Virkning af isoniazid på protoporphyrinniveauer i erytropoietisk protoporfyri (INHEPP)

Klinisk er både erytropoietisk protoporfyri (EPP) og X-linked EPP (XLEPP) karakteriseret ved smertefuld, ikke-blærende kutan fotosensitivitet med start i den tidlige barndom. EPP er den mest almindelige porfyri hos børn og den tredjehyppigste hos voksne (efter porphyria cutanea tarda og akut intermitterende porfyri). Rapporter om prævalens varierer mellem 5 og 15 tilfælde pr. million indbyggere.

EPP skyldes i de fleste tilfælde nedsat aktivitet af ferrochelatase (FECH), enzymet, der katalyserer inkorporeringen af ​​ferrojern i PPIX, det sidste trin i produktionen af ​​hæm. Mønstret for arv er autosomalt recessivt. Imidlertid er homozygositet for en FECH-mutation sjælden. Snarere er den nedsatte aktivitet en konsekvens af en kombination af en nedarvet inaktiverende mutation, der påvirker en FECH-allel, og en intronisk polymorfi, der ændrer splejsning af den anden allel. Det alternative splejsningssted producerer, når det anvendes, en ikke-funktionel FECH-messenger-ribonukleinsyre (mRNA). Det alternative splejsningssted bruges ca. 40 % af tiden. Derfor producerer den polymorfe allel ca. 60% af normal FECH-aktivitet og betegnes af denne grund hypomorf. Når den hypomorfe FECH-allel er i trans med den ikke-funktionelle mutantallel, er resultatet 30 % eller mindre af den normale FECH-enzymaktivitet. Denne subnormale FECH-aktivitet bliver hastighedsbegrænsende, hvilket resulterer i akkumulering af intracellulær PPIX. Selvom defekten formentlig kommer til udtryk i alle væv, stammer PPIX, der er ansvarlig for lysfølsomhed, primært fra marv retikulocytter.

Aminolevulinsyresyntase (ALAS), det første og hastighedsbegrænsende enzym i hæmbiosyntesevejen, katalyserer kondensationen af ​​glycin og succinyl-coenzym A (succinyl-CoA) til dannelse af aminolevulinsyre (ALA) og kræver pyridoxal 5'- fosfat som cofaktor. ALAS i pattedyrsceller er lokaliseret til mitokondriematrixen. Enzymet syntetiseres som et precursorprotein i cytosolen og transporteres ind i mitokondrier. To separate ALA-syntase-gener koder for husholdning (vævs-uspecifikke) og erythroide-specifikke former af enzymet (henholdsvis ALAS1 og ALAS2). Genet for human ALAS1 er på 3p.21 og locus for ALAS2 X-kromosomet ved Xp11.2.

De to former for ALAS er differentielt reguleret, ALAS1 er et husholdningsgen udtrykt i alle celler og ALAS2 er drevet af erythroidspecifikke transkriptionsfaktorer GATA1 og NF-E2. Derudover indeholder ALAS2 mRNA et jern-responsivt element (IRE) i dets 5'-utranslaterede region, svarende til mRNA'er, der koder for ferritin og transferrinreceptoren (hvor IRE er i genets 3' UTR). Gel-retardationsanalyse viste, at det jern-responsive element i ALAS2 mRNA er funktionelt [som vist ved binding til jernregulatorprotein 2 (IRP2)], hvilket indikerer, at translation af det erythroidspecifikke mRNA er direkte forbundet med tilgængeligheden af ​​jern og hæm i erythroide celler. I dette tilfælde, når den intracellulære jernkoncentration er relativt høj, er den tilgængelig for binding til IRP2, en proces, der forbedrer ubiquitin-medieret nedbrydning af IRP2. Under disse forhold er IRP2 ikke tilgængelig for binding til IRE-elementet i ALAS2, hvilket sletter beskeden for effektiv oversættelse. Omvendt, når intracellulært jern er relativt lavt, begrænses IRP2-nedbrydning, hvilket gør proteinet tilgængeligt for binding til IRE og derved blokerer translation af ALAS2-mRNA.

For nylig har en variant af EPP, nedarvet i et X-linked mønster (XLEP), vist sig at skyldes en ALAS2 gain-of-function mutation i exon 11. Mutationen resulterer i en trunkeret form af proteinet, der har supranormal specifik aktivitet som et resultat af mindre begrænsede enzym-substrat-interaktioner, hvilket resulterer i overproduktion af PPIX. Denne situation er i modsætning til EPP med muteret FECH, hvor PPIX akkumuleres på grund af mangelfuld hæmdannelse.

ALAS1 og 2 bruger pyridoxal phosphat (PLP) som en cofaktor. PLP er en modificeret form for vitamin B6. Det er blevet vist, at PLP komplekserer med isoniazid, der udtømmer cofaktoren. Denne PLP-udtømning har været en af ​​årsagerne til sideroblastisk anæmi.

Efterforskerne vil teste hypotesen om, at udtømning af PLP vil føre til nedsat aktivitet af ALAS.