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Química Biológica Patológica Tema 10: Glucogenosis Año: 20131. INTRODUCCIÓN Las glucogénesis son un grupo de enfermedades hereditarias con una característica bioquímica común: una alteración del depósito de glucógeno en los tejidos afectados en los que puede estar aumentado o tener una estructura anómala. Se producen cuando existe deficiencia genética de la actividad de alguna de las enzimas que lo degradan o lo sintetizan. De aquí, que los dos tejidos más afectados sean aquellos en los que el metabolismo del glucógeno es más importante: el hígado y el músculo. En la mayoría de las glucogenosis las manifestaciones clínicas se consideran, esencialmente, en la expresión de la dificultad que existe en estos tejidos para movilizar sus depósitos de glucógeno. Así, si el hígado es el afectado, se produce hepatomegalia, alteración en la regulación de la glucemia en el periodo postabsortivo y disminución en el crecimiento. Cuando es el músculo, puede aparecer debilidad muscular, fatiga precoz al ejercicio e incluso, en algunos tipos, dolor muscular y contracturas cuando el ejercicio es rápido e intenso. También existen otras glucogenosis cuyas manifestaciones clínicas no están relacionadas con la existencia de un defecto en la degradación fosfolítica del glucógeno como ocurre en la deficiencia de α-glucosidasa ácida y en la deficiencia de la enzima ramificante. En el primer caso, el glucógeno se acumula en una inusual localización subcelular y en el segundo posee una estructura anómala. En general, se pueden distinguir tres tipos de glucogenosis atendiendo a la expresión clínica y hallazgos histopatológicos: glucogenosis hepática, glucogénesis muscular y glucogenosis generalizada (con manifestaciones hepáticas, musculares y cardíacas). A partir que Carl y Gerty Cori descubrieran en 1952 la deficiencia específica de actividad Glucosa-6-fosfatasa, se fueron identificando otras deficiencias enzimáticas como causa de diferentes glucogenosis. Atendiendo a la actividad enzimática deficiente y distinguiendo entre las isoenzimas de uno u otro tejido, Cori sugirió una clasificación numérica, según un orden cronológico, que fue generalmente aceptada. Se llegaron a establecer hasta siete tipos bien definidos. Posteriormente, se han caracterizado nuevas deficiencias enzimáticas y en los últimos años se están empezando a conocer las mutaciones que las producen. En la actualidad se tiende a designar las glucogenosis según la naturaleza del déficit enzimático, y en algún caso, con subtipos. Aquí se utiliza la clasificación de Cori y el número del catalogo de MIM (Mendelian Inheritance in Man), (Tabla Nº1). Área Química Biológica Dra. Silvia M. Varas 1 Química Biológica Patológica Tema 10: Glucogenosis Año: 2013 Tabla Nº1: Clasificación de la glucogenosis Tipo y Déficit Principal Estructura Síntomas Nombre enzimático tejido Glucógeno común afectado Ia; Enfermedad Glucosa-6-fosfatasa Hígado, riñón Normal Hepatomegalia, fallo renal de von Gierke Ib Glucosa-6-fosfatasa Hígado, “ Como en Ia. Susceptibilidad elevada a translocasa leucocitos infecciones bacterianas. Neutropenia Ic Transportador de Hígado “ Como en la Ia Pi II; Enfermedad α- Glucosidasa Músculo Normal Forma infantil: muere a la edad de 2 años; de Pompe ácida lisosomal esquelético y forma juvenil: defectos musculares cardíaco (miopatía); forma adulta: como en la distrofia muscular. IIIa; Enzima Hígado, Ausencia de Hepatomegalia en los recién nácidos; Enfermedad de desramificante músculo cadenas externas o miopatia Cori o de Forbes muy cortas IIIb Enzima Hígado “ Hepatomegalia en los recién nácidos desramificante (Músculo: N) IV; Enfermedad Enzima ramificante Hígado Cadenas no Hepato y esplenomegalia, mioglobina en de Andersen ramificantes muy la orina. largas V; Enfermedad Fosforilasa Músculo Normal Calambres inducidos por el ejercicio y de McArdle muscular esquelético dolor; mioglobina en orina VI; Enfermedad Fosforilasa Hígado Normal Hepatomegalia de Hers hepática VII; Fosfofructoquinasa Músculo Normal Como en V; también anemia hemolítica Enfermedad de eritrocitos Tarui VIII o IX Fosforilasa quinasa Hígado, “ Hepatomegalia leucocitos, músculo 0 Glucógeno sintasa Hígado Normal, deficiente Hipoglucemia, hipercetonemia, muerte en cantidad temprana 2. EL GLUCÓGENO: ESTRUCTURA, METABOLISMO Y FUNCIÓN Las células animales almacenan glucosa en su citosol en forma de glucógeno, polímero muy ramificado y fácilmente movilizable. Su masa molecular es variable, dependiendo de las unidades glucosídicas que lo formen, aunque posee una estructura definida. Las unidades de glucosa, en numero de 20.000 a 30.000, están unidas por enlaces glucosídicos α-1-4 (amilosa), y α(1-6) (amilopectina). Aproximadamente el 90% de los enlaces glucosídicos son del tipo α (1-4) y el 10% del tipo α (1-6), formando estos los puntos de ramificación. Las cadenas internas entre dos puntos de ramificación están formadas por 3 o 4 unidades glucosídicas y las externas por 8-10 unidades (Fig. 1). Esta estructura le proporciona varias ventajas: una buena solubilidad para su tamaño, muchos puntos de acceso a las enzimas glucógenolíticas y la posibilidad de almacenar muchos residuos glucosilo sin modificar apreciablemente la presión osmótica intracelular. El músculo y el hígado son los tejidos donde se almacena la mayor parte del glucógeno del organismo. Área Química Biológica Dra. Silvia M. Varas 2 Química Biológica Patológica Tema 10: Glucogenosis Año: 2013 El músculo esquelético contiene alrededor de los 2/3 del glucógeno total en una concentración de hasta el 1 g por 100 g de tejido fresco. El hígado posee la concentración de glucógeno más elevada: en periodo postprandial, puede llegar hasta 5-7 g por 100 g de tejido fresco. En el músculo, como en otros tejidos, el glucógeno se utiliza como combustible glucolítico de la propia célula, aunque, en este caso, acoplado a las necesidades de su específica función contráctil. Su papel es muy diferente en el hígado; la glucosa producida en la glucógenolisis y liberada al líquido extracelular ayuda a mantener la glucemia, principalmente durante el ayuno temprano, y de esa forma será utilizada por todos los tejidos. Figura Nº1: Estructura del glucógeno En todos los tejidos, la síntesis y degradación del glucógeno se produce por vías metabólicas diferentes, en las que, en último término, dos enzimas: glucógeno sintasa y glucógeno fosforilasa, actúan directamente en cada una de ellas. Sus actividades son reguladas, de una forma coordinada, en una cascada multicíclica por una serie de mecanismos en los que se incluyen la fosforilación y la modulación por efectores alostéricos. 2.1- Las enzimas involucradas en el metabolismo del glucógeno Las enzimas involucradas en el metabolismo del glucógeno. Los alumnos repasaran la intervención de cada una de las siguientes enzimas: Área Química Biológica Dra. Silvia M. Varas 3 Química Biológica Patológica Tema 10: Glucogenosis Año: 2013 a) Las enzimas que sintetizan y descomponen el glucógeno: - Uridina difosfo(UDP)-glucosa pirofosforilasa - Glucógeno sintasa - La ramificante: transfiere un mínimo de 6 unidades glucosilos unidos (α-1→4) de un extremo externo a una cadena de glicógeno en una posición (α-1→6) sobre la misma cadena o una nueva. Figura Nº1. - La desramificante : tiene 2 actividades catalíticas independientes que ocurren en distintos sitios en una única cadena polipeptídica: tiene una actividad de transferasa y otra hidrolasa. La fosforilasa degrada las cadenas de glicógeno hasta 4 unidades glucosilos antes del punto (α-1→6) de ramificación. Luego la desramificante usando su actividad de transferasa (1,4-α-D-glucan, 1,4-α-D-glucan, 4-α-D- glicosiltransferasa) transfiere esos 3 residuos al extremo de otra cadena. Luego usando su actividad de hidrolasa (amilo-1,6-glucosidasa) escinde la glucosa unida en el punto de ramificación (α-1→6). Ver figura Nº 2. - Fosforilasa: cataliza el clivaje secuencial de unidades glucosilos de cadenas unidas (α-1→4) del glucógeno y libera Glu-1-P. Tres isoenzimas fosforilasas humanas han sido identificadas y clonadas: en hígado, músculo y cerebro. Se regula por interacción alostérica y modificaciones covalentes (fosforilación y defosforilación). Esta codificada por distintos genes. Es altamente regulada: es activa por fosforilacion en la Ser 14 en respuesta a epinefrina o glucagón y son inhibidas por desfoforilacion por la fosfoproteína fosfatasa-1. - α-glucosidasa ácida: tiene la capacidad de hidrolizar ambos tipos de uniones y lleva a cabo la completa degradación del glucógeno en el lisosoma. Su déficit produce la enfermedad de Pompe. Área Química Biológica Dra. Silvia M. Varas 4 Es activada por Ca2+ y por fosforilación de proteína quinasa dependiente de AMPc (PKA). γ y δ. . Varas 5 . Silvia M. Área Química Biológica Dra. estos sitios de unión están formados por motivos hélice-bucle-hélice. La unidad estructural es (αβγδ)4. γ es la subunidad catalítica y la subunidad δ es la proteína calmodulina que es regulada por Ca2+. una subunidad regulatoria y mutaciones en PRKAG2 que da lugar a glicogenosis cardíaca asociada con deficiencia de proteína quinasa. Calmodulina tiene dos sitios de unión al Ca2+. constituída por múltiples unidades α.Fosforilasa quinasa: es una proteína que fosforila y activa fosforilasa. Las subunidades α y β son subunidades regulatorias (reguladas por fosforilación). Ver figura Nº3. b) Enzimas que regulan la glucógeno fosforilasa y glucógeno sintasa: La glucógeno sintasa y la fosforilasa y sus actividades son a la vez reguladas por hormonas. β. a través de una variedad de mecanismos de fosforilación y desfosforilación. casi superponibles. El gen PRKAG2 sobre el cromosoma 7 codifica la subunidad γ2 de proteína quinasa activada por AMP (AMPK).Química Biológica Patológica Tema 10: Glucogenosis Año: 2013 Figura Nº2: Acción de la enzima desramificante. conocidos como manos EF. Química Biológica Patológica Tema 10: Glucogenosis Año: 2013 Figura Nº3: Sistema interconvertible de la glucógeno fosforilasa . La fosfoproteína fosfatasa-1 se controla diferente en músculo e hígado.Proteína quinasa activadas por AMPc (AMPK): el complejo AMPK es un heterotrímero compuesto por subunidades α. Es regulada por la fosforilación en dos sitios separados de GM (sitio 1 y sitio 2).Fosfoproteína Fosfatasa-1: Hay 4 tipos de fosfatasas (serina/treonina) en humanos pero solo la Fosfatasa 1 y la Fosfatasa 2A son las únicas en músculo con actividad significativa en el metabolismo del glucógeno. La fosfoproteína fosfatasa elimina grupos fosforilos de la glucógeno fosforilasa α y de las subunidades α y β de la fosforilasa quinasa. La fosforilación del sitio 1 activa PP1c. . En el músculo. mientras que la fosforilación del sitio 2 (por PKA) hace que PP1c se libere dentro del Área Química Biológica Dra. La unión del AMPc a las subunidades regulatorias marca la disociación del tetrámero y liberación de las subunidades catalíticas las cuales son capaces de fosforilar proteínas target. Varas 6 . . la subunidad catalítica llamada PP1c es activa sólo cuando está unida al glucógeno a través de su subunidad GM unida al glucógeno.Proteína quinasa dependiente de AMPc (PKA): fosforila y activa la fosforilasa quinasa. β y γ que median la respuesta celular a cambios en la producción o consumo de ATP. Silvia M. Área Química Biológica Dra. también conocida como conocida como Glu. Varas 7 . Se expresa ampliamente entre los tejidos y en paralelo a la glucosa 6-fosfatasa-α. La glucosa 6-fosfatasa se encuentra en niveles tan altos sólo en el hígado.La subunidad catalítica de la glucosa 6-fosfatasa La subunidad 1 de glucosa 6-fosfatasa humana (G6PC1. la enzima desramificante y la α-glucosidasa ácida puede hacer pequeñas cantidades de glucosa.Fosfohexosa isomerasa . los riñones.La interconversión de glucosa y la glucosa 6-fosfato .6-fosfatasa-β. La tercera subunidad catalítica de la glucosa-6-fosfatasa (G6PC3). proteína relacionada a la subunidad catalítica de glucosa 6-fosfatasa expresada ubicuamente. En el hígado la fosfoproteína fosfatasa-1 también se une al glucógeno por la subunidad unida al glucógeno llamada GL.Hexoquinasa . Las enzimas que catalizan los pasos reversibles no son reguladas. también conocida como la glucosa 6-fosfatasa-α) es un gen simple copia (GenBank 401120). Cataliza la hidrólisis de la glucosa 6- fosfato a la glucosa y fosfato y es la única enzima que es capaz de producir cantidades significativas de glucosa en el cuerpo. .Fosfoglucomutasa . c) Las enzimas que catalizan pasos reversibles. Silvia M. Una segunda subunidad catalítica de la glucosa-6-fosfatasa (G6PC2) conocida como la proteína relacionada a glucosa 6-fosfatasa específica de los islotes (IGRP) se expresa selectivamente en las células β de los islotes del páncreas. ubicado en el cromosoma 17q21. El sistema de la glu 6-fosfatasa (G6P) esta compuesto por: .Química Biológica Patológica Tema 10: Glucogenosis Año: 2013 citoplasma inactivándola.Glucoquinasa d) El sistema de la glucosa-6-fosfatasa La glucosa 6-fosfatasa cataliza el paso final de tanto la gluconeogénesis y la degradación del glucógeno (ver figura Nº3). y las células β de los islotes del páncreas. y no esta sujeta a fosforilación. Fosfofructoquinasa (fosfofructoquinasa cataliza la conversión de la fructosa 6- fosfato en fructosa 1. se propuso que había una proteína de transporte de glu-6-P microsomal que limita la velocidad. y si se limita a la luz del retículo endoplásmico.6-bisfosfato). Silvia M.El transporte de glucosa microsomal Se han descriptos un total de 13 miembros de una familia de proteínas de facilitan el transporte de glucosa (GLUT). El hígado y las células β de los islotes pancreáticos expresan predominantemente el transportador de glucosa 2 (GLUT2). GLUT3. . member 4). La principal diferencia entre GLUT2 y los demás GLUT (GLUT1. . se inhibiría la enzima. hay más actividad enzimática en vesículas microsomales rotas que en vesículas intactas. y GLUT5) es que GLUT2 tiene un Km mucho mayor para la glucosa. Ahora se sabe que codificada por el gen SLC 37 A4 (solute carrier family 37 (glucose-6-phosphate transporter). denominado T1. Las células musculares expresan predominantemente GLUT4 y GLUT1. Área Química Biológica Dra. lo transportaría hacia el citosol. Es decir. Se ha informado una proteína que transporta fosfato microsomal de 37kDa. Esta proteína también transporta pirofosfato y carbamil fosfato. El fosfato es un inhibidor de la enzima glucosa-6-fosfatasa. Para explicar este fenómeno. translocasa 1 (G6P T1) (EMBLY 15409).Química Biológica Patológica Tema 10: Glucogenosis Año: 2013 .Transporte de fosfato microsomal El fosfato es uno de los productos de la hidrólisis de glucosa 6-fosfato.Transporte de Glucosa 6-fosfato microsomal La actividad de glucosa 6-fosfatasa está latente. Varas 8 . GLUT4. e) Las proteínas glicolíticas . incluyendo la reproducción y el metabolismo energético. se anula la expresión del gen en estudio) para SRC-2 mostraron una fenocopia (fenotipo idéntico) para la enfermedad por almacenamiento de glucógeno tipo Ia. SRC-2 ha sido implicado en la regulación de las respuestas endocrinas múltiples. y ratones KO (por la técnica de knock out. Silvia M. se asume que la glucógeno sintasa controla la velocidad del metabolismo del glucógeno. Área Química Biológica Dra.Química Biológica Patológica Tema 10: Glucogenosis Año: 2013 Figura Nº4: Sistema de la glucosa-6-fosfatasa en el retículo endoplásmico (RE) f) Regulación del metabolismo del glucógeno En general. La síntesis está indirectamente regulado a través de la expresión del receptor de esteroides coactivador 2 (SRC-2). Varas 9 . 2.UDP-glucosa pirofosforilasa.Glucógeno sintasa: transfiere la unidad UDP-glu a un extremo no reductor del glucógeno para formar un enlace α (1→4). Silvia M.La fosfoglumutasa que convierte Glu-1-P en Glu-6-P que tienen distintos destinos metabólicos. haciendo accesibles a la acción de la fosforilasa y 3. cataliza la fosforolisis de glucógeno para obtener Glu-1-P.La enzima desramificante. que elimina las ramificaciones del glucógeno. Varas 10 . Solo genera enlaces α (1→4). que a partir de Glu-1-P + UTP→ UDP-Glu + 2PPi 2. SINTESIS DEL GLUCÓGENO La síntesis del glucógeno o glucogenogenesis requiere 3 enzimas: 1. para producir α-amilosa. Área Química Biológica Dra.Química Biológica Patológica Tema 10: Glucogenosis Año: 2013 Figura Nº5: Enzimas involucradas en la síntesis y degradación del glucógeno DEGRADACION DEL GLUCÓGENO La desintegración del glucógeno o glucogenólisis (ver figura Nº5) requiere de 3 enzimas: 1-La glucógeno fosforilasa (o simplemente fosforilasa). Y la glucógeno sintasa se activa con altas concentraciones de ATP y Glu-6-P. La glucógeno sintasa puede ser fosforilada en al menos 9 residuos Ser por distintas quinasas (fosforilasa quinasa. En músculo y otros tejidos el control se ejerce por insulina y adrenalina y noradrenalina. (B) Modificaciones covalentes de la glucógeno fosforilasa y la glucógeno sintasa La glucógeno fosforilasa es activa cuando esta fosforilada. Figura Nº6: Cascada desencadenada por glucagón en hígado Área Química Biológica Dra.Química Biológica Patológica Tema 10: Glucogenosis Año: 2013 3. Cada punto de ramificación debe estar alejado al menos por 4 residuos. Varas 11 . Involucran tres enzimas: la fosforilasa quinasa. PKA) y ser inactivada (C) Efectos hormonales sobre el metabolismo del glucógeno El metabolismo del glucógeno en el hígado esta controlado en gran parte por las hormonas polipeptídicas insulina y glucagón. La glucógeno fosforilasa se activa por AMPc y se inhibe por ATP y Glu-6-P. PKA y la Fosfoproteína fosfatasa-1. REGULACION DEL METABOLISMO DEL GLUCÓGENO (A) Control alostérico directo de la glucógeno fosforilasa y la glucógeno sintasa La glucógeno fosforilasa y la glucógeno sintasa están bajo el control alostérico por efectores (+ y -). Silvia M. Ver figura Nº 6.La enzima ramificante transfiere segmentos de 7 residuos de una cadena con enlaces α(1→4) hasta el grupo C6OH del residuo glucosa en la misma cadena o en otra. Pruebas de función hepática. . b. Diagnóstico Bioquímico: Determinaciones básales. . Técnicas de imagen a.Hepatomegalia.3. Normal Área Química Biológica Dra. en ayuno: .1. Tomografia axial computarizada.2. 3.Fenotipo. En el caso de las glucogenosis útil para: . Varas 12 .50-45.00 No No mg/dl mg/dl Hipelipidemia Si Si No ± Colesterol - Triglicéridos Normal .Enzimas musculares: CPK.Química Biológica Patológica Tema 10: Glucogenosis Año: 2013 3. . ácido láctico. 3.Hemograma y estudio de coagulación con plaquetas.Detección y seguimiento de las lesiones ocupantes de espacio: adenomas.Glucemia. . DIAGNÓSTICO DE LAS GLUCOGENOSIS HEPÁTICAS El diagnóstico de las glucogenosis y la posterior identificación de la deficiencia enzimática concreta se debe efectuar mediante el siguiente procedimiento: 3. .Metabolismo lipídico: colesterol y triglicéridos. .Cuerpos cetónicos en sangre/orina. .Examen físico: . .Ácido úrico. c. Historia clínica . Ultrasonografía: siempre indicada en la evaluación de la hepatomegalia y/o de la disfunción hepática mantenida. Silvia M. Resonancia magnética. Tabla Nº2: Características bioquímicas de la glucogenosis con afectación hepática Glucogenosis I III IV VI y IX Hipoglucemia Si <45 mg/dl Si No No (ayunas) Ácido Láctico > 45.Valoración de la alteración de la ecoestructura (sugerente de enfermedad de depósito).Antropometría. .Anamnesis.0045 22. . Respuesta normal: elevación de la glucemia >25% entre los 15 y 45. Silvia M. En la glucogenosis de tipo I hay ausencia de respuesta pero con aumento de lactato mientras que en el déficit de la enzima desramificante (tipo III) existe una elevación cuando se realiza la prueba en etapa postprandial (ya que entonces puede movilizar los residuos de glucosa en posición α(1→4). 60.Curva de sobrecarga oral de glucosa: Se administran de 1. Se administra 30µg/Kg im (máximo. En algunas glucogenosis de afectación muscular se produce una respuesta tetánica de la extremidad sometida a isquemia.Curva de glucagón: Valora la capacidad del hígado para liberar glucosa. . Se realizan extracciones para la determinación de glucosa y lactato cada 15 minutos durante 2 horas. volviendo después a la normalidad. 15. . se le dice al paciente que apriete una bola de goma con la mano del brazo isquémico de forma repetida. . sin producirse un aumento de lactato. Área Química Biológica Dra.Test de ejercicio isquémico (prueba del lazo): se insufla el manguito de un manómetro por encima de la Presión arterial sistólica. 60 90 y 120 minutos. 30.75 – 2 g/Kg de peso de glucosa oral. . con determinaciones de glucosa a los tiempos: 0. 45. Se extrae al finalizar la prueba sangre para medir lactato plasmático del brazo isquémico. Varas 13 .Curva de sobrecarga oral de galactosa: Se administran 2 g de galactosa al 10 % por Kg de peso. Respuesta normal: glucemia menor 140 a los 0 y 120 minutos. 30. 1 mg) de glucagón y se determina glucemia a los 0.Química Biológica Patológica Tema 10: Glucogenosis Año: 2013 Ácido Úrico Normal Normal Normal Cetosis No Si No ±/Si Cetonuria No Si No ±/Si GOT. 90 y 120 minutos. GPT CPK Normal Normal o Normal Afectación No Si No Si/No muscular Afectación Renal Si No No No Afectación No Si Si/No No cardíaca Pruebas de sobrecarga: Test dinámicos: Los detalles técnicos de cada prueba serán incluidos en el diagnóstico bioquímico (Pagina 42). 0 0. Histoquímica.Biopsia hepática 3. Diagnóstico Molecular Área Química Biológica Dra.4.1.5-. Morfología. Varas 14 . Química Biológica Patológica Tema 10: Glucogenosis Año: 2013 Tabla Nº3: Respuesta a pruebas funcionales: sobrecarga de glucosa y test de glucagón Respuesta a Respuesta al Respuesta al Con hipoglucemia glucosa oral glucagón glucagón (Ayunas) (Postprandial) Tipo TG Ácido Lacta. Estudio ultraestructural y cuantificación del glucógeno acumulado. b. Glucos Lactat Glucosa Lactat Glucosa Lactato Úrico to a o o I 0 0 III N N 0 0 0 VI 0. d. N N 0. 0 IX 3. Confirmación del aumento de glucógeno hepático (intrahepatocitario).2.4.4. 3. 3. c. Valoración de la presencia de grasa (esteatosis). Identificación de fibrosis (hepatopatía progresiva) o cirrosis. Estudio histológico (MO): a. Silvia M. Área Química Biológica Dra. Varas 15 .Química Biológica Patológica Tema 10: Glucogenosis Año: 2013 ALGORITMO DIAGNÓSTICO PARA LAS GLUCOGENOSIS: Figura Nº5a: Diagnóstico de sospecha de glucógenolisis hepáticas: clínica y pruebas básicas Figura Nº5b: Diagnóstico de sospecha de glucógenolisis hepáticas: pruebas básicas y funcionales En la Figura Nº5 a y b se muestra un esquema diagnóstico de sospecha de glucogenosis hepática a partir de la clínica y unas determinaciones analíticas basales. Silvia M. Área Química Biológica Dra. respectivamente. Es una de las glucogenosis mas frecuentes. extremidades relativamente delgadas. sin embargo. Glucogenosis tipo Ic y Glucogenosis tipo Id. cuya gravedad oscila desde leve hasta la agranulocitosis y alteración de la función de los neutrófilos que condicionan infecciones bacterianas recurrentes y ulceras bucales e intestinales. con hepatomegalia y / o convulsiones hipoglucémicas. Mediante ensayos enzimáticos en microsomas intactos o rotos. El fenotipo clínico es similar en todas ellas. se presenta más comúnmente a los 3-4 meses de edad. Glucogenosis tipo Ib. aunque los pacientes con el tipo Ib asocian neutropenia constante o cíclica. y sigue siendo ampliamente conocido como enfermedad de Von Gierke. por deficiencia de glucosa-6-fosfato hidrolasa. entre 1:100. Varas 16 . y un abdomen prominente que es debido a la masiva hepatomegalia sin esplenomegalia. Silvia M. TIPO I (DEFICIENCIA DE GLUCOSA-6-FOSFATASA. es habitual la nefromegalia. Las glucogenosis tipo I son un grupo de enfermedades metabólicas hereditarias producidas por un defecto genético de algunos de los componentes del sistema enzimático de la glucosa-6-fosfatasa.000 recién nácidos. por deficiencia del transportador de glucosa-6. Hallazgos clínicos y de laboratorio Los pacientes con enfermedad de tipo I de almacenamiento de glucógeno pueden presentar en el período neonatal con la hipoglucemia y ácidosis láctica. Estos niños a menudo tienen caras regordetas como muñecas con exceso de tejido adiposo en las mejillas.Química Biológica Patológica Tema 10: Glucogenosis Año: 2013 4. En la práctica parece que solo hay dos tipos de glucogenosis I (Ia e Ib).000 y 1:300. ENFERMEDAD POR ALMACENAMIENTO DE GLUCÓGENO. se identificaron cuatro subtipos: Glucogenosis tipo Ia. posiblemente por deficiencia de los transportadores de la glucosa o del Pi/PP. El corazón es de tamaño normal. ENFERMEDAD DE VON GIERKE) La enfermedad por almacenamiento de glucógeno tipo I fue descrita por primera vez como "hepatonefromegalia glicogenica" de von Gierke en 1929.fosfato. que se diferencian por medio de la determinación de la actividad enzimática y por el estudio de las mutaciones genéticas. baja estatura. . VI y IX (Paesold-Burda et al. 2003). muchos pacientes con la enfermedad por almacenamiento de glucógeno no reconocido y sin ser tratados murieron en la infancia temprana con hipoglucemia y ácidosis profunda.Química Biológica Patológica Tema 10: Glucogenosis Año: 2013 Figura Nº7 : Paciente de 9 meses de edad con glucogenosis tipo I. contusiones y epistaxis y se asocian con un tiempo de sangría prolongado como resultado de la agregación plaquetaria y deterioro de la adherencia. la hiperuricemia y la hiperlipidemia. 2007). Varas 17 . En el pasado.. La hiperuricemia está presente en los niños pequeños. El contorno del hígado ha sido demarcado con un lápiz marcador. Área Química Biológica Dra. las transaminasas hepáticas suelen ser normales o sólo ligeramente elevadas. tipo III. similar a la enfermedad de Crohn y que responde al factor estimulante de colonias de granulocitos (Melis y cols. pero rara vez se desarrolla la gota antes de la pubertad. Las características de la enfermedad son la hipoglucemia. Ocasionalmente los pacientes con glucogenosis tipo I refieren diarrea y en la tipo Ib se ha descripto una enfermedad inflamatoria intestinal. Silvia M. Son comunes las menorragia. ácidosis láctica. La hipoglucemia y ácidosis láctica pueden ocurrir después de un ayuno corto. A pesar de la marcada hepatomegalia. Recientes estudios han demostrado que aumenta la actividad de biotinidasa en plasma en los pacientes con glucogenosis tipo Ia y Ib. Colesterol y fosfolípidos estan también elevados. la hiperuricemia y la hiperlipidemia (Figura Nº8).000 a 6. el tipo de enfermedad por almacenamiento de Área Química Biológica Dra. Varas 18 . Las cifras de triglicéridos pueden alcanzar los 4.000 mg/dl y de colesterol de 400 a 600 mg/dl. Silvia M.Química Biológica Patológica Tema 10: Glucogenosis Año: 2013 Figura Nº8: Fisiopatología de la glucogenosis tipo I El plasma puede ser "lechoso" en apariencia. Las vacuolas de lípidos son particularmente grandes y prominentes. algunas de las complicaciones a largo plazo. La histología del hígado se caracteriza por una distensión universal de los hepatocitos por acúmulo de glucógeno y grasa. son el desarrollo de adenomas hepáticos con la progresión a carcinoma hepatocelular y enfermedad renal progresiva Fisiopatología Los hallazgos bioquímicos más importantes en la enfermedad por almacenamiento de glucógeno de tipo I son la hipoglucemia. ácidosis láctica. Además. pero en menor proporción. Complicaciones a largo plazo Sin embargo. a pesar de un buen control metabólico. como resultado de una elevación notable de los triglicéridos. Silvia M. . También interrumpe el reciclaje constante de glucosa en el hígado a través de la glucosa a glucosa 6-fosfato al sistema de la glucosa.La ácidosis láctica Los altos niveles de fructosa-6-fosfato (en equilibrio con la glucosa 6-fosfato) conduce a un aumento de la fructosa 2. se ha visto que la administración de glucagón produce una depleción de ATP y fosfato (por generación de AMPc y PPi). Para la 2º causa.La hiperuricemia La hiperuricemia es causada por la combinación de una disminución del aclaramiento renal asociado a un aumento de la producción endógena.6-bisfosfato (F26BP) y por lo tanto la activación de la fosfofructoquinasa y de la vía glicolítica. El aumento de piruvato y la estimulación de la piruvato carboxilasa por el glucagón lleva a un aumento de oxalacetato. (este de AMP refuerza la activación de AMP deaminasa). El estímulo de la vía glicolítica en forma exagerada produce una generosa cantidad de NADH y NADPH y abundante restos de acetil-CoA y glicerol. así que aumenta la degradación de los nucleótidos de adenina y se produce ácido úrico. que conduce a una marcada hiperuricemia. La fisiopatología de estos hallazgos clínicos son: . Varas 19 . lactato compite con el ácido úrico para la excreción por riñón. La disminución de la concentración de ATP y Pi estimula la actividad de AMP-desaminasa hepática. con aumento de piruvato y finalmente de ácido lactico. lo que. Por otro lado. . .Hiperlipidemia La hiperlipidemia es un resultado tanto del aumento de la síntesis de triglicéridos como de colesterol. La 1º causa. estos pacientes no son capaces de mantener niveles normales de glucosa en sangre en ayunas. la acumulación de ésteres de fosfato resulta en disminución del fosfato inorgánico intrahepático. por lo que ambos sustratos y cofactores se encuentran disponibles para la síntesis hepática de triglicéridos. forma citrato. Como era de esperar. con acetil-CoA. Además la síntesis de la PP-ribosa-P puede ser estimulada por el incremento de las vía de las pentosas y estimula la síntesis de novo de ácido úrico.Química Biológica Patológica Tema 10: Glucogenosis Año: 2013 glucógeno Ib presenta una anormalidad celular.La hipoglucemia La deficiencia de glucosa 6-fosfatasa en el hígado bloquea los últimos pasos de las vías glucogenolíticas y la gluconeogénesis. clínicamente significativa la neutropenia. Citrato proporciona una fuente de Acetil CoA para la enzima Acetil- Área Química Biológica Dra. Se aisló un cDNA que codifica la translocasa de glucosa 6-fosfato y caracterizada (EMBL Y15409). Los neutrófilos tienen una estallido oxidativo reducido cuando se estimulan y una defectuosa quimiotaxis. La enfermedad por almacenamiento de glucógeno tipo Ib es la deficiencia de la translocasa de la glucosa 6-fosfato hepática microsomal. El tratamiento con G-CSF (Granulocyte colony-stimulating factor) es eficaz para corregir la neutropenia y la mejora de la enfermedad inflamatoria del intestino. Los neutrófilos de ratones KO para el gen de glucosa 6-fosfato translocasa presentan un incremento del estrés en RE. citosólica. evitando la transferencia de los ácidos grasos en la mitocondria para su degradación por β-oxidación. evidenciado por aumento de la expresión de chaperonas en el RE y estrés oxidativo. Las determinaciones de glucemia y lactato en ayunas y las respuestas a la sobrecarga oral de glucosa y al test del glucagón (escaso o nulo aumento de la glucemia y marcado incremento del nivel de lactato. también conocida como la glucosa 6-fosfatasa-alfa).Neutropenia: Solo el tipo Ib se asocia con neutropenia. Dos mutaciones. La médula ósea aparece normal a pesar que los neutrófilos en la sangre están muy reducidos. que la carboxila a malonil-CoA. Malonil-CoA por un lado sigue la biosíntesis de los ácidos grasos y por otro lado. antes llamado de G6P-translocasa (G6PT1) está localizado en el cromosoma 11q23. ya Área Química Biológica Dra. No hay aumento de la síntesis de cuerpos cetónicos. parecen ser las mutaciones mas frecuentes en pacientes de raza blanca. . Diagnóstico El método mas seguro de diagnóstico lo constituye la determinación del nivel de actividad de la glucosa-6.fosfatasa en hígado. Varas 20 . Bioquímica y base molecular La enfermedad por almacenamiento de glucógeno tipo Ia es la deficiencia de la subunidad catalítica de la glucosa 6-fosfatasa (G6PC1.Química Biológica Patológica Tema 10: Glucogenosis Año: 2013 CoA carboxilasa. pero se ha asociado con una evolución a leucemia mielógena aguda en los pacientes. In vivo. inhibe la carnitina palmitoil transferasa I. G339C y 1211delCT. mutaciones en el gen del transportador es el responsable del trastorno tipo Ib. Silvia M. dependiendo si el defecto es completo o parcial. Además existe un incremento de activación de caspasa 3 y Bax (proteína pro-apoptótica) con muerte por apoptosis. El gen del transportador de glucosa-6-fosfato ( SLC37 A4). se traduce en anormalmente baja o ausente actividad de glucosa 6-fosfatasa hepática en microsomas intactos. pero no permiten un diagnóstico definitivo.3 2.6 0. 40 min.1 (mmol/L) Lactato 4.4 Asintomático Caso 2 1. Se confirmó así una hipoglucemia normocetósica con hiperlacticoacidemia. o las respuestas a la administración de galactosa o fructosa apoyan la sospecha diagnóstica.0 -. Tabla Nº 5: Sobrecarga de Glucagón Basal 10 min. Cuando se le hizo una sobrecarga de galactosa pone de manifiesto que la galactosa no se puede convertir en glucosa.5 9.5 3.3 3.8 8.7 2.6 (mmol/L) Y en la sobrecarga con glucagón (Tabla Nº 5) se vio cómo la glucosa sérica no respondió al glucagón pero hubo aumento de lactato (de 5 a 11 mmol/L) con 60 minutos de ayuno. 2002) demostraron que la sobrecarga con glucosa generaba que los valores de lactato plasmático disminuyeron con el tiempo en los pacientes y permanecía sin cambios en los controles. Varas 21 .2 8. Ver figura Nº 9. Tabla Nº 4 : Sobrecarga de Galactosa Basal 20 min 40 min 60 min 80 min 100 min 120 min Glucosa 5.2 1.1 7. Pallarés Querol y col. -. El estudio de dos casos con glucogenosis tipo Ib (E. Figura Nº 9: Sobrecarga de Glucosa en pacientes controles y con tipo Ib: niveles de lactato. Ver Tabla Nº4.4 2.9 7. Observaciones (ayuno) Glucosa (mmol/L) Caso 1 1 0.5 0.Química Biológica Patológica Tema 10: Glucogenosis Año: 2013 basalmente elevado). 60 min. Tabla Nº 4.7 0.1 1. 20 min.0 7. pero sí en lactato. Silvia M.. Sintomático Área Química Biológica Dra.8 4. fosfatasa. será necesario realizar el ensayo en tejido hepático sin congelar (mantenido en hielo).Hiperlipidemia. Tres mutaciones: R83C. Ib.3% respectivamente). deficiencia en el complejo multienzimático de la glucosa-6. en 600 alelos de 300 pacientes de familias no emparentadas.3 13.Química Biológica Patológica Tema 10: Glucogenosis Año: 2013 Lactato (mmol/L) Caso 1 5 -. Q347X y 727G—> T. de esta glucogenosis: Ia. el análisis de la mutación del ADN en las vellosidades coriónicas o amniocitos en tanto en la enfermedad del tipo Ia como Ib evita la necesidad de una biopsia de hígado fetal. Área Química Biológica Dra. actualmente establecidos. 11 Caso 2 9.5%. Los enfermos no tratados presentan alrededor de la pubertad las siguientes complicaciones: . Puede existir una talla baja además de un retraso puberal. 14. El diagnóstico prenatal de la enfermedad de tipo Ia se ha logrado a través de biopsia de hígado fetal. cuando se plantee el diagnóstico de una Glucogenosis tipo I.3% y 11. y recién extraído. constituyen el 60% de todos los alelos mutados (32.Pancreatitis. para poder medir la actividad glucosa-6-fosfatasa “total” así como la actividad “latente” y poder distinguir entre los dos subtipos. Se han identificado 56 mutaciones. En esta deficiencia no se puede realizar el diagnóstico enzimático utilizando células sanguíneas. Varas 22 . Silvia M. Por tanto. La fertilidad posterior no parece estar afectada. El gen de la glucosa-6-fosfatasa α esta el cromosoma 17q21 y la translocasa se encuentra en el cromosoma 11q23. Evolución Clínica y complicaciones Es fundamental un adecuado tratamiento dietético de forma mantenida para prevenir o reducir la mayoría de las complicaciones. mientras que las restantes ninguna llegan al 5% e incluso 28 mutaciones se encuentra en un solo alelo. .Mayor susceptibilidad para el desarrollo de arteriosclerosis.5 -- Genética El diagnóstico de la enfermedad por almacenamiento de glucógeno tipo I se hereda como un rasgo autosómico recesivo. En este momento. . proteinuria.Ocasionalmente puede evolucionar a una cirrosis con hipertensión portal. nefrocalcinosis.Pueden aparecer adenomas hepáticos en la 2-3ª década de la vida. El glucógeno tenía las cadenas externas muy cortas como una dextrina limite. Es causada por la ausencia de la amilo-1-6-glucosidasa o enzima desramificante. aunque los pacientes conservan intacto el mecanismo de la gluconeogenesis. todo ello puede ocasionar una insuficiencia renal. la actividad amilo-1. .6. ENFERMEDAD POR ALMACENAMIENTO DE GLUCÓGENO. de forma progresiva. 5. lo que condiciona la acumulación de dextrinas límites. DEXTRINOSIS LÍMITE. hipofosfatemia. Varas 23 . ENFERMEDAD DE CORI O DE FORBES) En 1952. . La enfermedad es también llamada dextrinosis límite o enfermedad de Cori o Forbes. .Afectación renal: nefromegalia bilateral y.Alteración de la agregabilidad plaquetaria en el tipo Ib. Illingworth y Cori. Si se interrumpe el tratamiento dietético prescrito en un paciente adolescente o adulto puede presentarse una cierta tolerancia a la hipoglucemia.glucosidasa puede ser deficiente Área Química Biológica Dra. .Hiperuricemia.Excepcionalmente puede presentarse hipertensión pulmonar con insuficiencia cardiaca secundaria.Con el embarazo pueden exacerbarse los síntomas. susceptible de diálisis e incluso trasplante. glomeruloesclerosis y fibrosis intersticial progresiva. que pueden malignizarse ocasionalmente. con episodios de gota en el adulto. hipertensión arterial. .La presencia de episodios recurrentes de ácidosis láctica constituirá un signo de mal pronóstico. A medida que pasan los años. En la Glucogenosis tipo III. los problemas metabólicos se vuelven menos intensos y más fáciles de tratar. litiasis renal. disminuyendo la liberación de glucosa. que puede ser un factor protector frente a la arteriosclerosis. TIPO III (ENFERMEDAD POR DEFICIENCIA DE LA ENZIMA DESRAMIFICANTE. . reconoce la presencia de excesivas cantidades de estructura anormal de glicógeno en hígado y músculo de un paciente que fue estudiado clínicamente por Forbes. . . Silvia M.Química Biológica Patológica Tema 10: Glucogenosis Año: 2013 .Osteoporosis. En los dos tejidos se acumula un polisacárido que. La Área Química Biológica Dra. Los pacientes afectados tienen un cuadro clínico similar. quienes presentaban hepatomegalia y una incapacidad para movilizar el glucógeno del hígado. tiene una estructura parecida a la dextrina limite que produce la fosforilasa. pero más leve que el tipo I y son capaces de tolerar períodos de ayuno más prolongados. o solo en el hígado. sobre todo al aumentar la edad. Se ha afirmado desde hace tiempo que los pacientes adultos la mayoría son asintomáticos. La función hepática tiende a normalizarse con la edad al tiempo que disminuye el tamaño hepático. tal como. Silvia M. Hallazgos clínicos y de laboratorio La clínica es variable dependiendo de la diferente expresión tisular de la enzima deficiente. Estos pacientes fueron estudiados luego por Van Creveld y en Huijing en 1964. por ejemplo. Sin embargo.Química Biológica Patológica Tema 10: Glucogenosis Año: 2013 en el hígado y en el músculo. habían mejorado clínicamente y mostraron una menor hepatomegalia después de la pubertad. hiperlipidemia y retraso del crecimiento. en el lactante y en el niño pequeño el cuadro clínico de ambas glucogenosis es indistinguible: hepatomegalia. La variabilidad fenotípica clínica y enzimática en las Glucogenosis tipo III parece que también esta relacionada con la complejidad de las características del gen de la enzima desramificante. En las últimas tres décadas. La fibrosis periportal o septal esta siempre presente aunque solo excepcionalmente progrese a cirrosis. Las transaminasas están discretamente elevadas a no ser que la enfermedad hepática este muy avanzada. y demostraron que eran deficientes en la actividad de la enzima desramificante. Varas 24 . el mas frecuente (85% de todos los pacientes). cuando se caracteriza por el espectro del complejo iodado. un hombre y una mujer. un hallazgo relativamente común en los individuos afectados. fibrosis miocárdica. La hepatomegalia depende del depósito de glucógeno y la infiltración grasa es mínima o nula. tipo IIIb. varios informes han documentado la presencia de una miopatía esquelética progresiva. Ambos pacientes. cardiomiopatía. Historia y descripción general La mayoría de los pacientes con enfermedad por almacenamiento de glucógeno tipo III sobreviven a una larga vida. sin embargo. tipo IIIa. cirrosis hepática y / o carcinoma hepatocelular en estos pacientes. los dos pacientes que originalmente fueron informados por Snappes y Van Creveld en 1928. hipoglucemia en ayunas con cetosis. y el lactato sanguíneo y las concentraciones de ácido úrico son usualmente normales. La frecuencia de la enfermedad es relativamente alta en los judios Sefaradíes de ascendencia del norte de Área Química Biológica Dra.Química Biológica Patológica Tema 10: Glucogenosis Año: 2013 esplenomegalia solo aparece en caso de hepatopatía fibrosante progresiva. La hipoglucemia y la hiperlipidemia son hallazgos comunes. tipo I. pero puede llegar a ser severa después de la tercera o cuarta década de la vida. En este tipo de glucogenosis no hay afectación renal ni nefromegalia. La fibrosis y la escasez de grasa permite distinguir la glucogenosis tipo III de tipo I. La enfermedad ha sido reportada en los caucásicos. En los pacientes con afectación muscular (tipo IIIa). Varas 25 . Tabla Nº3. hispanos y asiáticos. evidenciada por una perdida lenta y progresiva del tejido muscular. ninguno de los cuales ha sufrido malignización. La administración de glucagón 2 horas después de comer hidratos de carbono provoca un aumento normal de la glucosa en sangre. En contraste con la enfermedad por almacenamiento de glucógeno. Los niveles plasmáticos de CPK están elevados. En el 25% de los pacientes se ha descrito la aparición de adenomas hepáticos. Sin embargo. pero después de un ayuno nocturno. aparece en la mayoría de los casos por no ser progresiva. el aumento concéntrico del grosor de la pared del ventrículo izquierdo se hace mas evidente con la pubertad. pero si afectación cardíaca con cardiomegalia por cardiomiopatia hipertrófica. la debilidad muscular suele ser mínima durante la infancia. La histología del hígado se caracteriza por una distensión universal de hepatocitos por acúmulo de glucógeno y la presencia de septos fibrosos. la elevación de las transaminasas hepáticas y cetosis en ayunas son prominentes. africanos. La fibrosis. Silvia M. que oscila entre una fibrosis periportal mínima a la cirrosis micronodular. esto debe ser seguido muy de cerca porque se ha informado de que los pacientes desarrollan cirrosis hepática manifiesta en la edad adulta Genética La glucogenosis tipo III se hereda de forma autosómica recesiva. Tabla Nº4. el glucagón no provoca ningún cambio en la glucosa en sangre. Los pacientes con glucogenosis III pueden tener afectación muscular que se manifiesta en la tercera o cuarta década de la vida como debilidad muscular que empeora con el ejercicio y atrofia de la masa muscular (glucogenosis IIIa). El diagnóstico definitivo se hace por medio de la determinación de la actividad enzimática en hígado o músculo. En el tipo IIIa y en pacientes caucásicos y afroamericanos las más frecuentes son: R864X (10. IVS32-12A > G (5. sobre todo si el cuadro se acompaña de hepatomegalia. pero los niveles normales no descartan la deficiencia de enzimas musculares. Varas 26 .5%) y R1228X (5. Tabla Nº3. La hiperlipidemia no es tan pronunciada como en el tipo I. pero son posibles utilizando técnicas de biología molecular con análisis de la mutación o por estudio de ligamiento.3%). Actualmente se han identificado 24 mutaciones en pacientes con Glucogenosis tipo III. Los niveles séricos de creatina quinasa a veces pueden ser útiles para identificar pacientes con afectación muscular. 3964delT (6. Para el diagnóstico se pueden utilizar biopsias de ambos tejidos y también los eritrocitos. El diagnóstico prenatal y la detección de portadores son técnicamente difíciles con los ensayos enzimáticos. La hiperlactacidemia tras la ingesta sugiere una glucogenosis tipo III. El lactato y el ácido úrico son normales o están moderadamente elevados. En los pacientes con el subtipo III b. Silvia M.7%). El ayuno se acompaña de una importante cetonemia. Área Química Biológica Dra. Tras el ayuno nocturno no hay aumento de la glucemia ni de lactato tras administración de glucagón. se destaca el hecho de que no hay ninguna predominante como ocurre en otras enfermedades metabólicas hereditarias. Ver Tabla Nº4. Las curvas de galactosa y fructosa son normales. La glucemia sí aumenta cuando la curva se repite tras una comida rica en carbohidratos. no es deficiente y el cuadro clínico así lo sugiere no se excluye que el déficit se exprese solo en hígado o músculo. Si al medir la actividad en estas células.Química Biológica Patológica Tema 10: Glucogenosis Año: 2013 Africa (la prevalencia de 1:5400). Diagnóstico Bioquímico: La hipoglucemia es menos intensa que en el tipo I y los pacientes toleran periodos de ayuno más prolongados. Este gen tiene un tamaño de 85 kilobases comprende 35 exones.2%). se ha demostrado que dos mutaciones en el exón 3 se asocian de manera exclusiva: 17delAG y Q6X. La patogénesis de la lesión en el hígado no está clara. Diagnóstico El cuadro clínico y bioquímico de la enfermedad no se puede distinguir de otras causas de cirrosis en la infancia. cuando se caracteriza por el espectro del complejo iodado. En los hepatocitos se acumula glucógeno y amilopectina. tipo IV es también conocida como enfermedad de Andersen o amilopectinosis en reconocimiento a Dorothy Hansine Andersen quien en 1956 realiza la descripción clínica de un paciente con una progresiva hepatoesplenomegalia que había acumulaba un polisacárido anormal con pobre solubilidad en el agua. hepatomegalia. como en la enfermedad de tipo de almacenamiento de glucógeno tipo III. demostrando que la actividad de la enzima ramificante es deficiente y que la estructura del glucógeno es similar a la de una amilopeptina. AMILOPECTINOSIS. El comienzo de los síntomas suele ocurrir entre los 3 y los 15 meses. ni tampoco en los demás tejidos. Varas 27 . En la mitad de los pacientes hay datos de afectación neuromuscular como hipotonía. El material almacenado con estructura de glucógeno anormal y / o insolubilidad es más probable que sea la causa de la lesión celular. Al progresar la enfermedad hay evidentes signos y síntomas de hepatopatía crónica (cirrosis). O ENFERMEDAD DE ANDERSEN) En la enfermedad del almacenamiento de glucógeno. El diagnóstico del tipo IV de la enfermedad requiere una biopsia para la demostración de glucógeno anormal (largas cadenas externas y Área Química Biológica Dra. 6. Generalmente no evoluciona a cirrosis. En la Glucogenosis tipo IV el diagnóstico se realiza en una biopsia de hígado. Silvia M. TIPO IV (DEFICIENCIA DE LA ENZIMA RAMIFICANTE. la hipoglucemia es poco frecuente y no representa un problema grave. atrofia muscular e hiporreflexia. ENFERMEDAD POR ALMACENAMIENTO DE GLUCÓGENO. distensión abdominal y otros síntomas digestivos. La cantidad de polisacárido que se acumula en el hígado (< 5 g/100 g) no esta aumentada.Química Biológica Patológica Tema 10: Glucogenosis Año: 2013 Evolución Clínica y complicaciones En estos pacientes el tamaño renal es normal. ya que la fibrosis objetivada permanece estable. Los síntomas mas frecuentes suelen ser fallo de medro. o fibroblastos de la piel. DEFICIENCIA DE MIOFOSFORILASA) La enfermedad por almacenamiento de glucógeno. eritrocitos. La hepatopatía suele progresar a una cirrosis macronodular con abundantes depósitos PAS positivos en los hepatocitos. músculo. que lleva a una insuficiencia hepática con fallecimiento en la infancia.Química Biológica Patológica Tema 10: Glucogenosis Año: 2013 un polisacárido similar a la amilopectina) y una deficiencia de la enzima de ramificación en el hígado. La cuantificación de la actividad del enzima en tejido hepático confirma el diagnóstico. Las respuestas a las sobrecargas de galactosa y fructosa son normales. tipo V también se conoce como la enfermedad de McArdle. La detección de portadores es posible mediante análisis de ADN. El diagnóstico prenatal por el ensayo de la enzima está disponible para la forma mortal de glucogenosis mediante el uso de cultivo de amniocitos o vellosidades coriónicas. ENFERMEDAD DE MCARDLE. Varas 28 . Las transaminasas están moderadamente elevadas. Brian Área Química Biológica Dra. en reconocimiento de la descripción clínica del Dr. La deficiencia enzimática parcial se ha observado en portadores obligados por medición de la actividad enzimática en los leucocitos. leucocitos. Silvia M. o fibroblastos Genética Enfermedad por almacenamiento de glucógeno tipo IV se hereda como un rasgo autosómico recesivo. ENFERMEDAD POR ALMACENAMIENTO DE GLUCÓGENO. Ocasionalmente el tratamiento con esteroides puede inducir una remisión temporal. TIPO V (DEFICIENCIA DE FOSFORILASA MUSCULAR. La caracterización de las mutaciones en curso permitirá un diagnóstico basado en el ADN. El lactato y piruvato son normales. Evolución Clínica y complicaciones Existe hepato y esplenomegalia manifiesta y progresiva. eritrocitos. Diagnóstico bioquímico La hipoglucemia es infrecuente. Si la enfermedad no es tratada muchos pacientes mueren por falla hepática en los tres primeros años de vida. 7. . aunque sostenidos en el tiempo y/o de mayor intensidad. fenómeno conocido como “segundo aliento” (del inglés second wind). la imposibilidad de metabolizar aeróbicamente el glucógeno provoca su depósito intracelular en las fibras de músculo estriado. El ATP es degradado a ADP. es convertido en AMP. Tras la aparición de los primeros síntomas (intolerancia al ejercicio con cansancio prematuro. mialgias. y un aumento en los de IMP. lo que sugiere que el paciente no pudo convertir el glucógeno muscular en lactato.Existen dos mecanismos que permiten explicar la intolerancia al ejercicio asociada a esta enfermedad. el AMP es desaminado Área Química Biológica Dra. pero el diagnóstico se realiza en la segunda o tercera década de vida ya que manifestaciones clínicas tales como calambres y mioglobinuria. amonio y productos de degradación de adenina. Durante el ejercicio intenso. En los enfermos de McArdle presentan un fenómeno patognomónico de la enfermedad denominado “segundo aliento”. tales como utilización de ácidos grasos y la oxidación de aminoácidos. Varas 29 . . hipoxantina y ácido úrico (“hiperuricemia miogénica”) . El inicio de los síntomas se suele producir en la infancia. Silvia M.El ADP. rigidez. se produce una disminución en los niveles de ATP. clave para la fase inicial de la contracción muscular. El lactato de la sangre en este paciente cayó abruptamente durante el ejercicio en lugar de subir como ocurre en la normalidad. produciendo una molécula de ATP y otra de AMP. debilidad y rigidez después de un ligero ejercicio. incluyendo inosina. IMP. Y que supone la utilización de otras rutas metabólicas alternativas para la obtención de ATP. Fisiopatología: . producida por los mismos mecanismos que producen la fatiga y las contracturas. y la adenilato quinasa transfiere una molécula de fosfato de un ADP a otro. pueden experimentar una mejoría por la mayor disponibilidad de glucosa sanguínea para los músculos.La mioglobinuria es causada por la necrosis de las fibras musculares. debilidad y contracturas musculares) y en un periodo variable de 5-10 minutos.Química Biológica Patológica Tema 10: Glucogenosis Año: 2013 McArdle en 1951 de un paciente de 30 años de edad que sufría de dolor muscular. y por otro. no se suelen producir antes de los 10 años de edad. Por un lado el déficit de miofosforilasa priva al organismo del sustrato para la glucólisis anaeróbica.La debilidad persistente se relaciona con el daño muscular permanente y la consecuente pérdida de fibras musculares. de origen no muscular. apareciendo la fatiga muscular. en el proceso de maduración muscular la isoforma fetal va siendo reemplazada por la isoforma muscular. Silvia M. la deficiencia de fosforilasa muscular no afecta a otros órganos además de los músculos. La reacción catalizada por la MADA (mioadenilato desaminasa). al degradarse rápidamente el AMP formado. y ninguna en el hígado. La GPM.Química Biológica Patológica Tema 10: Glucogenosis Año: 2013 a IMP y amonio (Figura Nº8). El cerebro y el corazón. En el músculo esquelético inmaduro. presente exclusivamente en las fibras musculares adultas. codificada por el cromosoma 14). Figura Nº8: La adenilato quinasa convierte dos moléculas de ADP en una molécula de ATP y una molécula de AMP. representa aproximadamente la mitad del total de enzima en el corazón y un 20-30 por ciento en el cerebro. Bioquímica / base molecular de la enfermedad La enzima deficiente es la glucógeno fosforilasa muscular (GPM). Área Química Biológica Dra. cerebral (también llamada fetal. permite desplazar la reacción de la adenilato quinasa hacia la formación de ATP. forma hepática (GPL. codificada por el cromosoma 11). el centro activo de GPM contiene piridoxal fosfato. que convierte el AMP formado en IMP. Sin embargo durante el ejercicio intenso y prolongado se consume más ATP del que se produce. mientras que el hígado expresa exclusivamente la GPL. Esta reacción se encuentra acoplada a la catalizada por la AMP desaminasa (o mioadenilato desaminasa o MADA). según la reacción: Glucógeno (n+1) + Pi Glucógeno (n) + Glucosa-1-P En humanos existen 3 isoformas. GPB. que cataliza la fosforolisis de los enlaces α-1. existe como un homodímero (M2) que se compone de dos subunidades idénticas de 97.440 Da cada una (842 aminoácidos). Varas 30 . codificada por el cromosoma 10) y muscular (GPM. La forma muscular es la única isoenzima presente en el músculo maduro. se expresan la GPB y la GPM. clínicamente. Esto probablemente explica por qué.4-glucosil del glucógeno para formar D-glucosa-1- fosfato. expresan la GPB y la GPM. tipo V se hereda como un rasgo autosómico recesivo. con muchas mutaciones diferentes que causa la enfermedad de McArdle identificados a la fecha. Varas 31 . los portadores heterocigotos no están afectados clínicamente. La mutación con cambio de aminoácido p.2) 16. Silvia M. Área Química Biológica Dra.2% - España 47-55 % (53. el glucógeno acumulado es de estructura normal. La mutación sin sentido. existe una gran heterogeneidad genética.5% de los alelos de los pacientes españoles estudiados. la actividad de la enzima es muy baja o indetectable en el músculo. Una mutación sin sentido cambiando arginina a un stop en el codón 49 (R49X) y una deleción de un solo codón en el exón 17 son prevalentes en caucásicos.R50X es la más frecuente en los diferentes grupos de poblaciones donde se ha observado.G205S que representa el 10% de alelos en pacientes americanos y 9% de alelos en pacientes españoles.Química Biológica Patológica Tema 10: Glucogenosis Año: 2013 Bioquímicamente. El gen PGYM (MIM # 608455) ha sido clonado. Tabla Nº 5a: Frecuencia de las mutaciones en las distintas poblaciones Grupos de Frecuencia Frecuencia Frecuencia poblaciones Mutación Mutación Mutación W798R R50X G205S Reino Unido 81 % Estados Unidos 64 % 10% Alemania 56 % Italia 43 % Holanda 31 % Francia 72 % 3.W798R se ha encontrado en el 16. La concentración de glucógeno esta incrementada. ver tabla 5a.8) 9% (10. p. El gen de la fosforilasa muscular ha sido clonado y localizado en el cromosoma 11q13 (GenBank M16013). sin embargo. En la mayoría de los casos. y fue identificado como causante de la enfermedad en 1993.5% La segunda mutación más frecuente descrita en el gen PYGM es la mutación con cambio de aminoácido p. Esta alteración particular de población es además la segunda más frecuente en esta población. secuenciado y asignado al locus 13 del brazo largo del cromosoma 11. hay informes de heterocigotos que cursan con esta enfermedad. A nivel de los genes. Genética La enfermedad por almacenamiento de glucógeno. es decir hay un cambio de Glicina por Serina.G205S Gly→Ser Si.2392T>C TGG→CGG p. Se la puede detectar por amplificación por PCR y digestión con HaeIII. Se la puede detectar por amplificación por PCR y digestión con Nla III. Hae III (-) 20 798 c. Varas 32 . La mutación con cambio de sentido (missense) p.R50X.148C>T CGA→TGA p. Área Química Biológica Dra. es decir hay un cambio de Triptofano por Arginina. es decir una Arginina es sustituida por un codón de terminación y se obtiene una proteína truncada susceptible a la degradación.W798R Tryp→Arg Si. Silvia M. Se la puede detectar por amplificación por PCR y digestión con BsrBI. La mutación con cambio de sentido (missense) p. La mutación genera un sitio de corte para la enzima NlaIII.613G>A GGC→AGC p. W798R.G205S.Química Biológica Patológica Tema 10: Glucogenosis Año: 2013 Tabla Nº5b : Características de las mutaciones más frecuentes Exón Codón Secuencia Cambio nt Cambio Tipo de mutación PCR-RFLP? aminoacídico 1 50 c. La mutación genera un sitio de corte para la enzima BsrBI. La mutación desaparece un sitio de corte para la enzima HaeIII.R50X Arg →Stop Si. Nla III (+) 5 205 c. BsrBI (+) La mutación terminadora p. en dos pacientes homocigotas para W797R (línea 3 y 5) y en uno heterocigota (linea4).Química Biológica Patológica Tema 10: Glucogenosis Año: 2013 Figura Nº9a: Gel de poliacrialmida al 12%.. donde se analiza las mutaciones R50X. 1993). 2006). Linea2: producto no digerido (903pb). Silvia M. Varas 33 . donde se analiza la mutación W797R. dado que los pacientes con enfermedad de McArdle presentan niveles aumentados en suero en Área Química Biológica Dra. aportan una información importante. Muestra la digestión con BsrBI en paciente normal (línea 6). Figura Nº9b: Gel de agarosa al 2%. Diagnóstico a-Determinación de la creatina quinasa sérica (CK) Los niveles séricos de CK. La mutación genera 2 fragmentos: 664 y 239 pb (Tomado de Rubio JC y col. G205S y K543T (Tomado de Tsujino y col. en la que se indicaba la incapacidad de los músculos esqueléticos de los pacientes para producir lactato durante el ejercicio físico se introdujo una prueba funcional de ejercicio en isquemia para diagnosticar a los pacientes. Brian McArdle. En los pacientes con enfermedad de McArdle no se observa dicho aumento y se obtiene una curva plana respecto al tiempo. tras finalizar el ejercicio se toman muestras sanguíneas para medir lactato a los minutos 1. A: curva de respuesta normal. y se realiza una primera toma de sangre en condiciones basales. Silvia M. B: curva plana de pacientes con glucogenosis tipo V. Figura Nº10 : Prueba de ejercicio en isquemia. 3. 5 y 10. con cifras de CK en torno a 1000 U/L (valor de referencia < 170 U/l). Varas 34 .Química Biológica Patológica Tema 10: Glucogenosis Año: 2013 forma persistente. Para ello se coloca un catéter en la vena antecubital. El fundamento de esta prueba se basa en la estimulación al máximo de la glucólisis muscular durante el ejercicio isquémico y la determinación de lactato y amonio (sirve como control de la prueba) producido. mientras que la curva de amonio será normal o con respuesta exagerada y sirve para detectar falsos positivos.Prueba de ejercicio en isquemia Desde la primera descripción de la enfermedad por el Dr. después el paciente comienza a realizar ejercicio abriendo y cerrando la mano durante 1 minuto. b. Área Química Biológica Dra. a continuación se sitúa un esfingomanómetro en el antebrazo del paciente inflándolo por encima (unos 50 mmHg) de su presión arterial. Interpretación: En los individuos sanos se produce un aumento de lactato entre 3 y 5 veces respecto al valor basal. .6±0.8±22 141.6±0.o±0. Con negrita se denota las diferencias estadísticamente significativas. Silvia M. i) depende en gran medida. con el fin de detectar la aparición del fenómeno del “segundo aliento” que es patognomónico en esta enfermedad.3 37. (2007). siendo esta metodología muy útil para el diagnóstico de alteraciones en la glucólisis.8 ±0.4 95. como consecuencia de la prueba. sensible y simple para diagnosticar pacientes con GSD V. de la capacidad y colaboración del paciente para realizar el test. Varas 35 . iii) existe riesgo de que se produzca un síndrome compartimental (causado por la inflamación muscular resultante de la necrosis y de la disminución del flujo sanguíneo local).7±0. 2007). ii) existe variabilidad preanalítica en la medida del lactato sérico. Estrategia de diagnóstico Área Química Biológica Dra. La prueba realizada de manera controlada.7± ±6.2 1.2±39. Es un método específico.6± CK (UI/L) 2889±588 3118±1520 Variables séricos a luego sobrecarga Lactato (mM/L) (al final del test) 1. c.3 4. a un ritmo moderado con una carga constante de trabajo.Prueba en cicloergómetro Es una prueba fisiológica.Tabla tomada de Rubio y col.4 Glucosa (mg/dl) (despues ingestión de sacarosa) 7.3 Lactato (mM/L) (antes ingestión de sacarosa) 0.3 7. donde los pacientes son homocigota o heterocigota para la mutación C34T.7±0.1 0.5 NH3+ (umol/L) (al final del test) 173. en la que se monitoriza el ritmo cardíaco durante el pedaleo en un cicloergómetro cuando se ejerce una resistencia constante al mismo.Química Biológica Patológica Tema 10: Glucogenosis Año: 2013 Parámetro medido Paciente Homocigota Paciente Heterocigota (n=18) (n=5) Variables séricos a nivel basal Glucosa (mg/dl) (antes ingestión de sacarosa) 5.2 CK (UI/L) después de la sesión de ejercicio 3157±718 3229±1595 CK: actividad sérica de creatin quinasa *.1±0. OJO FALTA LOS VALORES DE LOS PACIENTES WT! Si bien es una prueba con aplicabilidad diagnóstica. (para mas detalles de su realización ver al final en Rubio JC y col. Se ha indicado la posibilidad de realizar esta prueba diagnóstica en ausencia de isquemia. presenta algunos problemas.1 NH3+ (umol/L) ±17. sin producir las complicaciones que genera el test isquémico.3±0. Área Química Biológica Dra. En 1959. Hers describe 3 pacientes. ii) secuenciación completa de los exones. lo que aumentaría la eficiencia de la estrategia llegando a una identificación de los dos alelos mutados en el 75% de los pacientes. (2009) comienza con criterios de inclusión clínicos: intolerancia al ejercicio. no sería necesario practicar una intervención invasiva como es la biopsia muscular para diagnosticar la enfermedad. y marcado incremento del contenido de glucógeno en el hígado con actividad normal de glu-6-fosfatasa. 8. Varas 36 . la estrategia propuesta consta de las siguientes etapas: i) cribado secuencial mediante métodos sencillos de PCR-RFLP en función de la frecuencia de las tres mutaciones más comunes en la población española. p. fenómeno del segundo aliento y mioglobinuria. Silvia M. en tres de cada cuatro pacientes (75%). una gran proporción de pacientes con enfermedad por almacenamiento de glucógeno no pudo ser clasificada como perteneciente a cualquiera de los tipos que habían sido descritas anteriormente. TIPO VI (DEFICIENCIA DE FOSFORILASA HEPÁTICA. Siguiendo este protocolo. curva plana de ácido láctico en la prueba de ejercicio en isquemia. ya que es una isoforma que solo se expresa en este tejido. solo se puede realizar en una biopsia de hígado. 17 y 18.R50X. A partir de DNA obtenido de muestra sanguínea.W798R y p. 14. ENFERMEDAD POR ALMACENAMIENTO DE GLUCÓGENO. Historia y descripción general Entre los años 1950 y 1960.G205S. que presentan una mayor incidencia de mutaciones. hipoglucemia leve. tanto en la deficiencia primaria de esta enzima o como consecuencia del déficit de la glucógeno fosforilasa quinasa. estos pacientes tenían hepatomegalia. lo que permitiría caracterizar definitivamente cerca del 60% de los pacientes. 1. La actividad glucógeno fosforilasa en el hígado puede estar disminuida. ENFERMEDAD DE HERS) El diagnóstico de la glucogenosis hepática por deficiencia de la actividad de glucógeno fosforilasa. Por lo tanto. elevación persistente de CK. para poder llegar al diagnóstico fiable de uno u otro déficit habrá que medir ambas enzimas.Química Biológica Patológica Tema 10: Glucogenosis Año: 2013 El protocolo propuesto por JC Rubio y col. p. PGYM:es el gen para la isoforma muscular de la fosforilasa. muchos adultos están asintomáticos. Ellos son codificadas por los genes por separado. que han sido asignadas a los cromosomas 11. y el cerebro (B). Silvia M. La hepatomegalia puede remitir a medida que el niño crece. aunque menor que en la glucogenosis III. manifestándose en la lactancia o infancia. Suelen presentar. 14 . Las transaminasas pueden estar moderadamente elevadas. La hiperlipidemia es moderada con aumento de los triglicéridos y del colesterol. suele ser hepatomegalia. Esta curva no diferencia entre el déficit de fosforilasa quinasa y el de fosforilasa. distensión abdominal y retraso del desarrollo. y 20. los cuales provocan cetonemia. PGYL: es el gen para la isoforma hepática de la fosforilasa y PGYB: es el gen para la isoforma cerebro de la fosforilasa. respectivamente. El diagnóstico exacto exige la determinación de las actividades enzimáticas en diferentes muestras de tejido y células hemáticas. aunque los pacientes pueden estar libres de síntomas y llevar una vida normal. No suele haber ácidosis metabólica y los niveles de ácido láctico y ácido úrico son normales.Química Biológica Patológica Tema 10: Glucogenosis Año: 2013 La clínica de estos procesos. Área Química Biológica Dra. cierta elevación de las transaminasas y de los lípidos en el suero. habitualmente mas leve que en otras glucogenosis. Evolución Clínica y complicaciones En los pacientes con glucogenosis VI la hepatomegalia puede ser masiva. Luego del ayuno nocturno la curva de glucagón se caracteriza por aumento de la glucemia sin aumento del lactato. describiéndose algún caso con progresión a cirrosis en la infancia. Algunas mutaciones del gen de la fosforilasa quinasa se han asociado con fenotipos clínicos más graves. El curso clínico es benigno y las alteraciones clínicas y bioquímicas así como la hepatomegalia disminuyen con la edad. Puede haber retraso motor por hipotonía muscular en la forma autosómica recesiva con afectación muscular y hepática. Genética Tres isoformas de fosforilasa son conocidos: las isoformas de músculo (M). La hipoglucemia sintomática es excepcional. sin embargo. hígado (L). excepto en los períodos de ayuno muy prolongados. Varas 37 . como lo demuestra el aumento del nivel de la bilirrubina sérica y recuento de reticulocitos y 2. Ellos presentaban fatiga e intolerancia al ejercicio como en el tipo V. El glicógeno muscular estaba aumentado con actividad de fosforilasa normal y con actividad no detectable de fosfofructoquinasa. (2) se produce una anemia hemolítica compensada. (3) hay hiperuricemia siempre presente y exagerado aún más por el ejercicio muscular a un grado más grave que la observada en la enfermedad de almacenamiento de glucógeno tipo V o tipo III. ENFERMEDAD POR ALMACENAMIENTO DE GLUCÓGENO. hígado (L). pero resistentes a la digestión de diastasa y (5) intolerancia grave al ejercicio particularmente aguda después de las comidas especialmente las que son ricas en hidratos de carbono. los síntomas son más severos que los observados en el tipo de enfermedad por almacenamiento de glucógeno V. En la enfermedad de tipo VII. La enzima de plaquetas es del mismo tipo que el de los fibroblastos. Los genes para el músculo. 21 y Área Química Biológica Dra. Varas 38 . ENFERMEDAD DE TARUI) La enfermedad por almacenamiento de glucógeno es conocido como enfermedad de Tarui en reconocimiento de la descripción enzimática y clínica en 1965 de una familia con 3 hijos afectados (una mujer y dos varones) en su segunda década de vida. en forma secundaria al bloqueo de la glucólisis en el paso de la fosfofructoquinasa. Bioquímica / base molecular de la enfermedad Fosfofructoquinasa es una enzima tetramérica derivada de tres loci genéticos que codifican para las subunidades de músculo (M). Silvia M. El ejercicio vigoroso produce calambres musculares severos y mioglobinuria. varias características que diferencian el tipo VII de la enfermedad de tipo V. Los pacientes experimentan la aparición temprana de la fatiga y el dolor con el ejercicio. y plaquetas (P).Química Biológica Patológica Tema 10: Glucogenosis Año: 2013 9. la intolerancia al ejercicio es evidente en la infancia. (1) para la mayoría de los pacientes. Hay. TIPO VII (DEFICIENCIA DE FOSFOFRUCTOQUINASA MUSCULAR. sin embargo.3-bisfosfoglicerato de eritrocitos que también disminuye. (4) un polisacárido anormal está presente en las fibras musculares y ácido peryódico de Schiff-positivo. y el ataque puede estar asociado con náuseas y vómitos. el hígado y los tipos de las plaquetas se asignan a los cromosomas 12. Hallazgos clínicos Las características clínicas son muy similares a la enfermedad por almacenamiento de glucógeno tipo V. mientras que los eritrocitos carecen de las isoenzimas M4 e híbridos.Química Biológica Patológica Tema 10: Glucogenosis Año: 2013 10. y ML3). Evitar el ejercicio intenso es recomendable para prevenir los ataques agudos de calambres musculares y mioglobinuria. Estas subunidades se expresa de forma variable en diferentes tejidos. Como por otras enfermedades musculares de almacenamiento de glucógeno se debe evitar las Área Química Biológica Dra. Varas 39 . y la disminución de la deformabilidad en los eritrocitos. Silvia M. M4 y L4 y tres formas híbridas (M3L. respectivamente. La ausencia de la isoenzima M de fosfofructoquinasa también puede demostrarse en las células sanguíneas y fibroblastos. La relación entre el nivel de actividad residual fosfofructoquinasa en el músculo esquelético y la expresión fenotípica de la enfermedad no está todavía clara. Para la mayoría de los pacientes. el aumento de los iones de calcio intracelular. los pacientes con la forma miopática de aparición tardía de la deficiencia de fosfofructoquinasa tiene tanto las isoenzimas híbridas que contienen M y L4 en sus eritrocitos. que representa alrededor del 50 por ciento de la actividad de fosfofructoquinasa de los eritrocitos normales. El mecanismo para la anemia hemolítica compensada se ha atribuido a una disminución de recambio de ATP. pero todavía expresa L4. L2M2. La subunidad M residual puede explicar los síntomas leves y la aparición tardía de esta variante de la deficiencia fosfofructoquinasa. y la formación de tetrámero aleatoria produce cinco isoenzimas. Diagnóstico El diagnóstico molecular es útil sólo en poblaciones de pacientes limitados o en familias con mutaciones conocidas. un defecto genético de la subunidad M (GenBank U24183) provoca una falta total de la actividad de la enzima en el músculo. Tratamiento No existe un tratamiento específico para esta condición. En contraste. En la deficiencia clásica de fosfofructoquinasa de músculo. El músculo maduro sólo expresa la subunidad M y contiene únicamente el homotetrámero M4. el diagnóstico requiere la demostración bioquímica o histoquímica del defecto enzimático en el músculo. Los eritrocitos expresan tanto la subunidad M como la L. El beneficio clínico de una dieta cetogénica ha sido reportada en un niño con deficiencia de fosfofructoquinasa infantil con artrogriposis. TIPO IX. Genética La enfermedad de almacenamiento de glucógeno.Química Biológica Patológica Tema 10: Glucogenosis Año: 2013 estatinas y las precauciones de la hipertermia maligna en los pacientes sometidos a anestesia. (DEFICIENCIA FOSFORILASA QUINASA) Historia y descripción general McKusick. se incluyen para su comparación. Varas 40 . en OMIM (Online Mendelian Inheritance in Man) clasificó a la deficiencia de fosforilasa quinasa hepática como una enfermedad ligada al cromosoma X. Diagnóstico Establecer el diagnóstico del tipo de enfermedad por almacenamiento de glucógeno IX es un reto debido a la heterogeneidad genética que subyace y expresividad variable. tipo VII se hereda como un rasgo autosómico recesivo. En este capítulo nos referimos a todas las deficiencias de la fosforilasa quinasa como el tipo de enfermedad por almacenamiento de glucógeno tipo IX. y el modo de herencia. 10. y mutaciones missense. ENFERMEDAD POR ALMACENAMIENTO DE GLUCÓGENO. la deficiencia de la fosforilasa quinasa en el ser humano se divide en seis subtipos (tabla Nº 6). Silvia M. como del tipo VIII. de músculo o biopsia del corazón son necesarios para confirmar algunos casos bioquímicamente. Basado sobre el gen / subunidad implicados. El ensayo de la enzima Área Química Biológica Dra. La clasificación numérica confusa fue debida en parte a una falta de conocimiento del complicado sistema que activa a la fosforilasa. que se diferencian en los tejidos afectados y los modos de herencia. No hay ninguna correlación genotipo-fenotipo. Dos modelos de roedores. La deficiencia de la fosforilasa quinasa no es siempre detectable por el ensayo de los eritrocitos y la biopsia de hígado. Se han sido identificadas las mutaciones múltiples. sabiendo que la fosforilasa quinasa se compone de cuatro subunidades codificadas por diferentes genes en diferentes cromosomas (tanto el cromosoma X como distintos autosomas) y expresados diferencialmente en los distintos tejidos. marco de lectura. La complejidad genética es ahora más clara. incluyendo los defectos de empalme. los tejidos que son principalmente afectados. con un patrón de herencia autosómico recesivo. Varas 41 . Una deleción única grande del gen PHKA2 se atribuyó a la recombinación homóloga desigual entre las repeticiones Alu en los intrones 19 y 26 en un niño japonés (Fukao et al. Silvia M. El gen que codifica la subunidad PHKA2 α ha estado implicado más comúnmente.. 2003. con la consiguiente herencia ligada al X. células Autosómica PHK B β de la sangre. células Ligada al X PHK A2 αL sangre IX-a2 humano hígado Ligada al X PHK A2 αL IXb humano Hígado. Las mutaciones la subunidad γ del gen PHKG2 esta asociado con afectación hepática grave. La elevación de tetrasacárido urinario se confirmó en cuatro de siete pacientes con deficiencia de la fosforilasa quinasa en los eritrocitos. Área Química Biológica Dra. el análisis de mutación se necesita para la subtipificación de la enfermedad.. Así. Tabla Nº 6: Subtipos causantes de Enfermedad por almacenamiento de glucógeno tipo IX Subtipos Especies Tejidos Herencia Gen mutante Subunidad afectados IX-a1 humano Hígado. independientemente de la presencia de la deficiencia en los eritrocitos (Beauchamp y col. células Autosómica PHK G2 γTL sangre IXd humano Músculo Ligada al X PHK A1 αM IXe humano músculo Autosómica ? IXf humano corazón Autosómica ? ? I-ratón músculo Ligada al X PHKA1 αM gsd-rata hígado Autosómica PHKG2 γTL La detección de mutaciones de tipo IX requiere secuenciar los genes para tres subunidades del hígado. con la hipoglucemia recurrente y la fibrosis hepática (Beauchamp et al. en muchos casos. seguido por el gen que codifica la subunidad PHKB β. y la deficiencia de las subunidades β y γ . Burwinkel et al.). 2007). 2005).. 2007. 2007). proporcionando una prueba de detección menos invasiva y potencialmente útil (Morava et al. músculo IXc humano Hígado.Química Biológica Patológica Tema 10: Glucogenosis Año: 2013 también es incapaz de diferenciar entre la deficiencia de la subunidad α. Para los adultos se debe administrar 1 mg im.Química Biológica Patológica Tema 10: Glucogenosis Año: 2013 Tratamiento El tratamiento para la deficiencia de la fosforilasa quinasa de hígado es sintomático. Varas 42 . no precisan tratamiento. pero remite a medida que el niño se hace mayor.4 que alargan las cadenas de moléculas de glucosa para formar glucógeno. El pronóstico es generalmente bueno. tomar 2 ml de sangre para la glucosa y el lactato. si es necesario. 12. En la enfermedad por almacenamiento de glucógeno tipo 0. pero la mayoría de los pacientes no requieren tratamiento específico. Silvia M. La monitorización del seguimiento de pacientes con glucogenosis se detalla en la tabla Nº8. Una dieta alta en carbohidratos y comidas frecuentes son eficaces para prevenir la hipoglucemia. ENFERMEDAD POR ALMACENAMIENTO DE GLUCÓGENO. En general. salvo en formas graves. sólo se deteriora la síntesis de glucógeno en el hígado. tiempo de 30 ‘ tomar 2 ml de sangre para la glucosa y el lactato tiempo de 60 ‘ tomar 2 ml de sangre para la glucosa y el lactato Área Química Biológica Dra. tiempo 0 min. Prueba de sobrecarga con glucagón: Procedimiento: Tener una cánula en la fosa antecubital con un buen acceso para la administración de glucosa. La deficiencia genética de la actividad de sintasa de glucógeno hepático (GYS2) en los seres humanos parece ser muy raro. TIPO 0 (DEFICIENCIA GLUCÓGENO SINTASA HEPÁTICA) La glucógeno sintasa cataliza la formación de puentes α-1. Evolución Clínica y complicaciones En la tipo IX puede existir hepatomegalia desde estadíos tempranos de la vida. Inmediatamente después administrar glucagón 20 microgramos / kg im (los niños). La elevación de las transaminasas suele ser mínima. DIAGNÓSTICO BIOQUÍMICO Pruebas funcionales: dentro de estas pruebas se encuentra la sobrecarga oral de glucosa y determinación de glucosa posterior la sobrecarga IV de glucagón. 11. hay un aumento en la glucosa plasmática > 4 mmol / L (>72mg/dl). Niños: en sujetos normales.60 mg/dl). B: curva plana. En algunos tipos de glucogenosis la actividad enzimática deficiente en el hígado también lo es en el músculo. mediante su medida en una biopsia de hígado.1. La mayor tolerancia en adultos puede ser explicado por una severidad menor de la enfermedad en los adultos. hay un aumento en la glucosa plasmática > 2 mmol /L (32mg/dl) y una concentración de lactato en plasma en pacientes ayunados o estimulados < 2. Varas 43 . la indicación de que enzima medir y en que tejido dependerá de las características clínicas y biológicas de cada paciente (Tabla Nº7). Figura Nº 11: Prueba de tolerancia a glucagón.Diagnóstico bioquímico-genético de las glucogenosis hepáticas El diagnóstico bioquímico de las glucogenosis hepáticas se basa en la detección de la actividad enzimática deficiente.4 mmol / L (21. Se completa con la cuantificación de la concentración del glucógeno y con la determinación de su estructura. Silvia M. 12. A: curva de respuesta normal.Química Biológica Patológica Tema 10: Glucogenosis Año: 2013 tiempo de 90’ tomar 2 ml de sangre para la glucosa y el lactato tiempo de 120 ‘ tomar 2 ml de sangre para la glucosa y el lactato Interpretación Adultos: en sujetos normales. la deficiencia de la enzima hepática se expresa parcialmente en células sanguíneas (eritrocitos o leucocitos). Por tanto. En otros casos. Área Química Biológica Dra. Tipo de muestra El tipo de muestra a enviar dependerá del diagnóstico de presunción. Si además del hígado. claramente etiquetado (nombre y apellido del enfermo. naturaleza de la muestra) que Área Química Biológica Dra. (3) El diagnóstico enzimático se puede realizar en una biopsia de hígado y de músculo (4) La actividad normal en los eritrocitos no descarta que exista una deficiencia que solo se expresa en el hígado o en el músculo. por su escasez.molecular. en el mismo acto quirúrgico se puede tomar una biopsia de los músculos de la pared abdominal. como se indica en la tabla 7. 13.Química Biológica Patológica Tema 10: Glucogenosis Año: 2013 Tabla Nº7: Diagnóstico bioquímica-genérico. además. resistente a la congelación. en estos casos el diagnóstico solo se puede hacer en estos tejidos. En todos los casos se enviara. El material obtenido por punción. Silvia M. pequeño (si es posible un criotubo de 2-5 ml) y vacío. Por ello. se quiere estudiar el tejido muscular.2. se enviará biopsia de hígado y de músculo.1. solo permite estudios enzimáticos muy limitados. CONDICIONES PARA LA OBTENCIÓN Y ENVÍO DE LAS MUESTRAS 13. Varas 44 . una muestra de sangre total en EDTA para el diagnóstico genético. en un tubo con tapón. Inmediatamente después de la toma. 13. cada biopsia se colocara por separado. de ser posible. (2) En este tipo. Obtención de muestras Muestra a tomar Diagnóstico de Músculo Hígado Eritrocitos Sangre Total * presunción Glucogenosis Ia + + Glucogenosis Ib (1) + + Glucogenosis III (2) (4) + + + + Glucogenosis IV (3) + + + Glucogenosis VI + + Glucogenosis IX (4) + + + + * Para el diagnóstico genético-molecular (1) El diagnóstico enzimático solo se puede realizar en una biopsia de hígado no congelado.Obtención de biopsias La biopsia hepática o muscular se puede tomar por punción con aguja o quirúrgicamente. se recomienda la biopsia quirúrgica. Eliminar el plasma. en algunos casos. etc. 10 min. La cantidad mínima recomendada para hígado y músculo es de unos 25 mg (el tamaño de un garbanzo). 14. legumbres. Para ello. Se colocaran en una caja de telgopor con hielo seco. Área Química Biológica Dra. Varas 45 .89 mmol/L) y sus consecuencias metabólicas. 13. La cantidad de hielo seco se adaptara en función del tiempo de transporte (1 Kg. 10 min. Los resultados obtenidos con ambos métodos son similares.500 rpm.Centrifugar al menos 2 ml de sangre heparinizada a 1. 13. a) Modificaciones en la dieta oral • Uso de comidas ricas en hidratos de carbonos de absorción lenta o semilenta: arroz.Obtención de muestras de sangre y eritrocitos Como se indica en la tabla 7.Transporte Todas las muestras. sangre o eritrocitos. Congelar inmediatamente el último precipitado de eritrocitos (-60° C) y guardar a esta temperatura hasta su envío. .. extraída en los tubos con EDTA. pan. Tratamiento dietético-nutricional El objetivo del tratamiento nutricional es prevenir la hipoglucemia (mantener los niveles plasmáticos de glucosa > 3. aproximadamente). mezclar cuidadosamente y centrifugar 1. Se agitarán y congelarán. Silvia M.Química Biológica Patológica Tema 10: Glucogenosis Año: 2013 se cerrara y se congelara (-60°C o a temperatura inferior).9% al sedimento de eritrocitos. pasta. dura 24 horas. deben permanecer congeladas durante toda la duración del transporte.Eliminar el sobrenadante y repetir la operación anterior por tres veces. biopsias. TRATAMIENTO EN LA GLUCOGENOSIS TIPO I: 1. a – 60ºC.500 rpm. se pueden necesitar muestras de sangre tratada de distinta forma: a) Sangre total: tres muestras de 2 ml de sangre. Añadir doble volumen de ClNa 0.3.4. se utilizan básicamente dos estrategias: la realización de comidas frecuentes (cada 2 a 4 horas) ricas en hidratos de carbono durante el día junto a una infusión nocturna de glucosa a través de una sonda nasogástrica o bien la administración de almidón crudo de maíz. .. b) Eritrocitos separados de la siguiente forma: . inmediatamente. Los requerimientos de glucosa se basan en la tasa estimada de producción endógena de glucosa.9mmol/L (70 mg/dL) . Se recomienda comenzar con una cantidad de glucosa de 7 mg/kg/minuto y ajustar Área Química Biológica Dra. Tg.400 mg/dL) muestras) ≥ 0. Tabla Nº8: Monitorización adecuado de la dieta (objetivos) Parámetro Medida Sangre .12 horas. Silvia M.Estudio lipídico completo (Ct.5 litros al día.6 mmol/L ( 5. Cociente lactato/creatinina Tabla Nº 9: Seguimiento en pacientes con glucogenosis I Laboratorio Frecuencia . Lactato (antes de la comida) 2. Lactato (orina de 12 hs o ≥ 0.0 mmol/L (18-45 mg/dL) Orina . Limitar la ingesta de leche a 0. Se sugiere que el contenido de la dieta siga la siguiente distribución: Hidratos de carbono 60-65%.Estudio basal . La infusión no debe comenzar después de 1 hora de la última comida ni el desayuno mas tarde de 15 minutos después de suspender la infusión. Varas 46 . No esta claro si estos pacientes tienen requerimientos energéticos más elevados. Glucemia ≥ 3.0 – 5. b) Nutrición enteral nocturna Administración de una infusión de glucosa o de polímeros de glucosa o de una formula enteral sin lactosa ni fructosa a lo largo de 10. proteínas 10-15% y lípidos 20-30% del aporte calórico total.Determinación de glucemia capilar a lo largo del día 3-6 meses .Química Biológica Patológica Tema 10: Glucogenosis Año: 2013 Restringir los carbohidratos de absorción rápida: sacarosa y fructosa. HDLc LDLc y VLDL) Ácido Úrico Equilibrio ácido-base Función hepático y renal Hemograma y recuento diferencial . que disminuyen con la edad.Orina de 24 hs: Albúmina Aclaramiento Excreción de lactato Algunos autores recomiendan restringir las purinas y la grasa.12 . 2. d) Suplementos vitamínicos y de minerales Es necesario suplementar con vitaminas y minerales. Con el fin de evitar complicaciones se realiza mediante control ecográfico. Asimismo se utiliza profilaxis antibiótica quirúrgica en todos los casos (cefalosporina de 3º generación). 0.Inhibidores de la enzima de conversión de angiotensina: captopril. Este aporte nocturno de glucosa debe mantenerse incluso una vez terminado el crecimiento y el desarrollo.3 mmol/L. permitiendo mantener la glucemia durante 6 a 8 horas en vez de las 3 horas de una toma equivalente de glucosa. e) Planificación y monitorización de la dieta f) Otros tratamientos para evitar la hipoglucemia (no contrastados) .9 y 5. Área Química Biológica Dra. Tratamiento de las complicaciones a. para cubrir requerimientos. tapioca.Complicaciones renales . especialmente con calcio.2 mg antes de cada comida.Química Biológica Patológica Tema 10: Glucogenosis Año: 2013 posteriormente a la baja (4-6 mg/kg/minuto) para mantener glucemias entre 3. sugerimos la realización de una gastrostomia para alimentación. .Moderada restricción proteica. Como la necesidad de la nutrición enteral nocturna es prolongada. El almidón de maíz (Maicena) se prepara en una suspensión de agua a temperatura ambiente con una relación peso: volumen de 1:2. Varas 47 . c) Almidón crudo de maíz Su efecto se basa en el hecho de que la glucosa procedente del almidón de maíz no cocinado se libera y absorbe mas lentamente. cada 4 a 6 horas. Silvia M.1-0.Tratamiento de la insuficiencia renal crónica.5 g/kg. El uso de otros almidones (arroz. No existe tanta unanimidad en lo referido a lactantes. utilizando una cantidad de almidón similar a la tasa estimada de producción endógena de glucosa durante el ayuno.Diazoxido a dosis bajas: 3-5 mg/kg/día. . .6 g/kg y 2. trigo) obtiene resultados discretamente inferiores a los del almidón de maíz. No debe administrarse con azucares de absorción rápida.Inhibidores de la amilasa intestinal: Voglibose.No existe tratamiento preventivo. Persiste hiperfiltracion glomerular a pesar de un tratamiento dietética adecuada precoz. . Este régimen puede usarse con seguridad por encima de los 2 años de edad con dosis de almidón entre 1. Área Química Biológica Dra. TIPO III El tratamiento dietético es menos exigente que en glucogenosis I: no precisa restricción de fructosa. mientras que para otros el aspecto basal de la dieta es un aumento de las proteínas y una limitación de los azucares.Valoración de la dieta. Se recomienda evitar los períodos prolongados de ayuno y las tomas nocturnas adicionales en los episodios infecciosos. en presencia de hipoglucemia el manejo ha de ser similar al de una glucogenosis I (tomas frecuentes durante el día ricas en hidratos de carbono de absorción lenta junto a una enteral nocturna o suplementos de almidón crudo de maíz). pero el único tratamiento efectivo es el trasplante hepático.5-1.Restricción de purinas.Medidas preventivas: 400-800 UI de vitamina D3 + 0.Hiperuricemia . La nutrición enteral nocturna quedaría reservada para lactantes y niños pequeños con formas graves de glucogenosis III (hipoglucemia precoz. .Ejercicio físico regular.Opcional: alcalinizar la orina con bicarbonato sodico 1-2 mmol/kg/dia (80-170 mg).0 g de calcio al día. c. miopatía o disfunción hepática importante). Para unos autores. . sacarosa ni lactosa. La distribución calórica de la dieta: hidratos de carbono 55-60%. Varas 48 . . TIPO IV El almidón crudo de maíz y la nutrición enteral continua pueden mejorar temporalmente la situación clínica.Osteoporosis . proteínas 15-20% y lípidos 20-30%.Química Biológica Patológica Tema 10: Glucogenosis Año: 2013 b. TIPO VI No esta claro el papel del tratamiento dietético excepto en lactantes y niños pequeños. . Silvia M.Alopurinol 10-15 mg/kg/dia. Es bastante discutida la necesidad de hacer una dieta hiperproteica. nhs.63:1782-1784 Área Química Biológica Dra. Martín1. J. Maté-Muñoz . Martín.uk (Pruebas de laboratorio e interpretación). E. 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