Deficiencia multiple de carboxilasa

Figura 1

Definición de la enfermedad

El déficit múltiple de carboxílicas (DMC) es un término usado para describir errores congénitos del metabolismo de la biotina, caracterizados por actividades reducidas de las enzimas dependientes de la biotina, que resultan en un amplio espectro de síntomas incluyendo: dificultad para alimentarse, dificultad para respirar, letargia, convulsiones, erupciones en la piel, alopecia y retraso en el desarrollo.

Epidemiología

La prevalencia del DMC es desconocida, pero se trata de una enfermedad poco frecuente. No se da un predominio geográfico o étnico específico.

Descripción clínica

Hay dos formas clínicas principales del DMC dependiendo de su causa subyacente: por déficit de biotinidasa (consulte este término), en la que los individuos afectados suelen desarrollar síntomas de gravedad variable durante los primeros meses de vida, y por déficit de holocarboxilasa sintetasa (consulte este término), en la que los individuos afectados desarrollan los síntomas a las horas, días o semanas del nacimiento.

Etiología

El déficit de biotinidasa está causado por mutaciones en el gen BTD (3p25) y el déficit de holocarboxilasa sintetasa por mutaciones en el gen HLCS (21q22.1). (orpha.net, 2017)

Consejo genético

Ambas enfermedades son heredadas como un rasgo autosómico recesivo.

Desarrollo

Introducción La biotina es una vitamina hidrosoluble del complejo B que interviene como cofactor en cuatro reacciones metabólicas mediadas por carboxilasas. Dicha carboxilación afecta a varias vías metabólicas esenciales: gluconeogénesis, síntesis de ácidos grasos y catabolismo de los aminoácidos ramificados. La biotina está presente en muchos alimentos (carne, yema de huevo, hí- gado, etc.) y también existe una producción endógena (flora intestinal). La absorción de esta vitamina se produce en el intestino delgado y es transportada por la sangre hasta la célula. Allí, mediante la acción de la holocarboxilasa sintetasa se une a las carboxilasas y las activa, permitiendo su acción catalítica. Finalmente, éstas son degradadas por proteólisis, dando lugar a la biocitina (biotinil-péptido), cuya hidrólisis requiere la acción de la biotinidasa, que libera la biotina, pudiendo así ser reutilizada en la formación de carboxilasas activas. Por otro lado, una gran parte de la biotina dietética se halla unida a las proteínas, por lo que también será necesaria la acción de la biotinidasa para que la biotina pueda ser liberada y en consecuencia utilizada figura 1 (ernesto carlos gonzalez reyes, 2002)

En el ser humano se conocen dos defectos congénitos de la utilización de biotina: el déficit de holocarboxilasa sintetasa, de presentación generalmente neonatal, y el de biotinidasa de inicio más tardío. Son enfermedades poco frecuentes; sin embargo, debe conocerse su existencia, la forma de diagnosticarlas y especialmente, la espectacular respuesta al tratamiento sustitutivo con biotina. Es muy probable que pacientes afectos de dicho trastorno fallezcan en los primeros meses de vida, siendo atribuida la causa del exitus a una sepsis o fallo multiorgánico, cuando en realidad corresponde a una enfermedad metabólica hereditaria. Por ello creemos de interés describir una observación de déficit de biotinidasa de presentación en los primeros meses de vida, con objeto de sensibilizar al pediatra, y en especial al neonató- logo, acerca de estas enfermedades y de la necesidad de un rá- pido diagnóstico y tratamiento para salvar la vida del paciente.

Figura 2

La enzima biotinidasa

Características

La biotinidasa es una enzima presente en diferentes especies y tejidos; ha sido detectada en microorganismos, anfibios, aves y mamíferos. Estudios de Northern-blot han indicado la presencia de ácido ribonucleico mensajero (ARNm) de la biotinidasa en corazón, cerebro, placenta, hígado, pulmón, músculo esquelético, riñón y páncreas. La biotinidasa presenta una actividad enzimática elevada en suero, hígado, riñón, glándula suprarrenal y baja actividad en cerebro. Además, la enzima está presente en las células secretoras, las que incluyen a los fibroblastos, los leucocitos y el jugo pancreático. También se ha detectado su presencia en la orina humana. De todas estas fuentes, el suero es la que exhibe la mayor actividad específica; por ello ha sido la más estudiada y empleada en protocolos de purificación. La biotinidasa de suero humano es un polipéptido glicosilado de simple cadena con un peso molecular reportado entre 66 y 76 kDa.En el tratamiento de la enzima con N-glicanasa se obtiene una especie molecular de 60 kDa, lo que indica que la biotinidasa presenta en su estructura entre 20-22 % de carbohidratos. Mediante estudios genéticos se ha logrado aislar y secuenciar el gen que codifica para la enzima biotinidasa en el cromosoma 3p25.18 El análisis del ADNc ha mostrado que la secuencia nucleotídica contiene 2 posibles codones de iniciación (ATG), 4 exones y un total de 1629 pares de bases. Esta secuencia de ADNc codifica para una proteína de 543 aminoácidos, que incluye un péptido señal de 41 aminoácidos. El ADNc maduro contiene 502 aminoácidos con un peso molecular calculado de 56.771 kDa.8 Además se conoce que la enzima contiene 6 sitios potenciales de glicosilación (Asn-XThr/Ser). Asumiendo los diferentes grados de glicosilación se ha calculado un peso molecular estimado entre 70 y 80 kDa. Estudios de focalización isoeléctrica (IEF), empleando sueros de individuos normales y deficientes, han revelado que existen al menos 9 isoformas, que se ubican entre valores de pH de 4.15 y 4.35. También la electroforesis de sueros humanos ha mostrado que la biotinidasa migra en posición a1. Después de un tratamiento a los sueros con neuraminidasa, la biotinidasa migra en la región ß, indicando que la enzima del suero presenta en su estructura una gran cantidad de ácido siálico. La heterogeneidad encontrada en IEF se debe en gran medida a la diferencia en el grado de ácido. Siálico unido a la enzima, pues el tratamiento con neuraminidasa reduce el número de isoformas a (valores de pH entre 5.01 y 5.30). La enzima biotinidasa tiene las siguientes funciones: actividad hidrolítica, actividad biotiniltransferasa, actividad lipoamidasa y como proteína transportadora de biotina. De esas funciones la más estudiada ha sido la actividad hidrolítica, donde la enzima hidroliza específicamente d-biotinilamidas y ésteres, pero es incapaz de hidrolizar el enlace formado entre la biotina y las holocarboxilasas.Se ha observado que la tasa de hidrólisis, trabajando con péptidos biotinilados (naturales o sintéticos), disminuye a medida que aumenta el tamaño de los péptidos. Muchos de los estudios que se han desarrollado para conocer más sobre la enzima han utilizado muestras de suero o plasma humano, incluso los estudios moleculares partieron del análisis de sueros humanos. Se ha estudiado la estabilidad de la enzima a diferentes temperaturas. Así, se ha reportado que la enzima parcialmente purificada a partir de suero porcino pierde completamente la actividad después de 30 minutos a 60 °C.6 La biotinidasa de la bacteria Streptococcus faecalis pierde un 92 % de su actividad original después del tratamiento 10 minutos a 60 °C.En el caso de la enzima purificada a partir de suero humano se ha reportado solo un 40 % de actividad después de 15 minutos a 60 °C y la pérdida total de actividad enzimática después de 15 minutos de tratamiento a 70 °C. El mercaptoetanol y el ditiotreitol protegen o estabilizan a la biotinidasa del suero humano. Detergentes no iónicos como el Nonidet P-40 y el Tritón X-100, en presencia de mercaptoetanol, incrementan la actividad hidrolítica de la biotinidasa purificada a partir de suero humano. Los detergentes iónicos dodecil sulfato de sodio (SDS) y bromuro de cetiltrimetil amonio actúan como inhibidores de la actividad de la enzima. (J Campistol, 1996 )

Aspectos clínicos y bioquímicos de la deficiencia de biotinidasa

Existe una gran variabilidad en la edad de aparición de los síntomas clínicos. Usualmente aparecen durante los primeros meses de vida (entre los 2 y los 6 meses de edad), aunque se han reportado casos de muy temprana aparición o que han desarrollado los síntomas al cabo de los años, durante la infancia o la adolescencia. La edad promedio de presentación de los síntomas es de 5.5 meses con un rango entre 1 semana y 2 años. Se han descrito casos de deficiencia en adultos asintomáticos, identificados durante estudios en familias de niños con la enfermedad que han sido diagnosticados a partir de programas de tamizaje neonatal. El fenotipo clínico de la enfermedad también es muy variable en cuanto a la frecuencia de aparición y la severidad de las características clínicas. El número y la severidad de los síntomas varían entre los pacientes de diferentes familias e incluso entre pacientes de una misma familia. Las manifestaciones iniciales suelen estar relacionadas con el sistema nervioso y pueden incluir hipotonía muscular, crisis convulsivas tónico-clónicas y mioclónicas. Estos síntomas no son específicos de esta patología, por lo que en muchas ocasiones no puede realizarse un diagnóstico clínico certero. Otros síntomas tempranos muy comunes son la presencia de problemas respiratorios como la taquipnea, hiperventilación, estridor y apnea, también puede presentarse dermatitis seborreica o atópica, alopecia parcial o total y conjuntivitis. La aparición de ataxia y retardo en el desarrollo suele ocurrir en fases más avanzadas de la enfermedad. En muchos pacientes también ocurre pérdida de la audición y una variedad de problemas ópticos, como puede ser la atrofia óptica. El sistema inmune aparece alterado en algunos individuos y pueden ocurrir infecciones bacterianas o fúngicas cuando la deficiencia de biotinidasa no ha sido tratada. Desde el punto bioquímico se ha reportado en algunos pacientes la acumulación de metabolitos en la orina (aciduria orgánica) y en la sangre (acidosis cetoláctica), conjuntamente con un incremento en la concentración de amoníaco. Estas alteraciones bioquímicas pueden provocar daños a importantes órganos como cerebro, piel, oído interno, ojos. Los niños con deficiencia de biotinidasa que no son tratados pueden desarrollar un coma y finalmente morir. La manifestación de los síntomas de la enfermedad no resulta simplemente del grado de deficiencia de la enzima, sino que además depende de la interacción con otros factores. Entre esos factores se pueden señalar la disponibilidad de biotina exógena y la alteración en las demandas metabólicas de esta vitamina. Algunos investigadores defienden el criterio de que la aparición de los síntomas en los individuos deficientes puede tener su origen en la presencia de una infección u otras enfermedades no relacionadas, provocando que los requerimientos de la vitamina se incrementen durante el tiempo de estrés y el organismo sea incapaz de cubrir las necesidades de biotina. También el grado de deficiencia puede deberse a la presencia de diferencias en la constante de afinidad (Km) de la enzima; por ejemplo se ha detectado en algunos pacientes un tipo de biotinidasa que presenta una cinética bifásica. (J Campistol, 1996 )

Diagnóstico y tratamiento de la deficiencia de biotinidasa

Varios tipos de ensayos y sustratos (naturales o artificiales) han sido empleados para determinar la actividad de la enzima. Entre ellos se incluyen mediciones enzimáticas, radiométricas colorimétricas y fluorimétricas. Algunos métodos requieren derivatización y separación cromatográfica de los productos. El método más empleado para determinar la actividad de la enzima biotinidasa, tanto para el tamizaje neonatal de la enfermedad como para el diagnóstico de niños con síntomas clínicos, es el que emplea el sustrato biotinil-p-aminobenzoico (BPABA). Es un método colorimétrico sencillo que se basa en la determinación de los niveles de ácido p-aminobenzoico liberado, producto de la acción hidrolítica de la enzima y empleando diferentes modificaciones de este método ha podido determinarse cualitativa y cuantitativamente la actividad de la enzima biotinidasa en cultivos celulares, sueros y muestras colectadas en sangre seca sobre papel de filtro. Otro método muy empleado se basa en la medición fluorimétrica de 6-aminoquinolina, obtenido de la hidrólisis del sustrato biotinil-6-aminoquinolina. La deficiencia de biotinidasa se clasifica atendiendo al porcentaje de actividad enzimática. Individuos con deficiencia total o profunda presentan una actividad inferior al 10 % [< 0.7 nmol/min/mL] de la actividad media normal en suero. La deficiencia parcial se diagnostica en pacientes que presentan niveles de actividad entre 10 y 30 % [0.7-2.1 nmol/min/mL]. Los investigadores concuerdan en el hecho de que la deficiencia de biotinidasa debe ser diagnosticada antes de que aparezcan los síntomas de la enfermedad. El diagnóstico se realiza, por excelencia, en el período neonatal, aunque se han descrito algunos casos en el período prenatal. Los niños con deficiencia de biotinidasa no desarrollan las manifestaciones clínicas hasta después del nacimiento, debido posiblemente a la acumulación de biotina en el hígado de los fetos, obtenido de la madre a través del gradiente transplacentario. El tratamiento de la enfermedad con dosis de biotina entre 5 y 20 mg/día, puede resolver y revertir muchos de los síntomas clínicos. Si el tratamiento es tardío, las deficiencias auditivas, visuales o de desarrollo físico y mental pueden ser irreversibles, aún después de la terapia con biotina. Por ello es muy importante que la deficiencia de biotinidasa sea diagnosticada en el período neonatal y de esa manera el tratamiento se pueda iniciar antes de que aparezcan daños neurológicos permanentes. Aunque la terapia con biotina ha sido empleada en muchos casos de manera empírica, debido a que se desconocen los posibles efectos dañinos de la acumulación de los metabolitos de la biotina en el organismo humano, se ha observado que el suplemento de esta vitamina no influye sobre la composición de los derivados de biotina en la orina y en el caso específico de la deficiencia de biotinidasa la excreción de biocitina no aumenta con la suplementación de biotina.58 (J Campistol, 1996 )

Bibliografía

ernesto carlos gonzalez reyes, n. m. (2002). deficiencia biotinidasa. bioquimica, 2-8.

J Campistol, M. A. (1996 ). deficit de biotinidasa forma de presentacion y respuesta del tratamiento . An Esp pedriat , 1-4.

orpha.net. (11 de 11 de 2017). orpha.net. Recuperado el 2017,

http://www.orpha.net/consor/cgi-bin/OC_Exp.php?Lng=ES&Expert=148

IMAGEN 1 https://www.google.com.mx/search?q=DESCARBOXILASA&biw=1366&bih=662&tbm=isch&source=lnms&sa=X&ved=0ahUKEwjd5vyM5qjXAhVF12MKHRStAGwQ_AUICygC#imgrc=aNekTG6a5WJGYM:

DEFICIENCIA MULTIPLE DE CARBOXILASA

CENTRO UNIVERSITARIO UTEG CAMPUS

Autor:

Jose Alberto Wenseslao Magaña.