Metabolismo del hemo: las dos caras de los efectos de la acumulación de precursores y porfirinas / Heme metabolism: the janus nature of precursorsand porphyrins / Metabolismo do hemo: as duas faces dos efeitos da acumulação de precursores e porfirinas

Las porfirias son enfermedades metabólicas consecuencia de fallas en la biosíntesis del hemo, caracterizadas por un patrón específico de acumulación y excreción de intermediarios, responsables de su patofisiología. En las porfirias agudas el exceso de ácido d-aminolevúlico (ALA) produce una sintomatología neuroabdominal asociada al daño oxidativo por formación de especies reactivas de oxígeno (ROS), originadas por autooxidaxión del ALA. En las cutáneas, la sintomatología es producto de la acumulación de porfirinas, que como el ALA, inducen la formación de ROS. Su desencadenamiento se precipita por factores endógenos (ayuno, estrés, hormonas) y/o exógenos (fármacos), en particular algunos anestésicos. Se presenta una revisión de los estudios bioquímicos y genéticos en pacientes con diferentes porfirias obtenidos en el Centro de Investigaciones de Porfirias y Porfirinas (CIPYP), durante los últimos 38 años, que permitieron ampliar el conocimiento sobre las bases moleculares sobre estas patologías. Se describen los logros resultantes del empleo de modelos experimentales de porfiria, inducida farmacológica o genéticamente, que contribuyeron a la clasificación de algunas drogas como prohibidas para pacientes con porfiria. Finalmente, las porfirinas generadoras de ROS, y por ende inductoras de muerte celular, tienen su aplicación para combatir infecciones por organismos hemo-deficientes como Trypanosoma cruzi y también para ser utilizadas como fotosensibilizadores en la terapia fotodinámica (TFD).

Porphyrias comprise a group of metabolic disorders of the heme biosynthesis pathway resulting in a specific accumulation and excretion of intermediates which are responsible for their pathophysiology. Acute porphyrias are characterized by acute neurovisceral symptoms due to the overproduction and accumulation of d-aminolevulinic acid (ALA) which leads to an oxidative damage resulting from the formation of reactive oxygen species (ROS). In cutaneous porphyrias, the symptomatology is a result of porphyrin accumulation which also induces ROS moulding. In both cases, their clinical signs are precipitated by endogenous factors (stress, hormones, low calories intake) and/or exogenous drugs, in particular some anaesthetics. A review of the biochemical and genetic results obtained from patients with different porphyrias, diagnosed at the CIPYP during the last 38 years is presented here, aimed at obtaining additional evidence about the molecular nature of these disorders. The achievements obtained from experimental porphyria models -pharmacologically or genetically induced- are also described, which contributed to the classification of some drugs as prohibited for their use in porphyric patients. Finally, as porphyrins produce ROS and therefore cellular death, they can be used to treat infections by heme-deficient organisms like Trypanosoma cruzi and also as photosensitizers in photodynamic therapy (TFD).

As Porfirias são doenças metabólicas decorrentes de falhas na biossíntese do Hemo, caracterizadas por um padrão específico de acumulação e excreção de intermediários responsáveis de sua patofisiologia. Nas Porfirias Agudas, o excesso de ácido δ-aminolevulínico (ALA) produz uma sintomatologia neuroabdominal associada ao dano oxidativo por formação de espécies reativas de oxigênio (ROS), decorrentes da auto-oxidação do ALA. Nas Cutâneas a sintomatologia é produto da acumulação de porfirinas, que como o ALA, induzem a formação de ROS. Seu desencadeamento precipita-se por fatores endógenos (jejum, estresse, hormônios) e/ou exógenos (fármacos), especialmente alguns anestésicos. Apresenta-se uma revisão dos estudos bioquímicos e genéticos em pacientes com diferentes Porfirias obtidos no Centro de Investigações de Porfirias e Porfirinas (CIPYP), durante os últimos 38 anos, que permitiram ampliar o conhecimento sobre as bases moleculares destas patologias. Descrevem-se as conquistas resultantes do uso de modelos experimentais de Porfiria, induzida farmacológica ou geneticamente, que contribuíram à classificação de algumas drogas como proibidas para pacientes com Porfiria. Afinal, as porfirinas geradoras de ROS e, por conseguinte, indutoras de morte celular têm sua aplicação para combater infecções por organismos hemo-deficientes como Trypanosoma cruzi e também ser utilizadas como fotossensibilizadores na terapia fotodinâmica (TFD).

El uso de placebo en ensayos clínicos de fase III en Brasil / The use of placebos in phase III clinical trials in Brazil

El Consejo Federal de Medicina de Brasil (CFM) -órgano normativo y fiscalizador del ejercicio ético de la medicina- prohibió, en 2008, la participación de médicos brasileños en investigaciones que utilizaran placebo para enfermedades con tratamiento eficaz y efectivo, en contraposición a la Declaración de Helsinki, que permite su uso en condiciones metodológicamente justificadas. Con el objetivo de verificar si la normativa ética del CFM modificó el uso de placebo en ensayos clínicos de fase III en Brasil, se analizaron varias características de sus registros en el ClinicalTrials.gov, en los períodos de 2003 a 2007 y de 2009 a 2013. Se concluye que: a) la normativa promulgada por el CFM en 2008 fue ineficaz y prevaleció la posición adoptada por la Declaración de Helsinki; b) el patrocinio de ensayos con placebo por parte de la industria farmacéutica multinacional fue significativo; c) predominaron las investigaciones de fármacos para enfermedades crónicas, y fueron poco significativas para las enfermedades postergadas, de importancia para Brasil.

In 2008, Brazil's Federal Council of Medicine [Conselho Federal de Medicina] (CFM) - regulatory and supervisory agency on the ethical practice of medicine - banned the participation of Brazilian doctors in studies using placebos for diseases with efficient and effective treatment. This position differs with the Helsinki Declaration, which allows the use of placebos in methodologically justified conditions. To ascertain whether the CMF's ethical regulation modified the use of placebos in phase III clinical trials in Brazil, characteristics of the records in ClinicalTrials.gov were researched in the periods from 2003 to 2007 and from 2009 to 2013. The conclusions reached were: a) the regulations issued by the CFM in 2008 were ineffective and the position adopted by the Helsinki Declaration prevails; b) there was significant sponsorship by the multinational pharmaceutical industry of trials with placebos; c) the research was predominantly on new drugs for chronic diseases, with little study done of the neglected diseases which are of great importance to Brazil.

Las Porfirias / The Porphyrias

Las porfirias son un conjunto de enfermedades –genéticas (monogenicas) o adquiridas debidas a disminución de la actividad de al menos una de las enzimas que participan en la vía de síntesis del grupo hem. Según sea la o las enzimas defectuosas, se genera una enfermedad con un patrón típico de alteraciones en la circulación, excreción y acumulación tisular de porfirinas o sus precursores, produciendo manifestaciones clínicas características para cada variedad. Se han diagnosticado en animales y en hombres de todas las razas y áreas geográficas. Se reconocen diversas variedades: la aguda intermitente particularmente frecuente en Suecia, la variegata común en la población blanca de Sudáfrica, la coproporfiria, la porfiria de Dõss de la que se han descrito unos pocos casos en el mundo, la eritropoyética congénita de muy baja prevalencia, la cutánea tarda que es lo mas frecuente de todas y que puede ser hereditaria o adquirida, en cuyo caso se relaciona con la hepatitis por virus C o B y VIH, por último la protoporfiria que suele expresarse muy tempranamente y ser causa de enfermedad hepática aguda grave que requiere trasplante hepático. En Chile hemos identificado la mayor parte de las variedades, existiendo tanto casos de origen europeo como de pueblos originarios. Los portadores de mutaciones genéticas pueden presentar una enfermedad clínicamente evidente o una asintomática o latente, en la que incluso puede no haber alteraciones metabólicas detectables. Los periodos sintomáticos y de latencia pueden alternarse, pero la mayoría de los enfermos tiene la enfermedad latente a lo largo de toda su vida. Las manifestaciones clínicas que se pueden observar en las porfirias son: crisis agudas, alteraciones cutáneas y diversas complicaciones tales como hepatopatias. Las primeras consisten en episodios, dramáticos por su gravedad, de alteraciones neurológicas, psíquicas, cardiovasculares, digestivas, urinarias y de compromiso del estado general que incluye hiponatremia.

The photodynamic and non-photodynamic actions of porphyrins

Porphyrias are a family of inherited diseases, each associated with a partial defect in one of the enzymes of the heme biosynthetic pathway. In six of the eight porphyrias described, the main clinical manifestation is skin photosensitivity brought about by the action of light on porphyrins, which are deposited in the upper epidermal layer of the skin. Porphyrins absorb light energy intensively in the UV region, and to a lesser extent in the long visible bands, resulting in transitions to excited electronic states. The excited porphyrin may react directly with biological structures (type I reactions) or with molecular oxygen, generating excited singlet oxygen (type II reactions). Besides this well-known photodynamic action of porphyrins, a novel light-independent effect of porphyrins has been described. Irradiation of enzymes in the presence of porphyrins mainly induces type I reactions, although type II reactions could also occur, further increasing the direct non-photodynamic effect of porphyrins on proteins and macromolecules. Conformational changes of protein structure are induced by porphyrins in the dark or under UV light, resulting in reduced enzyme activity and increased proteolytic susceptibility. The effect of porphyrins depends not only on their physico-chemical properties but also on the specific site on the protein on which they act. Porphyrin action alters the functionality of the enzymes of the heme biosynthetic pathway exacerbating the metabolic deficiencies in porphyrias. Light energy absorption by porphyrins results in the generation of oxygen reactive species, overcoming the protective cellular mechanisms and leading to molecular, cell and tissue damage, thus amplifying the porphyric picture

Oxidative stress in acute intermittent porphyria and lead poisoning may be triggered by 5-aminolevulinic acid

Highly reactive oxyradicals can be generated in vitro by iron-catalyzed aerobic oxidation of synthetic and naturally occuring substances capable of enolization in aqueous medium. Of biological interest are alfa-hydroxy- and alfa-aminocarbonyls such as carbohydrates, 5-aminolevulinic acid, and aminoacetone which tautomerize to the corresponding enediols and enolamines and yield oxyradicals initiated by electron transfer to dioxygen. Free radicals have been implicated in several normal and pathological processes. We briefly review our hypothesis of an in vivo prooxidant role of 5-aminolev-ulinic acid (ALA), the heme precursor accumulated in several porphyric disorders (e.g., lead poisoning, acute intermittent porphyria (AIP), tyrosinosis). Accordingly, i) ALA undergoes transition metal-catalyzed oxidation to give O-2, H2O2 and HO; ii) ALA induces iron release from ferritin, lipid peroxidation of cardiolipin-rich vesicles, single strand breaks in plasmid DNA, and guanosine oxidation in calf thymus DNA; iii) ALA causes Ca2+ -mediated rat liver mitochondria permeabilization; iv) rats chronically treated with ALA exhibit increased glycolytic metabolism; v) brain extracts of ALA-treated rats reveal increased levels of thiobarbituric acid reactive substances, direct chemiluminescence intensity, carbonyl proteins, ferritin, and "free iron"and gama-aminobutyric acid-receptor dissociation constant, and vi) patients with AIP and lead-exposed workers present augmented erythrocytic levels of the antioxidant enzymes superoxide dismutase and glutathione peroxidase. These data indicate the involvement of ALA-generated reactive species in the clinical manifestations (neuropathy, mental changes, muscle weakness, hepatoma) shared by the aforementioned inherited and acquired porphyric diseases.

Evaluación de la capacidad porfirinogénica del lindano en ratas / Evaluation of porphyrinogenic effect of lindane in rats

Se quiso evaluar la capacidad porfirinogénica del lindano en ratas, para lo cual se trataron los animales durante aproximadamente 3 meses con el pesticida disuelto por medio de Tween o en aceite, y se determinó semanalmente a lo largo del tratamiento la excreción urinaria de porfirinas y precursores: ácido rô-aminolevulínico (ALA) y porfobilinógeno (PBG), y la excreción fecal de coproporfirina (COPRO) y protoporfirina (PROTO). Al cabo del tratamiento se determinaron las actividades hepáticas de: ALA-Sintetasa (ALA-S), enzima primera y regulatoria del camino biosintético de las porfirinas y el hemo, y porfirinógeno carboxiliasa (PCL) enzima de descarboxila secuencialmente el uroporfirinógeno (8COOH) para dar coproporfirinógeno (4 COOH). El lindano produjo ligeros aumentos de la excreción urinaria tanto de precursores como de porfirinas, siendo este último parámetro el más afectado. También se encontró aumentada la excreción de COPRO y PROTO en heces. En cambio, no se alteró la actividad de ALA-S, lo que sugiere que los disturbios hallados no afectan el "pool" regulatorio de hemo. Tampoco se vio alterada la actividad de PCL pese a ser esta enzima el blanco de ataque de otros compuestos clorados. Por lo tanto, el lindano, pese a estar químicamente relacionado y producir metabolitos comunes con el hexaclorobenceno (HCB), un conocido agente porfirinogénico, produce una alteración del camino biosintético del hemo y cualitativamente diferente,. Esto podría estar relacionado con la ausencia o escasa formación del metabolito reactivo responsable de los efectos del HCB