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ENZIMOPATIAS ERITROCITARIAS

Química Biológica Patológica

���� Dra. Silvia Varas

qbpatologica.unsl@gmail.com

I-Deficiencia G6PD

II- Def. Piruvato Quinasa

Tema:3 (Bolilla3)

Programa QBP

� TEMA 3: Alteraciones en el metabolismo de hemoglobina: Hemoglobinas estructurales y Talasemias, Consecuencias clínicas y metabólicas, diagnósticobioquímico y molecular. Mecanismo molecular del defecto genético.

� Enzimopatías eritrocitarias: deficiencia de piruvatoquinasa y glucosa 6-fosfato deshidrogenasa.

Deficiencia de Glucosa 6 P-deshidrogenasa

Historia

Pitágoras (582-507 a. C.)

Habas (Vicia faba)

1- Teoría Tóxica

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Historia

� 2º- “teoría alérgica” asociado al consumo de las habas, en un principio no se había asociado a una enfermedad heredable.

� 3º-Una tercera etapa fue el reconocimiento de una anemia hemolítica causado por drogas.

Historia

� La primaquina es una droga usada para el tratamiento de la malaria.

� Se acuño el termino de “primaquinasensible” a los eritrocitos de los individuos con esta deficiencia

� El estadio final del descubrimiento por Carson y col. (1956) quien demostraron que el defecto metabólico primario en sujetos susceptibles a la primaquina esta asociada a una baja actividad de la G6PD en los eritrocitos.

� Hacia 1958, Gross et al., por un lado y Szeinberg et al. por otro, determinaron que la deficiencia enzimática tenía una base hereditaria y sugirieron que estaba ligada al sexo.

Gen G-6PD

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G6PD� En los eritrocitos se encuentra en sus formas dimérica y tetramérica y

las dos formas estan en un equilibrio dependiente de pH, con iguales proporciones a pH neutro

Figura Nº2: Un dímero de glucosa-6-fosfato deshidrogenada humano. Subunidades A y B son de color rojo y azul. Las moléculas estructurales de NADP+ sedibujan en un modelo y es de color azul oscuro.

� La actividad catalítica sólo se inicia cuando se establece una asociación en estado de equilibrio entre las formas dimérica y tetramérica. Tal asociación requiere de la presencia de NADP.

� La disminución del pH provoca un cambio hacia la forma tetramérica

Ruta de las Pentosas Fosfato de Oxidación

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� Reacciones en los eritrocitos en las que se produce y es destoxificado de H2O2

glutatión reductasa

glutatión peroxidasaGSSG: glutathione disulfide(oxidized glutathione)

Anión Superoxido

R

I

OxiHb (6HS)

Hemicromo 1 (Reversible)

Hemicromo 2 (Irreversible)

Precipita (4 HS)

LISIS

Hb sin hem

Cadenas precipitadas

NADH

NAD+

H2O2

H2O

Superóxidodismutasa

Glutationperoxidasa

GSH

GSSG

Formación Cuerpos Heinz

Cuerpos de Heinz (unido MP)

MetaHb (6HS) + O2

Catalasa

-

Mecanismo Molecular de Lisis

� La posible secuencia de eventos seria:� Los hemicromos se unen a banda 3, catalizan la

oxidación de Banda 3.� Entrecruzamiento oxidativo de Banda 3.� Inmediata asociación con Syk (Spleen tyrosine

kinase), fosforilación de treoninas de Banda 3.� La fosforilación marca la disminución de afinidad

con la anquirina y liberación del citoesqueleto (espectrina/actina).

� Aumenta la movilidad lateral en la bicapa (clustering) de Banda 3.

� Formación de agregados de Banda 3.� Progresiva vesiculación. � Perdida de la membrana plasmática y LISIS celular

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� Tomado de: Pantaleo A, Ferru E, Carta F, Mannu F, Simula LF, et al. (2011) Irreversible AE1 Tyrosine Phosphorylation Leads to MembraneVesiculation in G6PD Deficient Red Cells. PLoS ONE 6(1): e15847

Deficiencia de G6PD

� G6PD deficiencia es un defecto genético hereditario ligado-X.

� El defecto es causado por mutaciones en el gen G6PD, que resulta en variantes de proteína con diferentes niveles de actividad enzimática,

� Esto esta asociado a una amplia rango de fenotipos clínicos y bioquímicos.

� La prevalencia global es estimada en 4,9%, con alrededor de 330 millones de personas afectados en todo el mundo.

Deficiencia de G6PD: Variantes� De acuerdo con su nivel de actividad, las

variantes de la enzima, se agruparon en cinco clases, que son:

� Clase 1: Deficiencia severa de la enzima con anemia hemolítica crónica no esferocítica(CNSHA).

� Clase 2: Deficiencia enzimática severa (1- 10% actividad residual) asociado con anemia hemolítica aguda.

� Clase 3: Deficiencia enzimática moderada (10%- 60%, actividad residual).

� Clase 4: Actividad Normal (60%-150%).

� Clase 5: Actividad enzimática por encima de lo normal (>150%).

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Manifestaciones Clínicas:

� 1-Anemia Hemolitica inducida por drogas

� 2-Anemia Hemolitica inducida por infección

� 3-Favismo

� 4-���� Bilirrubina Neonatal

1-Anemia Hemolítica inducida por drogas

� Son asintomático hasta la administración de un fármaco.

1-Anemia Hemolítica inducida por drogas

� El paciente desarrolla fiebre, orina de color negro(Hemoglobinuria), ictericia y anemia

� La necrosis tubular aguda puede complicar el episodio hemolítico severo

� Cuando ingieren drogas o químicos que desencadenan la hemólisis masiva intravascular

� En algunos pacientes, la coagulación intravascular diseminada (CID), puede ser una complicación

1-Anemia Hemolítica inducida por infección

� � el estrés oxidativo, por lo que disminuye la capacidad protectora de la célula.

� La necrosis tubular aguda puede complicar el episodio hemolítico severo

� Una teoría es que la generación de H2O2 por los PMN neutrófilos puede provocar una disminución en la cantidad de glutatión reducido

� En algunos pacientes, la coagulación intravascular diseminada (CID), puede ser una complicación

� Virus Hepatitis A y B, citomegalovirus, pneumonia, y fiebre tifoidea son causas comunes

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1 y 2-Anemia Hemolítica: CONSECUENCIAS

� Fatiga

� Dolor de Espalda

� Anemia

� Ictericia

� � � Bilirrubina No Conjugada y Lactato Deshidrogenasa,

� Y Reticulocitosis son los marcadores del desorden.

3-Favismo

� Consumo de habas frescas� Las sustancias tóxicas asociadas son Divicina,

isouramil, y convicina.� Manifiesta 24 hs luego de la ingesta� Hemoglobinuria es mas severa que la

causada por las crisis hemolíticas producidas por drogas o infección (con Bilirrubina baja).

� Anemia es generalmente aguda y severa, genera falla renal aguda debido a isquemia o a la precipitación de hemoglobina

4-���� Bilirrubina Neonatal

� Cerca de 1/3 de los neonatos varones nacidos con ictericia neonatal tienen deficiencia de G6PD

� La ictericia neonatal puede ser subclínica o llevar al kernicterus, que consiste en daño cerebral y de los nervios auditivos por niveles elevados de bilirrubinemianeonatal no conjugada, y puede llevar a discapacidad intelectual, parálisis cerebral, sordera y muerte.

Bilirrubina NeonatalBilirrubina Libre/ Bilirrubina Total. 100 = 80%

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4-���� Bilirrubina Neonatal

� Hacer estudios para Def. G6PD: A los neonatos (1-4d) que desarrollan hiperbilirrubinemia(bilirrubina No Conjugada o Libre (indirecta) concentraciones mayores que 8,8mg/dl [150µM/L]) Bilirrubina Indirecta >95%de la Total dentro de las primera 24 h de vida, o en aquellos con antecedentes familiares de hermanos con ictericia

CARACTERÍSTICAS DE LABORATORIO

� Anemia y reticulocitosis

� Cuerpos de Heinz

� La presencia de células crenadas o equinocitos

Control Normal

� El Test de cuerpos de Heinz para la sensibilidad de la primaquina(Deficiencia de G6PD).

Las células (derecha) son de un donante sensible (G6PD-deficiencia), las

Deficiencia de G6PD

� Una tinción histoquímica indirecta de los eritrocitos de un paciente heterocigoto para la deficiencia de G6PD que sufría de malaria adquirida de forma natural. Las células más pigmentadas son aquellos que contienen actividad normales G6PD. Ellos contienen el mayor porcentaje de parásitos de la malaria, como se muestra por las flechas

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El diagnóstico definitivo

� Medir la actividad enzimática de G6PD en eritrocitos, por métodos cuantitativos con análisis espectro-fotométrico de la tasa de producción de NADPH a partir de NADP+ a 340nm

Deficiencia de Piruvatoquinasa

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Deficiencia de PQ

� PK deficiencia (OMIM 266200) es la causa hereditaria más común de anemiahemolítica no esferocítica (HNSHA)

� La enfermedad se hereda de forma autosómica recesiva

� Muestra una distribución en todo el mundo.

� La prevalencia estimada es de 51 casos por millón (es decir, 1:20.000) en la población blanca.

Piruvato QuinasaDeficiencia

� La mutación 1529G→ A es la mas común en USA y en centro y norte de Europa;

� La mutación 1456C → T es la que prevalece en el sudeste de Europa;

� Y la mutación 1468C → T es la mas común en Asia.

Características Clínicas� Anemia hemolítica crónica variando en severidad

desde asintomática y totalmente compensada a casos con requerimientos de trasfusiones a lo largo de la vida.

� Grados variables de ictericia suave a moderada esplenomegalia

� Elevadas concentraciones de 2,3-DPG

� Otros efectos clínicos incluyen retraso del crecimiento, kernicterus, hidropesía fetal, ulceras crónicas en las piernas, pancreatitis aguda secundaria a enfermedad del tracto biliar, sobrecarga de hierro, absceso esplénico, compresión del cordón espinal por tejido hematopoyético extramedular y flebitis migratoria con trombosis arterial esta son raras complicaciones.

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Los bajos niveles de hemoglobina pueden ser tolerados debido a una disminución de la afinidad del oxigeno inducido por elevadas concentraciones de 2,3-DPG, característica de deficiencia de PK

Hallazgos Hematológicos

� Equinocitos

� En pacientes con esplenectomía se pueden observar siderocitos, células target, y cuerpos de Howell-Jolly

� La formación de cuerpos de Heinz incubados puede estar incrementada.

� Al ser una anemia hemolítica, se observa una disminución en la concentración de haptoglobina e hiperbilirrubinemia indirecta e incremento en la

excreción de

urobilinógeno fecal.

Tinción de células con Azul dePrusia

� Equinocitos (célula crenada)

Diagnóstico

� Disminución de la actividad de PK en los eritrocitos.

� Los pacientes homocigotas para PK deficiencia la actividad es de un 5-25% de la observada en un eritrocito normal y

� de un 40-60 % en portadores heterocigotos.

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Bioquímica y Biología Molecular:Isoenzimas Naturales

� Las isoenzimas relacionadas a un tejido son generalmente homotetrámeros de subunidades de 50 a 60 kDa, productos de genes localizados sobre el cromosoma 1 y 15.

� PK-M2: determinado en el locus 15q22, puede ser considerado la isoenzima natural prototipo, es la forma presente en varios tejidos durante la vida fetal temprana. Pero PK-M2 persiste como la forma principal en leucocitos, plaquetas, pulmón, riñón, bazo, tejido adiposo y como un componente menor en hígado.

� PK-M1: es un producto del mismo locus genético obtenido por splicingalternativo y es la forma predominante en músculo estriado maduro y cerebro. Es la única isoenzima que no esta sometida a modulación por sustrato o cofactor.

� PK-L: es la isoenzima natural predominante en hepatocitos esta codificada por un gen en el cromosoma 1q21. Es un homotetrámero de

subunidades L, cada uno constituido por 543 aminoácidos.

� PK-R: es la tercera isoenzima natural, es única en los eritrocitos maduros. Esta bajo control del mismo locus de PK-L, pero es un producto de transcripción distinto con un extremo 5’ distinto, producto

de un promotor especifico de tejido

Terapia:

� El tratamiento será sintomático: Transfusiones de eritrocitos cuando los niveles de Hemoglobina han descendido demasiado.

� Esplecnotomía en niños con severa anemia, con ello incrementa 1-3 g/dl los niveles d hemoglobina reduciendo los requerimientos de trasfusiones

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�Alguna pregunta?

Bibliografía general:� LEHNINGER ALBERT L., COX MICHAEL M., NELSON DAVID L.

“Principios de Bioquímica”. Editorial OMEGA4º Edición. 2006.

� Diapositivas en Power Point (formato ppt) (Manual para docentes)LEHNINGER ALBERT L., COX MICHAEL M., NELSON DAVID L.“Principios de Bioquímica”Web: http://bcs.whfreeman.com/lehninger/

� The Journal of Biological Chemistry: Classic ArticlesWeb: www.jbc.org

� VOET DONALD, VOET JUDITH G. “Bioquímica”Editorial MÉDICA PANAMERICANA.

3º Edición, en Español. 2006

� WATSON, BAKER, BELL, GANN, LEVINE, LOSICK “Biología Molecular del Gen”Editorial MÉDICA PANAMERICANA. 5º Edición, en Español. 2006

� STRYER LUBERT, BERG JEREMY M., TYMOCZKO JOHN L.”Bioquímica”Editorial REVERTE. Edición 5º Edición, en Español. 2003

� MATHEWS CHRISTOPHER K., AHERN KEVIN G., VAN HOLDE K. E.”Bioquímica” Editorial PEARSON EDUCACION. 3º Edición en Español. 2003

� Diapositivas (formato ppt), Problemas (Manual para docentes) y Casos Clínicos de Aplicación

VOET DONALD, VOET JUDITH G. and PRATT CHARLOTTE W. “Fundamentals of Biochemistry”Second Edition.Copyright © 2006 by John Wiley & Sons, IncWeb: www. medicapanamericana.com/voet/

Bibliografía especifica:

� Charles R. Scriver, Arthur L. Beaudet, William S. Sly and David Valle: THE METABOLIC AND MOLECULAR BASES OF INHERITED DISEASE. Volume I,II and III. Seventh Edition.McGraw-Hill Editors

� Trabajos publicados en revistas de la especialidad.

� BLOG: http://qbpatologica.wordpress.com/