La fenilcetonuria y el tamizaje neonatal. Dos historias paralelas

Sesión de la Sociedad Colombiana de Historia de la Medicina, a cargo del Dr. Luis Alejandro Barrera Avellaneda, licenciado en biología y química, máster en química clínica de la Universidad del Estado de Nueva York en Buffalo. Doctor en bioquímica de la Universidad de Miami. Complementa su formación en distintos laboratorios de Estados Unidos, Reino Unido, Francia y Alemania. Fundador del Centro de Investigaciones en Bioquímica de la Universidad de los Andes. Miembro asociado de la Academia Nacional de Medicina de Colombia, miembro de la Sociedad Colombiana de Historia de la Medicina y miembro de número de la Academia Colombiana de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales.

Orígenes

La fenilcetonuria es una enfermedad emblemática para quienes trabajamos en laboratorio porque transformó el pensamiento médico que se basaba mucho en la observación y en la búsqueda de microorganismos. Con esta enfermedad y otras, se comenzó a pensar que las enfermedades tenían un sustrato bioquímico y que en cualquier enfermedad había unas interacciones bioquímicas que no estaban funcionando normalmente.

La historia de la fenilcetonuria, desde el punto de vista humano, tiene un personaje muy importante que nació en 1892 y murió en 1973. Se trata de Pearl Buck, una escritora americana que viajó a China con su esposo, misionero y técnico agrícola. Pearl, escribió sobre la vida de los campesinos en China y uno de sus libros La Buena Tierra fue un best seller hacia 1931-1932. En 1920 tuvo una hija de nombre Carol, una niña hermosa y aparentemente sana que empezaría a presentar muestras de deficiencia cognitiva con el tiempo. Su madre trató de enseñarle a leer, a escribir y algunas notas musicales, pero la niña de acuerdo a la descripción de la señora Buck, sudaba tanto y se impacientaba tanto que ella terminaba por rendirse.

Un médico le aconsejó que la enviara a Estados Unidos, donde tendría mejores posibilidades de diagnóstico y tratamiento. La niña fue llevada a Vineland en el estado de Nueva Jersey, cerca de Pensilvania, durante tres años no la vio, pero le proveyó todo lo necesario. La pareja adoptó a otra niña de nombre Janice y cuando la señora Buck daba conferencias decía que tenía dos hijas, una con ella y otra que estaba en la escuela. Como suele ocurrir aún hoy, era frecuente ocultar este tipo de situaciones, y era una amiga de la familia quien visitaba a la niña y les transmitía su estado de salud.

En 1950 escribió el libro La niña que nunca creció, donde relata la enfermedad de su hija, en una especie de exorcismo. De allí en adelante, se convirtió en una férrea defensora de las personas con limitaciones. Adoptó 7 niños, creó una fundación y ayudó a crear conciencia sobre el cambio de actitud que debía tener hacia las personas con limitaciones.

Asbjorn Folling fue un brillante médico noruego de origen campesino, que vivió entre 1888 y 1973. Gracias a una beca Rockefeller se entrenó en Harvard, Yale y la Clínica Mayo, en Química Fisiológica. De regreso en Noruega tuvo la oportunidad de atender en su consultorio a dos niños, los hermanos Engels, a quienes describió como una niña de 6 años muy inquieta, que pronunciaba algunas palabras, jugaba sola, disfrutaba la música y tenía un apetito voraz y su hermano de 4 años que no sostenía la cabeza, no hablaba solo expelía algunos sonidos, lloraba, reía y le gustaba el juego. Los niños Engels comienzan a presentar todos los síntomas de la enfermedad que hoy conocemos como fenilcetonuria: eccema cutáneo, microcefalia, temblores y movimientos espasmódicos de brazos y piernas, postura anormal de las manos, convulsiones, hiperactividad, retraso mental, olor a ratón típico en la orina y el sudor, aspecto típico con piel pálida, cabello rubio y ojos azules. Folling se convertiría así, en el descubridor oficial de la enfermedad.

Antes de Folling, el médico inglés Sir Archibald Garrod (1857-1936), -hijo del fundador de la reumatología moderna, de familia científica, amigo del hijo de Darwin, alumno y colega del premio Nobel Frederick Hopkins-, estudió el albinismo, la alcaptonuria que produce una orina oscura y la pentosuria que se caracteriza por un incremento en la excreción urinaria de pentosas y es asintomática. El Dr. Garrod, propuso la teoría de los errores innatos del metabolismo.

En todas estas enfermedades hay defectos bioquímicos. En el camino metabólico de la imagen arriba, un sustrato cualquiera (por ejemplo, la glucosa) se convierte en un producto que puede ser un lípido. En el intermedio hay una cantidad de reacciones, si estas reacciones no ocurren porque falta una enzima, sucederán algunas acciones que Sir Archibald Garrod observó. Se acumula B + sustrato y disminuye la producción del producto final del camino metabólico. Es como si un puente cayera y los vehículos que transitan empezaran a acumularse sin poder llegar a su destino. Garrod afirmó que estas reacciones no suceden porque en este caso falta una proteína, una enzima, pero para ese entonces no se sabía cómo estaban constituidas ni las proteínas ni que eran las enzimas, además, tuvo la audacia de decir que esas enzimas estaban codificadas en un gen. La enzima de la alcaptonuria se aisló hasta la década de los 60´s, posterior a su muerte y el gen en los 90´s. Fue un visionario que además hizo otras predicciones, dijo que el color anormal de la orina de los alcaptonúricos se debe a una acumulación anormal de un metabolito que, en la orina de las personas normales, sigue su camino y va hasta los productos que se excretan en la orina. Afirmó que si se quiere diagnosticar se puede medir la acumulación de este intermediario (B) o de otros que irán en caminos metabólicos alternos, también se puede medir la desaparición del producto, si este producto que se iba a sintetizar era un lípido pues ese lípido se disminuirá, o también se pueden determinar las mutaciones en el ADN o en el ácido nucleico de estos pacientes. Todas sus investigaciones quedaron consignadas en sus libros Inborn errors of metabolism (1909 y 1923) e Inborn Factors (1932).

Lo que ocurre en la fenilcetonuria, es un bloqueo que no permite que un aminoácido llamado fenilalanina, que actuaría como sustrato se convierta en producto.

¿Y cuáles son los productos en la fenilcetonuria? puede ser la melanina que da el color a la piel y al pelo y explicaría porque una de las características es el pelo claro, piel pálida y eccemas. Otro podría ser el daño en los neurotransmisores, si hay afectación en ellos hay daño neurológico que puede provocar las convulsiones.

Lionel Penrose reconoció que se trataba de un error innato del metabolismo de la fenilalanina, un aminoácido esencial para el crecimiento y desarrollo, y llamó a la condición fenilcetonuria. El descubridor Folling encontró que se acumulaba el ácido fenilpirúvico y publicó un primer artículo que se llamaba “la idiotez fenilpirúvica”, un nombre muy duro para la enfermedad. Reduciendo el aminoácido se debería disminuir el ácido fenilpirúvico, así que sometió a un paciente a restricción y el paciente reaccionó muy rápidamente, pero al ser un aminoácido esencial, no se puede quitar completamente porque puede romperse la proteína y aumentar la sintomatología.

Otro investigador importante de la enfermedad fue el Dr. Louis Wolf que falleció en 2021, a los 101 años. Él era químico y en 1945 dijo que la fenilalanina o sus metabolitos causaban toxicidad y que la toxicidad era debida al fenilpirúvico o al mismo almacenamiento de la fenilalanina. Pensó que si removía la fenilalanina de la leche materna podría alimentar a los niños con esa misma leche materna. Construyó una columna de vidrio con carbón activado, pasó por ahí la leche para que las partículas de carbón absorbieran las moléculas pequeñas, es decir todos los aminoácidos, la fenilalanina y los otros, pero conservando la proteína de la leche que hidrolizó, rompió todos los enlaces para liberar los aminoácidos y así conseguir una proteína con muchísimo menos fenilalanina que la proteína materna. Wolf entrenó aSavio Woo quien aisló e identificó, por primera vez el gen donde se dan las instrucciones para la síntesis de la enzima Fenilalanina Hidroxilasa que convierte la fenilalanina en otro aminoácido que es la tirosina.

La primera paciente tratada

Por el laboratorio del Dr. Wolf también pasó el Dr.Horst Bickel, médico alemán que aprendió el procedimiento para remover la fenilalanina de la leche y tuvo la oportunidad de probar la fórmula en una paciente de 2 años que llegó a su consultorio en 1953. Sheila, como se llamaba la niña, era incapaz de pararse, sentarse o hablar, no mostraba interés en su alimento o en su entorno, pasaba su tiempo gimiendo y llorando y golpeándose la cabeza. Al hacer el diagnóstico, vio que la orina producía un color verde que ya había sido identificado como ácido fenilpirúvico. Su emoción por el diagnóstico se unió a la premura de la madre de la niña para que la ayudara, así que decidió tratarla con la dieta preparada por recomendación del Dr. Wolf y a los cuatro meses había desaparecido el olor a moho, había bajado de peso, el ácido fenilpirúvico en la orina había desaparecido, aprendió a gatear, a pararse, a subir escaleras, su pelo oscureció y ya no se golpeaba. Se encontró aminoaciduria generalizada.

Tamizaje neonatal. Orígenes.

El tamizaje consiste en pasar a una población aparentemente normal por un filtro. Mediante algunas pruebas se puede clasificar a aquellos con fenilcetonuria, que puede presentarse en un recién nacido o años más tarde. Folling asemeja el olor de la orina de los pacientes a la acetona y usa el cloruro férrico como reactivo, esperando que diera un color rojizo pero le dio un color verde que lo llevó a indagar más. La compañía de Laboratorios Miles creó una tira reactiva que se sumergía en la orina y que permitió generar 10.000 muestras dentro de las cuales se hallaron 9 casos de posible fenilcetonuria. El entonces presidente Kennedy, cuya hermana tenía deficiencia cognitiva, fue uno de los principales promotores para iniciar un programa de pruebas en bebés recién nacidos de varios estados. En el estado de Nueva York en Buffalo, se aprobó una prueba en todos los recién nacidos.

Robert Guthrie, el inventor del programa de tamizaje neonatal, decía que su invento más importante era la recolección de muestras en papel de filtro. El papel de filtro sirve para recoger sangre para cualquier metabolito estable, aminoácidos, ácidos orgánicos, ácidos grasos, azúcares, vitaminas, proteínas, enzimas, ácidos nucleicos y muestras de ADN. Las muestras son estables días, meses o años y se pueden transportar grandes distancias, haciendo posibles programas de tamizaje centralizados y extender ese tipo de análisis a regiones apartadas, como las de la “Colombia profunda”.

Seymour Kaufman, en la purificación de una enzima encontró que había una molécula muy pequeña que es un cofactor BH4 del metabolismo del triptófano necesario para la síntesis de neurotransmisores. Se han encontrado 3 defectos por errores de la síntesis y el tratamiento para estos pacientes es distinto.

Gerald Levy de la Universidad de Harvard, ha trabajado la fenilcetonuria materna. En madres hiper-fenilalaninémicas no tratadas, el hijo puede presentar, microcefalia, dismorfia facial, discapacidad cognitiva, enfermedad cardíaca congénita y retraso en el crecimiento intrauterino. Ese problema es prevenible mediante dieta antes y durante el embarazo.

Terapias

Preventivas. Fórmulas lácteas libres de fenilalanina, un glicomacropéptido que es una proteína que se encuentra en el suero de la leche. Se puede tratar como aminoácidos neutros de cadena larga, estos aminoácidos compiten con la fenilalanina en el cerebro y no dejan que produzca exagerada toxicidad. Algunos responden muy bien al BH4, y también se ha probado una enzima exógena fenilalanina liasa de plantas que convierte la fenilalanina en amonio y ácido hipúrico que no es tóxico.

Curativas. Posibles a mediano plazo. La terapia génica, somática o germinal, la edición o reparación de genes y las células madre.

El Dr. David Millington, de la Universidad de Duke, inventó un método que permite medir en una gota de sangre hasta 60 metabolitos indicadores de enfermedad. Desarrolló la espectrometría de masas en tándem para tamizaje neonatal. Sólo se recomienda el tamizaje masivo cuando se llenan criterios como, por ejemplo, que sea un programa y no sólo una forma de diagnóstico. El programa debe garantizar el tratamiento o prevención de una enfermedad de impacto en salud y debe mostrar una relación favorable en beneficio respecto al costo.

Otra persona muy importante para el tamizaje fue Rosalyn Yallow (1921-2011). Premio Nobel en 1977. Desarrolló el método de radioinmunoensayo para medir hormonas peptídicas u otras sustancias que se encuentran en concentraciones muy pequeñas con una precisión impresionante. La Dra. Yallow solía decir “cualquier cosa que haga una mujer debe hacerlos dos veces mejor que un hombre, para que sea considerada la mitad de buena”. Fue la única profesora mujer de la Universidad de Illinois, entre 4000 hombres y se ganó el respeto de todos ellos.

Tamizaje en Colombia

1985 Estudios piloto Dr. Carrillo en el Hospital Materno Infantil de Bogotá. Dra. Ruth de Estrada, Universidad del Valle, Laboratorio de Enfermedades Congénitas del Metabolismo.

2.000. Se inicia la pesquisa neonatal, haciendo obligatoria la búsqueda de HC en muestra de cordón, mediante una resolución del Ministerio de Salud. Cobertura del 80%. Existen programas descentralizados privados, donde se hace tamizaje neonatal ampliado con muy poca cobertura.

Ley 1980 del 2019. Se incluyeron 8 enfermedades, hipotiroidismo, fenilcetonuria, hiperplasia adrenal congénita, galactosemia, deficiencia de biotinidasa, hemoglobinopatías, hipoacusia, ceguera congénita.

El territorio colombiano es denso y cuenta con muchas regiones apartadas, el desafío es que estos recién nacidos tengan la misma atención que los recién nacidos de Bogotá u otras ciudades principales. Es esencial entender la enfermedad, aceptarla y buscar el mejor nivel de vida para el paciente y la familia aún si no hay cura definitiva. Podemos anticiparnos mediante el tamizaje, la reparación de los genes anormales in situ está próxima tecnológicamente, pero lejos para que su uso sea justo y equitativo desde el punto de vista de salud pública.

El comentario de orden estuvo a cargo de la Dra. Eugenia Espinosa García. Médica cirujana de la Pontificia Universidad Javeriana, con especialización en pediatría de la Universidad del Rosario, segunda especialidad en neurología pediátrica de la Universidad Militar Nueva Granada. Presidenta de la Asociación Colombiana de Neurología.

La Dra. Espinosa destacó el papel de la familia en la detección temprana y el diagnóstico de la enfermedad, y la importancia del tamizaje neonatal. Aunque la frecuencia en Colombia y otros países de la región no es tan alta como en algunos países nórdicos europeos, lo importante es que una vez que se tenga la prueba y que se tengan los resultados positivos, empiece la intervención del grupo interdisciplinario en el tratamiento. Sin embargo, hay pacientes que pasan desapercibidos en la primera etapa de la vida y pueden empezar a hacer sus manifestaciones en la época escolar, donde pueden presentar alteraciones específicamente comportamentales, conductuales, irritabilidad y presentar dificultades a nivel del aprendizaje que deben ser observadas.

La sesión completa puede verse en: https://www.youtube.com/watch?v=qeqYehgM1y4

Resumen de la sesión. Victoria Rodríguez G., responsable de plataformas digitales en ANM.

LA CRIPTOLOGÍA DE ENFERMEDAD. Luis Alejandro Barrera