"MEDICINA TRASLACIONAL EN ENFERMEDADES MITOCONDRIALES: utilidad del empleo de la calorimetría en el diagnóstico.

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Cristóbal Casado Hidalgo
hace 6 años
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1 "MEDICINA TRASLACIONAL EN ENFERMEDADES MITOCONDRIALES: utilidad del empleo de la calorimetría en el diagnóstico. Grupo i+12 Enfermedades Raras: mitocondriales y neuromusculares Dra María Morán.

2 MEDICINA TRASLACIONAL Aplicación de descubrimientos generados en laboratorios de investigación y estudios preclínicos para el desarrollo de ensayos clínicos y estudios en seres humanos. Laboratorio de Investigación Enfermedades Raras: mitocondriales y neuromusculares. Responsable: Miguel A. Martín. Adjunto de Serv. Bioquímica. Centro de Actividades Ambulatorias, 6ª Planta, Bloque de Laboratorios Unidad Pediátrica de E. Mitocondriales y E. Metabólicas Hereditarias Edificio Maternoinfantil 6ª Planta

3 SISTEMA OXPHOS LA MITOCONDRIA

4 ENFERMEDADES MITOCONDRIALES ~1/5.000 nacidos vivos Mutaciones en ADN nuclear Mutaciones en ADN mitocondrial Neonatos o Primera Infancia Herencia mendeliana Síntomas severos Lactantes: S Leigh Infancia tardía o adolescencia, etapa adulta Herencia materna heteroplasmia y efecto umbral

5 Cada mitocondria presenta varias moléculas de ADN de origen materno Herencia materna Heteroplasmia y Efecto Umbral

rasgadas, COX negativas Determinación actividad de los complejos de la

6 DIAGNÓSTICO DE LAS ENFERMEDADES MITOCONDRIALES Cuadro sindrómico típico Cuadro sugestivo Biopsia Muscular Análisis Histológico Fibras rojo rasgadas, COX negativas Determinación actividad de los complejos de la cadena respiratoria Déficit de actividad de alguno de los complejos Análisis Genético

7 Biopsia Muscular invasiva, especialmente en niños, requiere sedoanalgesia requerimientos: cuádriceps, procesamiento rápido, conservación adecuada a veces insuficiente puede existir patología sin hallazgos histológicos y/o bioquímicos relevantes (falsos negativos) sensibilidad de los ensayos limitada en niños frecuentemente histología normal (no FRR) diagnóstica si alteración CR o alteración genética

O 2 CO 2 Un biomarcador ideal es aquel que se encuentra en muestras fácilmente accesibles como sangre, saliva o aire espirado, y un marcador subideal podría buscarse en muestras accesibles

8 O 2 CO 2 Un biomarcador ideal es aquel que se encuentra en muestras fácilmente accesibles como sangre, saliva o aire espirado, y un marcador subideal podría buscarse en muestras accesibles pero susceptibles de ocasionar más complicaciones, o más invasivas, como el líquido cerebroespinal o biopsias de tejido como músculo, hígado o corazón. Suomalainen A. J Inherit Metab Dis, 2010.

9 VO 2 = consumo de oxígeno Cantidad de oxígeno que se consume o utiliza en el organismo por unidad de tiempo (ml O 2 min -1 kg -1 ) En reposo absoluto ~ 3,5 ml min-1 kg-1 (adultos)

FACTORES QUE AFECTAN AL VO 2 Todos los componentes del sistema de absorción y transporte y utilización del oxígeno determinan el valor del VO 2 Principio de Fick

10 FACTORES QUE AFECTAN AL VO 2 Todos los componentes del sistema de absorción y transporte y utilización del oxígeno determinan el valor del VO 2 Principio de Fick VO 2 = Q x D (a-v) O 2 Q = gasto cardíaco D (a-v) O 2 = diferencia arteriovenosa de oxígeno Contenido (cantidad) mitocondrial Capacidad oxidativa de la mitocondria

11 Harvard Fatigue Laboratory ( ) DB Dill

12 En general el VO 2 se mide a lo largo de una prueba de esfuerzo y en individuos entrenados se puede llegar al máximo cuando ya no aumenta más con la intensidad de ejercicio Límite humano ml min-1 kg-1

13 Sin embargo, en individuos sedentarios, enfermos o ancianos no es posible llegar al máximo esfuerzo: Voluntad del sujeto Riesgo clínico Entonces no se determina el VO 2max si no el VO 2pico

16 En niños con fibrosis quística (FQ), un VO 2pico > 45 ml/kg/min se asocia con nula mortalidad después de 8 años, pero un VO 2pico < 32 ml/kg/min se asocia a una mortalidad del 60% después de ese periodo (Pianosi et al. 2005)

Una alteración en el funcionamiento del sistema OXPHOS puede conducir a un descenso en el consumo de oxígeno de los tejidos y por tanto a un descenso del VO 2.

17 Una alteración en el funcionamiento del sistema OXPHOS puede conducir a un descenso en el consumo de oxígeno de los tejidos y por tanto a un descenso del VO 2. Principio de Fick VO 2 = Q x D (a-v) O 2 Adultos con mutaciones en ADNmt tienen VO 2pico Células en cultivo de pacientes con mutaciones nucleares tienen VO 2

HIPÓTESIS En enfermos pediátricos, con clínica más severa que los adultos, es posible que las alteraciones en el consumo de oxígeno celular sean tan acusadas que sean

18 HIPÓTESIS En enfermos pediátricos, con clínica más severa que los adultos, es posible que las alteraciones en el consumo de oxígeno celular sean tan acusadas que sean detectables también en condiciones basales (de reposo) como descensos del VO 2. El VO 2 podría ser un marcador de enfermedad mitocondrial no invasivo en población pediátrica

19 MÉTODO Determinación en reposo del VO 2 mediante calorimetría indirecta

20 Calorimetría Indirecta Estimación del cociente respiratorio, RQ Respiratory Quotient, que indica el principal sustrato energético empleado por el organismo (VCO 2 producido/ VO 2 ) Permite estimar los requerimientos de energía específicos de cada paciente, REE, Resting Energy Expenditure, gasto energético en reposo

PERMITE AJUSTAR LA DIETA DE LOS PACIENTES A SUS NECESIDADES ENERGÉTICAS REALES El tratamiento dietético nutricional es muy importante Dieta personalizada macro y micronutrientes con balance

21 PERMITE AJUSTAR LA DIETA DE LOS PACIENTES A SUS NECESIDADES ENERGÉTICAS REALES El tratamiento dietético nutricional es muy importante Dieta personalizada macro y micronutrientes con balance energético adecuado: 1. Un aporte energético en exceso perjudicial 2. En situación de descompensación los requerimientos pueden incrementarse Existe muy poca información sobre las necesidades energéticas de niños con enfermedades metabólicas ya sea en situación estable como descompensada

22 Resultados CONTROLES PACIENTES N EDAD (años) VARONES MUJERES TALLA AFECTACIÓN DEL CRECIMIENTO Menor talla Menor peso Menor IMC sesgo por sobrepeso en controles?

23 CONSUMO DE OXÍGENO VO2 (ml/min/kg) Controles Pacientes edad (años) DIFERENCIAS SIGNIFICATIVAS? sesgo por sobrepeso en controles?

24 Gasto Energético Reposo(kCal/día) Gasto Energético Reposo(kCal/día) Controles Pacientes edad (años) Predicho REE REAL edad (años) NO HAY DIFERENCIAS EN EL GASTO ENERGÉTICO EN REPOSO ENTRE PACIENTES Y CONTROLES EN PACIENTES NO HAY DIFERENCIAS ENTRE EL GASTO ENERGÉTICO EN REPOSO MEDIDO Y EL VALOR PREDICHO MEDIANTE ECUACIONES (Schofield, edad, sexo, y peso)

25 COCIENTE RESPIRATORIO (RQ) INCREMENTADO EN PACIENTES 1,0 0,8 RQ 0,6 0,4 0,2 0,0 Controles Pacientes indica un incremento en la utilización de los carbohidratos (glucolisis)

26 CONCLUSIONES PRELIMINARES El crecimiento se ve afectado por la enfermedad El consumo de oxígeno no disminuye El gasto energético en reposo no se modifica El cociente respiratorio se incrementa, probablemente por activación del metabolismo de carbohidratos (glucosa/glucolisis) Posiblemente un RQ elevado, quizá junto con VO 2 disminuido, podría indicar alteración metabólica Limitaciones del estudio: Se necesitan muchos más niños control La incidencia de sobrepeso y/o obesidad en los niños sanos podría sesgar algunos resultados

27 AUMENTAR Nº CONTROLES ESTABLECER RANGOS DE NORMALIDAD POR SEXO Y EDAD CORREGIR VALORES POR MASA MAGRA/MUSCULAR CORRELACIONAR CON SEVERIDAD DE LA ENFERMEDAD

Metabólicas Hereditarias Dras: Mª Teresa García Silva, Elena Martín, Pilar Quijada.

28 Área 3, Enfermedades Raras y de Base Genética Laboratorio Enfermedades Raras: mitocondriales y neuromusculares Dr Miguel Ángel Martín Casanueva Unidad de E. Mitocondriales y E. Metabólicas Hereditarias Dras: Mª Teresa García Silva, Elena Martín, Pilar Quijada. Paula Campos, Nutricionista-dietista Margot. Universidad Europea de Madrid Dr Alejandro Lucía María Marín, Nutricionista-dietista. A los niños, voluntarios sanos, enfermos, y a sus familias.

29 GRACIAS POR VUESTRA ATENCIÓN

30 indica un incremento en la utilización de los carbohidratos (glucolisis) La enfermedad produce una alteración en la homeostasis similar a la que ocurre a altas tasas de trabajo físico en un individuo sano

31 Adultos con enfermedad mitocondrial debido a mutaciones en ADNmt presentan VO 2pico disminuido En condiciones basales (reposo) no se han encontrado alteraciones en el VO 2 de estos pacientes No existen datos referentes a pacientes mitocondriales con mutaciones en genes nucleares

disminución de actividad del complejo I.

32 Consumo de Oxígeno en Células de Pacientes OXPHOS Los descensos detectados en el consumo de oxígeno celular, correlacionan con la severidad de las manifestaciones clínicas y con la disminución de actividad del complejo I. Las células con mutaciones patogénicas en componentes OXPHOS muestran consumo de oxígeno disminuido en condiciones basales y de respiración máxima.

33 Actividad muy ligera produce una alteración en la homeostasis similar a lo que ocurre a altas tasas de trabajo físico en un individuo sano

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