Mucopolisacaridosis: diagnóstico enzimático de 20 años en Cuba

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1 ORIGINAL Mucopolisacaridosis: diagnóstico enzimático de 20 años en Cuba C. Menéndez-Sainz a, S. González-García a, M. Peña-Sánchez a, C. Zaldívar-Muñoz b, A. González-Quevedo a MUCOPOLISACARIDOSIS: DIAGNÓSTICO ENZIMÁTICO DE 20 AÑOS EN CUBA Resumen. Introducción. Las mucopolisacaridosis (MPS), dentro de los errores innatos del metabolismo, se caracterizan por sus manifestaciones clínicas graves (esqueléticas, neurológicas y viscerales), con un curso crónico y progresivo, que conducen a la muerte en etapas tempranas de la vida. Objetivo. Diagnosticar enzimáticamente y caracterizar las MPS en la población cubana. Sujetos y métodos. Se remitió un total de 664 pacientes con sospecha clínica de algún tipo de MPS al Instituto de Neurología y Neurocirugía de La Habana para determinar la posible deficiencia enzimática y clasificar el tipo de MPS. Las determinaciones enzimáticas de alfa-l-iduronidasa, N-alfa-acetilglucosaminidasa, beta-galactosidasa, arilsulfatasa B y beta-glucuronidasa se realizaron en homogenado de leucocitos para MPS I, IIIB, IVB, VI y VII, respectivamente, en pacientes, padres y controles. Resultados. Se diagnosticaron 42 casos de MPS: MPS I (62%, n = 26), MPS VI (29%, n = 12), MPS IIIB (7%, n = 3) y MPS IVB (2%, n = 1). No se identificó ningún paciente con MPS VII. Los pacientes con MPS diagnosticados fueron de ambos sexos, y el rango de edad osciló de 4 meses a 10 años. La actividad específica de las enzimas estudiadas fue deficitaria en pacientes respecto a padres y controles. El porcentaje de actividad resultó inferior en pacientes respecto a padres. Conclusión. Estos estudios permitieron valorar las deficiencias enzimáticas y establecer el diagnóstico de las MPS I, IIIB, IVB, VI y VII en la población cubana. [REV NEUROL 2009; 49: ] Palabras clave. Enfermedades hereditarias. Enzimas lisosomales. Errores innatos. Leucocitos. Metabolismo. Mucopolisacaridosis. Aceptado tras revisión externa: a Instituto de Neurología y Neurocirugía. b Facultad de Biología. Universidad de La Habana. La Habana, Cuba. Correspondencia: Dra. Caridad Menéndez Sainz. Instituto de Neurología y Neurocirugía. Calle 29 y D. Vedado. CP La Habana, Cuba. cary@infomed.sld.cu Trabajo financiado por el Ministerio de Salud Pública de Cuba a través del proyecto Proceso de extensión del diagnóstico bioquímico de enfermedades lisosomales en Cuba. 2009, REVISTA DE NEUROLOGÍA INTRODUCCIÓN Las mucopolisacaridosis (MPS) son un grupo de enfermedades autosómicas recesivas (excepto la tipo II, que está ligada al cromosoma X) causadas por la deficiencia de enzimas lisosomales que degradan los glucosaminoglicanos [1]. Según la deficiencia enzimática se afecta, de forma separada o combinada, la degradación de heparansulfato, dermatansulfato, queratansulfato y condroitinsulfatos 4 y 6, y, por tanto, varía el patrón de excreción de glucosaminoglicanos a través de la orina [1]. Las MPS se clasifican, según las deficiencias enzimáticas específicas, en: tipo I (Hurler, Hurler/Scheie y Scheie), tipo II (Hunter), tipo III (Sanfilippo A-D), tipo IV (Morquio A y B), tipo VI (Maroteaux-Lamy), tipo VII (Sly) y tipo IX (Natowicz) [2]. Existen similitudes clínicas entre los subtipos de MPS y un amplio espectro de manifestaciones clínicas, en las que es común la aparición de disostosis múltiple, infecciones respiratorias recurrentes, baja talla, hernia umbilical y pelo ralo, además de otras alteraciones neurológicas y sensoriales, como sordera, opacidad corneal, degeneración retiniana, hidrocefalia, compresión cervical o de las raíces y nervios periféricos por anomalías esqueléticas, y en algunos casos retraso mental con diferente grado de gravedad. Este espectro va desde una rápida progresión, que se corresponde con un inicio temprano (lo que lleva a una muerte temprana), hasta la forma más atenuada, caracterizada por un inicio tardío y progresión lenta (frecuentemente con una sobrevida normal) [3]. Las MPS son enfermedades infrecuentes y los datos epidemiológicos son escasos y varían según las regiones y etnias. Clarke estableció que la incidencia global de MPS debe ser de 1 por nacidos vivos [2]. El diagnóstico de MPS comienza con la sospecha clínica ante la aparición de los primeros síntomas. Posteriormente, se realizan diferentes estudios bioquímicos, genéticos, imaginológicos y oftalmológicos. El diagnóstico bioquímico de estas enfermedades se basa en la determinación de la actividad enzimática en suero, leucocitos y cultivo de fibroblastos. Además, se debe realizar la determinación de glucosaminoglicanos excretados en la orina [3]. Para los diferentes subtipos clínicos de una determinada MPS en la que los ensayos enzimáticos no logran diferenciarlos, se ha notificado que la resonancia magnética podría ser útil si la enfermedad cursa con retraso mental [4]. El objetivo de este trabajo es el diagnóstico enzimático y la caracterización de MPS tipo I, IIIB, IVB, VI y VII en un grupo de la población cubana. SUJETOS Y MÉTODOS En un período de 20 años ( ), se recibieron en el Instituto de Neurología y Neurocirugía de La Habana, Cuba, 664 pacientes de diferentes partes del país con sospecha clínica de padecer algún tipo de MPS. Se realizaron determinaciones enzimáticas con el propósito de confirmar el diagnóstico. En los primeros cinco años de este período, estos estudios también se realizaban en el Centro Nacional de Genética Médica de Cuba. Éstos no se incluyen en este registro. Para las determinaciones enzimáticas se emplearon homogenados de leucocitos obtenidos según los métodos de Skoog y Beck [5] y de Kolodny y Mumford [6]. Un control sano se procesó bajo las mismas condiciones que cada una de las muestras de pacientes, para así poder comparar los resultados. También se consideró, para las determinaciones enzimáticas, el estudio de al menos uno de los padres, lo que se hizo en la mayoría de casos positivos. 458

2 MUCOPOLISACARIDOSIS α-l-iduronidasa (nm/h/mg proteína) Arilsulfatasa B (nm/h/mg proteína) Pacientes Padres Controles Pacientes Padres Controles Media Media ± DE Media Media ± DE Figura 1. Actividad específica en leucocitos de α-l-iduronidasa en pacientes con mucopolisacaridosis I, padres y controles. ANOVA: F = 31,655; p < 0,0001. Figura 2. Actividad específica en leucocitos de arilsulfatasa B en pacientes con mucopolisacaridosis VI, padres y controles. ANOVA: F = 17,828; p < 0,0001. Para el diagnóstico enzimático de las MPS I, IVB y VII se determinó la actividad específica de α-l-iduronidasa (IDUA), β-galactosidasa (GLB1) y β-glucuronidasa (GUSB), respectivamente. Éstas se cuantificaron empleando métodos fluorimétricos con 4-metilumbeliferil-β-iduronido, 4-metilumbeliferil-β-D-galactopiranosido y 4-metilumbeliferil-β-D-glucuronidotrihidratado como sustrato, respectivamente (Sigma) [7-9]. Las lecturas se realizaron en un espectrofluorímetro Shimadzu RF-540 (excitación: 365 nm; emisión: 448 nm). Para el diagnóstico de las MPS IIIB y VI se determinó la actividad específica de N-α-acetilglucosaminidasa (NAGLU) y de arilsulfatasa B (ARSB), respectivamente. Estas mediciones se realizaron a través de un método colorimétrico con los sustratos p-nitrofenil-α-d-glucosamina y p-nitrocatecolsulfato, respectivamente (sigma) [10]. Se empleó un espectrofotómetro Shimadzu a una longitud de onda de 410 nm (NAGLU) y de 516 nm (ARSB). Todas las actividades específicas se expresaron en nm/h/ mg proteína. Las determinaciones de proteínas leucocitarias fueron a través del método de Lowry [11]. Las actividades de las enzimas también se expresaron como porcentaje de actividad específica. Se calcularon mediante la siguiente relación: actividad específica de pacientes o actividad específica de padres/ actividad específica de controles, donde se asume que la actividad del grupo control es de un 100%. Análisis estadístico Se conformó una base de datos para cada tipo de MPS con las referencias y resultados de los pacientes, padres y controles, que incluyó: nombre, edad, sexo, actividad enzimática específica y porcentaje de actividad específica. Se calculó la media y el error estándar para cada variable. Se aplicó análisis de varianza de una vía (ANOVA) para la comparación de múltiples medias con la prueba post hoc de Tukey, y la t de Student para la comparación de dos medias. Todos los cálculos estadísticos se realizaron con el programa Statistica 6.0, con un nivel de significación de 0,05. RESULTADOS De los 664 casos estudiados con sospecha de MPS, se diagnosticaron 42 (6,32%). La mayor cantidad de pacientes de MPS se correspondió con la tipo I, y la frecuencia fue de un 62% (n = 26). En orden descendente le siguen la MPS VI (n = 12; 29%), la MPS IIIB (n = 3; 7%) y la MPS IVB (n = 1; 2%). No hubo ningún diagnóstico con MPS VII. La distribución de pacientes de acuerdo con el fenotipo de MPS I (Hurler, Scheie y Hurler/Scheie) se muestra en la tabla I. Aunque bioquímicamente los fenotipos no pueden diferenciarse, a través de la clínica se encontró que Hurler y Hurler/Scheie (46,2 y 34,6%, respectivamente) fueron los más frecuentes. Para todas las MPS se notificaron pacientes de ambos sexos. La edad de diagnóstico de los pacientes con MPS IIIB era de 2, 3 y 12 años, y la del paciente con MPS IVB era de 6 años. La tabla II muestra la distribución de pacientes con MPS I y MPS VI de acuerdo con esta edad. La mayoría de los pacientes fue diagnosticada antes de los 6 años de edad (un 92% para MPS I y un 82% para MPS VI). La media de la edad de los pacientes con MPS I y MPS VI en el momento del diagnóstico fue de 6 años (de 4 meses a 10 años de edad). Por la baja frecuencia de casos positivos con MPS IIIB y MPS IVB, sólo se calculó la media de la AE de NAGLU y GLB1 en estos pacientes. En la MPS IIIB, la actividad en pacientes, padres y controles fue 28,9 (n = 3), 45,2 y 73,4 nm/h/mg proteína, respectivamente. En el caso de la MPS IVB, la actividad específica en el paciente y en controles fue de 4,5 (n = 1) y 14,5 nm/h/mg proteína, respectivamente. La actividad específica de IDUA en pacientes con MPS I se muestra en la figura 1. Se observa una diferencia altamente significativa entre los tres grupos experimentales (p < 0,0001). La comparación post hoc de medias estableció que la actividad fue significativamente más baja en pacientes respecto a controles (p < 0,001) y a padres (p < 0,01), así como la actividad de los padres respecto a los controles (p < 0,01). La actividad específica de ARSB en pacientes con MPS VI se muestra en la figura 2. Entre los tres grupos experimentales se obtuvo una diferencia altamente significativa (p < 0,0001). La actividad fue más baja en pacientes respecto a controles (p < 0,0001) y a padres (p < 0,01). No hubo diferencias entre padres y controles. La tabla III muestra el porcentaje de actividad específica de IDUA (MPS I) y ARSB (MPS VI). Ambos son significativamente más bajos en pacientes con respecto a los padres (p < 0,0001). DISCUSIÓN El primer estudio en Cuba que caracterizó enzimáticamente la deficiencia de IDUA lo realizó nuestro grupo de trabajo, Me- 459

3 C. MENÉNDEZ-SAINZ, ET AL Tabla I. Pacientes diagnosticados con MPS I según su fenotipo (n = 26). n % Hurler 12 46,2 Hurler/Scheie 9 34,6 Scheie 5 19,2 Tabla II. Distribución de pacientes con MPS según la edad. < 12 meses 1-5 años 6-10 años n Media ± DE n Media ± DE n Media ± DE MPS I 8 7 ± 1, ± 1, ± 1,41 MPS VI 2 7 ± 4, ± 1, ± 2,83 DE: desviación estándar; MPS: mucopolisacaridosis. néndez et al [12], en 23 pacientes durante un período de 14 años. Posteriormente, se notifiaron el diagnóstico prenatal de un caso con MPS I [13] y dos de MPS I tipo Hurler [14]. Del total de pacientes remitidos a nuestro instituto con sospecha clínica de padecer algún tipo de MPS, se confirmó el diagnóstico enzimático en 42 casos, para una frecuencia de 6,32%. Ésta es la primera vez que en nuestro país se realiza un estudio de frecuencia de MPS, y es comparable con un metaanálisis realizado por Hoffman en 1994, que abarcó varios países europeos, en el que se encontró que la frecuencia de diagnóstico oscilaba de 1,7 a 9,2% [15]. Sin embargo, en 1999, en Colombia, Uribe et al obtuvieron una frecuencia inferior de MPS (1,3%) [16]. La baja frecuencia que poseen estas MPS está en correspondencia con el comportamiento típico del resto de los errores innatos del metabolismo, denominados raros e infrecuentes [17]. La MPS I es una enfermedad de almacenamiento lisosomal debido a la deficiencia de la enzima IDUA (OMIM ) [18], que degrada heparansulfato y dermatansulfato, y su deficiencia provoca la acumulación celular de estos productos no degradados [18]. La deficiencia de IDUA provoca un amplio rango de síntomas clínicos y una heterogeneidad fenotípica debido a diferentes mutaciones alélicas en el gen IDUA [3]. De todas las MPS, la MPS I fue la que se diagnosticó más frecuentemente, con 26 casos (62%), respecto al total de las MPS. Esta última cifra es similar a lo comunicado por otros autores, que refieren una alta frecuencia de MPS I (46% [19] y 25% [20]) con respecto al total de las MPS diagnosticadas en estos estudios. El síndrome de Sanfilippo B o MPS IIIB (OMIM ) [18] es una enfermedad de almacenamiento lisosomal caracterizada por la acumulación de heparansulfato debido a la deficiencia de la enzima NAGLU. Clínicamente, los pacientes presentan una neurodegeneración progresiva, agresividad, cambios esqueléticos y supervivencia hasta la segunda década [1]. La frecuencia notificada de MPS IIIB, a partir del diagnóstico enzimático, fue del 7% respecto al total de diagnósticos. En Córdoba, Argentina, se obtuvo una frecuencia de un 30% respecto al total de MPS [21], y en Holanda se diagnosticó a 23 pacientes con tipo B (31,5%) [22]. Ambas cifras son altas si se comparan con la nuestra, lo que puede deberse a que muchas veces queden pacientes sin diagnosticar, porque el retraso mental no aparece generalmente acompañado de rasgos físicos muy dismórficos, producto de la alta heterogeneidad genética que acompaña la forma B, por la aparición de diferentes mutaciones alélicas [22]. Por otro lado, Nelson, en el norte de Irlanda, sólo encontró tres casos con enfermedad de Sanfilippo en nacidos vivos, lo que se atribuye a las características somáticas clínicamente tenues comunicadas en los primeros años de vida [23]. El síndrome de Morquio B o MPS IVB (OMIM ) [18] es una forma alélica de GM-1 gangliosidosis, causado por Tabla III. Actividad enzimática porcentual de α-l-iduronidasa y arilsulfatasa B en pacientes con MPS I y VI (media ± desviación estándar). α-l-iduronidasa (MPS I) Arilsulfatasa B (MPS VI) Pacientes 17,5 ± 2,3 a (n = 26) 27,3 ± 2,6 a (n = 12) Padres 58 ± 4 (n = 21) 65 ± 4,8 (n = 12) MPS: mucopolisacaridosis. a p < 0,0001 (t de Student). una mutación en el gen de la GLB1, caracterizado por displasia esquelética con deformidades óseas graves que provocan compresión de la médula espinal y opacidad corneal. No hay afectación del sistema nervioso central y el intelecto se conserva [24]. Al igual que la MPS IIIB, la MPS IVB, durante el período estudiado, resultó una enfermedad infrecuente, con un 2% respecto al total de diagnósticos. Un estudio en Alemania en un período de 15 años ( ) notificó un total de 53 casos con MPS IV, de ellos 51 con Morquio A y sólo dos con tipo B, para una frecuencia de un 0,42% respecto al total de diagnósticos de MPS (n = 474) en ese período [25]. Varios autores coinciden en que el tipo B o deficiencia GLB1 es mucho más infrecuente que el Morquio A, y no hay registros de incidencia mundial hasta el momento, a diferencia de lo que ocurre para la tipo A [25-27]. Sin embargo, existen indicios del síndrome de Morquio en la cultura tumaco-tolita que habitó en la región de la costa pacífica colomboecuatoriana desde el año 300 a.c. al 600 d.c. [28]. La enfermedad de Maroteaux-Lamy o MPS VI (OMIM 25320) [17] se debe a la deficiencia de N-acetilgalactosamina- 4-sulfatasa o ARSB [18], enzima implicada en la degradación de dermatansulfato. Existen tres fenotipos clínicos (grave, benigno e intermedio) atribuibles a la misma deficiencia enzimática [2]. Esta enfermedad fue la segunda de las MPS más frecuente, con un 29% del total de los diagnósticos. En el estudio de 15 años realizado en Alemania se comunicaron 31 casos con la enfermedad de Maroteaux-Lamy, para una frecuencia de un 6,5%, relativamente alta debido a la consaguinidad de la población de origen turco (16 casos). La MPS VI es una de las más infrecuentes [24], excepto en la población de Brasil [29]. La MPS VII (OMIM ) [18] la causa una mutación en el gen que codifica la GUSB y se caracteriza por la incapacidad de degradar el ácido glucurónico contenido en los glucosaminoglicanos. La mayoría de los pacientes presenta un fenotipo intermedio, con hepatomegalia, anormalías esqueléticas, facies toscas y retraso mental [30]. En el período estudiado en nuestro país, no se encontró ningún caso de MPS VII. Otros estudios tampoco notifican casos [25], y la bibliografía la refiere como la MPS de menor incidencia mundial (0,05-0,24/ ) [26,31]. 460

4 MUCOPOLISACARIDOSIS De las MPS I estudiadas, el tipo Hurler (MPS IH, OMIM ) [18] es el más agresivo, con un comienzo temprano, retraso mental grave y muerte antes de los 10 años de edad. El fenotipo Hurler/Scheie (MPS IH/IS, OMIM ) [18] es un fenotipo intermedio entre el Hurler y el Scheie, y se caracteriza por un daño somático progresivo, que incluye disostosis múltiple y una ligera o ninguna disfunción intelectual. La forma Scheie (MPS IS, OMIM ) es la menos grave, y provoca opacidad corneal, insuficiencia aórtica. La inteligencia y la estatura son normales, así como la esperanza de vida [1]. El fenotipo Hurler es el más frecuente (46,2%), seguido por el Hurler/ Scheie (34,6%) y por el Sheie (19,2%). Gort et al [32] encontraron en un estudio de mutaciones al fenotipo Hurler como el más frecuente, y mundialmente se comunica una prevalencia de 1-2/ habitantes, superior a la del fenotipo Scheie (1/ habitantes) y a la del fenotipo Hurler/Scheie. De éste se desconoce su prevalencia, pero es similar a la del Sheie [32]. Todas las MPS son enfermedades autosómicas recesivas, excepto la MPS II o enfermedad de Hunter, que está ligada al sexo [3,33], por lo que se espera que las actividades de las enzimas y la frecuencia de aparición no difieran entre sexos. Esto es similar a los resultados obtenidos en nuestro estudio. La edad promedio para asistir a una consulta de errores innatos del metabolismo es de 5 años, con un intervalo de 4 meses a 16 años [34]. Los resultados encontrados para MPS I y MPS VI apoyan esta descripción: el paciente más joven tenía 4 meses de edad y el mayor tenía 10 años, y la mayoría de los diagnósticos se hizo antes de los 6 años de edad. La actividad específica en todas las MPS diagnosticadas fue diferente entre los grupos estudiados, o sea, los valores en los pacientes fueron significativamente más bajos respecto a los padres y controles, lo que se corresponde con lo descrito por la literatura [35-37]. Aunque algunas cifras no son semejantes a lo que refieren otros autores, es válido señalar que los estudios genéticos en este tipo de enfermedades señalan una alta frecuencia de polimorfismos [3,33,38], lo que implica una amplia variabilidad en los valores de actividad enzimática. Por su parte, la actividad enzimática de IDUA (MPS I) y ARSB (MPS VI) no difirió entre padres y controles. Esto sugiere un fenómeno de solapamiento, que se observa con mucha frecuencia en estos casos [35], es decir, que el valor de actividad específica de los padres, quienes son heterocigóticos obligados, es similar a los controles, lo que representa un problema en la detección por este método de portadores entre los familiares de un paciente previamente diagnosticado [3]. Por otro lado, en el porcentaje de actividad específica de IDUA y ARSB se hallaron diferencias entre los pacientes y los padres. A partir de la media de este valor, se pudo estimar, con independencia de los diferentes valores de referencia que se comunican, que los resultados de los grupos de estudio se encontraron dentro del rango que destacan algunos autores [37,39]. En general, el diagnóstico de enfermedades a menudo resulta difícil. Esto se cumple, sobre todo, para las enfermedades denominadas raras por su baja frecuencia de aparición en la población. La interrelación entre el médico y el laboratorio encargado del diagnóstico bioquímico podría contribuir a la detección rápida de este tipo de enfermedad. El presente trabajo es la primera notificación de un grupo poblacional diagnosticado con MPS, mediante estudios enzimáticos, en nuestro país. A pesar del carácter progresivo que poseen estas enfermedades, la posibilidad de disponer de métodos enzimáticos es importante no sólo para el diagnóstico de las MPS, sino también como herramienta esencial para el seguimiento de estos pacientes cuando se emplean terapéuticas como la terapia de reemplazo enzimático [40,41], el trasplante de médula ósea [42] e inyecciones de proteínas recombinantes con el objetivo de revertir sus síntomas. Además, son de utilidad en el asesoramiento genético y en el diagnóstico prenatal. BIBLIOGRAFÍA 1. Neufeld EF, Muenzer J. The mucopolysaccharidoses. In Scriver CHR, Beaudet AL, Sly WS, Valle D, eds. The metabolic and molecular bases of inherited diseases. New York: McGraw-Hill; p Clarke LA. The mucopolysaccharidoses: a success of molecular medicine. Expert Rev Mol Med 2008; 10: e1. 3. Chabás A, Coll MJ, Pámpols T. Enfermedades lisosomales. In: Del Cromosoma al gen. Libro conmemorativo del 25 aniversario del Instituto de Bioquímica Clínica. 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5 C. MENÉNDEZ-SAINZ, ET AL 21. Guelbert N, Paschini A, Giner A, Antonozzi S, Angaroni C, Dodelson R. Mucopolisacaridosis tipo IV A: heterogeneidad fenotípica y su correlación evolutiva. II Congreso Latinoamericano de Errores Innatos del Metabolismo y Pesquisa Neonatal. Santiago de Chile. Octubre Van de Kamp JJ, Niermeijer MF, Von Figura K, Giesberts MA. Genetic heterogeneity and clinical variability in the Sanfilippo syndrome (types A, B, and C). Clin Genet 1981; 20: Nelson J. Incidence of the mucopolysaccharidoses in Northern Ireland. Hum Genet 1997; 101: Suzuki Y, Oshima A, Nanba E. Beta-galactosidase deficiency (betagalactosidosis): GM1 gangliosidosis and Morquio B disease. In Scriver CR, Beaudet AL, Sly WS, Valle D. eds. The metabolic and molecular bases of inherited disease. Vol. II. 8 ed. New York: McGraw-Hill; p Baehner F, Schmiedeskamp C, Krummenauer F, Miebach E, Bajbouj M, Whybra C, et al. Cumulative incidence rates of the mucopolysaccharidoses in Germany. 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