Correlación genotipo-fenotipo de variantes de PKLR con actividades de piruvato quinasa, 2,3-difosglicerato y trifosfato de adenosina en glóbulos rojos de personas con enfermedad de células falciformes

La polimerización de la desoxi-hemoglobina falciforme (desoxi-HbS), la causa principal de la enfermedad de células falciformes (SCD), está influenciada por algunos factores, un factor clave es la concentración de 2,3-difosfoglicerato (2,3-DPG) en el rojo células de sangre. El 2,3-DPG es un efector alostérico sobre la unión de oxígeno de la hemoglobina con una mayor afinidad de unión a la hemoglobina desoxigenada que a la hemoglobina oxigenada, favoreciendo así la polimerización de la desoxi-HbS. Además, el aumento de la concentración de 2,3-DPG disminuye el pH intracelular en los glóbulos rojos, lo que promueve aún más la polimerización de HbS.

El 2,3-DPG es un sustrato intermedio en la vía glucolítica, la única fuente de producción de ATP en los glóbulos rojos. La piruvato quinasa (PK) es una enzima clave en el paso final de la glucólisis; La PK convierte el fosfoenolpiruvato (PEP) en piruvato, creando el 50 % del trifosfato de adenosina (ATP) total de los glóbulos rojos, que es esencial para mantener la integridad de la membrana de los glóbulos rojos. De hecho, la deficiencia de PK (PKD) causada por mutaciones en el gen PKLR que codifica la PK de los glóbulos rojos conduce a la anemia hemolítica crónica. La actividad PK reducida conduce a la acumulación de los sustratos enzimáticos aguas arriba, incluido el 2,3-DPG. Si bien el aumento de la concentración de 2,3-DPG y la reducción de la afinidad por el oxígeno de la hemoglobina son beneficiosos en la anemia causada por PKD, los niveles elevados de 2,3-DPG combinados con la disminución del pH intracelular de los glóbulos rojos pueden ser perjudiciales en presencia de HbS, ya que favorece la desoxirribonuclear. polimerización de HbS y, por lo tanto, formación de células falciformes intravasculares. De hecho, la combinación de deficiencia de PK y rasgo de células falciformes que causa un síndrome falciforme agudo se ha informado previamente en dos casos.

Sin embargo, las mutaciones de PKLR son raras, pero los niveles de la enzima PK intraeritrocitaria forman un espectro que sugiere que es probable que PKLR sea un gen de rasgo cuantitativo. Se ha descrito una diversidad genética en PKLR con una gama de SNP, incluidas varias variantes de pérdida de función en poblaciones endémicas de paludismo, algunas de las cuales se han asociado con una reducción significativa de los ataques de paludismo por Plasmodium falciparum. Estas observaciones sugieren que, de manera similar a la HbS, la malaria ha llevado a una selección positiva de variantes de PKLR en las mismas regiones geográficas.

Este estudio busca determinar la diversidad genética de PKLR en nuestra cohorte de células falciformes y si las variantes de PKLR modifican los niveles de PK y las actividades de 2,3-DPG y ATP, actores clave en la patología falciforme. Si es así, PKLR podría ser otro determinante genético de la gravedad y el fenotipo de la SCD; y el aumento de la actividad de PK-R, que conduce a una disminución de la concentración intracelular de 2,3-DPG, presenta un objetivo terapéutico atractivo para la SCD.

Se han considerado varios enfoques para abordar la polimerización de desoxi-HbS, la causa principal de la SCD. Además de los agentes que inducen la hemoglobina fetal, existen otros agentes que se dirigen a la polimerización de la HbS aumentando la afinidad de la hemoglobina por el oxígeno (p. GBT440), se encuentran en ensayos clínicos (NCT03036813; NCT02850406). Los resultados de este estudio podrían formar la base para un ensayo clínico de AG348, un activador alostérico de PK que ya se encuentra en estudios clínicos de fase 2/3 para la deficiencia de PK (NCT02476916), para tratar el dolor agudo de células falciformes.