Proteomics: a tool to develop novel diagnostic methods and unravel molecular mechanisms of pediatric diseases / Proteómica: una herramienta para desarrollar nuevos métodos de diagnóstico y descifrar mecanismos moleculares de enfermedades pediátricas

Abstract: Proteomics is the study of the expression of changes and post-translational modifications (PTM) of proteins along a metabolic condition either normal or pathological. In the field of health, proteomics allows obtaining valuable data for treatment, diagnosis or pathophysiological mechanisms of different illnesses. To illustrate the aforementioned, we describe two projects currently being performed at the Instituto Nacional de Pediatría: The immuno-proteomic study of cow milk allergy and the Proteomic study of childhood cataract. Cow's milk proteins (CMP) are the first antigens to which infants are exposed and generate allergy in some of them. In Mexico, the incidence of CMP allergy has been estimated at 5-7%. Clinical manifestations include both gastrointestinal and extra-gastrointestinal symptoms, making its diagnosis extremely difficult. An inappropriate diagnosis affects the development and growth of children. The goals of the study are to identify the main immune-reactive CMP in Mexican pediatric population and to design more accurate diagnostic tools for this disease. Childhood cataract is a major ocular disease representing one of the main causes of blindness in infants; in developing countries, this disease promotes up to 27% of cases related to visual loss. From this group, it has been estimated that close to 60% of children do not survive beyond two years after vision lost. PTM have been pointed out as the main cause of protein precipitation at the crystalline and, consequently, clouding of this tissue. The study of childhood cataract represents an outstanding opportunity to identify the PTM associated to the cataract-genesis process.

Resumen: La proteómica estudia los cambios de expresión y post-traduccionales (PTM) de las proteínas durante una condición metabólica normal o patológica. En el campo de la salud, la proteómica permite obtener datos útiles para el tratamiento, diagnóstico o en la fisiopatología de diferentes enfermedades. Para ilustrar lo anterior, describimos dos proyectos realizados en el Instituto Nacional de Pediatría: El estudio inmunoproteómico de la alergia a la leche y el estudio proteómico de la catarata infantil. Las proteínas de leche bovina (PLB) son los primeros antígenos a los que se exponen los infantes y un porcentaje de ellos generará alergias. En México, se estima que la incidencia de alergias a las PLB es del 5-7%. Las manifestaciones clínicas incluyen tanto síntomas gastrointestinales como extra-gastrointestinales, dificultando su diagnóstico. Un mal diagnóstico afecta el desarrollo y crecimiento del infante. Los objetivos del estudio son identificar las principales PLB inmunoreactivas en población infantil mexicana y diseñar herramientas diagnósticas más precisas para esta patología. La catarata infantil es una enfermedad ocular que representa una de las causas principales de ceguera infantil; en países subdesarrollados genera cerca del 27% de casos relacionados con pérdida visual. De este grupo, se estima que cerca del 60% de los infantes no sobreviven más allá de los dos años después de perder la visión. Se señala a las PTM como las responsables de la precipitación de proteínas del cristalino y, por tanto, de su opacidad. El estudio de la catarata infantil representa una oportunidad para identificar las PTM vinculadas con la cataratogénesis.

Deficiencia de glucosa-6-fosfatodeshidrogenasa: De lo clínico a lo bioquímico / Glucose-6-phosphate dehydrogenase: From the clinical to the biochemical aspects / Deficiência de glicose-6-fosfato desidrogenase: Aspectos clínicos e bioquímicos

La deficiencia de Glucosa-6-fosfato deshidrogenasa (G6PD) es la enzimopatíamás frecuente, con una prevalencia global del 4,9% y con alrededor de 330 a 400 millones de personas afectadas en el mundo. La G6PD desempeña un papel fundamental en el equilibrio redox intracelular, especialmente en los eritrocitos; en condiciones de estrés oxidativo inducido (por ejemplo,por exposición a agentes externos como fármacos, alimentos o infecciones),los hematíes portadores de la variante enzimática y con deficiencia de la actividad enzimática, sufren daños irreversibles que condicionan su destrucción acelerada. La hemólisis explica el espectro de manifestaciones clínicas de esta enfermedad, que incluyen ictericia neonatal, episodios de hemólisis aguda inducida por agentes externos o anemia hemolítica crónica. El presente trabajo hace una reseña de los aspectos epidemiológicos y clínicos de esta enfermedad y revisa los aspectos fisiopatológicos a nivel bioquímico-molecular, con particular énfasis en la caracterización genética,estructural y funcional de las variantes asociadas a la deficiencia de G6PD.

Glucose-6-phosphate dehydrogenase (G6PD) deficiency is the most frequent enzymopathy in humans with a global prevalence of 4.9 % and around 330 to 400 million patients affected worldwide. G6PD plays a fundamental role in the intracellular redox equilibrium, especially in red blood cells (RBC). Under oxidative stress (induced by exposure to external agents like drugs, infections or diet) RBC carrying the deficient variant suffer irreversible damage resulting in their accelerated destruction. This hemolysis explains the clinical manifestations of the disease that include neonatal jaundice, inducedacute hemolysis or chronic hemolytic anemia. This work summarizes the epidemiologic and clinical features of G6PD deficiency, and reviews the molecular pathophysiology of this disease with special emphasis on the genetical, structural and functional characterization of variants causing this pathology.

A deficiência da Glicose-6-FosFato desidrogenase (G6PD) é a enzimopatia mais Frequente, com uma prevalência global do 4,9%, e com aproximadamente 330 a 400 milhões de pessoas afetadas no mundo. A G6PD tem um importante papel no equilíbrio celular redox intracelular, especialmente nos eritrócitos; em condições de estresse oxidativo induzido, (por exemplo, pela exposição a agentes externos como Fármacos, alimentos, ou infecções) as hemácias portadoras da variante enzimática e com defciência da atividade enzimática, sofrem danos irreversíveis que condicionam a sua destruição acelerada. A hemólise explica o espectro de manifestações clínicas desta doença, que incluem icterícia neonatal, episódios de hemólise aguda induzida por agentes externos ou anemia hemolítica crônica. Este trabalho faz uma resenha dos aspectos epidemiológicos e clínicos desta doença, e revisa os aspectos fsiopatológicos no nível bioquímico-molecular, com ênfase especial na caracterização genética, estrutural e funcional das variantes associadas à defciência de G6PD.

Relevancia de la medicina nuclear en el diagnóstico y tratamiento del paraganglioma maligno / Relevance of nuclear medicine in the diagnosis and treatment of malignant paraganglioma

Introducción: Los paragangliomas son tumores del tejido cromafín caracterizados por la síntesis o secreción de catecolaminas, en los que el tratamiento depende de su extensión y características funcionales. Dentro de la evaluación diagnóstica anatómica y funcional de este padecimiento, los métodos de imagen de medicina nuclear sobresalen por su utilidad. Caso clínico: Paciente con paraganglioma a nivel de la bifurcación de la aorta en quien el diagnóstico se realizó por estudios de laboratorio, imagenología y medicina nuclear. Se llevó a cabo centelleografía con un análogo de norepinefrina, la metayodobencilguanidina marcada radiactivamente (131I-MIBG), que demostró funcional y específicamente la presencia de tejido adrenérgico neoplásico y su extensión extratumoral. Complementariamente se efectuó tomografía por emisión de positrones fusionada con tomografía computarizada, utilizando un análogo radiactivo de la glucosa que localizó la actividad extratumoral a nivel óseo. Los estudios de medicina nuclear permitieron concluir que se trataba de un paraganglioma maligno con metástasis óseas. El tratamiento incluyó resección quirúrgica del tumor y ablación del tejido tumoral residual y de los focos metastásicos con radioterapia interna mediante 131I-MIBG. El tratamiento radioterapéutico fue posible dada la capacidad del tumor y las metástasis de concentrar el análogo hormonal radiactivo. Conclusiones: Ante casos de paragangliomas, además de la localización del tumor y la evaluación de las alteraciones bioquímicas, es indispensable la evaluación funcional que brinda la medicina nuclear para la realización de un diagnóstico y tratamiento adecuados.

BACKGROUND: Paragangliomas are neoplasms of the chromaffin tissue characterized by the synthesis and/or secretion of catecholamines. Their treatment depends on the extension and functional characteristics of the tumor. In this pathology, the anatomic and functional diagnostic evaluations provided by nuclear medicine imaging studies have significant usefulness. CLINICAL CASE: A 34-year-old male was diagnosed with a paraganglioma at the level of the aortic bifurcation by means of laboratory tests, imaging studies and nuclear medicine studies. Nuclear medicine was carried out with a scintigraphy with a norepinephrine analog, radioactive meta-iodo-benzyl-guanidine (131I-MIBG), which demonstrates functionally and specifically the presence of neoplastic adrenergic tissue and extratumoral extension. In addition, a positron emission tomography coupled with computed tomography with a radioactive analog of glucose locates the extratumoral activity at bone level. Nuclear medicine studies allow the diagnosis of a malignant paraganglioma with presence of bone metastasis. The therapy includes surgical removal of the tumor and ablation of residual malignant tissue and metastatic lesions by radiotherapy with 131I-MIBG. Radiotherapeutic treatment was possible due to the capacity of the tumor to uptake and to concentrate the radioactive hormonal analog. CONCLUSIONS: In cases of paraganglioma, in addition to the localization of the tumor and the evaluation of biochemical alterations, it is indispensable to obtain anatomic and functional evaluation provided by nuclear medicine studies in order to achieve appropriate diagnoses and treatment.