Perspectivas presentes y futuras en las enfermedades de acúmulo lisosomial. Dr. Antonio Baldellou Vázquez.

Transcripción

1 Perspectivas presentes y futuras en las enfermedades de acúmulo lisosomial. Dr. Antonio Baldellou Vázquez.

2 PATOLOGÍA DE ORGANELAS CELULARES

3 BIOGÉNESIS DE LOS LISOSOMAS (I) Formados por el retículo endoplasmático rugoso y luego empaquetados por el complejo de Golgi, contienen enzimas hidrolíticas y proteolíticas que sirven para digerir los materiales de origen externo o interno que llegan a ellos. Rodeados de una membrana, compuesta por lípidos y proteínas glicosiladas, que protege al resto de la célula de la acción de sus enzimas. Estas, para más seguridad actúan fundamentalmente en un medio ácido y son capaces de digerir polisacáridos, proteínas, sulfatos, fosfatos y lípidos

4 BIOGÉNESIS DE LOS LISOSOMAS (II) Los enzimas recién sintetizados atraviesan el retículo endoplasmático dónde reciben cadenas de oligosacáridos con residuos manosa-6- fosfato (M6P) y a continuación en el aparato de Golgi los receptores de manosa-6-fosfato (MPR).(1, 2) Tras ser transportados a los endosomas tardíos (3) se disocia el receptor del enzima y este último es liberado en el lisosoma (4). El receptor manosa-6-fosfato es reciclado de nuevo a través del aparato de Golgi o de la membrana plasmática ( 5, 7). Los enzimas que no reciben el MPR en el aparato de Golgi son secretados fuera de la célula (6) y pueden ser recapturados por los receptores MPR de la membrana celular o de las células vecinas y de este modo transportados a los lisosomas

5 FUNCIONES DEL LISOSOMA I. Desempeñan un papel fundamental en los procesos de depuración celular de sustratos que tiene lugar a través del sistema endosomas-autofagosomas-lisosomas y en los de endocitosis mediada por receptores y utilizado por muchas células para internalizar diversas moléculas procedentes de células vecinas o segregadas por ellas mismas. Christian De Duve II. Intervienen en otras varias funciones biológicas como son la homeostasis del colesterol, la regulación de los receptores celulares, la inactivación de organismos patógenos y el remodelado óseo. III. Participan en la patogénesis de algunas enfermedades neurodegenerativas tales como Parkinson, Alzheimer y Huntington. (synucleinopathies)

6 Vias que utiliza el lisosoma para la depuración del material celular. Platt, 2012.

7 ENFERMEDADES LISOSOMALES Son un grupo de alrededor de 70 enfermedades hereditarias originadas por la deficiencia de una proteína lisosomal o de una proteína no-lisosomal implicada en la biogénesis de los lisosomas. Henri G. Hers Su frecuencia global ha venido siendo estimada hasta ahora de alrededor de 1 por cada recién nacidos, pero probablemente estas cifras deberán ser revisadas al alza en un inmediato futuro.

8 ENFERMEDADES LISOSOMALES. ETIOLOGIA Regidas por una herencia de carácter autosómico recesivo Excepto tres de ellas: Fabry y Hunter (X-LR), Danon (X-LD). Un master gen localizado en 6p21.1, codifica el factor de transcripción TFEB. Los genes responsables de la biogénesis y función de los lisosomas forman parte de la red CLEAR junto a otros genes implicados en el metabolismo celular y función de organelas, porque tienen un dominio común, GTCACGTGAC, llamado Coordinated Lysosomal Expression and Regulation, que es la diana del TFEB. El TFEB regula la expresión de los genes CLEAR. En condiciones anómalas el TFEB pasa del citoplasma al núcleo activando los genes diana. Locus gen Gen Proteína 490 aa

9 TFEB direct targets with a known role in lysosomal function (Palmieri M, 2011) Category Gene name Lysosomal hydrolases and accessory proteins Lysosomal membrane Lysosomal acidification Non-lysosomal proteins involved in lysosomal biogenesis Autophagy ASAH1, CTSA, CTSB, CTSD, CTSF, GAA, GALNS, GBA, GLA, GLB1, GNS, GUSB, HEXA, HEXB, IFI30, NAGLU, NEU1, PLBD2, PPT1, PSAP, SCPEP1, SGSH, TPP1 C1orf85, CD63, CLCN7, CLN3, CTNS, MCOLN1, SLC36A1, LAMP1, TMEM55B ATP6AP1, ATP6V0A1, ATP6V0B, ATP6V0C, ATP6V0D1, ATP6V0D2, ATP6V0E1, ATP6V1A, ATP6V1B2, ATP6V1C1, ATP6V1D, ATP6V1E1, ATP6V1G1, ATP6V1H NAGPA, GNPTG, IGF2R, M6PR, BLOC1S1, BLOC1S3, HPS1, HPS3, HPS5, SUMF1 BECN1, GABARAP, HIF1A, NRBF2, PRKAG2, RAB7A, RRAGC, SQSTM1, STK4, UVRAG, VPS8, VPS11, VPS18, VPS26A, VPS33A, VPS35, WDR45

10 Composition of the CLEAR network. (A) Lysosomal function. (B) cellular compartment (C) biological process Palmieri M, 2011.

11 ENFERMEDADES LISOSOMALES CLASIFICACIÓN TRADICIONAL : MOLÉCULA ACUMULADA Lipidosis esfingolipidosis glicoesfingolipidosis: Fabry, Gaucher, GM1, GM2, LMD otras esfingolipidosis: Niemann-Pick otras enfermedades de depósito lipídico Wolman Mucopolisacaridosis: MPS Glucogenosis: Pompe Glucoproteinosis:Aspartilglicosaminuria Ceroidolipofusinosis neuronales : Lipofusinosis neuronales Mucolipidosis: Mucolipidosis (I-cell disease) Otras: Cistinosis

12 ALTERACIONES CONGÉNITAS LISOSOMALES CLASIFICACIÓN MOLECULAR: FUNCIÓN ALTERADA Defecto primario de hidrolasa lisosomal Gaucher, MPS, Pompe, GM1, Farber, Fabry, etc.. Defecto del procesado post-translacional del enzima Mucosulfatidosis Defecto del tráfico del enzima I-cell disease Defecto de la protección del enzima Galactosialidosis Defecto en una proteína soluble no enzimática Niemann Pick tipo C Defecto de una proteína de transmembrana no enzimática Danon disease No bien clasificados Lipofusinosis ceroidea neuronal 4 y 7

13 Mutación génica Alteración función o estructura proteica Fisiopatología Pathogenic cascades in lysosomal disease Why so complex? S. U. Walkley, 2008 Alteraciones orgánicas Manifestaciones clínicas

14 Hypothetical cascade of events in LSD pathology. Endo/autolysosomal events are confined to the darker shaded background, whereas processes taking place in the cytoplasm that affect autophagosomes, the ER, Golgi, peroxisomes, And mitochondria are on the lighter background. Processes depicted have been observed in a number of LSDs but do not necessarily apply to all LSDs. Platt, 2012

15 Summary of organelles affected in LSDs. Platt, 2012

16 CARACTERÍSTICAS CLÍNICAS GENERALES DE LAS ENFERMEDADES LISOSOMALES Pueden debutar en cualquier edad Gran heterogeneidad clínica Habitualmente afectación multisistémica alta frecuencia del SNC (2/3) Evolución progresiva Gran disminución de la calidad de vida Enfermedad de Fabry

17 AUMENTO DE LA PREVALENCIA DE LAS E.L. EN EL ADULTO I. Mejora en la formación sanitaria Inborn errors of metabolism in adults. Saudubray JM, Sedel F. Ann Endocrinol (Paris) Mar;70(1):14-24 II. Aumento supervivencia cribado neonatal / cribado seleccionado mejores opciones terapéuticas centros de referencia para tratamiento integral mejora en la equidad III. Diagnóstico mejor en el adulto estrategia diagnóstico por especialidades Endocrine manifestations related to inherited metabolic diseases in adults. Vantyghem MC, Dobbelaere D, Mention K, Wemeau JL, Saudubray JM, Douillard C. Orphanet J Rare Dis Jan 28;7:11. Inborn errors of metabolism in adult neurology]. Sedel F. Rev Neurol (Paris) Feb;169 Suppl 1:S63-9

18 EMBARAZO Y ENFERMEDADES LISOSOMALES The femalegaucherpatient: the impact of enzyme replacement therapy around key reproductive events (menstruation, pregnancy and menopause). Zimran A, Morris E, Mengel E, Kaplan P, Belmatoug N, Hughes DA, Malinova V, Heitner R, Sobreira E, Mrsić M, Granovsky-Grisaru S, Amato D, vom Dahl S. Blood Cells Mol Dis Nov-Dec;43(3): The management of pregnancy in Gaucher disease. Granovsky-Grisaru S, Belmatoug N, vom Dahl S, Mengel E, Morris E, Zimran A. Eur J Obstet Gynecol Reprod Biol May;156(1):3-8. Pregnancy in a patient with mucopolysaccharidosis type IH homozygous for the W402X mutation. Hendriksz CJ, Moss GM, Wraith JE. J Inherit Metab Dis. 2004;27(5):685-6 Histologic abnormalities of placental tissues in Fabry disease: a case report and review of the literature. Thurberg BL, Politei JM. Hum Pathol Apr;43(4):610-4 Management of a pregnancy complicated by Pompe disease. Weida J, Hainline BE, Bodkin C, Williams MK. Case Rep Obstet Gynecol. 2012;2012:

19 ENFERMEDADES LISOSOMALES (LSD). DIAGNÓSTICO I. Diagnóstico preimplantacional Gheona Altarescu, et al. Prevention of Lysosomal Storage Diseases and Derivation of. Mutant StemCell Lines by Preimplantation Genetic Diagnosis. Mol Biol International doi: /2012/ (..20 unaffected children from 17 families. ). II. Diagnóstico prenatal enzimático/molecular III. Cribado sistemático neonatal Bioquímico: Inmunocuantificación / MS/MS Fabry, Gaucher, Krabbe, MLD, MPS I, II, IIIA, VI, Pompe, N-Pick A/B, DMS, ML II/III Informe ETS, AETSA, 2011/11. Sevilla por el momento no usar? Molecular. Secuenciación total? IV. Cribado selectivo neurológico. Paneles múltiples (Genroutes: 58 genes) V. Diagnóstico clínico Sospecha clínica Exámenes complementarios de orientación diagnóstica. biomarcadores, imagen, electrofisiología, proteoma? VI. Confirmación diagnóstica Estudio enzimático Estudio molecular

20 Tratamiento Enfermedades Lisosomales I OPCIÓN TERAPÉUTICA E D L Tratamiento sintomático Aporte Enzimático TES Células madre (BMT/CB)) Terapia Génica Genes (AAV) Modificación expresión génica PERSPECTIVAS DE FUTURO Asistencia global Dosis altas? Mejor tolerancia inmunológica Vida media más larga Paso BBB Uso intratecal Autólogas pluripotenciales Con hiperexpresión génica (lentivirus, retrovirus)) Microencapsuladas Mejora vehículos y seguridad Uso intratecal Hiperexpresión CLEAR Stop codon read-through: gentamicina

21 Tratamiento Enfermedades Lisosomales II OPCIÓN TERAPÉUTICA E D L Manipulación enzimática Chaperones químicos (pirimetamina) Reducción de la síntesis de sustrato (RSS) Miglustat Genisteina Terapia combinada TES + células madre TES + RSS RSS + aspirina + antiinflamatorios Células madre + Terapia génica Células madre + antioxidantes Otras Indometacina Ibuprofeno Phyoestrógenos antioxidantes PERSPECTIVAS DE FUTURO Moléculas más eficientes Bloqueo específico Combinar nuevas opciones terapéuticas Estimulo exocitosis regulando homeostasis del Ca Regulación homeostasis del Fe Estímulo autofagia: litio. (Ac. Transretinoico)

22 Apéndice I. TRATAMIENTO EDL Stem Cell Transplantation in Inherited Metabolic Disorders Robert Wynn Hematology Am Soc Hematol Educ Program. 2011;2011: Emerging therapies for neurodegenerative lysosomal storage disorders from concept to reality Hemsley KM, Hopwood JJ J Inher Metab Dis, 2011; 34: Avances en el tratamiento de las enfermedades lisosomales en la infancia. López Marín L, González L Acta Pediatr Esp, 2011; 88 (supl): S43-S50 Neural Stem Cell Transplantation as a Therapeutic. Approach for Treating Lysosomal Storage Diseases Lamya S. Shihabuddin & Seng H. Cheng Neurotherapeutics,2011; 8: Gene, Stem Cell, and Future Therapies for OrphanDiseases M Ian Phillips State of the Art. Nature, 92 (2); 2012 Enzyme-Replacement Therapies for Lysosomal Storage Diseases. Technical Brief Agency for Healthcare Research and Quality U.S. Department of Health and Human Services AHRQ Publication No. 12(13)-EHC154-EF, January 2013

23 Apéndice II Table 2. Current UK Paediatric Bone Marrow Transplant Group indications for HSCT in children with IEM* Robert Wynn, 2012 Standard indication Clinical option Developmental No evidence for BM transplantation Hurler syndrome Sly syndrome (MPSVII) Mannosidosis X-ALD Aspartylglucosaminuria Wolman disease Late infantile metachromatic leukodystrophy Niemann pick C(2) MPSIS, MPSIH/S, MPSII, MPSVI in conjunction with ERT or where alloantibodies attenuate efficacy of ERT Pompe where alloantibodies attenuates efficacy of ERT Juvenile Sandhoff Juvenile Tay Sachs Presymptomatic or milder forms of globoid cell leukodystrophy (infantile Krabbe when newborn and asymptomatic) Early diagnosis fucosidosis Fabry Infantile Tay Sachs Infantile Sandhoff GM1 gangliosidosis MPSIV (Morquio) Niemann pick B and C * This is to guide commissioners and purchasers of HSCT serviceson which transplants are indicated; this is not by any means an exhaustive list and many other publications carry such a list of indications.

24 CONCLUSIONES Las enfermedades lisosomales deben ser consideradas como enfermedades globales de organelas celulares. La sospecha clínica justifica el cribado molecular mediante el uso de paneles múltiples. El tratamiento aplicado debe estar en consonancia con la patogenia de la enfermedad. Es necesario valorar cuidadosamente la eficacia y eficiencia terapéutica en cada paciente. La asistencia global y multidisciplinaria mejora siempre la calidad de vida de los pacientes.