Tulburări ale metabolismului glucidic 2. Dr. Zsuzsanna Neogrády Dr. Gábor Mátis Universitatea de Medicină Veterinară Budapesta Departamentul de Biochimie

S KoA. a, R-COOH + ATP + CoA R C

Deficiențe enzimatice moștenite în metabolismul carbohidraților

Deficiențe enzimatice moștenite Absența sau insuficiența unei enzime: enzima nu este produsă sau prezintă activitate biologică redusă Unele procese de metabolism intermediar sunt întrerupte Dezvoltarea unei boli generalizate în celule, organe sau în întregul corp Boli de depozitare: descompunerea unei macromolecule (de exemplu glicogen ) substanța este deteriorată și produsele sale de degradare intermediare se acumulează în celule și țesuturi

Deficiențe enzimatice moștenite: Moștenire De obicei într-o manieră autosomală recesivă (alela defectă trebuie să apară pe ambii cromozomi omologi = autozomani pentru ca boala să apară), mai puțin moștenită legată de cromozomul X Boala este prezentă fenotipic doar în homozigotii recesivi! Dovada omozigozității recesive Stabilirea unui diagnostic clar Depistarea heterozigoților Excluderea din reproducere

Deficiențe enzimatice moștenite: Diagnostic Simptomele de obicei nu sunt specifice Bolile sunt dificil de diagnosticat fără teste speciale Diagnosticul precoce (chiar prenatal) este deosebit de important datorită manipulării dificile Testele biochimice: 1. Investigarea anumitor metaboliți specifici reacției în sânge și urină Metabolism enzimatic 2 Implicarea procesului metabolic implicat identificarea enzimei în cauză și determinarea gradului de deficiență prin analize imunosorbente legate de enzime sau metode imunologice (de exemplu, ELISA)

Deficiențe enzimatice ereditare: 3. Teste ADN: Diagnostic Alela care poartă boala este creată printr-o mutație de deleție, inserție sau substituție și, în majoritatea cazurilor, poate fi diagnosticată prin reacția în lanț a polimerazei (PCR). Avantaje: necesită o cantitate mică, rapidă de eșantion, animalele purtătoare pot fi examinate Boli frecvente teste rapide speciale diagnostic genetic precis: 1. gratuit, 2. purtător, 3. pacient

Deficiențe enzimatice ereditare: Tratamentul Terapia cauzală specifică pentru majoritatea bolilor nu este doar un tratament simptomatic Soluție adevărată: screeningul purtătorilor și excluderea din cultură Rezultatele cercetărilor recente: Terapia genică: producția aproape normală a enzimei în vârsta neonatală înlocuirea sintetică a enzimelor cu rezultate încurajatoare

Deficiențe enzimatice moștenite în metabolismul glucidic Deficitul piruvat kinazei Mucopolizaharidozele Glicogenoză tip I: boala Gierke II. tip Glicogenoză: boala Pompe III. glicogenoză tip 2: boala Cori-Forbes IV. glicogenoză tip 2: boala Andersen VII. tipuri de glicogenoză: boala Tarui Boli musculare mitocondriale Atrofia retiniană progresivă

Deficitul piruvat kinazei Rolul biochimic al piruvat kinazei (PK): o enzimă în glicoliză care catalizează următoarea reacție:

Etape în enzima glicoliză PK O imagine de cristalografie cu raze X a piruvat kinazei Imagine obținută de la http://www.rcsb.org/pdb/101/motm.do?momid=50

Deficiență de piruvat kinază: isoenzime 4 izoenzime (4 subunități): 1. PK-M1, mușchi striat, mușchi cardiac, creier, splină, globule albe din sânge, trombocite, plămâni, rinichi 2. PK-M2 în principal țesuturi fetale 3. PK-L ficatul 4 eritrocitele PK-R M1 și M2 și izoenzimele L și R sunt codificate în același locus în perechi

Deficiență de piruvat kinază Moștenire: genă a izoenzimelor autozomale recesive L și R afectate tulburări metabolice la ficat și celule roșii din sânge Apariție la câini: westie, beagle, chihuahua Apariție la pisici: abisină, somaleză

Deficitul de piruvat kinază Consecințele deficitului enzimatic în ficat: acumularea de glicogen în celulele hepatice hepatomegalie, hepatopatie β-oxidare intensă datorită scăderii producției de ATP

Radiografie: hepatomegalie din cauza deficitului de PK Ficatul este mărit, marginea se extinde dincolo de linia coastelor (câine). http://www.lbah.com/word/liver-disease-diagnosis/

Deficitul de piruvat kinază Globul roșu: sursă de energie VVS pentru glicoliză anaerobă Deficitul de ATP în celulă grav deteriorat Incapacitatea de a proteja împotriva stresului oxidativ și membrana radicalilor liberi devine hemoliză fragilă anemie hemolitică

Celule roșii din sânge cu piruvat kinază (frotiu de sânge) Leziuni caracteristice: globule roșii cu formă triunghiulară sau neregulată, cu proeminențe mici asemănătoare acului (așa-numitele celule Burr)

Cauze posibile ale formării celulelor Burr, rolul lor în diagnosticul diferențial Cauze posibile ale formării celulelor Burr: Produs artificial: Poate apărea în probele de sânge inhibate de EDTA în timpul coagulării Îmbătrânirea celulelor roșii din sânge in vitro, de ex. datorită deficitului de ATP și formării de lizolecitină în sânge transfuzat Insuficiență renală Hemoliză Boală hepatică Hipofosfatemie și hipomagneziemie Deficiență piruvat kinază Arsuri severe

Deficitul de piruvat kinază: Simptome Diverse și nespecifice: anemii hemolitice ale altor boli! Depresie, pierderea apetitului Mucoase palide Icter (pre-hepatic) Simptomele se agravează în absența tratamentului

Deficiență de piruvat kinază: Simptome Letargie comună Acumularea anumitor intermediari metabolici în sânge: 1,3-bifosfoglicerat și/sau glucoză-6-p.

Tratament: Deficiență de piruvat kinază: Tratament, prognostic al terapiei simptomatice Splenectomie: îndepărtarea chirurgicală a splinei (pentru prevenirea anemiei severe) Prognoză transfuzională: nu întotdeauna nefavorabilă, animalele bolnave pot trăi bine ani de zile cu un tratament simptomatic adecvat

Deficitul de PK (Deficitul de piruvat kinază) http://www.laboklin.co.uk/laboklin/showgenetictest.jsp?testid=8015 CarrierGenotype: N/PK [Heterozigot] Câinele poartă o copie a genei mutante și o copie a genei mutante genă normală. câinele nu va dezvolta niciodată Deficiența PK (Deficitul de piruvat kinază), dar, din moment ce poartă gena mutantă, o poate transmite descendenților săi cu probabilitatea de 50%. Purtătorii trebuie crescuți numai pentru curățarea câinilor. Evitați creșterea purtătorului la purtător, deoarece se așteaptă ca 25% din descendenții lor să fie afectați (a se vedea tabelul de mai sus) Genotip afectat: PK/PK [Mutant homozigot] Câinele poartă două copii ale genei mutante și, prin urmare, va transmite gena mutantă la întreaga sa descendenți.câinele va dezvolta Deficiența PK (Deficitul de piruvat kinază) și va transmite gena mutantă către întreaga sa descendență. Cerințe privind eșantionul Întregul sânge în tubul EDTA (0,5-1 ml) sau tampoane bucale. Reducere în 7 zile lucrătoare Preț 55,00 (inclusiv TVA)

Piruvat kinaza M2 (PKM2) în celulele tumorale PKM2 cu activitate scăzută (dimerică) apare în celulele tumorale. Glicoliza este inhibată de conversia PEP. Prin urmare, intermediarii glicolizei intră în sinteza acizilor nucleici, fosfolipide, aminoacizi. -Molecula/medicamentul care îmbunătățește activitatea enzimei face izoenzima similară cu forma cu activitate ridicată a PKM2 (tipică unei celule sănătoase). -Cresterea activitatii PK aduce metabolismul celulei tumorale mai aproape de celulelei sanatoase, adica se dezvolta un efect antitumoral.

Mucopolizaharidozele Proteoglicanii: principalele componente ale matricei extracelulare pe lângă colagen și elastină 1. Componenta proteică 2. Mucopolizaharidele (MPS) sau glicozaminoglicanii (GAG): lanțurile laterale lungi constau din unități dizaharidice repetitive. α-liduronidază (tip I, pisici cu păr scurt și Ragdoll), arilsulfatază = cerebrosid sulfatază B (tip VI, pisici siameze și Ragdoll), deficit de β-glucuronidază (tip VII, ciobanesc german) (cerebrosid = ceramidă + galactoză)

Mucopolizaharidozele Mucopolizaharidozele: acumularea MPS-urilor și a produselor de degradare a acestora în țesutul conjunctiv Deficiența enzimatică moștenită afectează degradarea MPS-urilor Șapte tipuri: enzime de degradare lizozomală diferite din cauza lipsei de greutate. recesiv legat de cromozomi de tip X, alte boli sunt recesive autozomale Apariție: la pisici, câini, rase diferite după tip

Mucopolizaharidozele III.: Simptome Ficatul și splina mărite Îngroșarea pielii și a țesutului conjunctiv subcutanat Simptome ale sistemului nervos central Tulburări de dezvoltare, osteopenie, imobilitate, spasme ale membrelor posterioare Cantitatea de MPS în urină crește în unele tipuri. atrofia facială apare, de asemenea, Aceste simptome apar și la animalele bolnave și la oameni

Mucopolizaharidozele (tip I) pisicile americane cu păr scurt și din 2008 știm că pisicile Ragdoll pot moșteni o boală fatală moștenită recesiv: Mucopolizaharidoză MPS1 (boala de depozitare lizozomală). Deficiență de α-l-iduronidază Ragdoll: un amestec de pisici persane și birmane

Mucopolizaharidoză (pisici de tip VI, siameze și Ragdoll) http://cal.vet.upenn.edu/projects/saortho/chapter_57/57mast.htm Radiografie laterală toracică (pisică siameză de 5 ½ ani, mucopolizaharidoză Vl). Osteoporoză, scleroză vertebrală. lipsa aril sulfatazei B.

Mucopolizaharidoză (tip VI) http://blog.rollingdogranch.org/rolling_dog_ranch_animal_/2005/week49/ La vârsta de trei ani, mucopolizaharidoză VI. pisica distrusa din cauza. Lipsa enzimei arilsulfataza B.

Pisică de 3 luni: VI. de tip mucopolizaharidoză lipsa enzimei aril sulfatazei B (palat, nas, deformări ale piciorului ochiului, totuși, consumă alimente lichide/pastoase active și vesele numai http://messybeast.com/gene-anomalies.htm

Mucopolizaharidozele: Tratament, prognostic Terapiile sunt încă în stadiul experimental, dar rezultatele sunt încurajatoare: Tratamente de terapie genică. Transplant de măduvă osoasă. Înlocuirea enzimei. În absența tratamentului, prognosticul este nefavorabil.

Tratamentul terapiei genice Ambii câini VII. mucopolizaharidoză de tip 1. Animalul de 5 luni din dreapta nu poate să se ridice din cauza tulburărilor musculo-scheletice, în timp ce câinele din stânga este practic asimptomatic datorită tratamentului de terapie genică primit la vârsta de 3 zile. Lipsa β-glucuronidazei

Înlocuirea enzimei glucuronidazei (produsă recombinant): câteva săptămâni de tratament poate duce la rezultate (uman: stadiu experimental) http://www.ultragenyx.com/index.php?ht=d/sp/i/15813/pid/15813

MPS (Mucopolizaharidoză tip VII) Rasa ciobanesc german. Boala Mucopolizaharidoză de tip VII aparține unui grup de afecțiuni genetice rare ale catabolismului glicozamerician care are ca rezultat stocarea lizozomală. Semnele clinice sunt tulburarea corneei și deformări scheletice severe. Câinii afectați nu pot ambula la câteva săptămâni până la luni. Trăsătura de moștenire Mucopolizaharidoză tip VII este o trăsătură autozomală recesivă moștenită. Aceasta înseamnă că un câine poate fi limpede (omozigot normal), afectat sau purtător (heterozigot). Purtătorii pot răspândi gena bolnavă în populație. Prin urmare, informațiile fiabile despre câinii neafectați sunt cheia pentru controlul acestei boli.