VO - Fundación Ana Carolina Díez Mahou

"MEDICINA TRASLACIONAL EN
ENFERMEDADES
MITOCONDRIALES: utilidad del
empleo de la calorimetría en el
diagnóstico.
Grupo “i+12” Enfermedades Raras: mitocondriales y
neuromusculares
Dra María Morán.
MEDICINA TRASLACIONAL
Aplicación de descubrimientos generados en laboratorios de
investigación y estudios preclínicos para el desarrollo de
ensayos clínicos y estudios en seres humanos.
Laboratorio de Investigación Enfermedades Raras: mitocondriales y
neuromusculares. Responsable: Miguel A. Martín. Adjunto de Serv.
Bioquímica.
Centro de Actividades Ambulatorias, 6ª Planta,
Bloque de Laboratorios
Unidad Pediátrica de E. Mitocondriales y E. Metabólicas Hereditarias
Edificio Maternoinfantil
6ª Planta
LA MITOCONDRIA
SISTEMA OXPHOS
ENFERMEDADES MITOCONDRIALES
~1/5.000 nacidos vivos
Mutaciones en ADN nuclear
Neonatos o Primera Infancia
Herencia mendeliana
Síntomas severos
Mutaciones en ADN mitocondrial
Lactantes: S Leigh
Infancia tardía o
adolescencia, etapa adulta
Herencia materna heteroplasmia y
efecto umbral
Cada mitocondria presenta varias
moléculas de ADN de origen materno
Herencia materna
Heteroplasmia y Efecto
Umbral
DIAGNÓSTICO DE LAS ENFERMEDADES
MITOCONDRIALES
Cuadro
sindrómico
típico
Cuadro
sugestivo
Biopsia Muscular
Análisis Histológico
Fibras rojo rasgadas, COX
negativas
Determinación actividad de los
complejos de la cadena respiratoria
Déficit de actividad de alguno de los complejos
Análisis Genético
Biopsia Muscular
invasiva, especialmente en niños, requiere sedoanalgesia
requerimientos: cuádriceps, procesamiento rápido,
conservación adecuada
 a veces insuficiente
puede existir patología sin hallazgos histológicos y/o
bioquímicos relevantes (falsos negativos)
sensibilidad de los ensayos limitada
en niños frecuentemente histología normal (no FRR)
diagnóstica si alteración CR o alteración genética
O2 CO2
“Un biomarcador ideal es aquel que se
encuentra en muestras fácilmente
accesibles como sangre, saliva o aire
espirado, y un marcador subideal podría
buscarse en muestras accesibles pero
susceptibles
de
ocasionar
más
complicaciones, o más invasivas, como el
líquido cerebroespinal o biopsias de
tejido como músculo, hígado o corazón”.
Suomalainen A. J Inherit Metab Dis, 2010.
VO2= consumo de oxígeno
Cantidad de oxígeno que se consume o utiliza en el
organismo por unidad de tiempo
(mL O2·min-1·kg-1)
En reposo absoluto ~ 3,5 mL·min-1·kg-1
(adultos)
FACTORES QUE AFECTAN AL VO2
Todos los componentes del sistema de absorción y transporte y
utilización del oxígeno determinan el valor del VO2
Principio de Fick
VO2= Q x D (a-v) O2
♥
Q = gasto cardíaco
D (a-v) O2 = diferencia arteriovenosa de oxígeno
Contenido (cantidad) mitocondrial
Capacidad oxidativa de la mitocondria
Harvard Fatigue Laboratory (1927-1947)
DB Dill
En general el VO2 se mide a lo largo de una
prueba de esfuerzo y en individuos entrenados se
puede llegar al máximo cuando ya no aumenta
más con la intensidad de ejercicio
Límite humano 86-87 mL·min-1·kg-1
Sin embargo, en individuos
sedentarios, enfermos o ancianos
no es posible llegar al máximo
esfuerzo:
Voluntad del sujeto
Riesgo clínico
Entonces no se determina el
VO2max si no el VO2pico
En niños con fibrosis quística (FQ), un VO2pico > 45
mL/kg/min se asocia con nula mortalidad después de 8
años, pero un VO2pico < 32 mL/kg/min se asocia a una
mortalidad del 60% después de ese periodo (Pianosi et
al. 2005)
Una alteración en el funcionamiento del sistema OXPHOS puede
conducir a un descenso en el consumo de oxígeno de los tejidos y
por tanto a un descenso del VO2.
Principio de Fick
VO2= Q x D (a-v) O2
Adultos con mutaciones en
ADNmt tienen VO2pico ↓
Células en cultivo de
pacientes con mutaciones
nucleares tienen VO2 ↓
HIPÓTESIS
En enfermos pediátricos, con clínica
más severa que los adultos, es posible
que las alteraciones en el consumo de
oxígeno celular sean tan acusadas que
sean
detectables
también
en
condiciones basales (de reposo) como
descensos del VO2.
El VO2 podría ser un marcador de
enfermedad mitocondrial no invasivo
en población pediátrica
MÉTODO
Determinación en reposo del VO2 mediante
calorimetría indirecta
Calorimetría Indirecta
Estimación del cociente
respiratorio, RQ
Respiratory Quotient,
que indica el principal
sustrato energético
empleado por el
organismo
(VCO2 producido/ VO2 )
Permite estimar los
requerimientos de
energía específicos de
cada paciente, REE,
Resting Energy
Expenditure, gasto
energético en reposo
PERMITE AJUSTAR LA DIETA DE LOS PACIENTES A SUS
NECESIDADES ENERGÉTICAS REALES
El tratamiento dietético nutricional es muy importante
Dieta personalizada macro y micronutrientes con balance energético
adecuado:
1. Un aporte energético en exceso perjudicial
2. En situación de descompensación los requerimientos pueden incrementarse
Existe muy poca información sobre las necesidades energéticas de niños con
enfermedades metabólicas ya sea en situación estable como descompensada
CONTROLES
PACIENTES
25
27
3-13
2-17
VARONES
15
13
MUJERES
10
14
Resultados
N
EDAD (años)
TALLA
AFECTACIÓN DEL
CRECIMIENTO
Menor talla
Menor peso
Menor IMC
¿sesgo por sobrepeso en controles?
CONSUMO DE OXÍGENO
14
VO2 (mL/min/kg)
12
10
8
6
4
2
0
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
edad (años)
Controles
Pacientes
DIFERENCIAS
¿SIGNIFICATIVAS?
¿sesgo por sobrepeso en controles?
2500
Gasto Energético Reposo(kCal/día)
Gasto Energético Reposo(kCal/día)
2500
2000
1500
1000
500
0
2000
1500
1000
500
0
0
5
10
15
20
0
5
edad (años)
Controles
Pacientes
NO HAY DIFERENCIAS EN EL GASTO
ENERGÉTICO EN REPOSO ENTRE
PACIENTES Y CONTROLES
10
15
20
edad (años)
Predicho
REE REAL
EN PACIENTES NO HAY
DIFERENCIAS ENTRE EL GASTO
ENERGÉTICO EN REPOSO MEDIDO
Y EL VALOR PREDICHO MEDIANTE
ECUACIONES (Schofield, edad, sexo, y
peso)
COCIENTE RESPIRATORIO (RQ)
INCREMENTADO
EN PACIENTES
1,0
RQ
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0
Controles
Pacientes
indica un incremento en la
utilización de los carbohidratos
(glucolisis)
CONCLUSIONES PRELIMINARES
El crecimiento se ve afectado por la enfermedad
El consumo de oxígeno no disminuye
El gasto energético en reposo no se modifica
El cociente respiratorio se incrementa, probablemente por
activación del metabolismo de carbohidratos
(glucosa/glucolisis)
Posiblemente un RQ elevado, quizá junto con VO2
disminuido, podría indicar alteración metabólica
Limitaciones del estudio:
Se necesitan muchos más niños control
La incidencia de sobrepeso y/o obesidad en los niños sanos podría sesgar
algunos resultados
AUMENTAR Nº CONTROLES
ESTABLECER RANGOS DE NORMALIDAD POR SEXO Y EDAD
CORREGIR VALORES POR MASA MAGRA/MUSCULAR
CORRELACIONAR CON SEVERIDAD DE LA ENFERMEDAD
Área 3, Enfermedades Raras y de Base Genética
Laboratorio Enfermedades Raras: mitocondriales y
neuromusculares
Dr Miguel Ángel Martín Casanueva
Unidad de E. Mitocondriales y E. Metabólicas Hereditarias
Dras: Mª Teresa García Silva, Elena Martín, Pilar Quijada.
Paula Campos, Nutricionista-dietista
Margot.
Universidad Europea de Madrid
Dr Alejandro Lucía
María Marín, Nutricionista-dietista.
A los niños, voluntarios sanos, enfermos, y a sus familias.
GRACIAS POR VUESTRA ATENCIÓN
indica un incremento en la
utilización de los carbohidratos
(glucolisis)
La enfermedad produce una alteración en la homeostasis similar a la que
ocurre a altas tasas de trabajo físico en un individuo sano
 Adultos con enfermedad mitocondrial debido a mutaciones en
ADNmt presentan VO2pico disminuido
En condiciones basales (reposo) no se han encontrado
alteraciones en el VO2 de estos pacientes
 No existen datos referentes a pacientes mitocondriales con
mutaciones en genes nucleares
Consumo de Oxígeno en Células de Pacientes OXPHOS
Los descensos detectados en el consumo de oxígeno celular, correlacionan
con la severidad de las manifestaciones clínicas y con la disminución de
actividad del complejo I.
Las
células
con
mutaciones
patogénicas
en
componentes
OXPHOS muestran consumo de
oxígeno disminuido en condiciones
basales y de respiración máxima.
Actividad muy ligera produce una alteración en la homeostasis similar a lo que
ocurre a altas tasas de trabajo físico en un individuo sano