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Resumen I3 Clase 25 INTRODUCCIÓN: para entender mejor... Lisosoma: ● Organelos pequeños, rodeados de membranas con enzimas hidrolíticas acídicas. ● Ocurre mayor parte de digestión intracelular → función mas importante es tomar proteínas, lípidos y carbohidratos complejos y degradarlos en moléculas más simples, que salen por transportado lisosomal y puede ser usado en la célula. ● Enzimas lisosomales están altamente glicosiladas, para protegerlas del bajo pH del intestino. ● Vías que realizan: ○ Endocitosis → mediado por receptores, pinocitosis y fagocitosis. ○ Autofagia → creación de autofagosomas que capturan citoplasma y lo llevan a lisosoma para hidrolizarlo.

Transporte de proteínas a lisosoma ¿Cómo llegan las proteínas al lisosoma?

1. A proteínas lisosomales se les agrega en el Golgi un M6P (manosa-6-fosfato) en un Noligosacárido unido covalentemente. 2. Grupo M6P reconocido por receptores M6P en el trans Golgi network (TGN) → identifica destino celular → receptor M6P une ligando a pH 6.5-6.7 en TGN y lo suelta a pH 6 en endosoma temprano. 3. Si no tuviera señal, se iría a vía exocítica. ¿Cómo se reconocen las proteínas lisosomales en el Golgi?

1. Fosfotransferasa GlcNAc que reconoce las hidrolasas lisosomales en el Golgi tiene dominios de reconocimiento y catalíticos separados. 2. Dominio: a. Reconocimiento → une señal presente sólo en la superficie de las hidrolasas lisosomales. b. Catalítico → une oligosacáridos unidos en N y UDP-GlcNAc y le transfiere el GlcNAc-P. 3. La GlcNAc es cortada por segunda enzima, dejando la M6P expuesta → esta M6P es reconocida por receptor de lisosoma.

ENFERMEDADES LISOSOMALES ● Enfermedades huérfanas. ● Difíciles de diagnosticar, poco conocidas, sin tratamiento efectivo o tratamiento muy costoso. ● Ocurren cuando el funcionamiento del lisosoma falla → acumulación de sustrato que lleva a apoptosis.

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Enfermedad de Gaucher. Enfermedad de Fabry. Cistinosis nefropática. Niemann-Pick. Mucopolisacaridosis. Púrpura trombocitopénica idiopática. Tirosinemia.

• ¿Qué pasa en estas enfermedades? ● Función del lisosoma falla → no hay reciclaje, ni transmisión de nutrientes. ● Puede ser por: ○ Deficiencia lisosomal de enzima hidrolítica → acumulación de moléculas complejas. ○ Falla transportador lisosomal → transporta moléculas simples desde lisosoma a célula → acumulación en lisosoma. ○ Deficiencia de activadores enzimáticos → enzimas que activan enzimas lisosomales, o que ayudan a ○ Defectos de proteínas de membrana lisosomal → no reconocen enzima lisosomal y no entra a lisosoma, por lo que faltan hidrolasas para degradar. ● Acumulación genera toxicidad → se crea señal para realizar apoptosis → lleva a muerte celular. Características, incidencia y herencia ● Hay más de 50 errores innatos del metabolismo del lisosoma (cada enfermedad es 1 error o más) → se han descubierto 50 enfermedades pero se creen que hay más. ○ Más de 50 errores innatos del metabolismo del lisosoma → por depósito intralisosomal progresivo de sustratos. ● Incidencia → 1 enfermo en cada 4000 a 7700 nacidos vivos. ● Herencia puede ser: ○ Autosómica recesiva → frecuente en poblaciones cerradas. ○ Ligado a cromosoma X: ■ Mujeres somos mosaicos → dependiendo de tejido, depende el cromosoma X que se está expresando; pueden haber tejidos que se expresa enfermedad o no. ■ Enfermedades: ● Enfermedad de Hunter/mucopolisacaridosis tipo II. ● Enfermedad de Fabry. ● Enfermedad de Danon. Cronología de enfermedades lisosomales

1880

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1930-1940

1950-1960

1980

1990

1880 → descritas por primera vez (enf de Gaucher, Fabry y Tay-Sachs). 1930-1940 → se determina naturaleza de sustrato acumulado (ej: Gaucher → esfingolípidos). 1950-1960 → descubrimiento de lisosomas, y actividades enzimáticas defectuosas → primeras sugerencias de tratamiento por reemplazo enzimático. 1980 → boom genética, se sugiere entregar gen para enzima/proteína que está fallando. 1990 en adelante → búsqueda de bases celulares de enfermedades (qué falla).

Enfermedades lisosomales: del genotipo al fenotipo ● No se sabe por qué la acumulación de electrolitos causa muerte de células → se entiende que hay cambio de procesos celulares, vías bioquímicas, alteración de expresión génica. ● No se entiende cómo defecto genético causa enfermedad.

APROXIMACIONES TERAPÉUTICAS 1. Terapia de reemplazo enzimático (ERT): − Receptor de M6P está en Golgi y en membrana plasmática → si cuerpo no genera señalización de M6P, se inyectan enzimas con la señalización para ir a lisosoma en sangre y entrar por membrana plasmática. − Enzima que haya seguido por ruta exocítica erróneamente o administrada exógenamente para ERT es recapturada del plasma por receptores de M6P de membrana y llega al lisosoma. − BARRERAS: a. Enfermedad donde enzima que está fallando compromete sistema nervioso no sirve el reemplazo enzimático → no traspasa barrera hematoencefálica. b. Si se inyecta, paciente puede crear anticuerpos contra proteína → bajan niveles de proteína que se necesita aún más. 2. Terapia de reducción de sustrato (SRT): − Razonamiento → lo que hace mal a célula es que se acumule sustrato, la idea es que no lo haga. − Se inhibe la biosíntesis del sustrato para evitar su acumulación. 3. Disolución del sustrato: Maneras para diluir y degradar sustrato. 4. Tratamientos generales: − Trasplante de stemcells → para que sintetice proteína defectuosa, se repobla al paciente con células normales. 5. Terapia génica: Reemplazo de genes para que se sintetice proteína defectuosa.

6. Diseño de moléculas para reactiva enzima defectuosa: − Enzima sintetizada en cuerpo no funciona bien → creación de chaperonas químicas para activar enzima. − Malo → chaperonas químicas poco específicas, actúan sobre enzimas del organismo que pueden tener efectos dañinos y las activan también. 7. Determinación vías celulares y bioquímicas secundarias: − Entender enfermedad en totalidad, para intervenir efectos que produce. − Ejemplo → el daño es que célula vaya a apoptosis, tratar de que no ocurra. Tratamiento ● De 50-60 enfermedades conocidas, solo 5 tienen tratamiento aceptado, y 3 están en fase clínica. ● Se combinan terapias → inyección enzima no es tan fácil (cada 3 semanas). Situación en Chile ● No hay registro de enfermedades lisosomales → enfermedades poco frecuentes. ● Aproximadamente 200 casos registrados, la mayoría ya están fallecidos. ● La de mayor frecuencia en Chile es la enfermedad de Fabry en la Serena (se cree que hubo gen fundador en población cerrada). ENFERMEDADES I) Enfermedad de células I ● Altera destinación de proteínas a lisosomas. ● ¿Qué ocurre? ○ Deficiencia de enzima GLcNAc-fosfotransferasa → no se genera señal para llegar a lisosoma, y receptor de lisosoma no las reconoce → hidrolasas son secretadas fuera de la célula. ○ Lisosoma sin hidrolasas → no degradan sustancias complejas. ● Para diagnosticarla, se hace examen de sangre → enzima es secretada fuera de célula a torrente sanguíneo, por lo que aumenta concentración de la enzima en la sangre. * No afectan la sangre ya que sangre tiene pH neutro y enzimas hidrolasas funcionan en pH ácido. ● ¿Qué causa? → Alteraciones faciales y radiológicas, deterioro psicomotor progresivo. II) Enfermedad de Niemann-Pick ● Hay tres tipos de enfermedades con síntomas parecidos → acumulación progresiva de lípidos. ● Lisosoma, al acumular muchos lípidos, crea nuevas membranas dentro y aparecen cuerpos multilamenares (lípidos acumulados no son permeables à forman membranas al interactuar). ● Sistema nervioso central e hígado son los más afectados Enfermedad Niemann-Pick tipo B (NPB) ● Acumulación de esfingomielina → en balsas lipídicas y vaina de mielinas en axones. ● Enzima lisosomal esfingomielinasa ácida (ASM) que degrada este lípido se expresa pero no funciona correctamente (5-25% de actividad de enzima). ● Causa daño pulmonar, bazo e hígado. ○ Hígado crece y se pone más duro → células esteriladas del hígado se activan y depositan más colágeno. ● Características clínicas: ○ Hepatoesplenomegalia y dislipidemia. ○ Retraso en crecimiento. ○ Infecciones del tracto respiratorio. ○ Sangrado gingival. ○ Debilidad muscular leve.

En Chile: ○ Mayoría de pacientes con esta enfermedad están en el centro y sur de Chile à todos compartían exactamente la misma mutación → apareció hace más de 500 años en Chile, antes de la llegada de los españoles (mutación no se ha descrito en otra población, solamente en la chilena). ○ A pesar de que tienen el mismo genotipo, fenotipo expresado es muy distinto: ■ Se cree que hay otros genes que codifican otras proteínas que protegen de la enfermedad (proteínas protectoras) o inducen la enfermedad (proteínas inductoras). ■ Tratamiento → se buscan genes de proteínas protec toras para aumentar su actividad, y genes de proteínas i nduc toras para disminuir su actividad. Enfermedad Niemann-Pick tipo C (NPC) ● Compromiso de sistema nervioso central → hay neurodegeneración que causa problemas de coordinación motora. ○ Pérdida de equilibrio y balance → caídas frecuentes. ○ Problemas para mirar verticalmente. ○ Problemas de aprendizaje y para hablar. ○ Convulsiones frecuentes. ○ Muerte antes de los 20 años. ● Deficiencia de NPC1 y NPC2 → produce acumulación de colesterol en lisosomas que genera apoptosis. ○ NPC2 → saca colesterol de lipoproteínas. ○ NPC1 → transporta colesterol fuera de lisosoma para funciones en célula. ○ Hay codón de término que genera proteína más corta y no realiza función. ● Posible terapia → inhibición de la apoptosis: ○ Quinasa c-Abl se activa cuando hay daño neuronal y causa muerte neuronal (cuando hay acumulación de colesterol se activa). ○ Se inhibe quinasa → actualmente, se investiga con antioxidante vitamina e. ● Ciclodextrina saca sustrato acumulado en lisosomas → transportador de colesterol, aumenta 20% de sobrevida. ●...