Determination of Reference Values for Alpha-N-Acetylglucosaminidase Activities in Patients with Sanfilippo Type B Disease and Control Population in Colombia

Abstract Sanfilippo B is a lysosomal disorder characterized by the pathological accumulation of heparan sulfate. It is caused by mutations in the NAGLU gene that codes for the alpha-N-acetylglucosaminidase enzyme. The objective of this study was to determine the reference values and frequency of Sanfilippo B in Colombia through an enzyme analysis of leukocytes extracts. We aim to inform the community and the health system so that they can work in a preventive way, providing an early diagnosis of patients and thus providing an appropriate management of the symptoms. We carried out an endpoint assay that indirectly quantifies NAGLU activity through the cleavage of 4-methylumbelliferone from the 4-methylumbelliferyl-2-acetamido-2-deoxy-α-D-glucopyranoside substrate. The activity of 463 healthy volunteers (Range: 0.6 - 4 nmol/mg/h, Median: 1.69 +/- 0.73) as well as 462 patients referred for clinical suspicion, was calculated. From the last group, 7 cases turned out to be positive (Range: 0 - 0.24 nmol/mg/h, Median: 0.13 +/- 0.09). The cut-off point according to ROC analysis between affected patients and controls was 0.42 nmol/mg/h. To our knowledge, this study is the first in Colombia where an estimated frequency of Sanfilippo type B is calculated by providing enzyme activity ranges and a cut-off point.

Análisis de beta-glucosidasa en sangre seca recolectada en papel filtro (DBS), reporte de un nuevo método aplicado a población control y pacientes con sospecha de enfermedad de Gaucher / Beta-Glucosidase analysis in collected dried blood spots (DBS), report of a new method applied to the control population and patients with suspicion of Gaucher disease / Análise de β-glucosidase em sangue seco coletado em papel filtro (DBS), relatório de um novo método aplicado à população controle e a pacientes com suspeita de doença de Gaucher

Resumen: La enfermedad de Gaucher (GD) es el trastorno de almacenamiento lisosomal que se caracteriza por la deficiencia en la actividad enzimática de la β-glucosidasa (BGLU), lo que produce la acumulación de glucosilceramida en las células. Su diagnóstico se orienta a la valoración de la enzima en los leucocitos afectados. Se han realizado estudios en DBS para la actividad de BGLU en el seguimiento de poblaciones de alto riesgo; sin embargo, presentan interferencias relacionadas a leucopenias severas o expresión aumentada de la isoforma neutra de la enzima BGLU, molécula no relacionada con GD. El objetivo de este estudio fue la estandarización de un método de tamizaje en DBS (punch: 5 mm) con el uso de 4-metilumbeliferil-β-D-glucósido y conduritol-β-epóxido. Se analizaron muestras de DBS de 395 individuos con sospecha clínica (población de alto riesgo o AR), 151 controles y 16 pacientes afectados, usando la elución de un corte de 5 mm (≈10 μl de sangre) en 300 μl de Tritón X-100/(0,5 %). Como resultados, se obtuvieron los rangos, AR: 0,84-26,92 nmol/ml/h, controles: 3,56- 8,92 nmol/ml/h (M = 5,56, DS = 1,15) y pacientes confirmados con GD: 0,82- 2,88 nmol/ml/h (M = 1,64, DS = 0,57). El punto de corte entre deficientes y controles fue 3,22 nmol/ml/h, obtenido a partir de análisis ROC (99 % confianza, 100 % sensibilidad y 100 % especificidad). El protocolo permitió evidenciar la deficiencia en todos los casos de GD, confirmados mediante el análisis en paralelo de la enzima en aislamiento leucocitario. Se recomienda el uso del CBE y realizar la elución del corte a 5 mm, a fin de llevar a cabo la valoración enzimática con un volumen mayor aproximado de sangre y en ausencia de la actividad generada por la isoforma neutra.

Abstract: Gaucher disease (GD) is a lysosomal storage disorder characterized by a deficiency in the enzymatic activity of β-glucosidase (BGLU), resulting in the accumulation of glucosylceramide in cells. Its diagnosis is aimed at checking the enzyme in the affected leukocytes. Studies have been conducted on dried blood spots (DBS) for bglu activity to monitor high-risk populations; however, they exhibit interferences related to severe leukopenias or increased expression of the neutral bglu isoform, a molecule not related to gd. This study intends to standardize a screening method on dbs (punch: 5 mm) using 4-methylumbelliferyl-β-D-glucoside and conduritol-β-epoxide (CβE). dbs samples from 395 individuals clinically suspected of gd (high-risk or hr population), 151 controls, and 16 affected patients were analyzed using the elution of 5 mm punches (≈10 μl of blood) in 300 μl of Triton X-100/ (0.5 %). As a result, the following ranges were obtained; HR: 0.84-26.92 nmol/ml/h, controls: 3.56-8.92 nmol/ml/h (M = 5.56, SD = 1.15), and patients with confirmed GD: 0.82-2.88 nmol/ml/h (M = 1.64, SD = 0.57). The cut-off point between patients with gd and controls was 3.22 nmol/ml/h, obtained from roc analysis (99 % ci, 100 % sensitivity, and 100 % specificity). The protocol revealed a deficiency in all gd cases, confirmed by parallel bglu analysis in isolated leukocytes. The use of cbe and the elution of 5 mm punches are recommended for enzymatic evaluation with a higher approximate volume of blood and in the absence of neutral isoform activity.

Resumo: A doença de Gaucher (GD) é o trastorno de armazenamento lisosomal caracterizado pela deficiência na atividade enzimática da β-glucosidase (BGLU), o que produz a acumulação de glucossilceramida nas células. Seu diagnóstico está orientado à avaliação da enzima nos leucócitos afetados. Foram realizados estudos em dbs para a atividade de BGLU no seguimento de populações de alto risco; contudo, são apresentadas interferências relacionadas a leucopenias graves ou a expressão aumentada da isoforma neutra da enzima BGLU, molécula não relacionada com GD. O objetivo deste estudo foi a padronização de um método de tamisação emdbs (punch: 5 mm) com o uso de 4-metilumbeliferil-β-D- glicosídeo e conduritol-β-epóxido. Foram analisadas amostras de dbs de 395 indivíduos com suspeita clínica (população de alto risco ou ar), 151 controles e 16 pacientes afetados, usando a eluição de um corte de 5 mm (≈10 μl de sangue) em 300 μl de Tritão X-100/(0,5 %). Como resultados, foram obtidos os intervalos: AR: 0,84-26,92 nmol/ml/h, controles: 3,56-8,92 nmol/ml/h (M = 5,56, DS = 1,15) e pacientes confirmados com GD: 0,82- 2,88 nmol/ml/h (M = 1,64, DS = 0,57). O ponto de corte entre deficientes e controles foi 3,22 nmol/ml/h, obtido a partir de análise ROC (99 % confiança, 100 % sensibilidade e 100 % especificidade). O protocolo permitiu evidenciar a deficiência em todos os casos de GD, confirmados mediante a análise em paralelo da enzima em isolamento leucocitário. É recomendado o uso do cbe e a realização da eluição do corte a 5 mm, a fim de implementar a avaliação enzimática com um volume maior aproximado de sangue e em ausência da atividade gerada pela isoforma neutra.

Método microespectrofotométrico para la determinación de valores de referencia de la fosfomanosa isomerasa / A Microspectrophotometric Method for the Determination of Reference Values of Phosphomannose Isomerase / Método microespectrofotométrico para determinar valores de referência da fosfomanose isomerase

Resumen: Los desórdenes congénitos de glicosilación son un conjunto de defectos genéticos de tipo multisistémico que afectan la función de la proteína. Se han descrito cerca de 75 enfermedades desde sus primeros estudios. En el presente estudio se desarrolló un método microespectrofotométrico para el diagnóstico de la enzima citosólica fosfomanosa isomerasa EC 5.3.1.8 (PMI), se analizaron 32 muestras de individuos con rango de edad de 0,6 a 27 años y se estableció el intervalo y el valor de referencia de actividad enzimática específica. Este estudio permitirá iniciar el diagnóstico de pacientes deficientes de la PMI de forma temprana y oportuna, lo cual la convierte en una posible enzima candidata para pruebas de tamizaje neonatal, ya que esta patología tiene un tratamiento fácil y de bajo costo, que consiste en la suplementación de manosa en forma oral. El diagnóstico clínico de este desorden metabólico beneficiará al paciente y a su familia al mejorar su calidad de vida, como también al sistema de salud colombiano.

Abstract: Congenital glycosylation disorders are a set of multi-systemic genetic defects affecting protein function. About 75 diseases have been described since early studies. This study developed a microspectrophotometric method for the diagnosis of the cytosolic enzyme phosphomannose isomerase (PMI) (EC 5.3.1.8), analyzed 32 samples of individuals ranging between 0.6 and 27 years old, and established the interval and reference value of specific enzyme activity. This study will allow early and timely diagnosis of PMI deficient patients, which makes this enzyme a potential candidate for neonatal screening tests since this pathology has an easy, low-cost treatment (oral administration of mannose supplements). Clinical diagnosis of this metabolic disorder will benefit the patient and his family by improving his quality of life, as well as the Colombian healthcare system.

Resumo: Os defeitos congénitos de glicosilação são um conjunto de defeitos genéticos de tipo mul-tissistêmico que afetam a função da proteína. Foram descritas 75 doenças desde seus primeiros estudos. Neste estudo, foi desenvolvido um método microespectrofotométrico para diagnosticar a enzima citosólica fosfomanose isomerase EC 5.3.1.8 (PMI); foram analisadas 32 amostras de indivíduos entre 0,6 e 27 anos e estabelecidos o intervalo e o valor de referência de atividade enzimática específica. Este estudo permitirá iniciar o diagnóstico de pacientes deficientes da PMI de forma precoce e oportuna, o que a converte em uma possível enzima candidata para testes genéticos de rastreio pré-natal, já que essa patologia tem um tratamento fácil e de baixo custo, que consiste na suplementação de manose por via oral. O diagnóstico clínico desse defeito metabólico beneficiará o paciente e sua família ao melhorar a qualidade de vida e o sistema de saúde colombiano.

Deficiencia de glucosa 6-fosfato deshidrogenasa en colombia: memorias de 22 años de tamizaje de alto riesgo / Glucose-6-phosphate dehydrogenase deficiency in colombia: memories of twenty-two years of high risk screening / Deficiência de dehidrogenase de glucose-6-fosfato na colômbia: memórias de vinte e dois anos de pedagem de alto risco

RESUMEN La deficiencia de la Glucosa 6 Fosfato Deshidrogenasa es un desorden hereditario del metabolismo ligado al cromosoma X, considerada como la enfermedad metabólica de mayor frecuencia a nivel mundial con más de 400 millones de individuos afectados, es la causa más común de anemia hemolítica no autoinmune de origen metabólico. La prevalencia calculada para Colombia según la organización mundial de la salud se encuentra entre 3 - 7%, pero los reportes de estudios poblacionales son escasos, creando la necesidad de incluir esta deficiencia en un programa de tamizaje neonatal, más cuando aproximadamente un 11 % de la población es afrodescendiente, que sin contar con el mestizaje, puede ofrecer una frecuencia mayor de la deficiencia en ciertas regiones del país. El presente estudio brinda entonces, una panorámica general de la prevalencia de esta enzimopatía eritrocitaria, en población con anemia hemolítica crónica o episódica de naturaleza no inmune, procedentes de diferentes lugares del territorio nacional. Comprende la valoración de 3837 muestras durante el periodo 1998 al 2016, un total de 1801 controles y 2036 individuos (982 hombres/1054 mujeres, Rango de edad: 1 semana a 91 años) con hallazgos sugerentes de esta condición metabólica. Los resultados encontrados, ofrecen una prevalencia del 7 % de la deficiencia con grados variables de actividad residual. El rango general de los grupos control osciló entre 3,31 - 9,98 Ul/gr HB, contrastante contra el grupo de afectados (n=144) que ofreció un valor de 0,0 - 2,97, el 67 % (n=96) correspondiente a varones afectados. Estos hallazgos evidencian la importancia de incluir dentro de un programa de detección neonatal, esta enzimo-patía eritrocitaria.

ABSTRACT Deficiency of Glucose-6 -Phosphate Dehydrogenase is an inherited disorder of X-linked metabolism, as the metabolic disease of the world's largest frequency with more than 400 million affected individuals, is the most common cause of non-autoimmune hemolytic anemia of metabolic origin. The prevalence calculated for Colombia according to the world health organization is between 3 and 7%, but the reports of population studies are scarce, creating the need to include this deficiency in a neonatal screening program, closer to 11% population is Afro-descendant that without the miscegenation, can offer a greater frequency of deficiency in certain regions of the country. The present study provides an overview of the prevalence of erythrocyte enzyme disease in the population with chronic or episodic hemolytic anemia of non-immune nature from different parts of the national territory. lt comprises the evaluation of 3837 samples during the period 1998 to 2016, a total of 1801 controls and 2036 individuals (982 men / 1054 women, age range: 1 week to 91 years) with suggestive findings of this metabolic condition. The results found, offer a prevalence of 7% of the deficiency with variable degrees of residual activity. The overall range of the control groups ranged from 3.31 - 9.98 lU / g HB, contrasting against the group of affected (n = 144) who offered a value of 0.0 - 2.97, 67% = 96 ) corresponds to affected males. These findings highlight the importance of including this erythrocyte enzyme disease in a neonatal screening program.

RESUMO A deficiência de glucose-6-fosfato desidrogenase é uma desordem hereditária do metabolismo ligado ao X, como a doença metabólica da maior freqüência do mundo com mais de 400 milhões de indivíduos afetados, é a causa mais comum de anemia hemolítica não autoimune de origem metabólica. A prevalência calculada para a Colômbia de acordo com a organização mundial de saúde é entre 3 e 7%, mas os relatórios de estudos populacionais são escassos, criando a necessidade de incluir esta deficiência em um programa de triagem neonatal, perto de 11% a população é afro-descendente que sem a miscigenação, pode oferecer uma maior frequência de deficiência em certas regiões do país. O presente estudo fornece uma visão geral da prevalência de doença enzimática de eritrócitos na população com anemia hemolítica crônica ou episódica de natureza não imune de diferentes partes do território nacional. Compreende a avaliação de 3837 amostras durante o período de 1998 a 2016, um total de 1801 controles e 2036 indivíduos (982 homens / 1054 mulheres, faixa etária: 1 semana a 91 anos) com achados sugestivos desta condição metabólica. Os resultados encontrados, oferecem uma prevalência de 7% da deficiência com graus variáveis de atividade residual. O intervalo geral dos grupos de controle variou de 3,31 a 9,98 Ul / g de HB, contrastando com o grupo de afetados (n = 144) que ofereceu um valor de 0,0-297, 67% = 96) corresponde a machos afetados. Esses achados destacam a importância de incluir esta doença enzimática de eritrócitos em um programa de triagem neonatal.

ANÁLISIS DE LA β -GALACTOSILCERAMIDASA LEUCOCITARIA EN PACIENTES COLOMBIANOS CON SOSPECHA CLÍNICA DE ENFERMEDAD DE KRABBE, UN TAMIZAJE DE ALTO RIESGO / ANALYSIS OF β -GALACTOSILCERAMIDASE LEUKOCYTAL IN COLOMBIAN IN PATIENTS WITH SUSPECT CLINIC OF KRABBE DISEASE, A HIGH - RISK SCREENING / ANÁLISE DE β -GALACTOSILCERAMIDASE LEUKOCYTAL EM COLOMBIANO EM PACIENTES COM SUSPEITA CLINICA DA DOENÇA DE KRABBE, UMA BLINDAGEM DE ALTO RISCO HUMANOS PLACENTA

La Enfermedad de Krabbe (EK), es un desorden del metabolismo de esfingolípidos de herencia autosómica recesiva causada por la deficiencia de β-galactosilceramidasa (β-Galsil) (E.C. 3.2.1.46), defecto enzimático que causa un cuadro neurodegenerativo, hipertonía muscular y espasticidad, convulsiones, pérdida de la audición y en un 85% de los casos la muerte temprana, entre otros hallazgos. La incidencia de la EK documentada para Estados Unidos y Europa es de 1:100.000 recién nacidos, pero estudios recientes han demostrado valores mayores de 1:22.000 aproximadamente en New York. En América Latina los informes son escasos, con reportes de tamizaje de alto riesgo en Brasil y casos aislados en México, ofreciendo un panorama de subdiagnóstico importante, situación a la que no es ajena Colombia, donde no hay en la literatura referentes a la enfermedad. Se presenta entonces a la comunidad científica, un estudio de valores de actividad y de referencia para la enzima β-Galactosilceramidasa leucocitaria, a partir de 259 muestras de 110 individuos sanos y 149 pacientes con compromiso neurodegenerativo (CND). La valoración enzimática involucró dos métodos (Colorimétrico y Fluorométrico) de punto final que permitieron establecer un rango de referencia para β-Galsil en técnica Colorimétrica: 2,04-14,93 nmol/mgprot/h y en técnica fluorométrica: 0,3-4,21 nmol/mgprot/h. El estudio de tamizaje permitió identificar un paciente afectado con enfermedad de Krabbe quien presentó valores de actividad expresados en nmol/mgprot/h de 1,85 y 0,034, en forma correspondiente para las técnicas antes descritas. Un hallazgo final que permite validar los dos métodos estandarizados para el diagnóstico de la enfermedad y establecer valores de referencia en población colombiana.

Krabbe disease is a disorder of autosomal recessive sphingolipid metabolism caused by deficiency β-galactosylceramidase (β-Galsil) (EC3.2.1.46), an enzymatic defect that causes a hurt neurodegenerative, muscular hypertonia and Spasticity, convulsions, hearing loss and in 85% of cases early death, among other findings. The incidence documented for "Krabbe disease" in the United States and Europe is 1:100.000 newborns, but recent studies have shown values greater than 1:22.000 in New York. In Latin America, reports are limited, with reports of high-risk screening in Brazil and isolated cases in Mexico, providing an important underdiagnosis scenario, a situation that is not unknown in Colombia, where there is no literature on the disease. A study of activity and reference values for β-galactosylceramidase enzyme leukocytal, was then presented to the scientific community, from 259 samples from 110 healthy people and 149 patients with neurodegenerative compromise. The enzymatic evaluation involved two methods (Colorimetric and Fluorometric) that allowed the establishment of a reference range for β-Galsil in Colorimetric technique: 2.04-14.93 nmol/mgprot/h and in fluorometric technique: 0.3-4.21 nmol/mgprot/h. The screening study allowed the identification of a patient with Krabbe disease who presented activity values expressed in nmol/mgprot/h of 1.85 and 0.034, correspondingly to the techniques described above. A final finding that allows to validate the two standardized methods for the diagnosis of the disease and to establish reference values in Colombian population.

A doença de Krabbe é uma desordem do metabolismo de esfingolípidos autossômicos recessivos causada pela deficiência β-galactosilceramidase (β-Galsil) (EC 3.2.1.46), um defeito enzimático que causa uma neurodegenerativa relatório, hipertonia muscular e espasticidade, convulsões, perda auditiva e em 85% Dos casos de morte precoce, entre outros. A incidência da doença de Krabbe documentado para os Estados Unidos e na Europa é de 1:100.000 recém-nascidos, mas estudos recentes têm mostrado valores maiores do que cerca de 1:22.000, em Nova York. Na América Latina, os relatórios são escassos, com relatos de rastreio de alto risco no Brasil e casos isolados no México, proporcionando um cenário importante subdiagnóstico, a situação não é desconhecida em que a Colômbia, não há literatura Onde sobre a doença. Um estudo de atividade e valores de referência para a enzima β-galactosilceramidase leucocital, foi então apresentado comunidade científica, de 259 amostras de 110 indivíduos saudáveis e​ 149 pacientes com comprometimento neurodegenerativo. A avaliação enzimática envolveu dois métodos (Colorimétrico e Fluorométrico) que permitiram o estabelecimento de uma gama de referência para β-Galsil na técnica Colorimétrica: 2,04-14,93 nmol /mgprot/h e na técnica fluorométrica: 0,3-4,21nmol/mgprot/h. O estudo de triagem permitiu a identificação de um paciente com doença de Krabbe que apresentou valores de atividade expressados ​em nmol / mgprot / h de 1,85 e 0,034, correspondente ao das técnicas descritas acima. Uma conclusão final que valida os dois métodos padronizados para o diagnóstico da doença e estabelecer valores de referência na população colombiano.