Effekt av isoniazid på protoporfyrinnivåer vid erytropoetisk protoporfyri (INHEPP)

Kliniskt kännetecknas både erytropoetisk protoporfyri (EPP) och X-länkad EPP (XLEPP) av smärtsam, icke-blåsande kutan ljuskänslighet med debut i tidig barndom. EPP är den vanligaste porfyrin hos barn och den tredje vanligaste hos vuxna (efter porphyria cutanea tarda och akut intermittent porfyri). Rapporter om prevalens varierar mellan 5 och 15 fall per miljon invånare.

EPP beror i de flesta fall på minskad aktivitet av ferrochelatas (FECH), enzymet som katalyserar inkorporeringen av järnhaltigt järn i PPIX, det sista steget i produktionen av hem. Nedärvningsmönstret är autosomalt recessivt. Men homozygositet för en FECH-mutation är sällsynt. Snarare är den minskade aktiviteten en konsekvens av en kombination av en nedärvd inaktiverande mutation som påverkar en FECH-allel och en intronisk polymorfism som förändrar splitsningen av den andra allelen. Det alternativa splitsningsstället, när det används, producerar en icke-funktionell FECH-budbärarribonukleinsyra (mRNA). Det alternativa skarvstället används ungefär 40 % av tiden. Därför producerar den polymorfa allelen ungefär 60 % av normal FECH-aktivitet, och av denna anledning kallas den hypomorf. När den hypomorfa FECH-allelen är i trans med den icke-funktionella mutanta allelen är resultatet 30 % eller mindre av den normala FECH-enzymaktiviteten. Denna subnormala FECH-aktivitet blir hastighetsbegränsande, vilket resulterar i ackumulering av intracellulär PPIX. Även om defekten antagligen uttrycks i alla vävnader, härrör PPIX som ansvarar för ljuskänslighet främst från märgretikulocyter.

Aminolevulinsyrasyntas (ALAS), det första och hastighetsbegränsande enzymet i hembiosyntesvägen, katalyserar kondensationen av glycin och succinyl-koenzym A (succinyl-CoA) för att bilda aminolevulinsyra (ALA), och kräver pyridoxal 5'- fosfat som en kofaktor. ALAS i däggdjursceller är lokaliserad till mitokondriematrisen. Enzymet syntetiseras som ett prekursorprotein i cytosolen och transporteras in i mitokondrier. Två separata ALA-syntasgener kodar för hushållning (vävnadsspecifika) och erytroidspecifika former av enzymet (ALAS1 respektive ALAS2). Genen för human ALAS1 finns på 3p.21 och lokuset för ALAS2 X-kromosomen, vid Xp11.2.

De två formerna av ALAS är differentiellt reglerade, ALAS1 är en hushållsgen som uttrycks i alla celler och ALAS2 drivs av erytroidspecifika transkriptionsfaktorer GATA1 och NF-E2. Dessutom innehåller ALAS2 mRNA ett järnkänsligt element (IRE) i dess 5'-otranslaterade region, liknande mRNA som kodar för ferritin och transferrinreceptorn (där IRE finns i genens 3' UTR). Gelretardationsanalys visade att det järnkänsliga elementet i ALAS2 mRNA är funktionellt [vilket framgår av bindning till järnregulatorprotein 2 (IRP2)], vilket indikerar att translation av det erytroidspecifika mRNA:t är direkt kopplat till tillgängligheten av järn och hem i erytroida celler. I det här fallet, när den intracellulära järnkoncentrationen är relativt hög, är den tillgänglig för bindning till IRP2, en process som förbättrar ubiquitin-medierad nedbrytning av IRP2. Under dessa förhållanden är IRP2 inte tillgängligt för bindning till IRE-elementet i ALAS2, vilket rensar meddelandet för effektiv översättning. Omvänt, när det intracellulära järnet är relativt lågt, begränsas nedbrytningen av IRP2, vilket gör proteinet tillgängligt för bindning till IRE och blockerar därigenom translation av ALAS2 mRNA.

Nyligen visades en variant av EPP, ärvd i ett X-länkat mönster (XLEP), bero på en ALAS2 gain-of-function mutation i exon 11. Mutationen resulterar i en trunkerad form av proteinet som har supranormal specifik aktivitet som ett resultat av mindre begränsade enzym-substratinteraktioner, vilket resulterar i överproduktion av PPIX. Denna situation står i motsats till EPP med muterad FECH där PPIX ackumuleras på grund av bristfällig hembildning.

ALAS1 och 2 använder pyridoxalfosfat (PLP) som en kofaktor. PLP är en modifierad form av vitamin B6. Det har visats att PLP komplexbinder med isoniazid som utarmar kofaktorn. Denna PLP-utarmning har varit en av orsakerna till sideroblastisk anemi.

Utredarna kommer att testa hypotesen att utarmning av PLP kommer att leda till minskad aktivitet av ALAS.