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Deficiencia de Biotinidasa
Generalidades
La biotina, es una vitamina soluble en agua que pertenece al complejo B, actúa como
una coenzima en cada uno de cuatro carboxilasas en el ser humano: piruvato
carboxilasa, propionil CoA carboxilasa, b-CoA metilcrotonil carboxilasa, y acetil CoA
carboxilasa. Estas enzimas tienen un papel importante en la gluconeogénesis,
síntesis de ácidos grasos y el catabolismo de aminoácidos.
La biotina se deriva de la dieta y desde la actividad sintética de la microflora
gastrointestinal
Cada una de las carboxilasas se sintetiza como una apoenzima inactiva que
posteriormente es biotinilada a través de dos reacciones parciales, cada una de los
cuales
es
catalizada
por
la
enzima
sintetasa
holocarboxilasa.
Acetil CoA carboxilasa cumple sus funciones principalmente en el citosol, mientras que
los otros tres holocarboxylases funcionan en las mitocondrias. Estas enzimas se
degradan proteolíticamente, probablemente por el sistema de autofagia lisosomal.
Los productos que contienen biotina proveniente de la degradación de biocitina:
(EN-biotinil-L-lisina) y péptidos biotinilados, son sustratos de la biotinidasa, que
escinde el enlace amida entre la lisina y la biotina.
La biotina liberada se recicla y entra en el pool de biotina libre. Biotinidasa
actua sobre biocitina, para transferir a la biotina a aceptores nucleófilos, tales como
histonas.
El significado fisiológico de esta función aún no se ha determinado.
El defecto en el ciclo de utilización de biotina en humanos da lugar a deficiencia
múltiple de carboxilasa y comprende dos defectos geneticos.
.1- La deficiencia de sintetasa holocarboxilasa (MIM 253270), también conocida como
de inicio precoz (neonatal) que incorpora biotina a la proteina enzima
2- Deficiencia múltiple de carboxilasa , que no tine biotina disponible para su activación
por falta de disponibilidad de biotina libre desde las proteinas ligadoras que la proveen
como la bioticina.
La deficiencia de biotinidasa (MIM 253260), también conocida como de aparición
tardía (juvenil), deficiencia múltiple de carboxilasa, es un trastorno del reciclaje de la
biotina Se ha descrito en aproximadamente treinta niños.
La deficiencia de sintetasa holocarboxilasa
Cuadro clínico
Los síntomas incluyen dificultades en la alimentación y la respiración, hipotonía,
convulsiones, letargo. A veces progresión de retraso en el desarrollo o estado de coma.
Algunos niños presentan erupciones en la piel y alopecia, acidosis metabólica, aciduria
orgánica, y de leve a moderada hiperamonemia. La aciduria orgánica incluye elevadas
concentraciones de b-hidroxiisovalerato, b-methylcrotonylglycine, b-hidroxipropionato,
methylcitrate, lactato y triglylglycina..
El defecto de la enzima se ha demostrado en los linfocitos, fibroblastos cultivados, y
linfoblastos de los niños afectados.
La holocarboxilasa sintetasa en los tejidos de la mayoría de los niños examinados
muestra incremento en los valores de Km para la biotina,.
La deficiencia de holocarboxilasa sintetasa se hereda como un rasgo autosómico
recesivo.
La enzima de mamífero normal se ha purificado y caracterizado bioquímicamente. El
cDNA para sintetasa holocarboxilasa humano ha sido aislado y secuenciado. Las
mutaciones múltiples en el gen de la sintetasa han sido identificadas.
Dra. María Sofía Giménez
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Algunas de estas mutaciones se producen dentro del dominio que une la biotina y es
probable que determine el aumento del Km de la biotinidación, que se observa
en esta enfermedad.
.
Los niños con deficiencia de holocarboxilasa sintetasa generalmente mejoran
clínicamente siguiente la administración de 10 mg de biotina por vía oral por día.
Deficiencia en la holocarboxilasa sintetasa se puede diagnosticar prenatalmente
mediante la medición de la concentración de ácidos orgánicos en el líquido amniótico y
/ o mediante la medición y comparación de las diversas
actividades decarboxilasa mitocondriales en los amniocitos cultivados con y sin
biotina. El diagnóstico prenatal también es posible mediante análisis de mutaciones.
Durante dos embarazos se ha realizado el tratamiento prenatal. Los niños fueron
clínicamente normales al nacer y no tenían aciduria orgánica. No está claro
si los niños en situación de riesgo el tratamiento con biotina inmediatamente después
del nacimiento son necesarios.
La deficiencia de biotinidasa se ha descrito en más de 120 niños sintomáticos. Las
características clínicas comúnmente incluyen convulsiones, hipotonía, ataxia, problemas
respiratorios, pérdida de la audición, atrofia óptica, retraso en el desarrollo, erupción
cutánea y alopecia. Otros síntomas son las infecciones de conjuntivitis y hongos,
que son probablemente debido a las anormalidades en la inmunorregulación. La
expresión clínica de la enfermedad es muy variable.
La edad de inicio de los síntomas varia de varias semanas a varios años, la edad media
de inicio son 3 y 5 meses, pero el inicio de los síntomas se ha producido en fecha tan
tardía como a los 10 años de edad. La mayoría, pero no todos, los niños sintomáticos
presentan acidosis metabólica y orgánica cetolactico
aciduria. La aciduria orgánica comúnmente se manifiesta en las concentraciones
elevadas de b-hidroxiisovalerato, lactato, b-methylcrotonylglycine, b-hidroxipropionato,
y methylcitrate
La deficiencia de biotinidasa se diagnostica mediante la demostración de la actividad de
la enzima deficiente en el suero.
Loa niños sintomáticos tienen deficiencia de biotinidasa profunda (<10 por ciento de
actividad media del suero normal).
También se ha identificado a niños recién nacidos con deficiencia parcial de biotinidasa
(10-30 por ciento de la actividad normal ).
El suero normal contiene al menos nueve isoformas de biotinidasa, cuatro mayores y
cinco menores entre pH 4,5 y 4,
La enzima de plasma ha sido purificado hasta la homogeneidad.
La enzima es una monómero glicosilado.
El cDNA para biotinidasa de suero humano ha sido aislado y secuenciado. La
estructura genómica y la organización de la enzima humana también se han
determinado. Más de 24 mutaciones se han encontrado en los niños sintomáticos con
profunda deficiencia de biotinidasa.
Hay al menos dos mutaciones comunes que se producen entre los niños con profunda
deficiencia de biotinidasa identificados por cribado neonatal.
Deficiencia de biotinidasa parcial es generalmente debido a una
combinación de un alelo con una mutación puntual, que se traduce en una enzima que
tiene aproximadamente 50 por ciento de la actividad normal y se encuentra en alrededor
del 4 por ciento de la población en general.
Dra. María Sofía Giménez
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Los individuos con deficiencia de biotinidasa no pueden reciclar biotina endógena y no
se puede liberar biotina -unida a proteínas.
El cerebro puede ser incapaz de reciclar de manera adecuada y biotina puede depender
de la transferida a través de la barrera hematoencefálica
Esto puede resultar en disminución de la actividad de piruvato carboxilasa
en el cerebro y en la acumulación de lactato. La acidosis láctica localizada puede causar
la temprana aparición de síntomas neurológicos.
La deficiencia de biotinidasa se hereda como un rasgo autosómico recesivo. Los
heterocigotos puede determinarse en 95 por ciento de los casos, demostrando que la
actividad enzimática en el suero es intermedio entre el de
los individuos normales y deficientes. El diagnóstico prenatal de la deficiencia de
biotinidasa por determinación de la actividad enzimática enzimática y análisis de la
mutación es posible
Actividad biotinidasa se puede determinar en el mismo empapado en sangre de papel de
filtro utilizado en la mayoría de los programas de diagnóstico neonatal
Los niños con deficiencia de la enzima identificada a través de los programas de
diagnóstico neonatal han sido tratados con biotina y se han mantenido asintomáticos.
El método utilizado en la evaluación del recién nacido también ofrece una
medio sencillo y rápido para el médico para evaluar la actividad de biotinidasa en los
individuos sospechosos de tener el trastorno
Los niños con deficiencia de biotinidasa han sido tratados con éxito con entre 5 y 20 mg
por vía oral de biotina (en forma libre no ligada,) por día.
Todos los pacientes con la deficiencia deben responder a la terapia de la biotina.
Si el niño permanece sin diagnosticar durante mucho tiempo o experimenta compromiso
metabólico severo, algunos de los problemas neurológicos, como pérdida de audición,
atrofia óptica, o retraso del desarrollo, no se puede resolver.
Las dosis de biotina sólo ligeramente por encima de los requerimientos fisiológicos
eventualmente puede ser demostrado que es suficiente para el tratamiento
Las deficiencias de carboxilasas múltiples deben ser diferenciadas de otras de inicio
agudo de trastornos del metabolismo y deficiencias nutricionales que se derivan de la
hiperalimentación con soluciones que carecen de biotina. Debido a que tanto la
deficiencia de holocarboxilasa sintetasa y la deficiencia de biotinidasa
son tan susceptibles a la terapia con biotina, estos trastornos deben ser considerados en
cualquier niño con síntomas neurológicos inespecíficos, sobre todo cuando están
presentes las anomalías cutáneas.
La pesquisa neonatal de deficiencia de biotinidasa, seguido por la pronta iniciación de la
terapia en los niños deficientes, parece prevenir las consecuencias clínicas de este
trastorno
Biotina
La biotina es una vitamina del complejo B soluble en agua y, como tal, debe ser
proporcionado en la dieta de los mamíferos y las aves.
Se reconoció por primera vez como un factor esencial en los sistemas vivos en 1936.
La molécula de biotina consiste en un anillo heterocíclico unido a una cadena lateral
alifática que termina en un groupo ácido carboxílico.
En los seres humanos, la biotina está directamente involucrada en los procesos
metabólicos de importancia vital de la gluconeogénesis,
síntesis de ácidos grasos, y el catabolismo de aminoácidos a través de su papel como un
grupo prostético en cada una de las cuatro carboxilasas
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El ciclo de biotina se muestra el reciclaje metabólica de biotina. Los dos principales
enzimas implicadas en este ciclo son holocarboxilasa sintetasa, que une covalentemente
biotina a las apocarboxylases de las diferentes holocarboxylases ,de biotinidasa, la cual
hidroliza la biotina de biocitina o biotinil cortando péptidos que se forman a partir de la
degradación proteolítica de holocarboxylases y posiblemente de la dieta
Tres de las enzimas, la piruvato carboxilasa (CE 6.4.1.1), propionil CoA carboxilasa
(CE 6.4.1.3), y b-methylcrotonoyl CoA carboxilasa (CE 6.4.1.4), son mitocondriales, y
la cuarta, acetil CoA carboxilasa (EC 6.4.1.2), es cytosolica,.4 piruvato carboxilasa
cataliza la conversión de piruvato a oxaloacetato, un intermedio en la biosíntesis de
fosfoenolpiruvato y, en última instancia, la glucosa. Acetil-CoA carboxilasa cataliza la
formación de malonil-CoA en acetil CoA, el primer paso comprometido en la
biosíntesis de los ácidos grasos. Propionil CoA carboxilasa está implicado en el
catabolismo de varios aminoácidos de cadena ramificada y ácidos grasos de longitudes
de cadena impar de carbono mediante la conversión de propionil CoA a
metilmalonil CoA, que en última instancia entra en el ciclo del ácido tricarboxílico.
b-CoA Methylcrotonoyl carboxilasa está implicada en el catabolismo de leucina por la
conversión de b-CoA a methylcrotonoyl b-methylglutaconyl CoA.
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Las deficiencias de las carboxilasas y la acumulación consiguiente de altas
concentraciones de intermediarios metabólicos pueden tener profundos efectos en otras
vías.
El paso final en la síntesis y la activación de carboxilasas que contienen biotina es la
formación de la holocarboxylases activas por medio de la unión covalente de biotina a
los apoenzimas diferentes.
El resto biotinil está unido a través de un enlace amida a través del grupo carboxilo en
su cadena lateral de un lisil e-amino de la apoenzima. Esta fijación es catalizada por
holocarboxilasa synthetasa.
La degradación de las carboxilasas, por escisión del grupo biotinil del e-amino
grupo de lisina, es catalizada por la biotinidasa (CE 3.5.1.12) y la liberación de la
biotina libre, que se recicla.
Los trastornos que resultan de la deficiencia individual de cada uno de las tres
carboxilasas, biotina-dependiente mitocondriales, han sido documentados
Cada uno se caracteriza por un perfil anormal de ácidos orgánicos en la orina, que es
atribuible a la acumulación de una o más compuestos intermedios en la sangre.
Un solo caso de deficiencia de acetil-CoA carboxilasa ha sido reportado.
Los niños con los trastornos de carboxilasas aislados no responden al tratamiento con
biotina, y la información disponible indica que las alteraciones estructurales de las
enzimas individuales son responsables de la actividad deficiente
ADQUISICIÓN Y PÉRDIDA DE BIOTINA
En 1916, se observaron efectos tóxicos en ratas que recibieron dietas que contenían una
alta concentración de clara de huevo cruda, secada, y cuando la clara de huevo cruda
fue la única fuente de proteína. Se desarrolló en ratas, un síndrome caracterizado por
trastornos neuromusculares, dermatitis severa, y pérdida de. La condición era
denominada lesión clara de huevo y se demostró que era evitable por calentamiento de
la proteína o mediante la administración de otros alimentos como la levadura, el hígado,
o un compuesto de yema de huevo que promueve el crecimiento de la levadura. Este
compuesto se muestra más adelante que era biotina. El antagonista de la biotina es la
glicoproteína avidina
Dra. María Sofía Giménez
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Fuentes
Alimentos.
Aunque la biotina se encuentra ampliamente en los productos alimenticios naturales, la
concentración absoluta, incluso en las fuentes más ricas es muy baja. Hígado, riñón,
yema de huevo, y algunas verduras son buenas fuentes de biotina,
Microflora intestinal.
Hace 40 años se asumió que la microflora intestinal sintetizaba toda la biotina
requerida en los seres humanos o completaba la biotina de la dieta, de manera que la
biotina estaba disponible en más de cantidades adecuadas.
Hay pruebas disponibles de diversas fuentes las cuales sugieren que ni la dieta ni la
microflora solo satisface la demanda real para la biotina, incluso en las personas
clínicamente normales de la población.
La concentración de la biotina en la orina y en las heces es mayor que la ingresada en la
dieta.
La biosíntesis.
Los mamíferos no pueden sintetizar biotina. Más de 30 especies de bacterias son
conocidas por ser capaces de sintetizar biotina, y algunas de estas bacterias se han
identificado en intestino del ser humano
Los antibióticos y sulfamidas alteran la flora intestinal y conducen a una reducción en la
producción de biotina en las heces.
Las concentraciones de biotina de alimentos, tejidos y fluidos biológicos se han medido
utilizando ensayos de crecimiento en pollo y rata, los ensayos microbiológicos de
crecimiento, y ensayos de unión competitiva que implican el uso de avidina y marcado
de biotina. radiactivamente.
Los métodos utilizados actualmente son los microbiológicos y ensayos de unión a
avidina. Lactobacillus plantarum y el protozoo Ochromonas Danica son los dos
microorganismos que se utilizan con mayor frecuencia para medir la biotina en
extractos biológicos.
La biotina en los alimentos y materiales biológicos se encuentra en diferentes formas
químicas. Las verduras verdes y las frutas contienen las formas de biotina extraíbles en
agua. La biotina en los productos de levadura y de los animales es abundante, pero se
produce con firmeza complejos enlazados que son insolubles en agua. Semillas y nueces
también contienen grandes cantidades de biotina.
Biotina unida a proteína puede ser liberada o bien por hidrólisis ácida o con enzimas
tales como tripsina, pero también esta sujeta a la degradación si las condiciones de
hidrólisis son graves. Por ejemplo, el tratamiento con ácido N 4 sulfúrico destruye parte
de la biotina en la levadura, maíz y soja y la hidrólisis con ácido clorhídrico también
destruye la biotina. Las condiciones óptimas para la hidrólisis de los productos animales
y vegetales parecen ser autoclave durante 2 horas a 121 ° C con 6 N y 2 ácido sulfúrico
N, respectivamente.
La eficiencia de liberación está negativamente correlacionada con el número de residuos
de aminoácidos en un polipéptido biotinilado.
Biotinidasa está presente en la mucosa intestinal de varios especies y en el jugo
pancreático el que puede jugar un papel importante en la digestión y absorción de la
biotina en la dieta humana .Proteolisis extensa es probablemente necesaria antes de que
la biotinidasa en el intestino pueda ser útil liberando biotina a partir de péptidos
biotinilados disponibles para la absorción.
La absorción de la biotina es un saturable dependiente de sodio
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En los seres humanos, la vitamina se absorbe rápidamente por vía oral después de la
carga, y son las concentraciones plasmáticas máximas de la biotina
alcanzado 30 a 60 minutos después de administration.
La biotina es transportada en el borde en cepillo de las celulas intestinales humanas
mediado por un gradiente de sodio
Biotina introducida en altas concentraciones in vivo puede ser absorbida por el intestino
grueso, así como desde el intestino delgado en humanos.
Tejido de transporte y la absorción celular.
La biotina se une inespecíficamente a proteinas del suero / plasma .
Estudios recientes sugieren que la biotina puede unirse covalentemente a biotinidasa a
pH neutro.
En el cerebro de la rata, la biotina es transportada a través de los capilares cerebrales por
un proceso de baja afinidad saturable que depende de la presencia del grupo ácido
carboxílico libre de la parte biotina
Requerimientos de biotina
La dosis recomendada.
La incertidumbre sobre la contribución de la microflora intestinal ha impedido el
establecimiento de un cantidad diaria recomendada de biotina para los seres humanos,
Para bebés, la ingesta diaria segura se ha fijado en 35 mg de biotina; que para adultos es
de 150 a 300 mg. La biotina parece ser relativamente nontoxica.
La deficiencia de biotina
Los síntomas clínicos más evidentes de la deficiencia de biotina en los seres humanos
son la alopecia y alteraciones cutáneas tales como dermatitis, erupciones eritematosas
infección periorificial, sequedad y hongos. Los síntomas neurológicos observados en los
adultos incluyen la depresión leve progresando a cansancio extremo, somnolencia, dolor
muscular,hiperestesia, y paresthesia..
El consumo de huevos crudos, los cuales contienen avidina, ha dado lugar a la
deficiencia de biotina en varios niños y adultos. Las manifestaciones clínicas de la
deficiencia de biotina también se han desarrollado en pacientes que reciben
a largo plazo la alimentación parenteral total, sin biotina.
Estos pacientes también pueden presentar una disminución sérica de la actividad de
biotinidasa, presumiblemente porque la deficiencia nutricional
La terapia anticonvulsiva acelera el catabolismo de biotina.
La biotinilación de Apocarboxylases
En carboxilasas activas, la biotina se une covalentemente al grupo de e-amino de un
residuo de lisina. La biotinilación de apoenzimas ha sido estudiada en procariotas y
eukaryotes que es catalizada por la sintetasa holocarboxilasa La secuencia de
aminoácidos en la región, el residuo de lisilo biotinilado de las carboxilasas (-Ala-MetMet-biocitina-) se conserva en diferentes especies.
Esta región puede funcionar como un sitio de reconocimiento para la sintetasa.
La carboxilasa apocarboxylases mamíferos piruvato y acetil CoA carboxilasa enzimas
son homopolimérica, mientras que propionil CoA carboxilasa y b-methylcrotonoyl CoA
carboxilasa son heteropolymericas.
Las enzimas heteropolymericas están compuestas de subunidades A y B; biotina es
unida a cada subunidad
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Las dos subunidades no idénticas que comprenden el hexámero de propionil CoA
carboxilasa se sintetizan en el citosol con péptidos líder que facilitan su transporte en el
mitocondrias.
Las reacciones que implican carboxilasas dependientes de biotina
Las principales vías bioquímicas y productos intermedios que afectan a las cuatro
carboxilasas que contienen biotina en los seres humanos son:
Acetil-CoA Carboxilasa cataliza la formación de malonil CoA a partir
acetil-CoA. Malonil CoA es el principal sustrato en la síntesis y elongación de la cadena
de ácidos grasos.
La síntesis del ácido oxalacético a partir del piruvato es catalizada por la piruvato
carboxilasa. Esta reacción proporciona un intermedio primario para el ciclo del ácido
tricarboxílico, y proporciona una fuente de esqueletos de carbono para la síntesis de
aspartato y glutamato.
Ácido oxalacético se utiliza en el hígado y el riñón para gluconeogénesis.
Propionil CoA carboxilasa cataliza la carboxilación de propionil CoA para formar
metilmalonil CoA, que se somete a isomerización para succinil CoA y posteriormente
entra en el ciclo del ácido tricarboxílico.
B-Methylcrotonoyl-CoA carboxilasa forma b-CoA a partir methylglutaconyl
b-methylcrotonoyl CoA en la ruta catabólica de la leucina.
Actividad alterada de una o más de los carboxilasas provoca profundas consecuencias
metabólicas.
Biotinidasa
Biotinidasa cataliza la escisión de la biotina de biocitina o péptidos biotinil pero no
desde holocarboxylasa.intacta.
Biotinidasa probablemente juega un papel en el procesamiento de las proteínas de la
dieta que unen biotina.
Además, biotinidasa se ha demostrado que exhiben actividad amino exopeptidasa
Biotinidasa se purificó parcialmente a partir de diversas bacterias, plasma porcino,
riñón, cerebro y se ha purificado hasta homogeneidad a partir suero y leche humana
Biotinidasa, se ha demostrado que tiene actividad biotinil-transferasa resultante en
la transferencia de biotina de biocitina a aceptores de nucleófilos, tales como histonas.
La actividad transferasa se produce a pH fisiológico y en concentraciones fisiológicas
de biocitina y, por tanto, puede ser la principal función de la enzima en suero y otros
tejidos.
Caracterización bioquímica de biotinidasa.
Biotinidasa de mamíferos es detectable en la mayoría de los tejidos, pero las actividades
más altas están presentes en el hígado, riñón, suero, y glándula suprarrenal.
Biotinidasa humana es una glicoproteína compuesta por un solo polipéptido
que tiene una masa molecular de entre 67 y 76 kDa. Contiene un tiol esencial y, un
residuo de serina cerca del sitio activo
Los valores de Km del sustrato artificial, biotinil p-aminobenzoato, y el
sustrato natural, biocitina, son de 5 a 10 mM.
Biotina es uno de los productos finales de la reacción y un inhibidor competitivo de la
enzima, el Ki estar entre 225 y 1300 mM. La enzima en el suero humano tiene un pH
óptimo amplio (5 a 7) utilizando biotinil p-aminobenzoato como sustrato
y un pH ligeramente desplazado óptimo (4 a 6) cuando es usada biocitina.
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Biotinidasa es específica para el resto biotinil de diversos sustratos, sino que escinde en
cualquiera de las amidas o éster.
Se ha demostrado que biotinidasa de suero normal tiene al menos nueve isoformas. La
enzima purificada contiene las nueve isoformas. El suero de un paciente con deficiencia
de biotinidasa profunda carecía de todas las proteínas que reaccionan con el anticuerpo,
lo que indica que todas las proteínas detectadas son isoformas de biotinidasa. La
isoforma patrón en el plasma normal es la misma que en el suero. Biotinidasa del suero
humano normal electroforéticamente muestra una banda única de aproximadamente
76,5 kDa sobre el gel de sulfato de sodio dodecil (SDS)-poliacrilamida, lo que sugiere
que las diferencias relativas de masa molecular entre las isoformas son demasiado
pequeñas para ser resuelto por este método.
El tratamiento de biotinidasa con N-glicanasa resulta en una reducción de la masa
molecular relativa, indicando que biotinidasa contiene 20 a 22 por ciento de
carbohidratos en masa. Estos restos de carbohidratos están conectados mediante enlaces
N-glicosídicos ya que exoglicosidasas escinden específicamente estas uniones.
La reducción de la masa molecular relativa de biotinidasa después del tratamiento con
neuraminidasa indica que biotinidasa contiene hasta 18 residuos de ácido siálico.
La mayor parte de la microheterogeneidad observada en isoelectroenfoque es
probablemente debido a diferencias en el grado de sialilación.
El aumento de la actividad plasmática de biotinidasa, hasta dos y tres veces de lo
normal, se ha observado en el de plasma de individuos con almacenamiento de
glucógeno La etiología de este aumento no ha sido determinada.
Caracterización molecular del gen de biotinidasa.
El gen presenta cuatro exones y tres intrones.
El cDNA que codifica para el gen normal de biotinidasa de suero humano ha sido
clonado a partir de una biblioteca de hígado humano utilizando oligonucleótidos
preparados a partir de las secuencias de aminoácidos de péptidos trípticos de biotinidasa
(GenBank UO3274) purificada.
El análisis de la secuencia del cDNA da un marco de lectura abierto de 1929 pb en
relación con el primer codón ATG y el codón de terminación.
Hay 332 pb de la secuencia no traducida. El cDNA codifica para una proteína de 543
residuos de aminoácidos (masa molecular de 56.661 Da), incluyendo 41 aminoácidos de
un péptido señal. La expresión de ADNc clonado produce una proteína de
aproximadamente 53-kDa, que reacciona con anticuerpos monoclonales
preparado contra biotinidasa purificada de suero
El gen está organizado en cuatro exones y se extiende por al menos 23 kb. El 5 ¢-región
de acompañamiento de los exón 1 contiene un elemento CCAAT, tres secuencias de
iniciador, una secuencia octámero, tres metilación sitios de consenso, dos cajas de GC,
pero no hay ningún elemento TATA. 600-400 nucleótidos tienen características de una
isla CpG
El gen de la biotinidasa gen ha sido localizado en el cromosoma 3p25.203
Formas, origen y sitios de acción de biotinidasa.
Los estudios preliminares han demostrado que la actividad de biotinidasa de suero se
correlaciona positivamente con la concentración de albumina de suero; las
concentraciones de albúmina y las actividades de biotinidasa en sueros de pacientes con
cirrosis y otras enfermedades hepáticas fueron disminuida .Esto sugiere que la
biotinidasa del suero humano se origina principalmente en el hígado. La actividad
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sérica de biotinidasa en ratas aumenta con la edad y se correlaciona
con el aumento de albumina sérica.
El espacio extracelular es el sitio principal de acción de la enzima
Biotinidasa en la leche humana es de menor tamaño, tiene una pI más alta, tiene una Ki
superior para la biotina, Se especula que biotinidasa en la leche tiene un papel en la
absorción intestinal de biotina en la infancia.
La deficiencia de biotinidasa
Manifestaciones clínicas y anomalías bioquímicas.
La edad de inicio de los síntomas varía de una semana a años de edad de 3 y 5,5 meses,
respectivamente. La pérdida aguda de la visión, la neuropatía óptica progresiva, y
paraparesia espástica se han desarrollado en pacientes de 10 años, que es la edad más
frecuente de aparición de síntomas neurológicos como las crisis mioclónicas e
hipotonía. Varios de los pacientes mostraron ataxia retraso en el desarrollo y problemas
respiratorios, tales como la hiperventilación, apnea.
Los síntomas iniciales incluyen la dermatitis seborreica o atópica, la alopecia parcial o
total, y conjuntivitis.
Muchos individuos afectados mostraron inicialmente una combinación de estos
hallazgos neurológicos y cutáneos
Patología
Los hallazgos post-mortem en los cerebros de tres niños con deficiencia de biotinidasa
fueron similares. En el primer caso, a la edad de 3 años en el momento de la muerte,
hubo degeneración cerebelosa crónica y la atrofia caracterizada por la ausencia de la
capa de células de Purkinje, rarefacción de la capa granular, y la proliferación de la capa
de Bergmann . Los pedúnculos cerebelosos y el tallo cerebral fueron normales. Necrosis
focal con proliferación vascular y la infiltración caracterizado por los macrófagos de la
mielopatía subaguda necrotizante. También se observó meningoencefalitis de todo el
sistema nervioso central.
En otros casos el examen patológico del cerebro reveló defectos de mielinización,
áreas focales de vacuolización y gliosis en la sustancia blanca del cerebro y el cerebelo.
Había lesiones esponjosas en la materia blanca del cerebro, mesencéfalo, protuberancia,
bulbo raquídeo, y los núcleos del cerebelo. Histológicamente, las lesiones mostraron
rarefacción y esponjosidad de neuropilo, el aumento de los pequeños vasos sanguíneos,
aumento del tamaño de las células endoteliales, astrocitosis, y la pérdida de los núcleos
oligodendrocíticos y vainas de mielina. Los axones de las células nerviosas y órganos
se vieron menos afectados, a excepción de una disminución del número de axones en
los nervios ópticos y cuerpos mamilares.
Defecto enzimático. Diagnóstico
En 1983, Wolf y colleagues demostrado que el defecto primario bioquímica en los
pacientes con de inicio tardío deficiencia múltiple de carboxilasa fue deficiente
actividad de la biotinidasa. La actividad de biotinidasa se ha
determinado midiendo la liberación de la biotina de biocitina utilizando varios ensayos
microbiológicos y por la liberación de compuestos amino o cromóforos fluorescentes de
sustratos biotinilados.
La actividad enzimática se determinó utilizando un método en el que p-aminobenzoato
liberado de la artificial sustrato N-biotinil p-aminobenzoato se diazota, junto con un
derivado de naftol para formar un colorante azoico,
y medido colorimetricamente Este ensayo ha sido automatedo.
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La liberación de p-aminobenzoato también se puede monitorizar fluorométricamente
Otro método fluorométrico se ha desarrollado mide la liberación de 6-aminoquinolina
de un sustrato diferente artificial, N-biotinil 6-aminoquinolina.
Existen varios métodos de ensayo que han sido desarrollados para utilizar la biocitina,
sustrato natural, para medir la actividad de biotinidasa.
Otros métodos disponibles incluyen un radioensayo que mide la liberación de [14C]
biotina de [14C] biocitina usando separación por cromatografía de intercambio iónico y
un ensayo fluorométrico en la que la lisina liberada de biocitina está conjugada con un
cromóforo después que la lisina inicialmente en la muestra es eliminada por diálisis.
La actividad media biotinidasa medida por el método colorimétrico en el suero de
personas sanas normales, niños y adultos fue de 7,1 nmol de p-aminobenzoato por
minuto por mililitro, con un rango de 3,5 a 12,0 nmol.
La actividad de biotinidasa en el suero de los niños con las características clínicas de
inicio tardío de deficiencia múltiple de carboxilasa era deficiente en el intervalo de 0 a 9
por ciento de la actividad normal media.
Las actividades en el suero de heterocigotos fueron intermedios entre los de los niños
afectados y controles normales.
Los extractos de los fibroblastos de los individuos normales tienen muy baja actividad
detectable con el método colorimétrico
Usando un radioensayo más sensible basado en la liberación de [14C] carboxilo paminobenzoato a partir de N-biotinil p-amino [C 14] benzoato,la actividad de
biotinidasa se demostró en los extractos de leucocitos de la sangre y los fibroblastos
normales de individuos.Los extractos de leucocitos de sangre periférica y
fibroblastos de pacientes con deficiencia de biotinidasa suero se encontró que tenían
menos de 1 por ciento de la media de la actividad normal de estas células.
Las mutaciones.
Se han identificado veintiún mutaciones que causan la deficiencia de biotinidasa
profunda sintomática
Los dos mutaciones más comunes (C.98: d7i3 y R538C) se encontraron en 31 de los 60
alelos (52 por ciento), mientras que el resto de los alelos se explica por las 19
mutaciones únicas. La mutación más común, C.98: d7i3, se produce en una región del
gen que codifica el péptido señal.
La segunda mutación más común, R538C, es una mutación sin sentido en un
dinucleótido CpG en el exón 4 del gen de la biotinidasa. Esta mutación se encuentra en
al menos un alelo de 30 por ciento de niños sintomáticos. La proteína aberrante de
biotinidasa no fue detectable en extractos de fibroblastos de un niño que es
homocigótico para la mutación R538C
La deficiencia de biotinidasa se hereda como un rasgo autosómico recesivo.
Actividad de biotinidasa es medible, tanto en el liquido amniótico y cultivo de células
del liquido amniótico obtenidas por la amniocentesis en embarazos normales
Diagnóstico
Se dispone de un método colorimétrico de diagnóstico neonatal para la deficiencia de
biotinidasa.
La evaluación de la actividad de biotinidasa se hace en las mismas muestras de sangre
tomadas en papel de filtro utilizada en el rastreo de la fenilcetonuria. Las muestras con
una actividad normal de biotinidasa muestran un color morado característico
Dra. María Sofía Giménez
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después de la incubación con biotinil p-aminobenzoato, mientras que
aquellos con poca o ninguna actividad da color color pajizo.
Los resultados positivos de detección pueden ser confirmados por un
ensayo cuantitativo de la actividad enzimática utilizando muestras adicionales de sangre
seca o suero fresco
Debido a que la actividad de la enzima en las manchas de sangre es estable durante al
menos 18 meses a temperatura ambiente, las tarjetas pueden ser enviadas a un
laboratorio de referencia adecuada, sin pérdida de actividad.
Tratamiento.
Los niños con deficiencia de biotinidasa han sido tratados con éxito con dosis
farmacológicas de entre 5 y 20 mg de biotina por día, una dosis determinada
empíricamente. Todos los pacientes han mejorado después del tratamiento con
Las dosis farmacológicas de biotin.. Las manifestaciones cutáneas
por lo general se resuelven rápidamente, y las convulsiones y ataxia por lo general se
han detenido. Sin embargo,la pérdida de la audiencia y atrofia óptica parecen ser menos
reversibles que los otros síntomas.
Dra. María Sofía Giménez
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