Effetto dell'isoniazide sui livelli di protoporfirina nella protoporfiria eritropoietica (INHEPP)

Clinicamente, sia la protoporfiria eritropoietica (EPP) che la EPP legata all'X (XLEPP) sono caratterizzate da fotosensibilità cutanea dolorosa, senza vesciche, con esordio nella prima infanzia. La EPP è la porfiria più comune nei bambini e la terza più comune negli adulti (dopo la porfiria cutanea tarda e la porfiria intermittente acuta). Le segnalazioni di prevalenza variano tra 5 e 15 casi per milione di abitanti.

L'EPP è dovuto nella maggior parte dei casi alla ridotta attività della ferrochelatasi (FECH), l'enzima che catalizza l'incorporazione del ferro ferroso nel PPIX, la fase finale della produzione di eme. Il modello di trasmissione è autosomico recessivo. Tuttavia, l'omozigosi per una mutazione FECH è rara. Piuttosto, la ridotta attività è una conseguenza di una combinazione di una mutazione inattivante ereditaria che interessa un allele FECH e un polimorfismo intronico che altera lo splicing dell'altro allele. Il sito di splicing alternativo, quando utilizzato, produce un acido ribonucleico messaggero FECH (mRNA) non funzionale. Il sito di giunzione alternativo viene utilizzato circa il 40% delle volte. Pertanto, l'allele polimorfico produce circa il 60% della normale attività FECH e, per questo motivo, è definito ipomorfo. Quando l'allele FECH ipomorfo è in trans con l'allele mutante non funzionale, il risultato è il 30% o meno della normale attività enzimatica FECH. Questa attività FECH subnormale diventa limitante, con conseguente accumulo di PPIX intracellulare. Sebbene il difetto sia presumibilmente espresso in tutti i tessuti, il PPIX responsabile della fotosensibilità deriva principalmente dai reticolociti midollari.

L'acido aminolevulinico sintasi (ALAS), il primo enzima limitante la velocità nella via biosintetica dell'eme, catalizza la condensazione di glicina e succinil-coenzima A (succinil-CoA) per formare acido aminolevulinico (ALA) e richiede piridossale 5'- fosfato come cofattore. ALAS nelle cellule di mammifero è localizzato nella matrice mitocondriale. L'enzima viene sintetizzato come proteina precursore nel citosol e trasportato nei mitocondri. Due geni ALA sintasi separati codificano forme housekeeping (tessuto non specifico) ed eritroidi specifiche dell'enzima (ALAS1 e ALAS2, rispettivamente). Il gene per ALAS1 umano è su 3p.21 e il locus per ALAS2 sul cromosoma X, su Xp11.2.

Le due forme di ALAS sono regolate in modo differenziato, ALAS1 è un gene housekeeping espresso in tutte le cellule e ALAS2 è guidato da specifici fattori di trascrizione eritroide GATA1 e NF-E2. Inoltre, l'mRNA di ALAS2 contiene un elemento ferro-sensibile (IRE) nella sua regione 5' non tradotta, simile agli mRNA che codificano la ferritina e il recettore della transferrina (in cui l'IRE si trova nell'UTR 3' del gene). L'analisi del ritardo del gel ha mostrato che l'elemento ferro-sensibile nell'mRNA di ALAS2 è funzionale [come evidenziato dal legame con la proteina 2 del regolatore del ferro (IRP2)], indicando che la traduzione dell'mRNA specifico dell'eritroide è direttamente collegata alla disponibilità di ferro ed eme in cellule eritroidi. In questo caso, quando la concentrazione di ferro intracellulare è relativamente alta, è disponibile per il legame con IRP2, un processo che migliora la degradazione di IRP2 mediata dall'ubiquitina. In queste condizioni, IRP2 non è disponibile per l'associazione all'elemento IRE in ALAS2, cancellando il messaggio per una traduzione efficiente. Al contrario, quando il ferro intracellulare è relativamente basso, la degradazione dell'IRP2 è limitata, rendendo la proteina disponibile per il legame con l'IRE e quindi bloccando la traduzione dell'mRNA di ALAS2.

Recentemente, è stato dimostrato che una forma variante di EPP, ereditata in un modello legato all'X (XLEPP), è dovuta a una mutazione con guadagno di funzione ALAS2 nell'esone 11. La mutazione si traduce in una forma troncata della proteina che ha un'attività specifica sopranormale come risultato di interazioni enzima-substrato meno vincolate, con conseguente sovrapproduzione di PPIX. Questa situazione è in contrasto con EPP con FECH mutato in cui PPIX si accumula a causa della formazione di eme carente.

ALAS1 e 2 utilizzano il piridossal fosfato (PLP) come cofattore. Il PLP è una forma modificata di vitamina B6. È stato dimostrato che i complessi del PLP con l'isoniazide riducono il cofattore. Questa deplezione di PLP è stata una delle cause dell'anemia sideroblastica.

Gli investigatori verificheranno l'ipotesi che l'esaurimento del PLP porterà a una diminuzione dell'attività di ALAS.