CAPÍTULO 57: Historias de caso bioquímicas

En este capítulo final, se presentan nueve historias de caso como problemas abiertos para que usted los resuelva, con base en lo que ha aprendido al estudiar este libro. No se proporcionan soluciones y no hay discusión de los casos; todo lo que necesita saber para explicar los problemas está disponible en otros capítulos de este libro.

En muchos casos, los resultados de los análisis de química clínica del paciente se presentan junto con los rangos de referencia. Éstos pueden diferir de un problema a otro, y de los rangos de referencia que se presentan en el cuadro 48-3 porque los rangos de referencia de diferentes laboratorios difieren en muchos casos (capítulo 48).

El paciente es un niño de cinco años de edad, quien nació en 1967, a término, después de un embarazo sin contratiempos. Fue un lactante enfermizo y no creció bien. En varias ocasiones su madre notó que parecía somnoliento, o incluso comatoso, y dijo que su aliento y su orina tenían un olor “a sustancia química, parecido al del alcohol”. El médico general sospechó diabetes mellitus y envió al niño al Middlesex Hospital en Londres para que se le practicara una prueba de tolerancia a la glucosa. Los resultados se muestran en la figura 57-1.

También se tomaron muestras de sangre para mediciones de insulina en el tiempo cero y una hora después de la carga de glucosa. En esa época se estaba desarrollando un nuevo método de medición de la insulina, la radioinmunovaloración (capítulo 48) y, por ende, se usaron tanto ésta como la valoración biológica convencional. El método biológico de medición de la insulina se fundamenta en su capacidad para estimular la captación y el metabolismo de glucosa en el músculo de rata in vitro; este estudio es relativamente sencillo de efectuar al medir la radiactividad en ¹⁴CO₂ después de incubar muestras por duplicado del músculo con [¹⁴C]glucosa, con y sin la muestra que contiene insulina. Los resultados se muestran en el cuadro 57-1.

Como parte de sus estudios de la nueva radioinmunovaloración para insulina, el equipo en el Middlesex Hospital efectuó cromatografía de exclusión en gel de una muestra combinada de suero normal y cuantificó la insulina en las fracciones eluidas a partir de las columnas tanto mediante radioinmunovaloración (gráfico A en la figura 57-2) como por medio de estimulación de la oxidación de glucosa (gráfico B). Se usaron tres marcadores de masa molecular; mostraron elución como sigue: M_r 9000 en la fracción 10, M_r 6000 en la fracción 23, y M_r 4500 en la fracción 27.

Los investigadores también midieron la insulina en las fracciones eluidas desde la columna de cromatografía después de tratamiento de cada fracción con tripsina. Los resultados se muestran en el gráfico C.

Después de ver los resultados de estos estudios, sujetaron la misma muestra de suero combinada a tratamiento breve con tripsina y realizaron cromatografía de exclusión en gel en el producto. De nuevo, midieron la insulina mediante radioinmunovaloración (gráfico D) y valoración biológica (gráfico E).

Desde estos estudios durante la década de 1960-1969, el gen que codifica para la insulina humana se ha clonado. Si bien la insulina consta de dos cadenas peptídicas, de 21 y 30 aminoácidos de largo, respectivamente, éstas son codificadas por un gen único, que tiene un total de 330 pares de bases entre los codones iniciador y de paro. Como usted esperaría para una proteína secretada, hay una secuencia señal que codifica para 24 aminoácidos en el extremo 5′ del gen.

El paciente es un varón de 50 años de edad, de 174 cm de estatura y 105 kg de peso. Es un ingeniero y trabaja en comisión de servicio en uno de los estados islámicos estrictos en el Golfo, donde está prohibido el alcohol. A principios de agosto regresó a casa por sus vacaciones anuales. De acuerdo con su familia, se comportó como usualmente lo hacía cuando estaba de licencia: consumía mucho alcohol y se rehusaba a comer. Bebía 2 L de whisky, 2 a 3 botellas de vino, y una docena o más de latas de cerveza cada día; su único alimento sólido constaba de dulces y galletas.

El 1 de septiembre fue admitido a la sala de urgencias, semiinconsciente y con una frecuencia respiratoria rápida (40/minuto). La presión arterial fue de 90/60 y el pulso de 136/minuto. La temperatura fue normal (37.1 °C). El análisis de gases arteriales urgente reveló acidosis grave: pH, 7.02, y exceso de base, 223; pO₂, 91 mmHg y pCO₂, 10 mmHg. Fue transferido a cuidado intensivo y se le administró bicarbonato por vía intravenosa.

El pulso permaneció alto y la presión arterial baja, de modo que se efectuó cateterismo cardíaco urgente; esto reveló un gasto cardíaco de 23 L/minuto (normal, 4 a 6). Una radiografía de tórax mostró agrandamiento cardíaco importante.

En el cuadro 57-2 se muestran los resultados de química clínica de una muestra de plasma tomada poco después de la admisión.

El paciente es un afroamericano reclutado al ejército. Se le administró el fármaco antipalúdico primaquina y sufrió una reacción tardía con dolor renal, orina oscura y recuentos bajos de eritrocitos que llevaron a anemia y debilidad. La centrifugación de una muestra de sangre mostró un hematocrito bajo y el plasma era de color rojo.

Se han observado ataques hemolíticos agudos similares, predominantemente en varones de origen afrocaribeño, en respuesta a primaquina y varios otros fármacos, entre ellos dapsona, el antipirético acetilfenilhidrazina, el antibacteriano trimetoprim/sulfametoxazol, sulfonamidas y sulfonas, cuya única característica común es que todos sufren reacciones no enzimáticas cíclicas en presencia de oxígeno para producir peróxido de hidrógeno y diversos radicales de oxígeno que pueden causar daño oxidativo de lípidos de membrana, que lleva a hemólisis. La infección moderadamente grave también puede precipitar una crisis hemolítica en personas susceptibles.

Una manera de efectuar pruebas de detección para sensibilidad a primaquina se basa en la observación de que la concentración de glutatión de los eritrocitos de sujetos sensibles es un poco más baja que la de sujetos testigo y disminuye de manera considerable en el momento de la incubación con acetilfenilhidrazina.

El glutatión (GSH) es un tripéptido, γ-glutamil-cisteinil-lisinas, que se oxida fácilmente para formar un hexapéptido con enlace disulfuro, glutatión oxidado, que por lo general se abrevia GSSG. En el cuadro 57-3 se muestran las concentraciones de GSH y GSSG en los eritrocitos del paciente y de 10 sujetos testigo, antes de incubación con acetilfenilhidrazina y después.

La K_m reportada de la glutatión reductasa para GSSG es de 65 μmol/L, y para el NADPH, de 8.5 μmol/L. Lisados de eritrocitos se incubaron con una concentración saturante de GSSG (1 mmol/L) y NADPH o NADH (100 μmol/L). Cada incubación contuvo el hemolizado de 0.5 mL de células aglomeradas (cuadro 57-4).

Puesto que ninguno de los lisados de eritrocitos mostró actividad importante alguna con NADH, es poco probable que haya actividad alguna de transhidrogenasa en los eritrocitos, para reducir el NADP⁺ a NADPH a expensas de NADH. Esto suscita el problema de la fuente de NADPH en los eritrocitos.

El colorante azul de metileno oxidará el NADPH; el colorante reducido a continuación pasa por oxidación no enzimática en el aire, de modo que la adición de una cantidad relativamente pequeña de azul de metileno agotará con eficacia el NADPH, y se esperaría que estimulara una vía que reduce el NADP⁺ a NADPH.

Eritrocitos de sujetos testigo se incubaron con 10 mmol/L de [¹⁴C]glucosa con o sin la adición de azul de metileno; se usaron los seis posibles isómeros posicionales de [¹⁴C]glucosa, y la radiactividad en (lactato + piruvato) se determinó después de cromatografía de capa delgada de la mezcla de incubación. Cada incubación contuvo 1 mL de eritrocitos en un volumen de incubación total de 2 ml (cuadro 57-5).

En estudios adicionales, sólo se midió la formación de ¹⁴CO₂ a partir de [¹⁴C-1]glucosa, con la adición de:

• Ascorbato de sodio (que sufre una reacción no enzimática en el aire para producir H₂O₂).

• Acetilfenilhidrazina (que se sabe que precipita hemólisis en sujetos sensibles y agota el glutatión reducido).

• Azul de metileno (que oxida el NADPH).

Las incubaciones se repitieron con N-etilmaleimida, que sufre una reacción no enzimática con el grupo —SH del glutatión reducido y, así, agota el glutatión total de la célula. Los resultados se muestran en el cuadro 57-6.

Estudios adicionales mostraron que los eritrocitos del paciente sólo contuvieron alrededor de 20% de la actividad normal de glucosa 6-fosfato deshidrogenasa (capítulo 20). Para investigar por qué la actividad de esta enzima fue tan baja, una muestra de eritrocitos del paciente se incubó a 45 °C durante 60 minutos y después se enfrió a 30 °C, con lo que se cuantificó la actividad de glucosa 6-fosfato deshidrogenasa. Después de la preincubación a 45 °C, los eritrocitos sólo mostraron 60% de su actividad inicial. En contraste, los eritrocitos de sujetos testigo retuvieron 90% de su actividad inicial después de preincubación a 45 °C durante 60 minutos.

El paciente es un niño maltés de 10 años de edad. El día de su cumpleaños, su tía le dio un pastel hecho de habas (un platillo local), esa tarde el niño sufrió dolor de riñón y expulsó orina oscura. Un frotis de sangre mostró un recuento bajo de eritrocitos y el plasma era de color rojo. Este problema se observa con cierta frecuencia en Malta y, de hecho, varios de sus compañeros de clase (todos varones) habían muerto tras precipitarse una crisis aguda por comer habas o después de una fiebre moderada asociada con una infección.

Estudios adicionales mostraron que la glucosa 6-fosfato deshidrogenasa de los eritrocitos del paciente sólo fue de 10% de lo normal, y tuvo una K_m muy alta para NADP⁺. A diferencia del paciente en el caso 3, la enzima eritrocítica fue estable ante incubación a 45 °C como la de los sujetos testigo.

El paciente es una lactante de 28 semanas de edad. Fue admitida a la sala de urgencias en coma y había sufrido una convulsión después de comer. Tenía una infección ligera y fiebre leve en ese momento. Desde el nacimiento, la lactante había sido enfermiza, vomitaba con frecuencia y se tornaba somnolienta después de comer. Se le alimentaba con biberón y en una ocasión se sospechó alergia a la leche de vaca, aunque los problemas persistieron cuando se le alimentó con leche de soya.

En el momento de la admisión la lactante tenía hipoglucemia leve, cetosis y el pH del plasma era de 7.29. El análisis de una muestra de sangre mostró cifras normales de insulina, pero considerable hiperamonemia (concentración plasmática de ion amonio de 500 μmol/L; rango de referencia, 40 a 80 μmol/L). La paciente mostró buena respuesta a la administración de glucosa por vía intravenosa y a la administración rectal de lactulosa, tras lo que recuperó el conocimiento. La lactante tuvo tono muscular inadecuado.

Se obtuvo una biopsia de hígado y las actividades de las enzimas de la síntesis de la urea (capítulo 28) se cuantificaron y se compararon con las actividades en muestras de hígado post mortem de seis lactantes de la misma edad. Los resultados se muestran en el cuadro 57-7. La lactante permaneció bien con una dieta alta en carbohidratos, baja en proteínas, durante varios días, aunque el tono muscular inadecuado y la debilidad muscular persistieron. Se obtuvo una segunda muestra de biopsia hepática después de cuatro días y se volvió a cuantificar la actividad de las enzimas.

Se continuó la dieta muy baja en proteína, pero para asegurar un aporte adecuado de aminoácidos esenciales para el crecimiento se le alimentó con una mezcla de cetoácidos de treonina, metionina, leucina, isoleucina y valina. Después de cada alimentación, la niña de nuevo se tornó anormalmente somnolienta y notoriamente cetótica, con acidosis importante. Su concentración plasmática de amonio estuvo dentro del rango normal y una prueba de tolerancia a la glucosa resultó normal, con un incremento normal de la secreción de insulina después de la carga de glucosa.

La cromatografía líquida de alta presión del plasma reveló una concentración anormalmente alta de ácido propiónico (24 μmol/L; rango de referencia, 0.7 a 3.0 μmol/L). El análisis de orina mostró excreción considerable de metilcitrato (1.1 μmol/mg de creatinina), que en circunstancias normales es indetectable. La lactante también estuvo excretando una cantidad importante de acil carnitina de cadena corta (principalmente propionil carnitina) —28.6 μmol/24 h, en comparación con un rango de referencia de 5.7 1 3.5 μmol/24 h.

El metabolismo de una dosis de prueba de [¹³C]propionato administrada por vía intravenosa lenta y continua se determinó en la paciente, sus padres, y un grupo de sujetos testigo; fibroblastos de la piel se cultivaron, y la actividad de la propionil CoA carboxilasa se determinó mediante incubación con propionato y NaH¹⁴CO₃, seguida por acidificación y medición de la radiactividad en los productos. Los resultados se muestran en el cuadro 57-8.

La medición de la carnitina en la primera muestra de biopsia de hígado y en una muestra de biopsia de músculo dio los resultados que se muestran en el cuadro 57-9.

La paciente es una niña de nueve meses de edad, la segunda hija de padres no emparentados. Nació a término después de un embarazo sin contratiempos, pesando 3.4 kilogramos y fue alimentada al seno materno, con introducción gradual de sólidos de los tres meses de edad en adelante. Su madre reportó que, si bien a la niña le gustaba el queso, la carne y el pescado, con frecuencia se tornaba irritable y llorona después de las comidas, y se observaba letárgica, soñolienta y “fláccida” después de comer cantidades relativamente grandes de alimentos ricos en proteína. La orina de la niña tenía un olor curioso, descrito por su madre como “parecido a gato” en esas ocasiones.

A los nueve meses de edad la lactante fue admitida a la sala de urgencias en coma y sufriendo convulsiones. No había estado bien durante los últimos tres días, con una fiebre leve y durante las últimas 12 horas había estado rechazando todos los alimentos y líquidos. En ese momento la lactante pesaba 8.8 kilogramos y su estatura era 70.5 centímetros.

Los análisis de sangre urgentes revelaron acidosis moderada (pH de 7.25) hipoglucemia grave (glucosa < 1 mmol/L); una prueba con tira sumergible para cuerpos cetónicos en el plasma resultó negativa. Se obtuvo una muestra de sangre para análisis de química clínica completos y se le administró glucosa por vía intravenosa. En el transcurso de un período breve recuperó el conocimiento. Los resultados de los análisis de sangre se muestran en el cuadro 57-10.

La lactante permaneció en el hospital varias semanas, mientras se realizaron análisis adicionales. En general estuvo bien durante este tiempo, pero si se le privaba de alimentos durante más de alrededor de 8 a 9 horas presentaba somnolencia e hipoglucemia grave, e hiperventilación. El tono muscular era inadecuado y la lactante estaba muy débil, con considerable menos fuerza (p. ej., al empujar los brazos o las piernas contra la mano del pediatra) de la que se esperaría para una niña de su edad.

En una ocasión la glucosa en sangre se vigiló a intervalos de 30 minutos durante 3 horas desde que se despertó, sin ser alimentada. Disminuyó desde 3.4 mmol/L al despertarse hasta 1.3 mmol/L 3 horas más tarde. Al día siguiente se le privó otra vez del desayuno y de nuevo se midió la glucosa en sangre a intervalos de 30 minutos durante 3 horas, durante los cuales recibió una administración por vía intravenosa lenta de β-hidroxibutirato (50 μmol/minuto/kilogramo de peso corporal). Durante la administración de β-hidroxibutirato la concentración plasmática de glucosa permaneció entre 3.3 y 3.5 mmol/L.

En ningún momento se detectaron cuerpos cetónicos en la orina, y no hubo evidencia de excreción anormal de aminoácidos. Sin embargo, se detectaron varios ácidos orgánicos anormales en la orina, incluso cantidades relativamente grandes de ácidos 3-hidroxi-3-metilglutárico y 3-hidroxi-3-metilglutacónico. La excreción de estos dos ácidos aumenta considerablemente en dos circunstancias:

1. Cuando se dio a la lactante una comida relativamente alta en proteínas, la lactante se tornó llorona, letárgica e irritable. Una muestra de sangre obtenida después de esa comida mostró hiperamonemia importante (130 μmol/L), pero glucosa normal (5.5 mmol/L).

2. Cuando se le colocó en ayuno durante más que el ayuno nocturno normal, con o sin la administración de β-hidroxibutirato.

Un precursor metabólico obvio del ácido 3-hidroxi-3-metilglutárico es la 3-hidroxi 3-metil glutaril CoA (HMG-CoA), que en circunstancias normales es dividida para dar acetoacetato y acetil-CoA por la enzima hidroximetilglutaril-CoA liasa (capítulo 22). Por ende, la actividad de esta enzima se cuantificó en leucocitos a partir de muestras de sangre de la paciente y de sus padres. Los resultados se muestran en el cuadro 57-11.

El análisis de la orina de la lactante también reveló excreción considerable de carnitina, como se muestra en el cuadro 57-12.

El paciente es un niño de nueve meses de edad, el segundo hijo de padres no emparentados; su hermano tiene cinco años de edad, está en buena forma y sano. El lactante nació a término después de un embarazo sin contratiempos, pesando 3.4 kg (la centila 50) y se desarrolló normalmente hasta los seis meses de edad, a partir de los cuales mostró cierto retraso del desarrollo. También presentó un exantema cutáneo con descamación fina alrededor de este período y el pelo, que había sido normal, se tornó delgado y escaso.

A los nueve meses de edad fue admitido a la sala de urgencias en coma; los resultados de los análisis de química clínica en una muestra de plasma se muestran en el cuadro 57-13.

La acidosis se trató mediante administración por vía intravenosa lenta y continua de bicarbonato y el paciente recuperó el conocimiento. Durante los siguientes días siguió mostrando signos de acidosis (respiración rápida) e incluso después de una comida hubo cuerpos cetónicos en la orina. El lactato, piruvato y los cuerpos cetónicos en el plasma permanecieron altos; la glucosa plasmática estuvo en el rango normal bajo y la insulina plasmática estuvo normal tanto en el estado de ayuno como después de una carga de glucosa por vía oral.

El análisis de orina reveló la presencia de cantidades importantes de varios ácidos orgánicos que normalmente no se excretan en la orina, entre ellos:

• Lactato, piruvato y alanina.

• Propionato, hidroxipropionato y propionil glicina.

• Metilcitrato.

• Tiglato y tiglilglicina.

• 3-Metil crotonato, 3-metilcrotonilglicina, y 3-hidroxiisovalerato.

El exantema cutáneo y la pérdida de pelo recordaron los signos de la deficiencia de biotina (capítulo 44) originada por consumo excesivo de claras de huevo crudas. No obstante, la madre manifestó que la lactante no comía huevos crudos o semicrudos en absoluto, aunque le gustaban los huevos cocidos y los extractos de levadura (que son fuentes ricas de biotina). La biotina plasmática fue de 0.2 nmol/L (normal, > 0.8 nmol/L), y excretó una cantidad importante de biotina en forma de biocitina (figura 44-17) y péptidos pequeños que contienen biocitina, que normalmente no son detectables en la orina.

Se trató al lactante con 5 mg de biotina al día. Después de tres días, los ácidos orgánicos anormales ya no fueron detectables en la orina y el lactato, el piruvato y los cuerpos cetónicos en el plasma habían vuelto a lo normal, aunque su excreción de biocitina y de péptidos que contienen biocitina aumentó. A esta etapa se dio de alta al lactante del hospital, con un surtido de tabletas de biotina. Después de tres semanas el exantema cutáneo empezó a desaparecer y la pérdida de pelo cesó.

Tres meses más tarde, en una visita ambulatoria regular, se decidió suspender los complementos de biotina. En el transcurso de una semana, de nuevo se detectaron los ácidos orgánicos anormales en la orina y se trató al niño con dosis variables de biotina hasta que cesó la aciduria orgánica. Esto se logró a una ingestión de 150 μg/día (en comparación con la ingestión de referencia de 10 a 20 μg/día para un lactante de menos de dos años de edad).

Ha seguido tomando 150 μg de biotina al día y ha permanecido en buena salud durante los últimos cuatro años.

El paciente es una niña de cuatro años de edad, la hija única de padres no consanguíneos, nacida a término después de un embarazo sin contratiempos. A los 14 meses de edad se le admitió al hospital con vómito persistente, respiración rápida y superficial, y deshidratación, de un día de evolución. En el momento de la admisión, la frecuencia respiratoria era de 60/min y el pulso de 178/min. Los resultados de los análisis de química clínica en ese momento se muestran en la primera columna del cuadro 57-14. La paciente mostró respuesta rápida al bicarbonato por vía intravenosa y una inyección intramuscular única de insulina.

Los resultados de una prueba de tolerancia a la glucosa tres días después de la admisión fueron normales y su respuesta de insulina plasmática a una carga de glucosa por vía oral estuvo dentro del rango normal. Se dio de alta a la niña del hospital siete días después de la admisión, al parecer en forma y bien. Los resultados de análisis de química clínica efectuados poco antes del egreso se muestran en la segunda columna del cuadro 57-14.

Fue readmitida en el hospital a los 16, 25, 31 y 48 meses de edad, por presentar inquietud, marcha inestable, respiración rápida y superficial, vómitos persistentes y deshidratación. Cada vez la crisis fue precedida por una enfermedad común de la niñez y apetito disminuido, y la paciente mostró buena respuesta a líquidos y bicarbonato por vía intravenosa. Varios episodios más leves fueron tratados en el hogar mediante líquido y bicarbonato por vía oral.

Durante su admisión a los 25 meses de edad, se obtuvo una biopsia cutánea, se cultivaron los fibroblastos, y se determinaron las actividades de enzimas mitocondriales que se muestran en el cuadro 57-15.

El paciente es un niño de cinco años de edad que es diabético. Hay un antecedente familiar de diabetes, que sugiere fuertemente un patrón de herencia dominante. Secreta una cantidad importante de insulina, aunque menos que los sujetos normales, lo que sugiere que el problema no es diabetes tipo 1. A diferencia de la diabetes tipo 2, esta enfermedad aparece en etapas tempranas de la niñez y en general se denomina diabetes del joven, de inicio en la madurez (MODY).

Los resultados de estudios de la secreción de insulina por páncreas de conejo incubado in vitro con dos concentraciones de glucosa, con y sin la adición del azúcar de siete carbonos manoheptulosa, que es un inhibidor de la fosforilación de glucosa a glucosa-6-fosfato se muestran en el cuadro 57-16.

Dos enzimas catalizan la formación de glucosa 6-fosfato a partir de glucosa (capítulo 17):

• La hexocinasa es expresada en todos los tejidos; tiene una K_m para la glucosa de ~ 0.15 mmol/L.

• La glucocinasa sólo es expresada en el hígado y las células β del páncreas; tiene una KM para la glucosa de ~ 20 mmol/L.

El rango normal de glucosa plasmática es entre 3.5 y 5 mmol/L; en la sangre periférica aumenta hasta 8 a 10 mmol/L después de una ingestión moderadamente alta de glucosa. Después de una comida, la concentración de glucosa en la sangre portal, que viene del intestino delgado y va al hígado, puede ser considerablemente más alta que esto.

Froguel y colaboradores (1993) reportaron estudios del gen que codifica para la glucocinasa en varias familias afectadas por MODY y en familias no afectadas. Publicaron una lista de 16 variantes del gen que codifica para la glucocinasa (cuadro 57-17). Todos sus pacientes con MODY tuvieron una anormalidad del gen.

• ¿Cuáles son los cambios de aminoácido asociados con cada mutación en el gen?

• ¿Por qué las mutaciones que afectan los codones 4, 10 y 116 no tienen efectos sobre las personas afectadas?

• ¿A qué convclusiones puede usted llegar a partir de esta información?

Los mismos autores también estudiaron la secreción de insulina en respuesta a administración de glucosa por vía intravenosa lenta y continua en pacientes con MODY y sujetos testigo. Se les dio una administración de glucosa por vía intravenosa lenta y continua; la tasa de administración fue variada, de modo que se mantuviera una concentración plasmática constante de glucosa de 10 mmol/L. Las concentraciones plasmáticas de glucosa e insulina se midieron antes y después de 60 minutos de administración de glucosa por vía intravenosa lenta y continua; los resultados se muestran en el cuadro 57-18.

• ¿A qué conclusiones puede llegar a partir de esta información acerca del probable papel de la glucocinasa en las células β del páncreas?

• ¿Puede deducir la manera en la cual las células β del páncreas detectan un incremento de la glucosa plasmática y señalizan la secreción de insulina?