuos sedentarios sanos, y que como consecuencia de ello se produce una aumento del potasio extracelular. Este hecho probablemente contribuya al desarrollo de fatiga debido a una fallo en la excitación de la membrana sarcoplasmática cuando ocurren tasas altas de estimulación muscular.
La biopsia muscular muestra depósitos subsarcolemales de glucógeno e histoquímicamente y bioqímicamente demuestra el defecto enzimático. Una de las mutaciones mas frecuentes (R49X) produce una proteína truncada, muy susceptible a la degradación. Ácido peryódico de Schiff Tratamiento: No se recomiendan ejercicios breves y de alta intensidad. Dietas bajas en carbohidratos, ricas en lípidos y proteínas.
Las mucopolisacaridosis (MPS) son un grupo de enfermedades originadas en errores innatos del metabolismo de los glucosaminoglicanos, también llamados mucopolisacáridos, que producen acumulación progresiva de estas moléculas en los lisosomas de las células del tejido conectivo, incluido cartílago y hueso. Son causadas por la deficiencia de las enzimas lisosomales que los degradan. Las enzimas lisosomales rompen las largas cadenas de polisacáridos en unidades menores dentro del lisosoma. Los fragmentos resultantes son nuevamente degradados por hidrólisis secuenciales de sus terminaciones; las hidrolasas que intervienen en este proceso son diez y su deficiencia produce depósito intralisosomal de glucosaminoglicanos incompletamente degradados, los cuales son almacenados en el citoplasma alterando la fisiología celular. Reseña histórica: En 1900 se hizo la descripción del primer caso de MPS por John Thompson, en Edimburgo. La primera publicación fue efectuada por Charles Hunter en 1917: describió dos pacientes con talla baja, facies tosca, hernia inguinal, respiración ruidosa, sin opacidad corneal. En 1946, Nja aclaró que esa descripción correspondía a una MPS ligada con el cromosoma X y fue llamada síndrome de Hunter.
Genética La MPS tipo II tiene herencia recesiva ligada con el cromosoma X; todas las demás son autosómicas recesivas. Manifestaciones clinicas Son enfermedades de curso crónico, progresivo, con gran variabilidad en la gravedad y evolución de los síntomas. La acumulación excesiva de mucopolisacáridos en los tejidos hace que los pacientes afectados tengan fenotipo dismórfi co con facies característica y afectación multisistémica, principalmente esquelética y visceral. Cada tipo de glucosaminoglicano tiene órganos de depósito principales: el heparán sulfato produce síntomas predominantemente neurológicos, como en las enfermedades de Hurler y Hunter y el síndrome Sanfilippo; el queratán sulfato produce opacidades corneales y alteraciones esqueléticas sin afectación neurológica, como en el síndrome de Morquio y el dermatán sulfato produce miocardiopatía y valvulopatía, como en las MPS I, II y VI.
Diagnóstico El diagnóstico prenatal puede hacerse por estudio de amniocitos o de vellosidades coriónicas; en el período neonatal se pueden hacer pruebas de tamización cualitativas para la determinación de glucosaminoglicanos en orina, teniendo en cuenta que estas sustancias acumuladas en los lisosomas son excretados en la orina de los pacientes afectados.. Tratamiento específico Terapia de reemplazo enzimático Para MPS tipo I se puede hacer tratamiento con iduronidasa alfa recombinante humana, que produce mejoría signifi cativa especialmente de la visceromegalia, función ventilatoria, apnea de sueño y excreción urinaria de glucosaminoglicanos. La molécula no atraviesa la barrera hematoencefálica, por lo que no influye en el afectación de las funciones cognoscitivas. Con el uso crónico, los pacientes desarrollan anticuerpos contra la enzima, pero no se ha demostrado interferencia en el tratamiento por este motivo. También se ha propuesto su uso previo y posterior al trasplante de médula ósea.Actualmente hay ensayos clínicos de tratamiento de reemplazo enzimático para MPS tipo II con iduronato 2 sulfatasa recombinante, y tipo VI con arilsulfatasa B recombinante humana. También se está trabajando en terapia génica con retrovirus para tratamiento definitivo. Terapia de trasplante La plasmaféresis y el trasplante de fibroblastos no han demostrado utilidad en el tratamiento de los pacientes con MPS. El trasplante de médula ósea es útil en caso de enfermedades de Hurler y de Maroteaux Lamy antes de los dos años de vida: disminuyela afectación facial, visceral, rigidez articular,deterioro cardíaco, deterioro cognoscitivo, obstrucción de la vía aérea, pero no mejora las alteraciones óseas.
