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Química Biológica Patológica
Tema 10: Glucogenosis tipo II
Año: 2013
ENFERMEDAD DE POMPE
1. INTRODUCCION
Hace más de 50 años atrás, Pompe describe a una niña de 7 meses de edad,
quien murió de repente, con hipertrofia idiopática del corazón. Aunque el
síndrome se había descrito anteriormente, Pompe hizo la observación crítica
que había acumulación masiva de glucógeno dentro de vacuolas, no sólo en el
corazón, sino en todos los tejidos examinados.
Glucogenosis tipo II (GSDII), también denominada deficiencia de maltasa ácida
(AMD) o la enfermedad de Pompe es un trastorno hereditario del metabolismo
del glucógeno que resulta de defectos en la actividad de α- glucosidasa hidrolasa
acida lisosómal en todos los tejidos de los individuos afectados. El trastorno se
transmite como un rasgo autosómico recesivo.
La presentación clínica de GSDII abarca una gama de fenotipos, todos los cuales
incluyen un grado variable de miopatía, pero difieren en cuanto a la edad de
inicio, extensión de la afectación de órganos y la tasa de progresión a la muerte.
La más severa es la enfermedad clásica con aparición de la enfermedad en edad
infantil, descrita por Pompe y delineado antes del descubrimiento de la
deficiencia de maltasa ácida, con un prominente cardiomegalia, hipotonía,
hepatomegalia y muerte por insuficiencia cardiorrespiratoria, por lo general
antes de los 2 años de edad.
En el otro extremo es una forma de la enfermedad con inicio en la vida adulta en
forma lenta y progresiva con la aparición tardía como la segunda a sexta década
y la afectación
esencialmente
del músculo esquelético. Entre estos dos
extremos hay un grupo heterogéneo, denominado como variante infantil,
juvenil o muscular con un predominio de afectación de la musculatura
esquelética, por lo general sin compromiso cardíaco, y un curso más lento y
progresivo en comparación con la clásica aparición infantil de la enfermedad de
Pompe. Domina la debilidad progresiva del músculo proximal incluyendo el
deterioro importante de la función respiratoria y la muerte generalmente es por
insuficiencia respiratoria.
2. FISIOPATOLOGÍA
La enfermedad de Pompe involucra un defecto en la
α-glucosidasa ácida
lisosomal que resulta en incapacidad para degradar glucógeno vesicular
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autofagocitado. Resulta en la acumulación intralisosomal de glucógeno de la
estructura normal en numerosos tejidos. La acumulación es más marcada en el
músculo cardíaco y esquelético y en los tejidos hepáticos de niños con el
desorden generalizado. En la GSDII de aparición tardía, la acumulación de
glucógeno es prácticamente limitada al músculo esquelético y es de menor
magnitud. El escaneo por TAC puede revelar el (los) sitio (s) de los músculos
afectados.
Figura Nº1: Morfología de los compartimentos de
acumulación comúnmente observados en células
con la enfermedad de Pompe.
Estudios fisiopatológicos han mostrado un
agrandamiento progresivo de las vesículas que
acumulan glucógeno, con evidencia de vacuolas de
acumulación autofágicas (ver figura) en las fibras
musculares del tipo II pero no el tipo I. En
definitiva, los defectos de
acidificación en
poblaciones de endosomas y lisosomas y
disminuida movilidad vesicular se han informado
en las células de Pompe sugiriendo un defecto
secundario en el tráfico vesicular.
D: vacuolas autofágicas
La terapia de reemplazo enzimático ha sido desarrollada para pacientes de Pompe y
utiliza la captación extracelular de la enzima funcional por los receptores de
manosa-6-fosfato de la superficie celular. Esta terapia puede limpiar de glucógeno en
el músculo cardíaco, pero ha sido menos eficaz en el músculo esquelético, en
particular para el glucógeno autofágico en las fibras tipo II. Este fracaso de la terapia
de sustitución enzimática para limpiar glicógeno del músculo esquelético puede ser
debido a la incapacidad de la enzima endocitada para alcanzar los compartimentos
de almacenamiento, ya sea debido al número limitado de receptores de manosa-6fosfato en estas células musculares o debido al tráfico vesicular interrumpido en las
fibras tipo II. El hecho de que sólo las fibras de tipo II del músculo esquelético
muestra la desorganización en la red de tráfico de microtúbulos intracelular en las
zonas de acumulación de autofagia es consistente con la interrupción del tráfico
vesicular observado en estas células. La combinación de tráfico vesicular alterado y
la acumulación de glucógeno autofagico es claramente central en el desarrollo de la
fisiopatología de la enfermedad de Pompe.
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El camino de la autofagia se ha implicado en la patogénesis de otras
enfermedades de depósito lisosomal, incluyendo la deficiencia de sulfatasa
múltiple, mucopolisacaridosis IIIA, mucolipidosis IV y la enfermedad de
Niemann-Pick. La activación de la autofagia puede representar un mecanismo
de respuesta común por parte de las células afectadas tratando de engullir y
limpiar sustratos no degradado y organelas no funcionales.
Figura Nº2: Trafico de las enzimas lisosomales. La recientemente sintetizada α-glucosidasa que
contiene un alto numero de residuos de manosa es transferida desde el RE a la red de Golgi
donde
adquiere
el
marcador
acetilglucosamilfosfotransferasa
manosa-6-manosa
(GnPT)
y
por
la
acción
secuencial
N-acetilglucosamina-1-fosfodiester
de
Nα-N-
acetilglucosaminidasa (UCE), (Vía 2). La enzima que contiene residuos M-6-P luego se une a los
R M-6-P y es transportada al lisosoma, (vía 1).
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3. DIAGNÓSTICO
La mayoría de los pacientes tienen elevados los niveles plasmáticos de creatina
quinasa (CK) y se puede encontrar
elevaciones de las enzimas hepáticas,
particularmente en pacientes con la forma de inicio adulto.
El diagnóstico clínico se confirma por la ausencia virtual (en la forma infantil) o
actividad marcadamente reducida (de aparición tardía) de ácido α -glucosidasa
acida en biopsias de músculo y fibroblastos cultivados. Los linfocitos purificados
y células de líneas linfoides también exhiben las anomalías en las enzimas, pero
no han sido tan ampliamente utilizados para el diagnóstico y se pueden cometer
errores de diagnóstico con los linfocitos de sangre periférica imperfectamente
fraccionados. El ensayo de leucocitos no fraccionados no es fiable en la mayoría
de los laboratorios a menos que se combine con el uso de anticuerpos. En
general, la cantidad de actividad enzimática residual se correlaciona
inversamente con la gravedad de la enfermedad.
El diagnóstico prenatal se ha hecho mediante la determinación de la deficiencia
de alfa-glucosidasa ácida en células amnióticas cultivadas y las biopsias de las
vellosidades coriónicas. El análisis del ADN es de valor diagnóstico de apoyo y
proporciona un medio para la detección de portadores.
4. ESTRUCTURA DEL GEN Y MUTACIONES MAS COMUNES
Tanto el ADNc como el gen estructural humano se han aislado, caracterizado, y
se
utiliza
para analizar las
mutaciones.
El
cDNA para
el
alfa-
glucosidasa ácida humana es más de 3,6 kb, con 2859 nucleótidos (nt) de la
secuencia de codificante. Presenta una región 3' no traducida de 550pb, y una
región 5’ no traducida de al menos 218 pb.
La
región
codificante predice
una
proteína
de
952 aminoácidos
en una proteína no glicosilada de 105,37 kDa, con una secuencia señal aminoterminal para la síntesis en el RE. La enzima es ampliamente modificada por
glicosilación posttraduccional dentro RE en los siete sitios predichos, posterior
remodelación del carbohidratos ligado a asparagina y la fosforilación de los
residuos de manosa, proporcionando el marcador reconocimiento manosa-6fosfato para orientar hacia los lisosomas.
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La enzima adicionalmente se modificó por tanto la escisión proteolítica aminocomo C-terminal, principalmente dentro
de
los
lisosomas. El
gen
estructural contiene 20 exones en aproximadamente 20 kb de ADN genómico
y se ha localizado en el cromosoma 17q25 humanos y es designado como GAA.
Figura Nº3: Arriba: la estructura genómica del GAA humana. Las barras representan los exones
y las líneas horizontales representan los intrones. Gris representa secuencia no traducida y
negro representa la secuencia codificante. Abajo: La distribución de los diferentes tipos de
mutaciones perjudiciales que se encuentran en pacientes con GSDII. (Sólo los exones se indican,
las flechas representan las mutaciones en los sitios de empalme.)
Mutaciones más comunes
Avances significativos se han hecho durante los últimos años en diferentes áreas
relacionadas con la patología molecular de deficiencia de alfa--glucosidasa
ácido. El número de mutaciones identificadas ha ido aumentando rápidamente
y ya se ha cuadruplicado con más de 40 mutaciones identificadas. Estos son
catalogados y se actualizan regularmente en varios sitios en el Internet
incluyendo
http://www.eur.nl/fgg/ch1/pompe/mutation.htm
En un principio, el análisis por Southern y Northern Blot permitió detectar
múltiple anomalías para distinguir diferentes ARNm en tamaño y cantidad y de
ADN genómico sometido a digestión con enzimas de restricción , consistente
con una alta frecuencia de mutaciones puntuales con cambio de sentido.
Sin embargo, aproximadamente la mitad de las mutaciones informadas son las
mutaciones sin sentido, y el resto constituido por mutaciones sin sentido, en el
sitio de empalme, pequeñas inserciones y deleciones y grandes deleciones. La
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aparente preponderancia de las mutaciones sin sentido puede reflejar el
énfasis en los estudios iniciales sobre el análisis de cDNA. Con el uso creciente
de la detección de mutaciones basadas en la amplificación por PCR del DNA
genómico, el espectro de mutaciones se ha desplazado a las mutaciones que
afectan a la estabilidad del mRNA, tales como sin sentido, sitio de empalme, y
las pequeñas inserciones con cambio en el marco de lectura y / o
supresiones que dan lugar a la terminación prematura, en conformidad con los
resultados previos usando análisis por Southern y Northern Blot.
Tabla Nº 1: Mutaciones frecuentes en pacientes GSD II
Mutación
Grupo étnico
Frecuencia Alélica
Fenotipo
IVS 1-13t>g (splice)
Caucásico
0,4-0,6
Juvenil/Adulto
Asp645Glu
Taiwanes
0,8
Infantil
Arg854X
Afroaméricano
0,5
Infantil
Del525T
Alemán
0,34
Infantil
“del exón 18”
Alemán
0,23
Infantil
Desde 2006 hay disponible una terapia de reemplazo enzimática para EAG2.
Myozyme®, (Genzyme Corporation, Framingham, MA, USA) es α glucosidasa
acida humana, ha sido aprobado en Europa y USA.
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