GALACTOSEMIA

Química Biológica Patológica

Dra. Silvia Varas svaras@unsl.edu.ar

Tema:9 (Bolilla 9)

TEMA 9: Galactosemia. Manifestaciones clínicas.

Metabolismo de la galactosa en la galactosemia. Defectos enzimáticos. Metabolito tóxico. Diagnóstico. Prevención. Detección de portadores.

Fructosuria. Metabolismo de la fructosa. Fructosuria esencial. Intolerancia hereditaria a la fructosa. Cuadro clínico. Mecanismo bioquímico. Diagnóstico.

Origen de Galactosa

Leche Ligada con enlaces tipo en

ciertas legumbres, verduras y frutas. En forma de galactocerebrósidos y

gangliósidos en algunas vísceras de animales

Absorción de Gal SGLT1 GLUT 5 GLUT 2 Familia

SGLT

Sodium-dependent glucose cotransporters,

symporter = SLC5A1

GLUCEMIA SANGRE

Glucosa-6-Fosfatasa

Via de las Pentosas D-Ribosa-5-P +NADPH + CO2

Glucosa-6- Deshidrogenasa

Via Glicolitica Piruvato Acetil CoACiclo Krebs CO2+ H2O

80% Vía Glicolitica 20% Gpr y Glp

(1906–1987), Premio Nóbel, 1970

“por su descubrimiento de los nucleótidos de azúcar y su rol en la biosíntesis de carbohidratos”

Papel de los UDP-azucares:

en los mamíferos, la mayoría de los grupos glucosilos son donados

por UDP-azúcares

Metabolismo Normal Galactosa: Vía Leloir

galactitol

Desarrollo de cataratas

Aldosa Reductasa (AR)

galactonato

Vía de las Pentosas

Galactosa

Deshidrogenasa (GDH)

UDP-GalDieta -D-galactosa Gal-1-P

Glu-1-P

UDP-Glu

Vía Glicolítica

GALK GALT

GALE

ATP ADP

UGP (Pirofosforilasa)

(3)

(4)

UTP

PPi

UGP (Pirofosforilasa)

+ UTP

(1)

(2)

IMPasa

Acido D-Galactónico Acido -ceto-D-Galactónico D-Xilulosa D-Xilulosa Fosfato Via de las Pentosas Fosfato CO2

VIAS ALTERNATIVAS DE METABOLIZACION DE GALACTOSA

Reducción a galactitol

Oxidación a galactonato

La “vía de la pirofosforilasa” y bypass a GALT

UDP-GalDieta -D-galactosa

Glu-1-P

UDP-Glu

Vía Glicolítica

GALK GALT

GALE

ATP ADP

Producción Endógena de Galactosa

Gal-1-P

UGP (UTP-glucosa/galactosa Pirofosforilasa)

(1)

(2)

(3)

IMPasa

UTP +

DESORDENES HEREDITARIOS DEL METABOLISMO

GALACTOSA

Galactoquinasa (GALK)Galactosa 1- Fosfato Uridil Transferasa (GALT)Uridina difosfato galactosa 4- Epimerasa (GALE)

Galactoquinasa (GALK) El gen GALK1 se encuentra en el

brazo  largo (q)  del cromosoma 17 en la posición 24

La enzima se expresa en hígado, GR, leucocitos, fibroblastos, placenta

y varios tejidos fetales y adultos en humanos

El dominio N terminal de la enzima monomerica se muestra en azul y el dominio C-terminal en rojo. Se muestra el sitio activo donde se une galactosa y fosfato inorgánico

Galactosa 1- Fosfato Uridil Transferasa (GALT)

El gen que codifica GALT esta localizado en el cromosoma 9p13 y tiene una extensión de 4,3Kb, constituido por 11 exones.

Las dos subunidades del dímero de la enzima se muestran en color rojo y azul. Se indica la posición de los metales en formas de esferas. En el sitio activo de la enzima se encuentra unido UDPglucosa.

Tiene regulación dietaria y hormonal Se expresa en

hígado, ID, ovarios, cerebro, fibroblastos

y eritrocitos

Exón: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11Tamaño 82 170 76 49 130 57 123 133 83 155 78

(nt)

5’ 3’

4,3 Kb

Proteína: 379 aminoácidos

Gen GALT

Uridina difosfato galactosa 4- Epimerasa (GALE)

El gen GALE mapea en el cromosoma 1p36.  El gen incluye 12 exones que se extienden alrededor de 4 kb de ADN genómico

Cada subunidad de la enzima dimerica se plega en dos dominios. Los dominios N y C terminal están en color azul y rojo, respectivamente. Unido al sitio activo NADH y UDP-glucosa.

Se expresa en hígado, ID,

fibroblastos y eritrocitos

Biología Molecular Galactoquinasa Al menos 25 mutaciones diferentes

han sido identificados en los lugares de GALK galactoquinasa en pacientes. 

Frecuencia: 1/214.470 La enzima humana incluye 392 aminoácidos con una

masa molecular de 42 kDa Algunas de las mutaciones son: 1569CT en el exón 2 (R68C), 7093CT en el exón 6 (T 288M), 7538GC en el exón 8 (A384P) y una deleción  de un par de bases en el exón  5

(2833del C).

Galactosa-1-Fosfato Uridil Transferasa 

Las 6 mutaciones más comunes p.Q188R, p.S135L, p.K285N, p.L195P, p.T138M y p.Y209C son el 80% de los casos de galactosemia clásica. Una 7ª mutación IVS 2-2 AG ha sido descrita en la población hispana.Mutación N314D: Variantes

Galactosa-1-Fosfato Uridil Transferasa (GALT) Frecuencia:

Galactosemia Clásica: 1:42.894

Deficiencias Parciales: 1:14.623

VARIANTES ALELICAS DE GALT

La variante Duarte es un alelo polimorfico del gen GALT que resulta en actividad alterada de

la enzima. Este polimorfismo común en la población es sin signos clínicos o síntomas

Deficiencia de GALT: Alelos Duarte: La mutación N314D esta asociada con dos variantes de galactosemia que tienen actividad de GALT alterada pero con fenotipos subclínicos diferentes.

Duarte-1 (Los Angeles) Esta asociado con

aumento de la actividad de GALT (110-130% de lo normal)

N314D esta en un desequilibrio de ligamiento con la sustitución silenciosa L218L (c.652CT).

La frecuencia de los alelos D1 es de 2,7

Duarte-1 (Los Angeles) Esta asociado con

aumento de la actividad de GALT (110-130% de lo normal)

N314D esta en un desequilibrio de ligamiento con la sustitución silenciosa L218L (c.652CT).

La frecuencia de los alelos D1 es de 2,7

Duarte-2 (D2) Esta asociado con

disminución de la actividad de GALT

El polimorfismo N314D es un ligamiento en desequilibrio con 3 sustituciones intrónicas (IVS 4nt-27gc; IVS 5nt-24ga y IVS 5nt+62ga) y una deleción de 4pb en el promotor de GALT

La frecuencia de los alelos D2 es de 5,1

El Alelo Duarte puede tener significancia clínica con otras mutaciones en el gen GALT, llamadas galactosemia DG (genotipo Duarte/Galactosemia).

La combinación de una mutación clásica (G) y la variante D muestra una disminución de la actividad de GALT pero no resulta típicamente en los síntomas de galactosemia clásica

Tabla II: Diagnostico de sospecha de la Galactosemia

I-Clínica de sospecha II- Bioquímica Inespecífica III- Bioquímica Específica

A- Síntomas TóxicosVómitosRechazo del alimentoDepresión neurológica

A- Disfunción HepáticaHiperbilirrubinemiaHipoalbuminemiaDéficit complejo protrombina GOT, GPT, GGT, LDHAcidos Biliares plasmáticos.Hipoglucemia

A-Galactosuria

B- Afectación oftalmo- lógica.

Cataratas

B- Tubulopatía proximal renal

Acidosis hiperclorémicaGlucosuriaAminoaciduriaAlbuminuria

B- Aumento de galactosa en plasma

C- Fracaso hepático grave

IctericiaHepato-esplenomegalia

(tirosina)AscitisDiátesis hemorrágica

C- Aumento de Gal-1-P en eritrocitos

D- Tubulopatía proximal D- Galactitol en plasma y orina

E- Déficit Inmunitario Sepsis E. coli

Diagnostico Bioquímico

Determinación de metabolitos

Determinación de actividad enzimática

Determinación de metabolitos y actividad enzimática:

Gal-1-P en eritrocitos

Gal TOTAL en eritrocitos

Actividad Enzimática: GALT

Resumen de los niveles de metabolitos Deficiencia Galactosa (Plasma u

Orina)Gal-1-P (sangre)

GALK Elevada Normal

GALT Elevada Elevada

GALE Normal - Elevada Elevada

Diagnóstico Neonatal Sistemático del Recién Nacido UMTEST GAL de SUMA:usado en CSSL

Pesquisa Neonatal: medición de Galactosa TOTAL

Pesquisa Neonatal

Gal-1-fosfato (mg/dl)

Gal-1-P= Gal Total (2º) – Gal libre (1º)

%Gal-1-P= [Gal-1-P] / [Gal Total]

Determinación Enzimática

Galactosa 1- Fosfato Uridil Transferasa

(GALT) en eritrocitos

Basados en la Reacción de Beutler

Ausencia NADPH – No hay decoloración del Azul de Metileno

NADPH actividad de GALT rapidez de decoloración de AM

SIGMA

Análisis Molecular:

Detección de Mutaciones por

amplificación por PCR+ER

En Brasil la galactosemia tiene una frecuencia de 1:19.984 recién nacidos.

Q188R: exon 6, Por PCR se amplifica PA: 256 bp. El cambio de de una A por G crea un sitio de corte para la enzima de

restricción HpaI. El alelo Q188R genera dos bandas de 158 y 98 bp. El alelo normal tiene un fragmento de 256pb.

N314D, Duarte variant:exon 10, Por PCR se amplifica PA: 166pb La mutación genera un sitio de corte para la enzima Ava II El alelo N314D genera dos bandas de 100 y 66 bp. El alelo normal tiene un fragmento de 166pb.

S135L: exon 5, Por PCR se amplifica PA: 252 bp. La mutación genera un sitio de corte para la enzima TaqI en el exón 5.

El alelo S135L genera dos bandas de 192 y 60 bp. El alelo normal tiene un fragmento de 252pb.

Mutación Q188R

Mutación N314D

Mutación S135L

After amplification, the PCR products were digested overnight at 37-C using the enzymes HpaII for exon 6, AvaII for exon 10 and TaqI for exon 5.

(A) Q188R – exon 6 GALT gene. L, marker; lane 1, mutated homozygous (referred case); lanes 2 and 3, heterozygous (two screened cases) and lanes 4–10, homozygous wild-type allele.

(B) N314D – exon 10 GALT gene. L, marker; lane 4, homozygous mutated allele (referred case); lanes 1, 2, 5 and 6, heterozygous and lines 3, 7–10, homozygous wild-type allele

Q188R (+) Hpa

N314D (+) AvaII

Patogenia I: deficiencia de GALK

La deficiencia de GALK impide la fosforilación de galactosa a Gal-1-P, lo que supone un acúmulo de galactosa en sangre, y la consiguiente producción de galactonato y galactitol

El acúmulo de galactitol produce edema de las fibras del cristalino, y una desnaturalización de las proteínas, responsable del desarrollo de la catarata.

Aumento de Galactitol Catarata nuclear “en gota de aceite” que puede

tener un inicio intrauterino, en casos excepcionales

Patogenia II: déficit GALT El déficit GALT se produce un

aumento de Gal-1-P eritrocitaria y de la galactosa plasmática con la consiguiente galactosuria

La galactosa en exceso en el plasma es convertida en galactonato, y en galactitol.

Patogenia II: Metabolitos tóxicos

Gal-1-P: - Pi y ATP AMP deaminasa Ac. Urico; inhibición de enzimas.

- Inhibe glu-6-fosfatasa y glucógeno fosforilasa hipoglucemia

- Inhibe la función inositol monofosfatasa inositol

Balance UDP-Gal / UDP-Glu: ac. cerebrosido-galactosil-transferasa

HGPRT: hipoxantina –guanina- fosforribosiltransferasa

PiADPAMP

Patogenia III: déficit GALE En el déficit GALE se produce un

acúmulo de UDPGal e incluso de Gal-1-P

Hay un déficit en la síntesis endógena de galactosa y en la producción de galactolípidos y galactoproteínas

Determinación de metabolitos y actividad enzimática:

Gal-1-P en eritrocitos

Gal TOTAL en eritrocitos

Actividad Enzimática: GALT

Tabla VIII: Resumen de los niveles de metabolitos Deficiencia Galactosa (Plasma u

Orina)Gal-1-P (sangre)

GALK Elevada Normal

GALT Elevada Elevada

GALE Normal - Elevada Elevada

??

Duarte 2 homocigota, DG??

Diciembre 2010 con un total de 643.409 RN 15 pacientes con Galactosemias Clásicas

(Frecuencia 1:42.894), 44 pacientes con Deficiencias Parciales de

GAL-T (Frecuencia 1:14.623),

3 pacientes con Deficiencias de GAL-K (Frecuencia 1:214.470) y

2 pacientes con Deficiencias de GAL-E (Frecuencia 1:321.705).

1: 10.053

Otros países: 1: 68.400

Tratamiento La galactosa de la dieta debe ser

eliminada ante la menor sospecha La ingesta diaria no debería contener

nunca más de 125 mg de galactosa (frente a los 6.500 mg que por término medio tiene una dieta de un adulto normal);

Una dieta estricta contiene aproximadamente unos 40 mg

Alimentos lácteos

La leche y todos sus derivados son la principal fuente de galactosa liberada en el intestino mediante hidrólisis de la lactosa; y por tanto deben ser excluidos de la dieta en cualquiera de sus formas.

La caseína es probablemente también una fuente importante de galactosa libre, ya que 100 gr. aportan 184 mg, y una fórmula láctea cuyas proteínas sean un hidrolizado de caseína, puede llegar a tener 60-75 mg por litro.

Tabla IV: Contenidos aproximados en galactosa soluble de algunos alimentos (mg/100 gr de alimentos)

Menos de 5 mgMelón, uva, pomelo, naranja, fresasEspárragos, remolacha, repollo, coliflor, apio, pepino, berenjena, espinaca,

lechuga y maíz.

Entre 5-10 mgManzana, banana, pera.Brócoli, zanahoria, cebolla, nabo.

Entre 10-20 mgKivi, sandia, piña.Col de Bruselas, calabazas, sandia, batata.

Entre 20-30 mgArándanoTomate

Entre 30-50 mgSoja, alubias

Más de 100 mgLentejas, guisantes, porotos

Más de 400 mgHigos secos, pasas, avellanasGarbanzos

Control del tratamiento: Los marcadores utilizados para el

seguimiento del tratamiento dietético son los niveles de Galactosa-1-P eritrocitarios, y galactitol plasmático.

Valores de 4 mg % de Gal-1-P, y de 25-30 mol/L de galactitol plasmático

(mg/dl =38 x mol/L), es lo máximo que puedan aceptarse como buenos

Resultado Pesquisa Neonatal gal y enzima GALT o gal y GALT: N

GALT< 1%

Gal-1-P

GALT 1-10%

Gal-1-P

GALT 10-75%

N/ Gal-1-P

GALT: N GalGal-1-P: N

Mutación GALT presente

Mutación GALT presente

Mutación GALT presente

Galactitol

GALT: N

Gal-1-P

Galactitol

Galactitol Normal

Galactosemia Clásica

Variante de Galactosemia

Variante/ Galactosemia Benigna o Portador

Actividad GALK

Actividad GALE

Deficiencia GALK

Deficiencia GALE

Falso Positivo

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