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EIM INTERMEDIARIOS DE MOLÉCULAS PEQUEÑAS AMINOACIDOPATÍAS Las aminoacidopatías son enfermedades genéticas que resultan de un bloqueo enzimático del metabolismo de algunos aminoácidos específicos, lo cual conduce a su acumulación en diversos fluidos corporales, en especial la sangre y la orina. Las principales aminoacidopatías se muestran en el cuadro 12-2 y a continuación se describen algunas de las más importantes. CUADRO 12–2. Principales aminoacidopatías Nombre Enzimas afectadas Aminoácidos alterados Otras sustancias alteradas Hiperfenilalaninemias Fenilalanina hidroxilasa (FAH) Fenilalanina elevada, tirosina disminuida Fenilpiruvato, fenilacetato y fenilactato Trastornos de la tetrahidrobiopterina (BH4) Guanosina trifosfato ciclohidrolasa 1 (GTPCH); 6-piruvoíl- tetrahidropterina sintasa (PTPS), pterina-4α-carbinolamina dehidratasa (PCD); dihidropteridina reductasa (DHPR) Fenilalanina elevada; GTPCH y PCD pueden tener fenilalanina normal Neopterina, biopterina, ácido 5- hidroxiindoleacético; ácido homovanílico; priampterina; metiltetrahidrofolato Tirosinemia hepatorrenal Fumaril acetoacetato hidrolasa (FAH) Tirosina y metionina elevada Succinilacetona elevada; δ- aminolevulinato y α-fetoproteína elevadas Enfermedad de orina de jarabe de arce Deshidrogenasa de α-cetoácidos Leucina, isoleucina y valina elevadas Homocistinuria Cistationina β-sintasa Metionina y homocisteína elevadas Disminución de cistina y elevación de disulfuro de cisteína homocisteína Hipermetioninemia Metionina-adenosiltransferasa Metionina elevada Hiperglicinemia no cetósica Enzima de escisión de la glicina Glicina elevada Fenilcetonuria La hiperfenilalaninemia (HFA) se define como la presencia de una concentración de fenilalanina (FA) en sangre mayor de 120 μmol/L (> 2 mg/dL) y la fenilcetonuria (PKU por sus siglas en inglés, OMIM 261600) es una de sus expresiones más graves. La fenilcetonuria es el EIMi más paradigmático de la bioquímica genética humana y se debe a un defecto en la hidroxilación de la fenilalanina, que es un aminoácido aromático esencial. La hidroxilación de la FA ocurre sobre todo en el hígado y el riñón, y para que dicha reacción ocurra debe estar presente y con actividad adecuada la enzima fenilalanina hidroxilasa (PAH por sus siglas en inglés), cuyo sustrato es la FA y su cofactor la tetrahidrobiopterina (BH4) (figura 12-1). La prevalencia de fenilcetonuria es variable en distintas poblaciones del mundo. En Turquía e Irlanda, la enfermedad es más frecuente (1 caso por cada 4 000 recién nacidos vivos). En poblaciones caucásicas, la prevalencia al nacimiento varía entre 1:10 000 y 1:15 000 recién nacidos vivos. En Latinoamérica, la frecuencia de fenilcetonuria se estima en 1:25 000 a 1:50 000 recién nacidos, pero en países como México y Colombia la fenilcetonuria parece ser aún más rara. FIGURA 12-1 Vía metabólica en fenilcetonuria. En la fenilcetonuria la fenilalanina, un aminoácido esencial, no puede ser hidroxilado por la enzima fenilalanina hidroxilasa a tirosina, provocando dos efectos; elevación de fenilalainina ó el sustrato de la reacción lo que resulta en la síntesis de metabolitos tóxicos por el bloqueo y el segundo efecto es la disminución en la síntesis de productos, en éste caso; neurotransmisores. El gen PAH se localiza en el brazo largo del cromosoma 12 (12q22-q24.1). La fenilcetonuria tiene una herencia de tipo autosómico recesivo y se han descrito más de 950 mutaciones en este gen. Si bien la correlación genotipo-fenotipo no es perfecta, en términos generales una menor actividad residual suele causar un cuadro clínico más grave. Cerca del 76% de los pacientes con fenilcetonuria es heterocigoto compuesto y la combinación de los alelos mutados tiene una notoria influencia en la actividad residual de la PAH. De acuerdo con sus efectos, los alelos patogénicos del gen PAH pueden clasificarse en: a) nulos, es decir, en los que no existe actividad enzimática; b) aquellos que afectan la velocidad máxima (Vmáx) enzimática, lo cual reduce la actividad; c) los que alteran la cinética, ya sea por defectos en la afinidad por el sustrato o el cofactor; d) los que generan inestabilidad enzimática, ya sea como resultado del mal plegamiento de la proteína o por aumento de su destrucción; y e) aquellos que responden a la BH4. La clasificación de la hiperfenilalaninemia basada en las concentraciones sanguíneas de fenilalanina, antes del tratamiento, se muestra en el cuadro 12-3. CUADRO 12–3. Clasificación de la fenilcetonuria de acuerdo con las concentraciones sanguíneas de fenilalanina (FA) antes del inicio del tratamiento Concentración de FA Clasificación μmol/L mg/dL 50 a 110 120 a 600 600 a 900 900 a 1 200 > 1 200 0.8 a 1.8 2 a 10 10 a 15 15 a 20 > 20 Población normal Hiperfenilalaninemia leve Fenilcetonuria leve Fenilcetonuria moderada Fenilcetonuria clásica Los datos clínicos de fenilcetonuria en los neonatos o los lactantes son muy sutiles, pero destacan irritabilidad y patrón de sueño alterado, hipopigmentación de la piel, pelo e iris; este último puede tener incluso un color azul. La piel es casi siempre delicada, con fotosensibilidad y eccema. La excreción elevada del ácido fenilacético produce un olor distintivo en la orina, que se ha descrito como “mohosa” o de “ratón mojado”. En lactantes no tratados se puede encontrar detención global del desarrollo, microcefalia, hiperexcitabilidad o hipoexcitabilidad, trastornos del movimiento y crisis convulsivas. En el electroencefalograma es evidente la encefalopatía generalizada. Cerca de 25% de los pacientes con fenilcetonuria no tratada sufre epilepsia y más del 95% presenta retraso mental, de moderado (coeficiente intelectual de 36 a 67) a profundo (CI < 35). Lo ideal es que todos los pacientes con fenilcetonuria se diagnostiquen de manera presintomática mediante el tamiz neonatal, por el método de espectrometría de masas en tándem (MS/MS). Todo recién nacido que tenga una concentración de FA mayor de 2 mg/dL (120 μmol/L) debe considerarse sospechoso o presuntamente positivo y someterse de inmediato a una nueva toma o a estudios confirmatorios. Estos últimos consisten en obtención de sangre para la determinación de FA, TIR y cociente FA/TIR por cromatografía de líquidos de alta resolución (CLAR) o por MS/MS. Tan pronto como se confirme el caso, se debe iniciar el tratamiento específico. De forma complementaria se puede solicitar estudio de ácidos orgánicos en orina, que revelan la presencia de los ácidos fenilacético, fenilpirúvico y feniláctico. Por otro lado, es muy importante resaltar la necesidad de establecer el diagnóstico diferencial con los trastornos de BH4 (deficiencias de guanosina trifosfato ciclohidrolasa I [GTPCH I], 6-pirovoíl-tetrahidropterina sintasa [PTPS], sepiapterina reductasa [SR], pterina-4-carbinolamina deshidratasa [PCD] y dihidropterina reductasa [DHPR]). Los estudios de biología molecular son muy importantes para definir el tipo de fenilalanina y coadyuvan a la correcta selección de los individuos para el tratamiento con sapropterina, pero no son necesarios para iniciar el tratamiento de la enfermedad, puesto que esta encefalopatía requiere un control temprano y urgente para evitar complicaciones neurológicas graves. El diagnóstico clínico se debe determinar en todo paciente que presente detención global del desarrollo, autismo o retraso mental sin explicación. Para descartar esta enfermedad se deben cuantificar la fenilalanina, TIR y el cociente FA/TIR en sangre, ya sea por CLAR o MS/MS. También es importante efectuar el estudio molecular del gen PAH y complementar con la determinación de ácidos orgánicos en orina. Cuando un paciente presenta valores de la fenilalanina en sangre mayores de 6 mg/dL (360 µmol/L) se debe iniciar tratamiento. El objetivo del tratamiento de la fenilcetonuria es mantener las concentraciones sanguíneas de fenilalanina dentro de los límites de control. En la actualidad existen diversos tipos de tratamiento para esta enfermedad,pero el tratamiento nutricional es el más utilizado. Su propósito fundamental inicial es reducir y a largo plazo mantener las concentraciones de fenilalanina en sangre entre 2 mg/dL (120 µmol/L) y 6 mg/dL (360 µmol/L) para prevenir la aparición de los efectos neuropatológicos, de tal modo que se asegure al mismo tiempo un apropiado crecimiento de peso y talla, así como prevenir o evitar cualquier deficiencia de vitaminas y nutrimentos inorgánicos. De manera ideal, el tratamiento debe comenzar tan pronto como sea posible, de preferencia en los primeros 15 días de vida. El tratamiento de la fenilcetonuria es de por vida y la vigilancia debe mantenerse de manera permanente. Es importante resaltar que la vigilancia debe ser más estrecha en condiciones que implican retos metabólicos importantes, como la adolescencia, embarazo, accidentes, traumatismos, cirugías programadas o urgentes. La fenilalanina es un aminoácido esencial, por lo cual su cantidad en la dieta se limita, aunque nunca se elimina de forma total. La supresión total prolongada de fenilalanina en la dieta tiene como resultado la muerte; la restricción excesiva puede producir falla en el crecimiento, pérdida de peso o pobre ganancia ponderal, erupciones en la piel, aminoaciduria, disminución de proteínas séricas, anemia, cambios en el tejido óseo y retraso mental. En algunos casos, las secuelas observadas en pacientes con fenilcetonuria se relacionan más con un deficiente tratamiento nutricional y menos con la propia enfermedad. Se ha observado que si personal inexperto inicia el tratamiento, los bajos valores persistentes de fenilalanina pueden causar daños, desnutrición grave, cabello ralo, alopecia, lesiones cutáneas, queratomalacia, descamación, diarrea intratable, inmunosupresión y, en casos extremos, incluso úlceras o perforaciones corneales. En algunos protocolos terapéuticos, al inicio de fenilcetonuria, se sugiere eliminar la FA sólo por unos días según sea el nivel de fenilalanina en sangre; cuanto más elevada sea la concentración mayor es el número de días que es necesario eliminarla. En la actualidad no se restringe más de 48 horas, ya que el cuerpo empieza, por lo general, a realizar catabolismo endógeno proteico después de ese tiempo y se recomienda que cada día de eliminación se vigile la FA para evitar un descenso considerable. Con respecto a la toma de muestras de sangre en papel filtro para el seguimiento, es importante efectuar esta muestra a la misma hora del día, de preferencia entre dos y tres horas después de las comidas, cualquiera que sea la edad. En términos generales, la cantidad de fenilalanina que el paciente con fenilcetonuria debe recibir a lo largo de su vida varía de acuerdo con la edad y debe adaptarse en relación con la tolerancia individual. En el primer año de vida, un lactante de término requiere entre 20 y 70 mg de FA/kg/día; sin embargo, la cantidad de FA que tolere el paciente se establece de acuerdo con la gravedad de la hiperfenilalaninemia, genotipo, edad, sexo, tasa de crecimiento, ingestión proteica y estado de salud, por lo que se ajusta o modifica de forma individualizada junto con los datos bioquímicos y clínicos. La proteína de origen animal debe restringirse debido a que tiene entre 4 y 6% de FA con respecto al 100% de proteína total contenida en un alimento. Durante el primer año de vida, el tratamiento con fórmula libre de FA debe complementarse con leche humana, la cual tiene múltiples beneficios como favorecer la relación madre-hijo, mejorar el estado inmunológico y la adherencia al tratamiento y reducir su costo, además de tener menor contenido de FA que cualquier fórmula de inicio o la de soya. En el paciente con fenilcetonuria se debe vigilar de manera permanente el estado de los nutrimentos inorgánicos y las vitaminas, en particular del hierro, selenio, cinc, calcio, cobre y vitaminas del complejo B. El glicomacropéptido y los aminoácidos largos neutros son tratamientos complementarios de la restricción nutricional. Las medidas farmacológicas con dihidrocloruro de sapropterina (Kuvan®) han mostrado buenos resultados para aquellos pacientes que tienen variantes enzimáticas que reaccionan a ese cofactor. En la actualidad se conducen estudios clínicos para el uso de la fenilalanina-amonioliasa pegilada (Peg-PAL, Pegvaliase®). Al margen del tipo de tratamiento utilizado para la HPA, el control de los pacientes debe ser estrecho y permanente, a través de la medición periódica de las concentraciones de aminoácidos en sangre, así como la evaluación médica y nutricional. Fenilcetonuria materna El embarazo de una paciente con fenilcetonuria se considera de alto riesgo y exige un control clínico y bioquímico desde el momento preconcepcional hasta después del nacimiento del producto. Toda paciente con fenilcetonuria debe programar su embarazo para evitar riesgos, controlar sus valores de fenilalanina y observar las recomendaciones dietéticas adecuadas. La FA puede atravesar la barrera placentaria y competir con la tirosina para incrementar las concentraciones de FA, lo que altera el transporte, la síntesis proteica, la producción de neurotransmisores y la distribución de metabolitos cerebrales del feto. Los riesgos teratogénicos de los valores elevados de FA incluyen desde el aborto espontáneo hasta la embriopatía fenilcetonúrica, de acuerdo con las concentraciones de fenilalanina de la madre, lo que ocasiona retraso mental > 92%, microcefalia en 72 a 95%, retraso del crecimiento intrauterino en 40 a 56% y malformaciones cardiacas en 15% (cuadro 12-4). CUADRO 12–4. Efectos teratogénicos de la fenilalanina en productos de madres con fenilcetonuria Neurológicos • Retraso mental • Agenesia de cuerpo calloso • Alteraciones de migración neuronal Cardiológicos • Defecto septal auricular • Persistencia del conducto arterioso • Coartación aórtica • Ventrículo izquierdo hipoplásico • Tetralogía de Fallot Dismorfias • Microcefalia • Retraso del crecimiento intrauterino • Puente nasal ancho • Implantación baja de pabellones auriculares • Paladar hendido/ojival • Micrognatia • Microftalmía • Sindactilia • Hipertelorismo ocular Otras • Cataratas • Estrabismo • Microftalmía • Atresia de esófago • Anomalías de columna vertebral cervical y sacra Las concentraciones séricas de 20 mg/dL (1 200 µmol/L) o mayores al momento de la fecundación y durante las primeras 12 semanas de embarazo son teratogénicas; con cifras de 10 a 15 mg/dL (600 a 900 µmol/L), el retraso mental y el retraso del crecimiento intrauterino son inminentes. El objetivo es mantener valores de 6 mg/dL o 360 µmol/L, de preferencia desde antes del embarazo. Se ha observado que concentraciones de 120 a 360 µmol/L (2 a 6 mg/dL) al momento de la concepción previenen efectos adversos y los hijos de madres con fenilcetonuria que mantiene estos valores durante todo el embarazo, con una adecuada ingestión de nutrientes, tienen un coeficiente intelectual normal. Con mayor cantidad de fenilalanina durante el embarazo, el producto tendrá menor coeficiente intelectual. Las cifras menores de 120 µmol/L pueden provocar catabolismo y no se recomiendan. La fenilcetonuria no tratada es un riesgo de teratogenicidad elevado. Los valores bajos de valina, prolina, isoleucina, metionina, lisina y arginina en plasma durante el primer trimestre del embarazo se relacionan con defectos congénitos cardiacos. Las recomendaciones nutricionales durante el embarazo incluyen adecuada ingestión de proteínas y energía para el óptimo crecimiento y desarrollo fetal; el requerimiento durante el embarazo es de 46 a 71% de proteína y la ingestión menor al 50% incrementa el riesgo de cardiopatías congénitas, igual que el consumo deficiente de cobre, niacina, ácido fólico y vitamina B12. Las bajas concentraciones de colesterol por ingestión baja de ácidos grasos esenciales se acompañan de abortos espontáneos. Pueden ser necesarios los complementos de vitaminas, minerales y grasas, así como el control mensual de biomarcadores y revisión completa. Tirosinemiahepatorrenal La tirosinemia hepatorrenal o tirosinemia tipo 1 es un error innato del metabolismo de herencia autosómica recesiva debido a la actividad ausente o reducida de la enzima fumaril acetoacetato hidrolasa. Como resultado de esta deficiencia, el fumaril acetoacetato y el maleíl acetoacetato se acumulan en el hígado y el riñón y generan succinilacetona. Estos metabolitos son extraordinariamente tóxicos y explican la fisiopatología de la enfermedad. El gen de la fumaril acetoacetato hidrolasa se localiza en el brazo largo del cromosoma 15. Existe una amplia variación fenotípica de esta enfermedad, pero el cuadro característico consiste en irritabilidad, dificultades para la alimentación, vómito, falla para el crecimiento y hepatomegalia, que puede ir o no acompañada de esplenomegalia, ascitis y edema. En términos bioquímicos se encuentran anormalidades de la función sintética del hígado, que no se corrigen con la aplicación de vitamina K. En términos generales, las enzimas hepáticas están moderadamente elevadas y las bilirrubinas son normales de forma inicial. También es común encontrar afectación renal tubular con hipofosfatemia. La presentación aguda suele ocurrir en niños menores de seis meses y el cuadro clínico tiene rápida progresión; aparecen problemas de sangrado, hipoglucemia, fiebre y encefalopatía hepática. Las formas crónicas de tirosinemia se caracterizan por datos clínicos más sutiles. Al principio pueden observarse moderada hepatomegalia y retraso del crecimiento, disfunción tubular renal y raquitismo hipofosfatémico. Todos los pacientes con tirosinemia hepatorrenal desarrollan cirrosis y las complicaciones más graves de esta enfermedad son la insuficiencia hepática y renal y el carcinoma hepatocelular. Los pacientes con tirosinemia hepatorrenal también pueden experimentar crisis neurológicas similares a las de la porfiria, secundarias a la inhibición que la succinilacetona ejerce sobre la enzima dehidratasa ácida δ-aminolevulínica. Las crisis neurológicas se precipitan casi siempre por infecciones inocuas y que se caracterizan por irritabilidad, letargia y dolor intenso, las más de las veces en las piernas. Estas crisis se acompañan de signos autonómicos como taquicardia, hipertensión, íleo y vómito. La polineuropatía puede ser tan grave que progresa a la falla respiratoria aguda que requiere asistencia ventilatoria. El tratamiento actual de la tirosinemia hepatorrenal consiste en la administración de nitisinona (Orfadin®), sustancia que es un potente inhibidor de la 4-hidroxifenilpiruvato dioxigenasa e impide la formación de los metabolitos tóxicos, en especial de la succinilacetona. La dosis habitual de nitisinona es de 1 mg/kg/día, pero algunos pacientes necesitan una dosis mayor. El tratamiento farmacológico debe acompañarse en todos los casos de una estricta dieta baja en TIR y FA. En ausencia de nitisinona, el único tratamiento posible es el trasplante hepático. Dado que la tirosinemia es una enfermedad relacionada con una elevada morbimortalidad, su diagnóstico temprano es muy importante. Por consiguiente, existe el tamiz neonatal para esta enfermedad que consiste en la cuantificación mediante espectrometría de masas en tándem de succinilacetona, tirosina y metionina en gotas de sangre depositadas en papel filtro. ACIDEMIAS ORGÁNICAS Las acidemias orgánicas constituyen la expresión de un grupo numeroso y heterogéneo de EIMi cuya bioquímica abarca varias áreas del metabolismo de carbohidratos, aminoácidos y ácidos grasos. Estas enfermedades se caracterizan por la acumulación de ácidos orgánicos en los distintos líquidos biológicos. La mayor parte de estos padecimientos es autosómica recesiva y las manifestaciones clínicas pertenecen sobre todo al grupo de EIM del tipo de intoxicación que presenta síntomas neurológicos y digestivos a diferentes edades; por lo regular tienen una presentación aguda al nacimiento cuando la deficiencia enzimática es completa o más tarde con episodios recurrentes de cetoacidosis, retraso psicomotor y vómito crónico cuando la deficiencia es parcial. La mortalidad por estas enfermedades es muy alta y, en el caso de padecimientos no letales, el daño infligido puede ser retraso mental y psicomotor muy grave. Hoy en día, el diagnóstico se puede establecer en el periodo neonatal mediante el tamiz neonatal (TN) con el análisis de acilcarnitinas en sangre por medio de espectrometría de masas en tándem en la etapa asintomática y la confirmación con el análisis de ácidos orgánicos urinarios; sin embargo, la identificación y el diagnóstico de estos trastornos son un desafío en ausencia de TN y se basan en particular en un alto índice de sospecha clínica; para su confirmación se necesitan las mismas pruebas bioquímicas que en el TN, en este caso el denominado tamiz de alto riesgo. EIM del propionato Los EIM del propionato son la acidemia propiónica y metilmalónica con frecuencias de 1:75 000 y 1:48 000 recién nacidos, respectivamente. En estos pacientes, la vía catabólica de propionil-CoA está bloqueada y ello da lugar a la acumulación de intermediarios acil- CoA tóxicos. El incremento intramitocondrial de propionil-CoA causa trastornos en algunas de sus funciones, como la inhibición de las enzimas citrato sintetasa, complejo piruvato deshidrogenasa y N-acetilglutamato sintetasa, lo cual ocasiona hiperamonemia; también se altera el sistema de desdoblamiento de la glicina. Acidemia propiónica La acidemia propiónica (AP) es resultado de la deficiencia de propionil-CoA carboxilasa (PCC), enzima mitocondrial dependiente de biotina compuesta de las subunidades α (que unen a la biotina) y β. Las principales manifestaciones son episodios con vómito, letargia y cetosis, neutropenia, trombocitopenia periódica, hipogammaglobulinemia, retraso psicomotor e intolerancia proteica. También se presenta hipoglicemia e hiperglicinuria. El diagnóstico se basa en la presencia de múltiples ácidos orgánicos como subproductos, como el 3-hidroxipropionato y el metilcitrato. El primero se forma por la β u ω-oxidación de la propionil-CoA. El metilcitrato se produce por la condensación de la propionil-CoA con el oxaloacetato, el cual es catalizado por la enzima citrato sintetasa. Durante episodios con cetosis, el ácido 3-hidroxi-isovalérico se forma por condensación de la propionil-CoA con la acetil-CoA, seguida por una reducción. Acidemia metilmalónica En condiciones normales, el ácido metilmalónico se forma a partir de la metilmalonil-CoA, que es el producto de una reacción catalizada por la propionil-CoA-carboxilasa, en la que la molécula del ácido propiónico fija dióxido de carbono. El metilmalonil-CoA existe en dos formas isómeras que son interconvertibles por acción de una racemasa. Una de ellas se convierte en succinil-CoA por acción de la metilmalonil-CoA-mutasa e ingresa a continuación al ciclo del ácido cítrico. Esta vía constituye una ramificación del metabolismo de los aminoácidos, las grasas y los hidratos de carbono. Los aminoácidos isoleucina, valina, metionina y treonina se catabolizan por esta vía y todos ellos son precursores del ácido metilmalónico en la especie humana. La acidemia metilmalónica (AMM) es efecto de la deficiencia de metilmalonil-CoA mutasa (MUT), una enzima dependiente de la vitamina B12. Los defectos en el metabolismo de AdoCbl dan origen a diversas variantes de acidemia metilmalónica. La deficiencia de MUT provoca una acumulación de metilmalonil-CoA y una gran elevación de ácido metilmalónico en plasma y orina. El ácido propiónico se acumula, así como también metabolitos de la propionil-CoA, como el ácido 3-hidroxipropiónico, metilcitrato y ácido 3- hidroxi-isovalérico, de igual modo encontrados en la orina. En células de mamíferos existen dos enzimas que requieren como coenzima formas de la cobalamina (vitamina B12), la metilmalonil-CoA mutasa, que necesita AdoCbl, y la metionina sintasa, que precisa de metil-cobalamina (MeCbl). Según sea el lugar en el que se halle el bloqueo enzimático, se produce una aciduria metilmalónicao con homocistinuria. Los defectos en el metabolismo de cobalaminas son: a) Cbl A, Cbl B, defectos en la síntesis mitocondrial de la AdoCbl; b) Cbl C, Cbl D, defectos en la reductasa citosólica de la Cbl; c) Cbl F, defecto en el transporte de la Cbl a través de la pared lisosomales; y d) Cbl E, Cbl G, defectos en la utilización de la Cbl en relación con la metiltransferasa. La AMM es un trastorno metabólico hereditario autosómico recesivo que cursa con episodios graves de acidosis y cetosis que pueden ser letales. Las infecciones y la ingestión alta de proteínas pueden preceder a los episodios de acidosis. Si la acidosis no se trata puede progresar a coma seguido de la muerte. El cuadro clínico consiste en letargia, coma, retraso psicomotor, cuadriparesia espástica, distonía, crecimiento retardado, neutropenia, trombocitopenia, osteoporosis y fracturas. El diagnóstico bioquímico diferencial de los distintos tipos de acidemias metilmalónicas se muestra en el cuadro 12-5. Las acidemias orgánicas más comunes se encuentran en el cuadro 12-6. CUADRO 12–5. Diagnóstico diferencial de las acidemias metilmalónicas Grupo de complementación genética Ácido metilmalónico en orina Homocisteína en sangre Respuesta bioquímica a B12 mut0 + - - mut- + - - Cbl A + - + Cbl B + - + Cbl C + + + Cbl D + + + Cbl F + + + Cbl E - + + Cbl G - + + CUADRO 12–6. Acidemias orgánicas más comunes, enzima afectada, locus cromosómico y metabolitos anormales cromosómico Enfermedad/OMIM Enzima/gen Características clínicas Locus diagnósticos Metabolitos confirmatorios Metabolitos Acidemia propiónica Propionil-CoA Acidosis metabólica de brecha aniónica 3q22.3 ↑C3, ↑3-OH propionato /606054 carboxilasa/PCCB, PCCA elevada, vómito, cetoacidosis, deshidratación, trombocitopenia, retraso en el neurodesarrollo, letargo, hipotonía, convulsiones 13q32.3 ↑C3/C2, ↑C3/C16, ↑C3/C0 ↑Metilcitrato, ↑Tiglilglicina y propionilglicina Acidemia metilmalónica/251000 Metilmalonil-CoA mutasa/MUT Acidosis metabólica de brecha aniónica elevada, vómito, retraso en el neurodesarrollo, hepatomegalia, letargo, cetoacidosis, hipotonía, convulsiones 6p12.3 ↑C3, ↑C3/C2 ↑C3/C16 ↑C4DC ↑C3/C0 ↑Metilmalonato, ↑Metilcitrato, ↑3-OH propionato Acidemia isovalérica/243500 Isovaleril-CoA deshidrogenasa/IVD Acidosis metabólica de brecha aniónica elevada, vómito, coma, cetoacidosis, letargia, olor a pies sudados, deshidratación, temblores, convulsiones, cianosis, coma, muerte 15q15.1 ↑C5-OH ↑C3 ↑C3/C2 ↑C5-OH/C8 ↑3-OH-isovalerato ↑Lactato ↑Metilcitrato ↑3-OH propionato ↑3-metilcrotonil y tiglilglicina Acidemia 3-hidroxi-3 metilglutárica/ 246450 3-hidroxi-3- metilglutaril-CoA liasa/HMGCL Hipoglucemia, hipotonía, letargia, coma 1p36.1 ↑C5-OH ↑C6DC ↑C5-OH/C0 ↑ C5-OH/C8 ↑3-OH 3-Metil glutarato ↑3- Metilglutaconato ↑3-Metilglutarato ↑3-OH-isovalarato ↑3- Metilcrotonilglicina Deficiencia múltiple de carboxilasas/ 253270 Holocarboxilasa sintetasa/HLCS Acidosis metabólica de brecha aniónica elevada, convulsiones, pelo escaso, lesiones cutáneas, cetoacidosis, vómito, hipotonía 21q23.13 ↑ C3 ↑C5-OH ↑C3/C2 (2) ↑C5-OH/C8 ↑3-OH-isovalerato ↑Lactato ↑Metilcitrato ↑3-OH propionato ↑3-metilcrotonil y tiglilglicina Acidemia glutárica tipo I/23167 Glutaril-CoA deshidrogenasa/ GCDH Alteraciones del tono muscular (distonía), discinesia, degeneración neural del núcleo caudado y putamen 19p13.3 ↑C5DC ↑C5DC/C5OH ↑C5DC/C8 ↑C5DC/C16 ↑C5DC/C4 ↑C5DC/C12 ↑C5DC/C0 ↑C5DC/(C8+C10) ↑Glutarato ↑3-OH glutarato ↑Glutaconato Acidemia glutárica tipo II/231680 Acil-CoA Deshidrogenasa/ A: ETFA B: ETFB C: ETFDH Hipoglucemia, acidosis metabólica, dificultad respiratoria, hepatomegalia, crisis convulsivas, similar a la sepsis A: 15q24.2- q24.3 B: 19q13.41 C: 4q32.1 ↑C8 ↑C10 ↑C4 ↑C5 ↑C5DC ↑C10:2 ↑C10:1 ↑C12 ↑C12OH ↑C14:1 ↑C14 ↑C14OH ↑C16 - C18 ↑Glutarato ↑Etilmalonato ↑Adipato ↑Suberato ↑2-OH-glutarato ↑Isovaleril, isobutiril y 2- metilbutirilglicina precursores del ácido metilmalónico en la especie humana. La acidemia metilmalónica (AMM) es efecto de la deficiencia de metilmalonil-CoA mutasa (MUT), una enzima dependiente de la vitamina B12. Los defectos en el metabolismo de AdoCbl dan origen a diversas variantes de acidemia metilmalónica. La deficiencia de MUT provoca una acumulación de metilmalonil-CoA y una gran elevación de ácido metilmalónico en plasma y orina. El ácido propiónico se acumula, así como también metabolitos de la propionil-CoA, como el ácido 3-hidroxipropiónico, metilcitrato y ácido 3- hidroxi-isovalérico, de igual modo encontrados en la orina. En células de mamíferos existen dos enzimas que requieren como coenzima formas de la cobalamina (vitamina B12), la metilmalonil-CoA mutasa, que necesita AdoCbl, y la metionina sintasa, que precisa de metil-cobalamina (MeCbl). Según sea el lugar en el que se halle el bloqueo enzimático, se produce una aciduria metilmalónica o con homocistinuria. Los defectos en el metabolismo de cobalaminas son: a) Cbl A, Cbl B, defectos en la síntesis mitocondrial de la AdoCbl; b) Cbl C, Cbl D, defectos en la reductasa citosólica de la Cbl; c) Cbl F, defecto en el transporte de la Cbl a través de la pared lisosomales; y d) Cbl E, Cbl G, defectos en la utilización de la Cbl en relación con la metiltransferasa. La AMM es un trastorno metabólico hereditario autosómico recesivo que cursa con episodios graves de acidosis y cetosis que pueden ser letales. Las infecciones y la ingestión alta de proteínas pueden preceder a los episodios de acidosis. Si la acidosis no se trata puede progresar a coma seguido de la muerte. El cuadro clínico consiste en letargia, coma, retraso psicomotor, cuadriparesia espástica, distonía, crecimiento retardado, neutropenia, trombocitopenia, osteoporosis y fracturas. El diagnóstico bioquímico diferencial de los distintos tipos de acidemias metilmalónicas se muestra en el cuadro 12-5. Las acidemias orgánicas más comunes se encuentran en el cuadro 12-6. CUADRO 12–5. Diagnóstico diferencial de las acidemias metilmalónicas Grupo de complementación genética Ácido metilmalónico en orina Homocisteína en sangre Respuesta bioquímica a B12 mut0 + - - mut- + - - DEFECTOS DEL CICLO DE LA UREA Los defectos del ciclo de la urea son un grupo de enfermedades metabólicas hereditarias consecutivas a una función deficiente de las enzimas que participan en la síntesis de la urea y que provoca acumulación de amonio en el organismo. La incidencia varía, según sea la población estudiada, entre 1:10 000 y 1:30 000 recién nacidos. (CPS), ornitina transcarbamilasa (OTC), argininosuccinato sintetasa (ASS), argininosuccinato liasa (ASL), arginasa-1 (ARG), N-acetilglutamato sintasa (NAGS) y dos transportadores, ornitina translocasa (ORTN1) y citrina. En el ciclo se forma una molécula de urea con la unión de dos átomos de nitrógeno (uno del carbamilfosfato y otro del aspartato) y uno del carbono, también con la síntesis y la degradación de la arginina (cuadro 12-7). CUADRO 12–7. Defectos del ciclo de la urea, enzimas afectadas y localización del gen Nombre de la enfermedad y enzima defectuosa Localización y tamaño del gen Tipo de herencia Deficiencia de N-acetilglutamato sintetasa (NAGS) 17q21.31 (7 exones 4kb) AR Deficiencia de carbamoilfosfato sintetasa I (CFS) 2q35 (38 exones, 120 kb) AR Deficiencia de ornitina transcarbamilasa (OTC) Xp11.4 (10 exones 73 kb) XLR Citrulinemia tipo I (deficiencia de argininosuccinato sintetasa, ASS) 9q34.11 (16 exones, 63 kb) AR Aciduria arginosuccínica (deficiencia de argininosuccinato liasa, ASL) 7cen-q11.21 (16 exones,35kb) AR Argininemia (deficiencia de arginasa-1) 6q23.2 (8 exones, 5kb) AR AR, autosómico recesivo; XLR, ligado al cromosoma X. La regulación del ciclo de la urea depende asimismo de los sistemas enzimáticos de transporte de membrana intramitocondrial y se completa con la fase hepática para la eliminación del amonio. Los dos primeros pasos del ciclo de la urea son mitocondriales. La CPS se encarga de mediar la formación de carbamilfosfatoy bicarbonato con energía proveniente de dos moléculas de ATP; además, requiere magnesio como cofactor y depende de N-acetilglutamato (NAG), formado a partir de glutamato y acetil-CoA a través de NAGS, importante regulador de la formación de urea y un efector obligado de CPS. Las proteínas de la dieta, la arginina y los corticosteroides aumentan la concentración de NAG en la mitocondria. Después de la condensación con ornitina, el carbamilfosfato se convierte en citrulina en la reacción de ornitina transcarbamilasa (OTC), también dentro de la mitocondria. La actividad de esta enzima se relaciona de manera directa con proteínas de la dieta. La citrulina se libera al citosol, donde se condensa con el aspartato para formar argininosuccinato través de la ASS. El argininosuccinato se separa en el citosol por la acción de la ASL. Los productos de la reacción son fumarato y arginina, la cual a través de la ARG hepática genera urea y ornitina. Deficiencia de NAGS Esta deficiencia da origen a un cuadro grave de hiperamonemia que puede llevar con rapidez al edema cerebral. Sus características clínicas y bioquímicas se señalan en el cuadro 12-8. En esta deficiencia, el tratamiento se basa en ácido carglúmico (Carbaglu®) de 100 a 300 mg/kg/día. DEFECTOS DEL CICLO DE LA UREA La función del ciclo de la urea consiste en eliminar el amonio residual del metabolismo de los productos nitrogenados mediante la acción de las enzimas carbamilfosfato sintetasa CUADRO 12–8. Defectos del ciclo de la urea: datos clínicos y de laboratorio NAGS CPS1 OTC ASS ASL ARG Frecuencia (recién nacidos) 1:2 000 000 1:60 000 1:14 000 1:40 000 1:70 000 1:200 000 Amonio Alto Alto Alto Alto Alto Alto Citrulina Baja Baja Baja Muy alta Alta - Glutamina Alta - Alta Alta Alta - Arginina - Baja Baja Baja + Alta Asparagina - - Alta - - - Ornitina - - Alta - - - Ácido orótico urinario Normal Bajo Alto + + + Pirimidinuria - - - - - + Arginuria, lisinuria, ornitinuria, cistinuria - - - - - + Ataxia - + - + + - Edema cerebral - - + + - - Coma + + + + + - Convulsiones + + + + + + RM - + + + + + RPM - + + + + + Irritabilidad + + + + + + Letargia + + + + + + Falla para crecer + + + + + + Vómito + + + + + + Intolerancia a proteínas - + - + + + Hepatomegalia - - - + + - Alcalosis respiratoria + + + + + - Otros Dificultad respiratoria, conductas agresivas Cirrosis de inicio tardío Tricorrexis nodosa Cuadriparesia espástica, hiperactividad, aa elevados en LCR *RM, retraso mental; RPM, retraso psicomotor; *aa, aminoácidos; *LCR, líquido cefalorraquídeo. Deficiencia de OTC Es uno de los defectos más comunes del ciclo de la urea. Se transmite ligado al cromosoma X, con un cuadro muy grave en el sexo masculino, desde edades tempranas, con presencia de vómito, rechazo al alimento, somnolencia, crisis convulsivas, coma y muerte. Las secuelas neurológicas por el daño grave provocado por la hiperamonemia son retraso mental, parálisis cerebral y epilepsia. Alrededor del 15% de las mujeres portadoras (heterocigotas) desarrolla hiperamonemia en algún momento de la vida y requiere tratamiento crónico de hiperamonemia; algunas presentan retraso del crecimiento, vómito cíclico, trastornos del comportamiento, intolerancia a la ingestión de proteínas, problemas de aprendizaje, por ejemplo por hiperamonemia posparto, y 85% es asintomático. El diagnóstico de las portadoras se puede establecer con las pruebas de reto de proteínas y cuantificación del ácido orótico urinario. Este enfoque detecta 85 a 90% de las portadoras. Las mujeres portadoras sintomáticas de OTC producen menos urea, en tanto que las heterocigotas asintomáticas forman la urea a un ritmo normal, pero producen exceso de glutamina con metabolismo del nitrógeno anormal. Deficiencia de carbamoilfosfato sintetasa I La deficiencia de carbamoilfosfato sintetasa I (CPS1, por sus siglas en inglés) es la forma más grave de las alteraciones del ciclo de la urea; los pacientes afectados desarrollan con rapidez hiperamonemia desde la etapa neonatal y cursan con periodos repetidos de hiperamonemia, irritabilidad a la ingestión de proteínas y el daño cerebral es grave, incluso en la presentación tardía. Citrulinemia tipo 1 En la deficiencia de ASS1, los pacientes cursan con hiperamonemia de inicio temprano con rechazo al alimento, letargia, somnolencia, crisis convulsivas y coma. Las formas de presentación son neonatal, infantil y tardía. El amonio, citrulina y glutamina suelen detectarse en altas concentraciones en plasma, orina y LCR. La arginina oral ayuda a disminuir las concentraciones de amonio. Se puede determinar el diagnóstico en fibroblastos y vellosidades coriónicas. Aciduria arginosuccínica En la deficiencia de ASL, los pacientes excretan grandes cantidades de argininosuccinato y en el líquido cefalorraquídeo (LCR) puede presentarse desde el inicio neonatal; algunos enfermos sufren afectación hepática con transaminasemia y la biopsia puede mostrar hepatocitos agrandados con fibrosis, aunque la etiología no es clara. En esta deficiencia, los individuos desarrollan tricorrexis nodosa en el cabello que se puede observar al microscopio y responden de modo favorable a la suplementación de arginina. Argininemia La característica principal de esta deficiencia es la elevación de arginina (ARG). La deficiencia de arginasa no suele cursar con hiperamonemia de inicio temprano. En el primer año de vida se observan retraso del desarrollo psicomotor, convulsiones y falla para crecer, aunque algunos pueden tener talla normal. La disfunción motora se torna evidente a los tres años y puede presentarse espasticidad progresiva, temblores, irritabilidad, ataxia y coreoatetosis. Existen otros trastornos relacionados con el ciclo de la urea de transmisión autosómica recesiva, como la deficiencia de citrina que ocasiona la citrulinemia tipo II de inicio tardío, la cual se presenta en edad adulta caracterizada por agresividad, delirios nocturnos, inquietud, desorientación, hiperactividad, somnolencia, pérdida de la memoria, crisis convulsivas, temblores y coma. La deficiencia de citrina con colestasis neonatal se manifiesta por peso bajo al nacimiento, hipoglucemia, anemia hemolítica, retraso en el crecimiento, hepatomegalia, disfunción hepática, infiltración grasa y fibrosis hepática. Ambas predominan en la población japonesa, se diagnostican por la presencia de citrulina, arginina y amonio elevados, aumento del cociente treonina/serina y elevación de la concentración del inhibidor pancreático de la secreción de tripsina. Otro es el síndrome HHH por deficiencia de ornitina translocasa, reconocible por hiperornitinemia, hiperamonemia y homocistinuria, que se manifiesta con vómito, letargia, espasticidad, convulsiones, aciduria orótica, hiperamonemia intermitente y coma. Manifestaciones clínicas de los defectos del ciclo de la urea. En la etapa neonatal son frecuentes, sobre todo en la deficiencia de OTC y CFS1. Desde las primeras horas de vida se pueden presentar irritabilidad, vómito, letargia, hipotonía, crisis convulsivas, dificultad respiratoria, hipotermia, hepatomegalia, trastornos de la coagulación, somnolencia, coma y muerte. En una deficiencia grave o la ausencia de la actividad de la enzima, la acumulación de metabolitos es de inicio temprano en los primeros días de vida; aunque al nacimiento se ven al parecer normales, desarrollan edema cerebral, letargia, anorexia, hipoventilación o hiperventilación, hipotermia, convulsiones, posturas anormales y coma. Casi el 50% de los neonatos puede presentar crisis convulsivas con hiperamonemia sin otras manifestaciones clínicas. Si el paciente ya tiene cerradas las suturas craneales, el deterioro neurológico por edema cerebral, aunado a la hiperamonemia, es profundo. En las deficiencias parciales, la hiperamonemia se desencadena por enfermedad o algún estrés, como cirugía, ayuno prolongado, vacunas, fiebre o ingestión de ácido valproico. La hiperamonemia es menos grave y los síntomas son menores y pueden iniciarsede forma tardía, meses o años después, incluso hasta la edad adulta. Se presentan con pérdida del apetito, vómito, letargia, trastornos de la conducta, alteraciones del sueño, alucinaciones y psicosis. Por lo regular aparecen con hiperactividad, autoagresión y trastornos de la alimentación. Entre los hallazgos del electroencefalograma (EEG) se observa un patrón inespecífico de atrofia cerebral y debe complementarse con resonancia magnética. Hiperamonemia La hiperamonemia también se presenta en algunas acidurias orgánicas. Se considera hiperamonemia cuando los valores son mayores de 150 mmol/L durante el periodo neonatal y mayores de 50 mmol/L después. Las concentraciones de 1 000 mg/dL (~ 588 mmol/L) representan un estado de gravedad porque el amonio cruza por difusión la barrera hematoencefálica y sólo se remueve al formar glutamina por la enzima glutamino sintetasa de los astrocitos. Las altas concentraciones de amonio generan cambios bioquímicos en el metabolismo del cerebro y afectan de forma negativa el transporte de NADH del citosol a las mitocondrias. Los cambios también afectan el ritmo de oxidación de glucosa o piruvato, además del sistema reticular de activación del ATP intracelular. La hiperamonemia también puede afectar el control de volumen del cerebro y edema cerebral por el aumento de la glutamina intracerebral, de manera predominante en los astrocitos, en los que tienen un efecto osmótico. La inflamación glial es un hallazgo patológico común en pacientes con hiperamonemia. También afecta el metabolismo de neurotransmisores como el control del ácido gammaaminobutírico (GABA) y la serotonina. También se ha demostrado que el amonio afecta el flujo de iones, en particular de cloro (Cl) que provoca hiperpolarización de las membranas. El amonio elevado ocasiona daño cerebral grave por una gran cantidad de mecanismos. El papel del amonio, glutamato y glutamina se encuentra en investigación, pero afecta la homeostasis del potasio en el cerebro. Se pueden encontrar infartos lacunares, secundarios a un episodio de hiperamonemia aguda, presente en sucesos hipóxicos e isquémicos secundarios. La hiperamonemia crónica produce interrupción del gradiente iónico de neurotransmisores, función mitocondrial, transporte de metabolitos y el cociente α- cetoglutarato/glutamato/glutamina. Diagnóstico de los defectos del ciclo de la urea. Se realiza con la presencia de hiperamonemia y las manifestaciones clínicas; en la exploración física sólo se puede observar la tricorrexis nodosa en la deficiencia de ASL. El amonio plasmático mayor de 150 mmol/L y una brecha aniónica normal llevan a sospechar un defecto del ciclo de la urea. Los aminoácidos en sangre revelan disminución de arginina, excepto en la deficiencia de argininasa (argininemia), y aumento de los valores de glutamina. La concentración de citrulina es muy baja o nula en la deficiencia de CPS 1 y la deficiencia de OTC, y muy elevada en la citrulinemia tipo 1 (hasta cien veces más del valor normal). La elevación de ornitina se observa en la deficiencia de CPS 1 y OTC. El incremento del ácido orótico urinario es característico de la deficiencia de OTC. El benzoato de sodio y fenilbutirato de sodio son los fármacos utilizados más a menudo para el control de las cifras de amonio. El benzoato de sodio reacciona con rapidez en el hígado con glicina para formar hipurato y el fenilbutirato lo hace con glutamina para producir fenilacetilglutamina. El nitrógeno residual se elimina como conjugado de aminoácidos de benzoato y fenilacetato, no como urea. La excreción de amonio como fenilacetilglutamina es más eficiente que la excreción como hipurato porque 2 mol de amonio se excretan con cada mol de fenilacetilglutamina. La dosis de benzoato de sodio es de 250 mg/kg/día en tres a cuatro dosis y en casos agudos hasta de 500 mg/kg/día, la del fenilbutirato de 200 a 600 mg/kg/día vía oral y la del ácido carglúmico de 100 a 300 mg/kg/día. Los pacientes que sobreviven el periodo neonatal se pueden mantener con una dieta baja en proteínas y tratamiento con benzoato de sodio. En la citrulinemia y aciduria argininosuccínica, la complementación con arginina mejora la capacidad de eliminar el amonio, ya sea como citrulina o argininosuccinato, en CPS y OTC de 100 a 150 mg/kg/día; en la citrulinemia y la aciduria arginosuccínica, que tienen déficit citoplasmático, la dosis se eleva de 400 a 700 mg/kg/día. Además, el mantenimiento de las concentraciones de arginina en valores normales facilita la síntesis de proteínas. El trasplante de hígado se ha indicado en niños con defectos del ciclo de la urea, aunque se desconoce la utilidad a largo plazo; se ha documentado una buena corrección metabólica, si bien algunas anomalías de metabolismo de aminoácidos persisten aun después del trasplante. La gran morbilidad del trasplante de órganos limita la utilidad de este enfoque. La diálisis peritoneal y la hemodiálisis están indicadas en situaciones de urgencia cuando el paciente posee concentraciones elevadas de amonio, lo que reduce la toxicidad aguda durante la hiperamonemia fulminante. El tratamiento génico para estos trastornos es una de las próximas opciones para estos pacientes; en estudios recientes se ha observado que los ratones con una deficiencia congénita de OTC y que han recibido un vector adenoviral con DNAc para el gen de OTC experimentan corrección completa de la actividad OTC hepática durante un periodo de dos meses, así como una corrección transitoria de glutamina en suero y ácido orótico en orina. DEFECTOS DEL METABOLISMO DE CARBOHIDRATOS Los EIM de los carbohidratos comprenden un grupo grande de padecimientos, entre ellos los defectos del metabolismo de la galactosa, fructosa y el glucógeno. En el cuadro 12-9 se señalan algunos de los más importantes. CUADRO 12–9. Principales EIM de los carbohidratos Grupo Nombre de la enfermedad Enzima deficiente Características Trastornos del metabolismo de la fructosa Fructosuria esencial benigna Fructocinasa Asintomática Bioquímicamente se observa fructosuria y fructosinemia Intolerancia hereditaria a la fructosa Fructosa-1- fosfato aldolasa Hipoglucemia grave, vómito casi inmediato a la ingestión de fructosa Rechazo al alimento, hepatomegalia, insuficiencia hepática, ictericia, hemorragias, nefropatía tubular proximal Galactosemia Véase el anexo 1.
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