Desórdenes en el metabolismo del hemo : Estudios sobre el carácter hereditario de la porfiria cutánea tarda y la porfiria aguda intermitente

Desórdenes en el metabolismo del hemo :

Estudios sobre el carácter hereditario de la porfiria

cutánea tarda y la porfiria aguda intermitente

Parera, Victoria Estela

1985

Tesis Doctoral

Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

Universidad de Buenos Aires

www.digital.bl.fcen.uba.ar

Contacto: digital@bl.fcen.uba.ar

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Fuente / source:

UNIVERSIDAD DE BUENOS AIRES

FACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS Y NATURALES

DESORDENES EN EL METABOLISMO DEL HEMO. ESTUDIOS SOBRE EL CARACTER HEREDITARIO DE LA

PORFIRIA CUTANEA TARDA Y LA PORFIRIA AGUDA INTERMITENTE

VICTORIA ESTELA PARERA

TESIS 1985 TOMO I

VfCTORIA' ESTELA P A R E R A

T e s i s presentada para optar a 1 titulo de OCTOR EN C I E N C I A S Q U I M I C A S d e la

UNIVERSIDAD DE BUENOS AIRES

L- . h

A-

&- !

DIRECTOR: Dra. Ana Maria S t e l l a d e Rosellini L

I .

Centro d e I n v e s t i g a c i o n e s s o b r e P o r f i r i n a s y P o r f i r i a s (CIPYP)

Departamento de Quirnica Biolbgica. Facultad de C i e n c i a s

u m i s p u d a e s a m i e a p o n o u m i n h i j o n

'- ''2 AGRADECIMIENTOS ;

I.*

' 1 -*.. *-

-

BREVIATURAS INTRODUCCION I: PORFIRINAS Y PORFIRIAS GENERALIDADES

ORIGEN DE LAS PORFIRINAS ANTECEDENTES HISTORICOS

.-

REFERENCIAS ' I

E'

-

-

CAPITULO 11: TETRAPIRROLES Y COYPUESTOS RELACIONADOS PRECURSORES

NOMENCLATURA Y ESTRUCTURA DE LOS TETRA- PIRROLES

PORFIRINAS 8

( .

PORFIRINOGENOS . . .

1 ,-,

TETRAPIRROLES DE CADENA ABIERTA

PROPIEDADES FISICQQUIMICAS DE LAS PORFI- RINAS . - . I n

.

' . ' 8 . r . : I ' 8 8 I . _. . . . ., ,

.

r , ,!I , ' I 1

I

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-

rl C Cc *o al rl -0 m .rl U *7 -rl fa U E > U 4 4 cn U Ti a, U a d v] 4 -c m cn rl a 4: N 2 I 0 ~4 M W H a, 4 C @ 4 J Q ) El 4 M m a o 4 - r l m -0 m a H 4: H a u c 3 e al c x PC trr u o e e a u o k c w a M m 6 4 ~ r nm E al -0 ~7 k 0 4 a m cd @ a a m u .?I -z a m a l c n JJ al .rl u o z e .rl C - r l 0 - r l ~ c na m u w

w

a a u - z u u a a ~E e n w a o o u . r l r o u e a k 4 Li & h k Q ) H 0 . 1 4 k O ) J u l O 3 cn z a z c n

w

- c m a 4 + u r s 2: H H 4 W W cn m x cl W I H 0 Z b % * N Z; o m 2 0 0 Z H H 4 H H U W E U H m u e 3 U O U J d W cn 4 (V I a, 0 a a rl C rl rl 9 a, a, .rl a, u a u a a C C rl c 9 9 .rl 9 .r( -4 X .rl U U 0 a U u u 4 n v1 L) m a cn L.C a a 4 cd 4 Q, Or J U .d al m a rn a H v) a x rn a m a, al X al a 0 a, m u 0 u 0 0 u a a o a a e m e FP m a l k a a d -a m 0 m a P: a ( d a m a a, -4 9 ) - d m * al U a, .rl ca .rl E: C) .rl ~ ( u d .A m a l Q) e 7 - 1 0 a m 1 a m 1 w a m a m a c a k o u 4 o u u o u o u a k a d 4 k a , m & 1 a Z k a , O a a m a r : a o a p c 4 -I w a u 4 Z U Z W 0 W w Z c3 0 H 0 Z w Z H H H H * C r r - rl N d d c J H A W pc rl W H Err 0

-*

u m m m

*

a a L f - I . 0 . 0 . 0 . H H ~ r r H H a n n W ~ H H H = H I + 0 H H & H H H H 0 H H M H H 0 H H PI 3 U

-

- . . .

- k . .

I

I

111.8. PROTOPORFIRINOGENO OXIDASA _{111.9. FERROQUELATASA}

111.10, REFERENCIAS

-

CAPITULO IV: REGULACION INTRODUCCION MECANISMOS

DE

CONTROL cos 80 I V . 2.3.2. IV.2.3.3. IV.2.4.

Control a travks de cam- bios en la actividad en- zimhtica

Control genktico a travbs de cambios en la cantidad de enzima

Control por especializa- cibn tisqlar Higado Cklulas eritroideas Otros tejidos Compartimentalizacibn intracelular

Control por otros constl tuyentes del medio a m b i e ~ te o celular

Oxigeno

Control por interconexibn con otros caminos metabbli

Rol d e las enzimas del camino biosintbtico del hemo. I

I

< - _. - -

..

&

r:

-

.

.

-

CAPITULO V : PORFIRIAS HUMANAS

V.1. CLASIFICACION DE LAS PORFIRIAS Referencias

V . 2 . PORFIRIA CONGENITA ERITROPOYETICA

V.2.1. Historia Herencia, Distribucibn e Incidencia Sintomatologia Caracteristicas bioquimL cas Patrbn de excrecibn y a- cumulacibn

V . 2 . 4 . 2 . Defecto enzimbtico prima- rio especifico Aparicibn de la enfermedad Control y tratamiento Ref erencias PROTOPORFIRIA ERITROPOYETICA Historia Herencia, Distribucibn e Incidencia Sintomatologia Caracteristicas bioquimicas 105 Patrbn de excrecibn y acumulacibn

Defecto enzimbtico prima rio especifico Tratamiento Referencias

1

V . 4 . COPROPORFIRIA ERITROPOYETICA Referencias

I

.

-.,

I

I

, _.T.

I

- . - :

.

I - I

-.

I

.

PORFIRIA

- L L r + f - r l r L L- -1. L A Herencia, distribucibn

e

~ ~ ' , ~ p ~ ~ ~ : A ? m

. .

- - , ,: incidencia Sintomatologia Sistema gastrointestinal Sistema cardiovascular Aparato renal Sistema nervioso Funcionamiento tiroideo Caracteri,sticas bioquimicas Patr6n d e excrecibn

Defecto qnzimbtico primario especifico

1

Tipos clln$cos de P A 1

' I

Patogenia de las porfirias. agudas I I I I Factores precipitantes Esteroides I j' Menstruacibn Control y tratamiento

Tratamiento con hidratos de carbon0

Tratamiento con hematina

Tratamiento con 8-bloqu.eantes

.4. Tratamiento con Bcido

. , fblicot.

;I

7 .

I:

I

Tratamiento con corti- coesteroides

I ._{1 .}

<. ' . - ' I

A 1 . . _. . ,:

;

11..

Sintomatologia

Caracteristicas bioquimicas Patrbn de excrecibn

Defecto enzimbtico primario Aparicibn de la enfermedad

.

Tratamiento V.6.7. Referencias V.7. COPROPORFIRIA HEREDITARIA Historia Herencia, Distribucibn e incidencia

--

- 7 - I . , . a - - . V.5.8.6. V.5.9. Ref erencias

.

I PORFIRIA VARIEGATA V.6.1. Historia V.6.2. Herencia, distribucibn e incidencia

21j

f F

\'j

- .

'4

~

-1

Sintomatologia Caracteristicas bioquimicas Coproporfiria homocigbtica Aparicibn de la enfermedad Control y tratamiento Referencias V.8. HARDEROPORFIRIA Historia Referencias V.9. NUEVA PORFIRIA AGUDA

.- - 9 : ; ) 'I V.9.1. Historia , a . m '. . V.9.2. Sintomatologia -

.

. , Caracteristicas bioquimicas 183 r. Patrbn de excreci6n 183 . . ,

.

. .

. , -. 8 - 3 , , .--I 4

Defecto enzimhtico primario Deficiencia enzimhtica

(ALA-D) hereditaria en su- jetos asintomhticos v.9.5. 10. PORFIRIA CUTAN v.lO.l. v.10.2. Referencias IEA

TARDA

Historia Herencia, Distribucibn e Incidencia Sintomatologia Manifestaciones dermatolk gicas i Acci6n fotodinhmica de las porfiqinas Origen y localizacibn de porfirinas en pie1 Manifestaciones hephticas PCT asociada a otras enfermedades V.10.4.1. PCT y tumores hepbticos I V.10.4.2. PCT y lupus, I V.10.4.3. PCT y diabetes V.10.4.4. PCT y enfermedades renales V.10.4.5. Oras asociaciones Caracteristicas bioquimicas 197 V.10.5.1. Patrbn de excrecibn

V.10.5.2. Defecto enzimbtico primario especifico

V.10.6. Tipos clinicos de PCT

Aparicibn de la enfermedad

I

>'II

Rol del hie'rro en la PCT Contro! y ,,$,ratamiento

pF. -2.- --:<

-

.

,-.

.. '-:

v

.11. PORFIRIA HEPATOERITROPOYETICA

-+ * I

.

. s . -, - a.

Referencias

.

.

V.12. INTOXICACION POR PLOMO

Sintomatologia

Caracteristicas bioquimicas 225

Control y tratamiento 226

Referencias

z'i

CAPITULO VI: PORFIRIA EN ANIMALES

r

5 *-:,.

7 ; VI, 1. INTRODUCCION

PCE COMO MODEL0 ANIMAL

r'

,T:

;

-

!-

L

.

HUMANA

VI.3. PORFIRIA EN GATOS

VI.4. PORFIRIA EN GANADO VACUNO

' ,

. ..

- . . F VI.5. PORFIRIA EN CERDOS

VI.6. PORFIRIA EN PERROS

.

VI.7. REFERENCIAS I

4 . - CAPITULO

VII:

PORFIRIA EXPERIMENTAL VII.l. INTRODUCCION

VII.2. PORFIRIA PRODUCIDA POR PRODUCTOS QUIMICOS NO SATURADOS. INDUCCION POR AUMENTO DE LA DESTRUCCION DEL HEMO HEPATIC0

, a - I

- -.

(:'- - - ,

1

I .

--

VII.3 PORFIRIA PRODUCIDA POR DJHIDROPIRIDINAS

7.

.- h

.

.

.

SUSTITUIDAS Y GRISEOFULVINA. INHIBICION

. .

1 '

d . , . DE LA SINTESIS DEL HEM0 A NIVEL DE LA

1:". ' . , - J .

-

.

H!-

- FERROQUELATASA

I-- VII.4. PORFIRIA PRODUCIDA POR COMPUESTOS POLI-

CLORADOS. INHIBICION DE LA URO-D

-

- . :

-

, VII.5. REFERENCIAS

1

70flO I I

MATERIALES

Y

METODOS

-

CAPITULO

I:

MATERIALES

Y

METODOS I. 1. REACTIVOS

1.2. PACIENTES

1.3. MATERIAL BIOLOGIC0 ESTUDIOS

EN

OKINA

Determinacibn de ALA y PBG 2 D Y

1.4.1.1. Preparacibn de las resinas 2 5 9 Separacibn de ALA y PBG 260 1.4.1.3. Determinacibn colorim6trica

de ALA y PBG 260

Determinacibn de porfiri- nas libres: fraccibn Uro

y fraccibn Copro 261

Determinacibn de porfiri-

nas totales 262

1.4.4. Determinacibn de porfiri- nas esterificadas

1 . . ESTUDIOS

EN

MATERIA FECAL

1.5.1. Determinacibn del conteni-

do de porfirinas 264 1.6. ESTUDIOS EN SANGRE 1.6.1. Determinacibn cuantitativa de porfirinas en plasma 265 Determinacibn de porfirinas en sangre 265 1.6.3. Determinacibn de Protopor-

firina en gl6bulos rojos 266

1.6.4. Determinacibn de proteinas

en sangre 267

1.7. SEPARACION CROMATOGRAFICA DE PORFIRINAS ESTERIFICADAS

I ' l l : Cromatografia en capa

.

- delgada (TLC o HPTLC) ' - 1 h,

..-

- 1

-

I

Cromatografia liquida L - d m a alta presibn

1.8.

OBTENCION DE LA FUENTE PROTEICA

1.9. DETERMINACION DE ACTIVIDADES ENZIMATICAS

1.9.1. ALA-S 1.9.2. ALA-D 1.9.3. PBG-asa y Deaminasa 1.9.4. URO-D 1.9.5. Ferroquelatasa I

"1.10. BIOSINTESIS DE PORFIRINAS A PARTIR DE PRECURSORES

I

1.11. REFERENCIAS

RESULTADOS

Y

DISCUSION

> - -

-

CAPITULO I: UN METODO SIMPLE PARA LA MEDICION D E

.

PBG-ASA EN ERITROCITOS Y SU APLICACION

EN EL DIAGNOSTIC0 DE LA PORFIRIA AGUDA INTERMITENTE INTRODUCCION MATERIALES Y METODOS RESULTADOS Y DISCUSION Lecturas espectrofotomhtri cas y fluorimbtricas

Efecto del mhtodo utiliza- do para obtener el hemoli- zado, concentracibn proteL ca, tiempo y temperatura de incubacibn.

Estabilidad de la enzima Actividad de PBG-asa en i n dividuos normales y en

pa

cientes con distintos tipos de porfiria

CONCLUSIONES

Y

-

_ , . I

'< ,

.

-

REFERENCIAS

.

- " 1

.

I - r _- 285.

11: BIOSINTESIS DE PORFIRINAS

Y

ESTUDIOS" ENZIMATICOS EN ERITROCITOS DE INDIVL DUOS NORMALES

Y

PORFIRICOS

5 .

'ULO

INTRODUCCION MATERIALES

Y

METODOS RESULTADOS Y DISCUSION Determinaciones enzimhticas 2 8 7 Actividad biosintbtica Biosintesis de porfirinas totales Biosintesis de porfirinas totales en PCT y PA1 Distribucibn de porfirinas biosinthticas

11.3.2.4. Patrones de porfirinas bio

sintbticas en casos de PCT hereditaria y no-heredita- ria y PA1 antes y despuks del tratamiento

11.4. CONCLUSIONES Y RESUMEN

I

_-

_{I LPITULO 111: UNA NUEVA} IZ.5. REFERENCIAS _{Y SIMPLE TERAPIA DE LA}

t

PORFIRIA AGUDA INTERMITENTE

111.1. INTRODUCCION I 111.2. RESULTADOS Y DISCUSION 111.3. CONCLUSIONES Y RESUMEN

"

111.4. REFERENCIAS . - I , _{. .} - I "

-

- , , 1 .I

:I

7

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, , I

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, .

t i l l

IV: LA HERENCI

INTERMITEN

+ m .-

A EN

'TE

Y

;?".!.

hl

:.

LA PORFIRIA AGUDA

ALGUNAS CARACTERISTICAS

_I

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_,.

DE

INTERBS.

U N

ESTUDIO

DE

14 FAMILIAS

307

--:.

- : % _*;

'.

.' -. I.

.

- -1, , .'A-$. -

INTRODUCCION

.

.

- - >

MATERIALES

I

308

-

--I-.

IV.3.

RESULTADOS Y DISCUSION

IV.4.

CONCLUSIONES

I

V

REFERENCIAS

I

-

CAPITULO

V:

LA HERENCIA EN LA PORFIRIA VARIEGATA

V.1.

INTRODUCCION

I I

V.2. MATERIALES

V.3.

RESULTADOS Y DISCUSION

I

I

V.4.

CONCLUSIONES

V.5. REFERENCIAS

I

_-

_{CAPITULO VI: LA HERENCIA EN LA COPROPORFIRPA}

I

HEREDITARIA

I

VI.l. INTRODUCCION

.I

I

I

. I

VI.2. MATERIALES

I

I

VI.3. RESULTADOS Y DISCUSION1

I

VI.4. RESUMEN Y CONCLUSIONES

I

-

1

VI.5. REFERENCIAS

I

I

I

CAPITULO VII: LA HERENCIA EN LA PORFIRIA CUTANEA

,VII.2. MATERIALES

Y

METODOS

'

Criterios

VII.3.2.

Tipos

de

PCT

VII.3.3:

CONGENI- EN LA PORFIRIA YETICA 111: LA HERENCIA TA ERITROPO INTRODUCCION MATERIALES RESULTADOS

VIII.3.1. Precursorea y porfirinas en orina y heces

Indice de fluorescencia

y porfirinas en glbbulos rojos y plasma

Actividad de las enzimas del camino del hemo

DISCUSION YIII.5. CONCLUSIONES

REFERENCIAS

-

C~PITULO

IX: LA HERENCIA EN LA PROTOPORFIRIA

ERITROPOY INTRODUCCION MATERIALES RESULTADOS Y RESUMEN REFERENCIAS ETICA DISCUSION I I ' I

!

- I

!:

Deseo manifestar especialmente mi agradecimieito a la

.

Dra. Alcira

M.

del C. Batlle, quien me ha orientado durante e

I

desarrollo del trabajo como asi tambibn en la supervisibn de ' 10s manuscritos, ofreciendome su vasta experiencia en el campo

I

las porfirinas.

Agradezco con toda ainceridad a la Dra. Ana Maria

i-~

'f+l:'tella quien ha dirigido esta Tesis brindindome su estimulo y

..

-

. continua atencibn.

Quiero agradecer a mi hermana su constante apoyo y a- I'

) - yuda durante todos estos aiios.

Agradezco a las Lic. Lidia Araujo y Elisa Lombardo y

a la Ing. Marta Araujo por 10s excelentes grhficos que con tag .

-

-1

J1

a t o esmero han realizado. I - I

s . k c

4

A la Lic. Haydbe Fukuda ;or su permanente colaboracibn - -,

--.

1

en la Gltima etapa de confeccibn de figuras y tablas para lo-

-

.

-1 . -1

grar la finalizacibn de esta Tesis. - 1

' 1

-

d

A la Lic. Ana Maria Buzaleh por la dedicacibn y esmero

,;

1

pues tos a1 transcribir el ma nuscrito.

naci flu0

A 10s Lic. C6sar Pol ones cromatogrificas de rescencia de porfirinas cien 'L' . dra pita de

C

la a Cent desd nes del gent

A 10s Dres. Nora Nav medica y confeccibn de tes que concurren a este

A1 Dr. Pedro Magnin, de Dermatologia de la Fa 1 "Ramos Mejia" y a1 Dr. linica Mhdica del Hospit tencibn y seguimiento de ros Hospitalarios.

A la Srta. Hilda Gas e el comienzo de este T g

.A

A la Sra. Beatriz Ri de sangre realizadas a 1 A1 CONICET, la SUBCY Ministerio de Bienestar ina por 10s subsidios ot

o y Ernesto Schoua por las determi

'4

porfirinas por HPLC e Indices de

,f,::d

plasmhticas.

one y Dario Sachetti por la aten- las historias clinicas de 10s pa-

Centro.

Profesor Titular de la la. Chte- cultad de Medicina (UBA) del Hos- Samuel Malamud, Jefe de Divisibn a1 de Agudos "Cosme Argerich", por

10s pacientes en 10s respectivos

paroli por su asistencia thcnica

I

cillo de Aprea por las extraccio- os pacientes estudiados.

T , . l a Secretaria de Salud Piiblica Social y el Banco de la Naci6n Ar- orgados.

- 8

deral, por las determinaciones de plomo.

Y muy especialmente a todos mis compafieros del CIPYP

s siempre han estado a mi lado brind6ndome su estimulo y

Succinil y - &Dioxovalerato Acido 6-aminolevGlico Porfobilinbgeno Uroporfirina Uroporfirin6geno F i r i a p ~ r f i r i n a ~ Heptaporfirina Hexaporfirina Pentaporfirina Coproporfirina Coproporfirinbgeno Isocoproporfirina Harderoporfirinbgeno Protoporfirina Protoporfirinbgeno Succinil CoA-S$ntetasa ALA-Sintetasa DOVA-Transaminasa ALA-Dehidrasa

.

I

ALI!

PBG

Uro, U Urogen Firia* Hepta Hexa Penta

-

pro, C Coprogen 1 Proto Protogen ALA-S DOVA-T ALA-D Porfobilinogenasa Uro-Decarboxilasa Coproporfirinogenasa, Coprogenasa Protoporfirinbgeno-Oxidasa

Porfiria CongCn$ta EritropoyCtica Protoporfiria EritropoyCtica

Coproporfiria EritropoyCtica Porfiria Aguda Intermitente Porfiria Variegata

Coproporfiria Hereditaria

I

Harderoporfiria, .

Nueva Porfiria Aguda Protogen-Oxidasa

PCE PPE CPE

Porfiria Cutbnea Tarda

Porf iria ~ e ~ a t o e r i t r o ~ o ~ b t i c a Intoxicaci6n por plomo

Adrenocorticotrofina PCT

-

2F:

-

1 -7 P9E I-Pb ACTH AIA

.

Alilisopropilacetamida 3 , s - d i c a r b e t o x i - 1 , 4 - d i h i d r o c o l i d i n a Acido Y-aminobutirico Glutati6n reducido I 4 #.

:'

it

1 - , I

-

.

I l l , J

..

3 -1 1 4 ' C

rkiar?G

DDC GABA GSH

.-.

.

'.

-

.

I -

-

- * I ; - . 4 -

-

I

..

.

. '

e I A ~ o d o a c e t a m i d a *

PABA Acido p-aminobenzoico

p-Cloromercuribenzoato P C M B

S A M

S-adenosilmetionina

p

F.I.D.

(2; Fosa iliaca derecha

Acido tricloroacCtico Acido tetrahidrof6lico

3 .

GR G16bulos rojos

.

HPLC o HPTLC Cromatografia liquida a alta presi6n -

* 1 . r

.

: . t . O . L i s i s osmbtica PropBsito , ' I x Pr. ~ r o r n a t o ~ r a f i a en capa delgada Ultrasonido

!

.

_{, ,}

.

4

= 1 metabolismo celular esth constituido por una complg

i-+~,:-,

4 I . -

-

.I- - - % e de reacciones quimicas relacionadas entre si a travbs

#.--*

'

de distintas secuencias que llevan a cab0 la sintesis y degrg -

'

-? r ' .

dacibn de-compuestos esenciales para la vida. En estaa reaccig

- --J- -1.

nes participan un gran n6mero de enzimas que catalizan e s p e c i - - ; .

7iq

.

I!

. .

.

ficamente las mismas y que a su vez, esthn sujetas a un fino -

-

m a *

-

r control genbtico, que permite el normal funcionamiento de la ? -

:-'-'

-.

. J

2

t.:

cblula. 1 - ,

- 4: I

.-

'

'

.+

Una falla en 10s mecanismos de control llevan a la £01 % L

I- 4

alterada de una o m6s enzimas especificas, dando lugar . .q ti.

* T q

a un error innato del metabolismo, q u e puede manifestarse en

I ' - f a n

. . diversas formas, dando lugar a las distintas enfermedades me- i -J

I

:q

tabblicas. En este caso nos interesan las Porfirias.

.

a n

_

I? I

L . ' ~

h . Las Porfirias constituyen una familia de enfermedades,

8

=

que pueden ser hereditarias o adquiridas y son la consecuencia

. J i

de errores en el camino metabblico de las porfirinas. _{. EP:} Las Porfirias se caracterizan por una formacibn o a c g .

t-

y excrecibn incrementada de porfirinas o sus precursg

- 8

r res, Bcido 6-Aminolevtlico (ALA) y Porfobilinbgeno (PBG)o a m

(

1 % bos, debido a una falla en el control de su bioslntesis. Segdn

el tejido en el cual se expresa el error metabblico, sea mCdg la bsea o higado suelen clasificarse en EritropoyCticas o He---

L- phticas. , !

IF: L n -

En algunas Porfirfas hay una gran acumulaci6n de en orina, heces o sangre, formadas en exceao en higado l o mbdula. Este exceso de porfirinas hace que la pie1 sea sensL

ble a la luz, tenga gran fragilidad y se formen ampollas con

_.

':I

.

facilidad dando lugar a las Porfirias cutbneas. En otras PorfL

1

A

:-

I

rias hay un significativo aumento de PBG y ALA en orina que ;?ne su origen en hfgado, se trata de las denominadas Porfi-

4

,,

rias agudas, caracterizadas por tipicos ataques agudos de do-

-

T:

lores abdominales y manifestaciones psiquibtricas.

-

. . En base a 10s conocimientos actuales acerca del camino ~iosintbtico del hemo y sus metabolitos, nos interesb llevar

a cab0 un estudio bioquimico completo en materiales proveniefi . , = ,

' 4 - i

tes de pacientes con distintos tipos de Porfirias, tales como '

-

~ o r f c r i a Aguda Intermitente (PAI), Porfiria Variegata (PV),

Coproporfiria Hereditaria (CPH), Porfiria Cut6nea Tarda (PCT), ;*

Porfiria CongCnita Eritropoy&tica (PCE) y Protoporfiria Eritro

-

poybtica

(PPE),

con el objeto de poder establecer un diagnbsti co diferencial tanto en el paciente clinicamente manifiesto como en el portador asintom6tico de la enfermedad, con partick lar interbs en el caso de nifios; as1 como un correct0 segui- miento, especialmente cuando s e trata de evaluar la efectivi-

d a d de una terapia determinada.

Debe enfatizarse, que si bien el objetivo inicial en este trabajo ha sido el estudio en la PCT y PAI, s e han inclui do adembs la

P V ,

CPH, PCE y PPE con el fin de ampliar 10s es- tudios en 10s desbrdenes del camino metabblico del hemo.

En la

PAI,

la falla enzimbtica primaria es una defi- c'iencia genbtica de la PBG-asa (o Deaminasa), por lo cual la medicibn de la actividad de esta enzima es un elemento funda- mental para el diagnbstico de la PAI.

S i bien existian algunos mbtodos para estos fines, la mayoria de ellos no eran de simple aplicacibn en la prbctica. Por ello, uno de nuestros propbsitos fue desarrollar un m&to- do simple, reproducible y de fbcil uso tanto en laboratorios clinicos como de investigacibn, dotados de instrumental sencL 110.

Para obtener informacibn acerca del defect0 enzim8ti- co y el carbcter hereditario en las Porfirias, s e realizaron estudios in viiao sobre la biosfntesis de porfirinas eritroci

-

tarias en sujetos normales y pacientes porfiricos a partir d e ALA bajo distintas condiciones experimentales, resultados co- rrelacionados con las mediciones enzimhticas directas para e g tablecer la validez del mbtodo empleado.

Como el rango de variabilidad de 10s valores normales es bastante amplio y puede existir superposicibn entre 10s ni

_-

veles de porfiricos y controles normales, nos fijamos el pro- ~ b s i t o de determinar 10s valores normales para un nGmero muy grande de controles, de diferente sex0 y edad y ademhs, era importante disponer de 10s valores normales para cada farnilia.

Teniendo en cuenta que otro objetivo era estudiar la herencia en las Porfirias, e s que s e llevb a cab0 un estudio clinic0 y bioquimico completo en 1 4 familias de P A I , 27 de P C T , 6 de P V , 2 de C P H , 4 de P P E y 1 de PCE.

C A P I T U L O I

I. PORFIRINAS Y PORFIRIAS

1.1. GENERALIDADES

Las porfirias comprenden un grupo de enfermedades h e r e

ditarias o adquiridas, que son una consecuencia de desbrdenes

en el metabolismo del hemo.

Las manifestaciones clinicas y bioquimicas especificas para cada tip0 de porfiria, esthn relacionadas con el tejido en el cual ocurre y se expresa fundamentalmente la falla meta- bblica, asi como con las etapas del camino biosintktico de las porfirinas en las cuales ha ocurrido dicho defect0 (Batlle, y col., 1981). A menudo una expresi6n clinica muy def'i- nida y llamativa en estas enfermedades es la excrecibn de ori- na de tonalidad rojiza a rojo oscuro provocada por la presen- cia de porfirinas.

Las porfirinas son compuestos de un hermoso color rojo I pbrpura; estbn presentes en todas las cklulas vivientes, y sQn

las responsables del color rojo de la sangrc, porque forman parte de la Hemoglobina, como un complejo de hierro-protoporfi rina o Hemo. El Hemo e s tambibn un constituyente de otros pig- mentos, 10s citocromos, que juegan un papel clave en el metabg lismo energbtico, durante el proceso fundamental de la respirg cibn. Por otro lado, el complejo de la protoporfirina con el magnesio, da lugar a las clorofilas, que son 10s pigmentos que participan activamente en la fotosintesis, el otro proceso

fun

damental de la naturaleza. De alli que se afirme que la vida en este planeta depende de la existencia de las porfirinas; aGn mhs, tan importantes son las porfirinas para el funcionamiento de las mhs simples hasta las mbs desarrolladas formas de vida, que su formacibn y evolucibn parece haber sido muy probable- mente contemporhnea con la aparicibn misma de la vida (KolesnL kov

y

Egorov, 1977).

' I

1.2. ORIGEN DE LAS PORFIKINAS

El proceso actual de bioslnresis del hem0 tiene lugar a travks de una serie de etapas y requiere la presencia de un

r

:.

:

I

sistema vivo organizado, conteniendo varias enzimas y estructl --

ras protoplasmhticas intactas.

La bfisqueda clhsica de Nencki (1897, 1902) sobre la n a turaleza quimica de la hemoglobina y la clorofila revela una gran similitud entre estos importantes pigmentos de 10s reinos .

vegetal y animal y muestran que ambos reinos derivan de ances- tros que ya poseian porfirinas como componentes necesarios de

.

- - * . I -

- + - - . . su protoplasma. La clorofila esti ampliamente distribuida en

' 1

- l C . y l C el reino vegetal. Todos 10s organismos fotosintbticos la con-

b ~ 9 -

~!.:.Z,i-tienen, mientras que en 10s inferiores se encuentran compuestos I ,

- - .

5

'

_..

,

. '

. :--i ~ ' d e la familia de las clorofilas como la bacterioclorofila o de

,

-

Lrivados con estructura similar a 10s compuestos biliares (fico

B:ii

cianina y ficoeritrina). En tunicatos, que son organismos muy

-

I -

5 .

*

-

primitivos se ha encontrado un vanadio hemocrombgeno, del gru-

po de 10s pigmentos biliares (Webb, 1939).

Las Fe-porfirinas, ampliamente distribuidas a travbs del mundo viviente, juegan un importante rol en la estructura de 10s protoplasmas vivos, como grupos prostbticos de varias enzimas.

En 1957, Oparin observb que la mayoria de sus contempo

-

r6neos que estudiaban el problema del origen de la vida, esta- ban de acuerdo en que en algGn momento de la evolucibn quimica, en las aguas del ocbano primitivo debieron haberse formado a- quellos compuestos heterociclicos biolbgicamente tan importan-

11

tes: las porfirinas".

Simulando en el laboratorio, las condiciones existen- tes en la atmbsfera primitiva de la Tierra, se lograron sinte- tizar porfirinas abiogbnicamente.

En 1955, Treibs, trabajando a temperaturas muy elevadas

y medio Bcido pudo obtener una mezcla de porfirinas, a partir de porfobilinbgeno abiogbnicamente, Scott demostr6 en 1956 que por medios puramente quimicos el Bcido 6-amino 1evGlico (ALA) puede convertirse en porfobilin6geno (PBG). Hodgson y Ponnampe ruma (1968) consiguieron sintetizar porfirinas libres a partir de una mezcla de metano, amoniaco y vapor de agua por accibn de descargas elbctricas. Simionescu y col., tambihn obtuvieron una mezcla de porfirinas libres queladas con cinc o cobre (Si- mionescu y col., 1977, 1978).

La formacibn de complejos moleculares entre aminobci--= =#

.

.

dos y porfirinas fue una etapa esencial en la evolucibn quimi- -

ca prebiolbgica (Oparin, 1957), estrechamente relacionada con la implicancia de las porfirinas en 10s procesos fundamentales de la fotosintesis y la respiracibn, y con el cambio gradual de una atmbsfera primitiva totalmente anaer6bica a una aerbbi- ca, requisito necesario para el desarrollo de l a vida en este planeta.

Kolesnikov y colaboradores (1981). realizaron estu- dios sobre hemoprotefnoides y complejos moleculares obtenidos a trav6s de la absorcibn de porfirinas y aminoi5cidos sobre ce- nizas volc6nicas. Los datos obtenidos sugieren que este tip0 de complejos pudieron haberse formado en el curso de la evolg cibn quimica, y que fueron intermediarios entre las mol6culas sintetizadas abiogbnicamente de gmino6cidos y porfirinas y 10s sistemas pigmento-proteicos d e 10s organismos vivientes.

Segiin Oparin (1957), las porfirinas y sus derivados met6licos a p a r e c i e r o n e n l a s aguqs de la hidrosfera como resul- tad0 de una sintesis quimica orgbnica, aGn antes de la apari- ci6n d e 10s seres vivientes, de manera que 10s primeros orga- nismos pudieron tomarlos del medio circundante y fue recien durante el curso del desarrollo posterior de la vida que sur- gib la necesidad de sintetizarlos a partir de compuestos m e t 2 bblicos simples como succinico, oxiilico o glicina.

Por otro lado, se han econtrado metaloporfirinas y fi- cobilinas en rocas precbmbricas (Kolesnikov y Egorov, 1977). Hodgson y col. (1968), estudiaron la geoquimica y distribucibn de las porfirinas en sedimentos y rocas sedimentarias de dis- tintas edades, desde el period0 Prectimbrico primario hasta el presente encontrando compuestos met6licos de porfirinas con lii, Va y Fe; demostr4ndose que estas porfirinas son de origen biogenico, a 1 igual que las encontradas en el petrbleo y en m e teoritos extraterrestres (Hodgson y Baker, 1964).

1.3. ANTECEDENTES HISTORICOS

Desde un punto de vista histbrico el estudio de las porfirinas puede enfocarse considerando dos aspectos fundamen tales: el bioquimico-geol6gico y el medico (With, 1976). A l

1

primer0 de ellos, relacionado con el origen de las porfirinas, ya nos hemos referido (I.2.), mientras que el segundo comienza en 1840 con la obtencibn de hematina libre de Fe que se logrb por tratamiento quimico de la hemoglobina con Bcido aulfiirico ncentrado (Berzelius, 1840; Scherer, 1841; Mulder, 1844). A-

iios mis tarde Thudichum (1867) purifica y cristaliza la hemat& na libre de Fe, a la cual designa como "cruentina" y describe su fluorescencia como de un esplCndido color rojo sangre. Este descubrimiento no fue valorado en toda su magnitud en su momen to, siendo reconocido y honrado recidn en 1958 (Drabkin, 1958 y 1963; Flc Ilwain, 1958). La propiedad de fluorescer fue olviidg da hasta q u e . e n 1871 Stokvis la redescubrib. En este mismo aiio Hoppe-Seyler introdujo por primera vez el termino hematoporfi- rina y en 1879 public6 susestudios sobre la porfirina de la clorofila, llam6ndola filoporfir.ina, en virtud de su fluores- cencia roja.

Otro de 10s avances en el estudio de las porfirinas fue el descubrimiento de Soret (1883) de la banda de absorcibn

.

- - _{de la hemoglobina en el U V cercano, que s e conoce hoy con su}

I - El estudio clinic0 de las porfirinas fue iniciado por

' . Schultz (1874) con la descripcibn de un caso diagnosticado ori

-

I d : :

ginalmente como una lepra atipica, y luego descripto como un

i ' ~ caso de "Porfiria CongCnital'. Baumstark (1874) realizb estu-

1 ;

dios sobre 10s pigmentos urinarids de este paciente obteniendo

-

-_

I

. :

dos fracciones a las que llamb Uro-rubohematina matina, debido a que sus espectros de absorcibn eran similares y Uro-fuscohe

I

a1 de la hematina libre de hierro. La interpretacibn que Baumg tark dib a su hallazgo fue muy avanzada para su Cpoca, pues pro pus0 que estos pigmentos eran la consecuencia de un error en la biosintesis de la hemoglobina y no una anormalidad en su d e gradacibn, segGn la teorfa ampliamente aceptada en aquel momell to (Zoja, 1893).

El aspecto medico de las porfirias tomb gran importan- cia despubs de la introduccibn del hipnbtico sulfonal, sinteti zado por Baumann (1886) y comercializado por Kast (1888) como somnifero. El uso de este medicamento produjo la aparicibn de una nueva enfermedad: la forma t6xica de la porfiria aguda.

de una paciente adicta a la morfina, que habia ingerido unos pocos gramos de sulfonal, un pigmento semejante a la hematopol

klr

firina sefialando que el color de la orina le recordaba a 1 del vino oporto. Baumann y Kast (1890) realizaron estudios farmacg ldgicos sobre el sulfonal y compuestos relacionados. En ese

I

mismo aiio Harley (1890) public6 sus observaciones acerca de la

precipitaci6n de un ataque agudo tipico en dos mujeres que ha-

I

bian ingerido sulfonal, 'sin identificar 10s pigmentos ni el

rol patogbnico de la droga. Los trabajos m8s interesahtes so-

-

I

1 1

bre porfiria tbxica fueron 10s de Geill (1891) y Fehr (1891) .

=&

en 10s cuales hacen una descripcibn clinica brillante llegando

I

a la conclusibn de que el 5-10% de las mujeres tratadas con

'i

3

L >

sulfonal desarrollaban porfiria.

Es interesante y anecd6tico el comentario de Krabbe

(1945) en el cual refiere que Fehr tuvo las intenciones de reg

-a!

lizar un anhlisis quimico de la orina de estos pacientes into-

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-+

-

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xicados con sulfonal, pero su director no lo autorizb, aducien . '.A;,

1 . r -

do que debian ser las mismas pacientes quienes volcaban vino g 1 '

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4 - I - .I

'+orto en sus orinas. En 1892, Friedenreich public6 nuevos ca- de intoxicaci6n puntualizando las siguientes caracteristi- : orina marrbn oscuro, dolores abdominales y paresia. Los meros estudios realizados sobre la naturaleza quimica de

pigmentos urinarios en intoxicaciones por sulfonal datan de 1891. Hamarsten (1891, a , b) encontrb que el pigmento uri- nario no era idbntico a la hematoporfirina artificial, mien-

s que ese mismo aiio Salkowski publicaba precisamente que se taba de hematoporfirina. Garrod (1892, 1893, 1896) fue mAs cavido en sus conclusiones y puntualizb que sblo una peque- ria parte de 10s compuestos excretados en orina de pacientes in -toxicados con sulfonal correspondia a hematoporfirina o compueg

tos similares. Fue recibn en 1916 que Fischer (1916 b) determL con precisi6n que la porfirina excretada en la orina de in- toxicados con sulfonal era s6l0 una y la denominb urinoporfirl

r _I

Una nueva era en la quimica de las porfirinas comenzb con Nencki en 1888, quien demostr6 que la hematoporfirina con- tenia dos grupos carboxilo (Nencki y Sieber, 1888). Nencki tap! bihn se ocupb del estudio del herno y sus derivados (Nencki y Zg

leski, 1901) encontrando una nueva porfirina que denominb mesg porfirina. A su colaborador Zaleski s e le debe la preparacibn

de lo leski

I I

1s complejos de hierro y magnesio de la mesoporfirina (Z2 -.

,

1904). .

En 1896, Saillet a partir de orina normal pudo extraer :y purificar coproporfirina designandola en ese momento como

II uroespectrina", demostrando, ademas, que se encontraba en la

. I , orina como un crombgeno no coloreado.

-

Una importante etapa en la investigacibn de las porfl

I

rinas s e relaciona con 10s estudios del farnoso paciente: Ma-

&$.

: thias Petry, mencionado por primera.vez por Gunther en una con

-

ferencia dictada en Bonn el 13.3.1911 y cuyos resultados fue-

- .

.

-

.-

. ron publicados en detalle ese mismo aiio por Gunther (1911,a,b)

---"- en un trabajo pionero en el cual introdujo el tbrmino "hemato-

-

porfiria" para designar el grupo de enfermedades ahora conoci- " -

-.das como porfirias, proponiendo a1 mismo tiempo una subdivi- si6n de las mismas en: CongCnitas, Agudas tbxicas, Agudas ge- nuinas y crbnicas, una c l a s i f i c ~ c i b n que, con algunas modificg ciones todavia subsiste.

I '

Petry constituyb hasta eu muerte, a 10s 3 2 aiios de e-

_ - I dad, una fuente valiosisima de porfirinas para Hans Fischer.

- Su orina contenia tal cantidad de estos pigmentos que Fischer y Zerweck (1924 a) prepararon 192 mg de dster de uroporfiri- na a partir de 2.425 ml de orina la cual corresponde a una

1

-concentracibn de aproximadamente 80 mg/l. Su autopsia fue pu-

. .

. blicada por Fischer y colaboradores (1925) bajo el titulo de

"Porfirinuria", un tbrmino que gradual y lentamente fue desplg

I

-' _, zando a 1 de "hematoporfiria" usado por Gunther. En 1929 Borst _{y ~ u n i ~ s d 6 r f e r publicaron la autopsia patolbgica.}

.

.

I

- - > - .

~ i l l s t a t t e r y col. (1906, 1913) realizaron importan- tes trabajos sobre la quimica de estos pigmentos, tanto en el campo de las clorofilas corno en el de las porfirinas. Kuster

(1912) estudib la estructura del hem0 y propuso la fbrmula co-

1

rrecta del esqueleto de las porfirinas.

Fisher fue el primer0 en utilizar el tbrmino porfirina sin prefijos (Fischer y Meyer

,

1912). Preparb porfirinbgenos

(1913, 1916 b) e introdujo 10s tbrminos "Urinporfirina" (1915a)

y "Kotporfirina" (1915 b), en estudios realizados sobre la ex- creta de Petry.

.

- - . - ,

---

Uro a Coproporfirina (Fischer y Zerweck, 1924 a y b). , . - . - -

-

..

Hans Fischer se gradub primer0 en quimica y poco tiem- po despuks en medicina, siendo esta Gltima disciplina de gran importancia en sus primeros trabajos en 10s cuales estudib el

r .

-

-

efecto fotosensibilizante y la excrecibn fisiolbgica de porfi- .

,

rinas en animales de experimentacibn. Propuso que la Copropor-

firina, una vez inyectada en el organismo, se convierte en Co- proporfirinbgeno y que la Uroporfirina tiene un efecto mucho mhs fotosensibilizante que la hematoporfirina (Fischer- 1915 a; 1915 b; 1916 a ; 1916 b).

I - Los estudios de Fischer sobre las porfirinas fueron de importancia fundamental y exhaustivos, raz6n por la cual le o- torgaron el premio Nobel en 1930. Sus cuantiosos trabajos se encuentran recopilados en la monumental monografia escrita en colaboracibn con Orth (Fischer y Orth, 1934, 1937, 1940).

Fischer se suicid6 el 21 de marzo de 1945, cuando su Instituto en Munich fue destruido por un bombardeo. Sus discipulos logrg ron salvar la valiosa y Cnica coleccibn de porfirinas y honra- ron su memoria creando la Fundacibn Hans Fischer.

En 1924 Kammerer descubrib una porfirina formada du- rante la descomposicibn de la sangre e Hijmans, van des Bergh

y col. (1928, 1929) prepararon un nuevo bster de Coproporfirina a partir de un caso grave de porfiria cuthnea.

En la dbcada del 30 renacib el interbs por la fluores- cencia de las porfirinas. Vigliani (1933) propuso el uso de esta propiedad coma un metodo analitico para la medicibn de e s tos pigmentos y Dhbre (1911, 1934) y Hoerburger (1933) publicg ron estudios detallados a1 respecto, sin embargo, es sorpren- dente que Fischer no haya mencionado este trabajo en su recop& lacibn sobre metodologia de porfirinas.

.

, , En 10s aiios 30 inicia sus trabajos una nueva generacibn

de importantes porfirinblogos. El quimico in,glbs Rimington ra- dicado en Sud Africa para esa dpoca estudi6 una enfermedad que ~ a d e c i a n las ovejas "GeeldikkopH, dentostrando que el problema de la fotoaensibilizaci6n s e debia a la filoeritrina de la c l p rofila (Rimington y Quin,1934). Fourie (1936) descubrib Porfi- ria congbnita en ganado bovino y Rimington (1936) realizb el

estudio de este material. Rimington se interesb luego en el pigmento rojo de l a s p l u m a s de 10s Turacos de Sud Africa (Mu- siphagidae); Church (1869, 1892) habia identificado este pig- mento como una Cu-porfirina. Sin embargo, Rimington (1939) de- mostrb sin ninguna duda, que s e trataba en realidad de Uropor- firina 111, en desecuerdo con Fischer e Hilger (1923, 1924)

quienes habian propuesto que s e trataba de Uroporfirina

I ,

pe- ro recibn 20 860s despuks, With (1957) confirm6 10s resultados de Rimington.

Lolr m(5dicos Waldenstromy Watson trobajaron en el labo- ratorio de Fischer.Waldenstrom estudib la porfiria aguda en una numerosa familia del norte de Suecia que en realidad ya h a bia sido investigada durante varios aiios por Wafllquist; sin em bargo el carhcter prepotente d e ~ a l d e n s t r o m hizo imposible una fructifera colaboraci6n entre estos dos suecos, acerca de esta familia especial.

En 1931, en la orina de un paciente porfirico, obteni- da durante un ataque, Sachs encontr6 un crom6geno que daba reaccibn positiva de Ehrlich. Este hallazgo fue inteligentemen te explotado por Waldenstrom en su publicacibn de 1937 en la cual utilizaba el tCrmino crombpeno y es recibn en el trabajo de 1939, en el cual Waldenstrom y Wahlquist hablan de 10s cro- mbgenos: PBG y porfobilina, a pesar de que errbneamente, sier~ pre se menciona a la publicaci6n de 1937 como origen del tbrmf no Porfobilinbgeno. Adembs, es de notar que en ese mismo traba jo, Waldenstrom (1937) sostenia la hipbtesis de que la porfirL na excretada en la porfiria cuthnea era Uroporfirina 1 1 1 , lo cual no era correct0 por cuanto luego se demostr6 que corres- pondia a una mezcla de Uroporfirina

I

y una porfirina heptacar boxilica. Sin embargo, la importancia del trabajo de Waldens- trom reside en el estudio profundo de la porfiria aguda, en h g ber introducido realmente el tbrmino porfobilin6gen0, en desta car el rol de 10s barbituratos en la precipitacibn de 10s ata- ques porfiricos y en la demostraci6n del carhcter hereditario autosbmico dominante de la porfiria aguda, con manifestaciones variables, a menudo bajo formas latentes.

Lemberg y Legge (1949) fueron 10s primeros en postular que el PBG, es el primer y Gnico monopirrol del camino biosin- tbtico del hemo, que se forma por condensaci6n de dos molbculas de ALA. Fueron tambibn estos autores quienes propusieron clara

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mente que las porf irinas excretadas" por lob pacientes porf i-

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1

ricos eran formadas durante la aintesis del herno y no eran un . .

, product0 ds su degradacibn. " ..

Recibn pudo determinarse con certeza el rol del PBG

1:;

de su cristalizaci611, lograda por Westall (1952) y la

.

I J

I n

determinacibn de sus propiedades y estructura quimica (Cookson , 3 -

' +

y Rimington, 1954).

Fue tambibn en el laboratorio de Rimington donde se

-

a

plic6por primera vez un p r o c e d i m i e n t o c r o m a t o g r 6 f i c o como mbto- do de fraccionarniento e identificac'ibn deporfirinas (Nicholas y Rimington, 1949). Desde entonces se us6 sistem6ticamente la fluorescencia en el anhlisis y preparacibn de las porfirinas

- (Rimington y Hemmings, 1938; Rimington, 1943) y se desarrollb

el primer mbtodo espectrofotom6trico para el an6lisis y cuanti

I

ficeci6n de Uroporfirina (Rimington y Sveinsson, 1950) todavia /

empleado hoy. S e descubri6, tambibn para entonces, la importall *'

I

te propiedad de las porfirinas de adsorberse sobre talco (Mc Swiney y col., 1950; Gibson y Harrison, 1950) utilizada poste-

:

,

,

riormente por With (1967,

-

'

.

1969) para el desarrollo de un mbto- do de cromatografia en capa delgada, ampliamente difundido en la actualidad.

El grupo de Watson introdujo 10s conceptos de P o r t i r i a s

hepbticas y eritropoybticas; y fue el primer0 en destacar el rol de la latencia en todas las formas de porfiria (Schmid y

col., 1954). La identificacibn y caracterizacibn de la proto- porfiria eritropoybtica

(PPE)

como un nuevo tip0 de porfiria se debe a1 grupo de Magnus y Rimington (Magnus y col., 1961), a pesar de haber sido descripta originalmente por Kosenow y

Treibs (1953).

Importantes avances clinicos fueron las descripciones

,

pih:!

- . .

.

,

de la porfiria variegata

(PV)

en Sud Africa (Dean y Barnes, - ' -

1955) y de la porfiria tbxica por hexaclorobenceno en Turquia . ' , ' . '--

. d - (Cam, 1957; Cetingil y ozen, 1960).

1. ' - - p x . ; _{- .} -

Con el progreso de 10s conocimientos enzimol6gicos orL

; I

ginados en las escuelas de Shemin, Rimington, Granick y Neube_i: ger, se obtuvo una valiosa informacibn sobre cada uno de 10s

distintos tipos de porfiria lo cual ha permitido el desarrollo .

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TETRAPIRROLES Y COMPUESTOS RELACZONADOS

11. TETRAPIRROLES

Y

COMPUEST RELACIONADOS

Para comprender las causas de 10s des6rdenes en el me- tabolism~ del hemo, es esencial un conocimiento previo de la quimica y bioquimica de precursores y porfirinas, asi como el camino normal de biosintesis (Finura 11.1.).

Suc

+

CoA

+

ATP

( M ~ + + )

1

Suc

---

.

CoA-S

Sue

.CoA

+

Glicina

I

ALA-D

_---

CLOROFILAS t -4 ~ e * 4 PROTO IX Ferroquelatasa

--- ---

(Vit .BIZ) PROTOGEN

IX

-

A

UROGEN I11 7

-

6 - + 5 -COPROGEN 111

Decarboxilasa

---

UROGEN I

-

7 + 6 4 5 -+ COPROGEN I Decarboxilasa

---

Deaminasa

---

11.1. PRECURSORES

Como se observa en la Finura 11.1. la biosintesis de porfirinas en la cClulgt se lleva a cabo'a partir de mol&culas simples. La cadena se inicia con 10s precursores ( F i ~ u r a 11.2.).

COOH I

C H 2

I

C"2

I

C=O I

C"2

_I

NH2

A L A

P B G

F i ~ u r a 11.2.: E ~ t m i c . t u a u g u i r n i c u d e l d c i d o 6 - A r n i n o l e v & 4 i c o (ALA) y d e l Port- { o B i L i n d y e n o

( P D G )

I

11.2. NOMENCLATURA

Y

ESTRUCTURA

DE

LOS TETRAPIRROLES

Los tetrapirroles constituyen el esqueleto fundamen-

.

-

tal dc hemos, clorofilas, corrinas y pigmentos biliares ( F i g u -

ra 11,l.).

Recordemos que es a Fischer, y a su escuela, a quie-

I

nes se les debe todos 10s conocimientos bbsicos acerca de la estructura y propiedades de las porfirinas (Fischer y Orth,

I

.

nr 1934; 1937; 1940).

Las porfirinas son 10s prototipos de 10s tetrapirroles

.

.;' ciclicos, mientras que 10s pigmentos biliares representan 10s

tetrapirroles lineales.

Los tetrapirroles, naturales o sintbticos derivan de nfrcleos bbsicos: Porfina y Clorina ( F i ~ u r a 1 1 . 3 , ) que cop

cuatro anillos pirr6licos (A, 8 , C y

D),

unidos entre si por medio de cuatro puentes metenos ( a , 6, Y y 6 ) : 10s carbg

I

nos externos 13 y

B',

de 10s anillos pirr6licos, se identifican con 10s ntimeros 1 a1 8, comenzando por el nGcleo A. La d i f e r ~ n cia entre estas dos estructuras bhsicas se debe simplemente a la presencia del anillo D reducido en la Clorina.

I

H

H

PORFINA

11.3. PORFIRINAS

Las porfirinas son derivados de 10s tetrapirroles y se diferencian entre s i segGn el ordenamiento de las cadenas l a t e rales en las posiciones 1 a 8 de 10s anillos pirrblicos. En l a Figura 11.4. vemos l a estructura b&sica de las porfirinas con interbs biolbgico.

CLOR I N A

Los tetrapirroles que encontramos en la naturaleza d g

rivan de estos dos esqueletos bbsicos, que han sufrido las si- guientes modif icaci.ones :

a) sustituci6n parcial o total de 10s htomos de carbono exter- nos (1 a 1 8) por restos alquilo;

b) sustituci6n o reemplazo sobre 10s puentes metbnicos; 10s sustituyentes pueden ser htomos de hidrbgeno, como en 10s poy

firinbgenos, o un anillo de ciclopentanona como en las clo- rofilas, o un reemplazo como ocurre en el anillo porfirini- co de la corrina, tipico de 10s derivados de la vitamina B I 2 , en el cual se ha perdido el puente metbnico;

c) insercibn de un metal, conduciendo a la formaci6n de las me

-

taloporfirinas.

COOH I

F

r +

" P

- '

A CH2

4%

P P #42 FH2 COOH COOH

Uroporf irindgeno

III

P P

Copr oporf irindgeno

III

P P Protoporf irindgeno

IX

Uroporfirina

III

Protoporfirina

IX

r

-

,:-as

-' +