Isoniatsidin vaikutus protoporfyriinitasoihin erytropoieettisessa protoporfyriassa (INHEPP)

Kliinisesti sekä erytropoieettiselle protoporfyrialle (EPP) että X-kytketylle EPP:lle (XLEPP) on ominaista kivulias, rakkulaton ihon valoherkkyys, joka alkaa varhaislapsuudessa. EPP on yleisin porfyria lapsilla ja kolmanneksi yleisin aikuisilla (porphyria cutanea tardan ja akuutin ajoittaisen porfyrian jälkeen). Raportit levinneisyydestä vaihtelevat 5-15 tapauksen välillä miljoonaa asukasta kohti.

EPP johtuu useimmissa tapauksissa ferrokelataasin (FECH) alentuneesta aktiivisuudesta, entsyymistä, joka katalysoi rautaraudan liittymistä PPIX:ään, joka on viimeinen vaihe hemin tuotannossa. Periytymismalli on autosomaalinen resessiivinen. Kuitenkin homotsygoottisuus FECH-mutaation suhteen on harvinaista. Pikemminkin vähentynyt aktiivisuus on seurausta periytyvän inaktivoivan mutaation, joka vaikuttaa yhteen FECH-alleeliin, ja intronisen polymorfismin yhdistelmästä, joka muuttaa toisen alleelin silmukointia. Vaihtoehtoinen silmukointikohta tuottaa käytettäessä ei-toiminnallista FECH-lähettiribonukleiinihappoa (mRNA). Vaihtoehtoista liitoskohtaa käytetään noin 40 % ajasta. Siksi polymorfinen alleeli tuottaa noin 60 % normaalista FECH-aktiivisuudesta, ja tästä syystä sitä kutsutaan hypomorfiseksi. Kun hypomorfinen FECH-alleeli on trans-toiminnassa ei-funktionaalisen mutanttialleelin kanssa, tulos on 30 % tai vähemmän normaalista FECH-entsyymiaktiivisuudesta. Tästä epänormaalista FECH-aktiivisuudesta tulee nopeutta rajoittava, mikä johtaa solunsisäisen PPIX:n kerääntymiseen. Vaikka vika ilmentyy oletettavasti kaikissa kudoksissa, valoherkkyydestä vastaava PPIX on peräisin ensisijaisesti luuytimen retikulosyyteistä.

Aminolevuliinihapposyntaasi (ALAS), ensimmäinen ja nopeutta rajoittava entsyymi hemin biosynteesireitillä, katalysoi glysiinin ja sukkinyylikoentsyymi A:n (sukkinyyli-CoA) kondensaatiota aminolevuliinihapon (ALA) muodostamiseksi ja vaatii pyridoksaalin 5'- fosfaatti kofaktorina. ALAS nisäkässoluissa on lokalisoitunut mitokondriomatriisiin. Entsyymi syntetisoidaan esiasteproteiinina sytosolissa ja kuljetetaan mitokondrioihin. Kaksi erillistä ALA-syntaasigeeniä koodaa entsyymin taloudenpitoa (kudos-epäspesifinen) ja erytroidispesifisiä muotoja (ALAS1 ja ALAS2, vastaavasti). Ihmisen ALAS1:n geeni on kohdassa 3p.21 ja ALAS2:n lokus X-kromosomissa, kohdassa Xp11.2.

ALAS:n kahta muotoa säädellään eri tavalla, ALAS1 on kaikissa soluissa ilmentyvä taloudenhoitogeeni, ja ALAS2:ta ohjaavat erytroidispesifiset transkriptiotekijät GATA1 ja NF-E2. Lisäksi ALAS2-mRNA sisältää rautaresponsiivisen elementin (IRE) 5'-transloitumattomalla alueellaan, joka on samanlainen kuin ferritiiniä ja transferriinireseptoria koodaavat mRNA:t (jossa IRE on geenin 3'-UTR:ssa). Geelin hidastumisanalyysi osoitti, että ALAS2-mRNA:n rautaan reagoiva elementti on toiminnallinen [mitä osoittaa sitoutuminen raudan säätelijäproteiiniin 2 (IRP2)], mikä osoittaa, että erytroidispesifisen mRNA:n translaatio on suoraan yhteydessä raudan ja hemin saatavuuteen erytroidisolut. Tässä tapauksessa, kun solunsisäinen rautapitoisuus on suhteellisen korkea, se on käytettävissä IRP2:een sitoutumiseen, prosessiin, joka tehostaa IRP2:n ubikvitiinivälitteistä hajoamista. Näissä olosuhteissa IRP2 ei ole käytettävissä ALAS2:n IRE-elementtiin sitomiseen, mikä poistaa viestin tehokkaan kääntämisen varmistamiseksi. Päinvastoin, kun solunsisäistä rautaa on suhteellisen vähän, IRP2:n hajoaminen on rajoitettua, mikä tekee proteiinin saataville sitoutumista varten IRE:hen ja siten estää ALAS2-mRNA:n translaation.

Äskettäin EPP:n muunnelman, joka periytyi X-kytketyssä kuviossa (XLEPP), osoitettiin johtuvan ALAS2-funktion vahvistusmutaatiosta eksonissa 11. Mutaatio johtaa proteiinin typistettyyn muotoon, jolla on ylinormaalia spesifistä aktiivisuutta vähemmän rajoitetun entsyymi-substraattivuorovaikutuksen seurauksena, mikä johtaa PPIX:n ylituotantoon. Tämä tilanne on toisin kuin EPP, jossa on mutatoitunut FECH, jossa PPIX kerääntyy puutteellisen hemin muodostumisen vuoksi.

ALAS1 ja 2 käyttävät pyridoksaalifosfaattia (PLP) kofaktorina. PLP on B6-vitamiinin muunneltu muoto. On osoitettu, että PLP kompleksoituu isoniatsidin kanssa, joka kuluttaa kofaktoria. Tämä PLP:n ehtyminen on ollut yksi sideroblastisen anemian syistä.

Tutkijat testaavat hypoteesin, että PLP:n ehtyminen johtaa ALAS:n aktiivisuuden vähenemiseen.