Nota Clínica

The importance of semiology and biochemistry in the diagnostic management of a peroxisomal biogenesis disorder

J.E. Cote-Orozco, O.Y. Echeverri-Peña, J.M. Guevara-Morales, E. Espinosa [REV NEUROL 2018;67:298-302] PMID: 30289153 DOI: https://doi.org/10.33588/rn.6708.2018105

OPEN ACCESS

Volumen 67 | Number 08 | Nº of views of the article 13.552 | Nº of PDF downloads 191 | Article publication date 16/10/2018

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Introducción Caso clínico Discusión

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ABSTRACT

INTRODUCTION Peroxisomal biogenesis disorders are due to mutations in the PEX genes, which code for peroxins that are required for peroxisomal biogenesis. Clinically, they are expressed as a Zellweger syndrome spectrum, and there is a wide phenotypic variety. They are diagnosed biochemically, and confirmation is molecular. The aim of this illustrative case is to highlight the importance of the clinical features and biochemical testing in the management of a peroxisomal disease.

CASE REPORT A 3-year-old boy with neonatal hypotonia, overall developmental delay and failure to thrive and a pattern of hypomyelinating leukodystrophy in brain resonance. The suspected diagnosis was a disorder affecting the biogenesis of the peroxisomes due to having found a variant with an uncertain meaning in PEX5. The clinical features, the biochemical studies and critical analysis, however, made this diagnosis unlikely. Emphasis is placed on the management that must be applied when a Zellweger syndrome spectrum is suspected. CONCLUSION. In the case reported here, a peroxisomal biogenesis disorder was suspected owing to an exome sequencing which, on being critically analysed together with the clinical features and the biochemical findings, made a peroxisomal disease very unlikely. In cases of clinical suspicion, backed up by neuroimaging, the main diagnostic management must be based on the biochemistry analysis. Although confirmation is molecular, these tests must be interpreted with caution. KeywordsHypomyelination Leukodystrophy Peroxisomal biogenesis disorder PEX genes Zellweger syndrome spectrum

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Introducción

Los trastornos de la biogénesis peroxisómica se deben a mutaciones de los genes PEX; clínicamente pueden producir dos espectros, el del síndrome de Zellweger (ESZ) y el de la condrodisplasia punteada rizomélica. A excepción del PEX7, las mutaciones en los genes PEX producen una disfunción peroxisómica generalizada y el fenotipo ESZ [1]. Los peroxisomas desempeñan un papel fundamental en diversas vías bioquímicas, incluyendo el metabolismo de los ácidos grasos de cadena muy larga y la síntesis de plasmalógenos. Los pacientes con ESZ, por lo general, muestran alteración de los niveles plasmáticos de estas moléculas [2].

La disfunción peroxisómica lleva a alteraciones multisistémicas, incluyendo síntomas neurológicos. Los casos más graves presentan epilepsia refractaria, trastornos de migración neuronal y leucodistrofia. Los casos leves pueden presentar hipoacusia neurosensorial, anormalidades retinianas, leucodistrofia y retraso en el desarrollo. Los casos graves se presentan en el período neonatal y fallecen antes del año de vida, mientras que los leves pueden iniciar el cuadro clínico en la lactancia y vivir hasta la adultez [3,4].

El diagnóstico del ESZ se ha basado en las mediciones bioquímicas de los metabolitos peroxisómicos en el plasma, los eritrocitos y la orina de pacientes con sospecha clínica y, hasta el momento, es la principal ruta diagnóstica [2]. Incluye el análisis de ácidos grasos de cadena muy larga (incluyendo las relaciones C24:0/C22:0 y C26:0/C22:0), ácidos grasos poliinsaturados, ácidos di y trihidroxicolestanoicos, ácido fitánico, ácido pristánico y ácido pipecólico. En los eritrocitos se pueden medir los plasmalógenos. Adicionalmente, pueden encontrarse anormalidades en la excreción urinaria de ácidos biliares y ácidos pipecólico, glucólico y oxálico [5]. Sin embargo, en fenotipos leves o atípicos, el diagnóstico puede ser más difícil, pues estos metabolitos pueden estar normales y deben realizarse estudios bioquímicos en cultivo de fibroblastos, si se tiene una sospecha de ESZ. Adicionalmente, gracias a las pruebas moleculares de secuenciación de nueva generación (NGS), el fenotipo clínico de ESZ se ha ampliado y, así, las vías para llegar al diagnóstico definitivo [2,4-6].

En el presente artículo se describe el caso de un paciente que se presentó con una sospecha previa de trastorno de la biogénesis peroxisómica basado en el informe de una variante de significado incierto del gen PEX5 en una secuenciación exómica. Se realiza una revisión bibliográfica de la clínica y el abordaje diagnóstico de este grupo de enfermedades.

Caso clínico

Niño de 3 años, con marcado retraso del neurodesarrollo desde época neonatal asociado a hipotonía generalizada, microcefalia y fallo de medro, con deterioro funcional en el último año. El seguimiento visual y auditivo fue evidente a los 2,5 años, al igual que la sonrisa social. Logró el sostén cefálico a los 3 años, pero no alcanzó sedestación independiente. A los 20 meses presentó crisis febril compleja asociada a neumonía por virus sincitial respiratorio y posteriormente tuvo crisis clónicas afebriles de inicio focal y generalización secundaria con frecuencia ictal mensual, por lo que se inició ácido valproico y, por intolerancia, se cambió a levetiracetam.

Fue producto de una segunda gestación controlada de padres no consanguíneos de 39 años, parto por cesárea a término, peso de 2.500 g, altura de 48 cm y adaptación neonatal espontánea. Ha tenido cuadros clínicos broncoobstructivos de repetición. Tuvo erupción dentaria tardía a los 20 meses. En la familia, aparte de retinosquisis en el padre, no hay antecedentes relevantes.

El examen físico ha mostrado un perímetro cefálico, talla y peso siempre por debajo de –2 desviaciones estándares. Con facies llamativas (Fig. 1), sólo balbucea y no obedece órdenes. Tiene seguimiento visual y auditivo. No presenta déficit de pares craneales y la funduscopia es normal. Ha sido característica la hipotonía generalizada con reflejos miotendinosos normales en el último año, con aumento del tono distal en los miembros superiores e inferiores, y retracciones en los carpos y los cuellos del pie; respuesta plantar extensora bilateral, sin ataxia.

Figura 1. a) El paciente presenta puente nasal bajo y ancho, fisuras palpebrales amplias, narinas antevertidas, columnela hipoplásica y filtro largo plano; b) Pabellones auriculares alados con hipoplasia de antehélix y sobreplegamiento del hélix; c) Hipoplasia del esmalte dental. Se obtuvo el consentimiento para la publicación de las fotos, en poder de los autores.

Las resonancias magnéticas cerebrales de los 3, 8 y 20 meses y a los 4 años mostraron hiperintensidades en la sustancia blanca en las secuencias en T₂ predominantemente frontales, sin alteraciones en T₁ a lo largo del tiempo, lo cual corresponde a un patrón de leucodistrofia hipomielinizante (Fig. 2), además de adelgazamiento del cuerpo calloso, alteración en los tractos mesencefálicos y espectroscopia con picos de colina y láctico/lípidos.

Figura 2. Resonancia magnética (RM) cerebral y espectroscopia por RM. Patrón de leucodistrofia hipomielinizante con hiperintensidades en la sustancia blanca predominantemente frontales en secuencias FLAIR (a) y sin alteraciones en T₁ (b). Restricción en la difusión del tracto tegmental central bilateral (c). La espectroscopia por RM (d) muestra en la sustancia blanca frontal un aumento significativo del pico de colina, y picos de láctico/lípidos aumentados variablemente.

Por el patrón de la resonancia magnética de leucodistrofia hipomielinizante, el paciente había sido estudiado para enfermedades hereditarias de sustancia blanca, con pruebas moleculares que incluían cariotipo, hibridación genómica comparativa, secuenciación de PLP1 y panel de 60 genes de leucodistrofias (AARS2, ABCD1, ADAR, AIMP1, AKT3, ARSA, ARSB, ARX, ASPA, ATP7B, B3GALNT2, CASK, CLCN2, CLDN1, CSF1R, DARS2, EIF2B1, EIF2B2, EIF2B3, EIF2B4, EIF2B5, FAM126A, FOLR1, GALC, GFAP, GJC2, HEPACAM, HSPD1, ITGB2, L2HGDH, MLC1, NDUFS1, NOTCH3, PEX1, PEX10, PEX12, PEX13, PEX14, PEX2, PEX26, PEX3, PEX5, PEX6, PEX7, PLP1, POLR1C, POLR3A, POLR3B, PRF1, PSAP, RNASEH2A, RNASEH2B, RNASEH2C, SAMHD1, SCP2, SDHA, SOX10, SUMF1, TREX1 y TUBB4), sin alteraciones. La secuenciación exómica mostró una variante intrónica en homocigosis de significado incierto en PEX5 (c.1624-44_1624-43insTCTGAGTCGGTGGAGTAATGTGCAGAGTTTGA).

Por el hallazgo en las pruebas moleculares se solicitó el estudio bioquímico en el plasma de ácidos grasos de cadena muy larga (Tabla), mediante cromatografía de gases acoplada a espectroscopia de masas, que mostró una sutil elevación de C26:0 y de la relación C26/C22 con respecto a los controles, pero no en los rangos de pacientes con ESZ.

Tabla. Resultado del análisis bioquímico en el plasma de ácidos grasos de cadena muy larga (µg/mL).
	Caso actual	Controles normales ± 1 DE	Espectro Zellweger ± 1 DE
C26:0 hexacosanoico	0,400	0,23 ± 0,09	3,93 ± 1,50
C26:1	0,150	0,18 ± 0,09	4,08 ± 2,30
Ácido fitánico	1,020	< 3,0
Ácido fitánico	0,060	< 0,3
C22:0	23,90	20,97 ± 6,27	8,66 ± 4,97
C24:0	21,53	17,59 ± 5,36	17,51 ± 8,64
C22:1(n-9) – Erucic	0,610	1,36 ± 0,79	1,73 ± 0,65
C24/C22	0,901	0,84 ± 0,10	2,07 ± 0,28
C26/C22	0,017	0,01 ± 0,004	0,50 ± 0,16
DE: desviación estándar. En cursiva se señalan los resultados fuera de los rangos de controles normales.

La electromiografía, las velocidades de neuroconducción y los potenciales evocados visuales y auditivos fueron normales.

Los padres del paciente no aceptaron realizar más estudios con objetivos diagnósticos.

Discusión

El paciente descrito presenta una clínica de retraso en el desarrollo psicomotor, hipotonía, después aumento del tono progresivo con deterioro funcional, fallo de medro y epilepsia, con características craneofaciales llamativas e hipodoncia. Tradicionalmente se han descrito tres formas clínicas dentro del ESZ: la adrenoleucodistrofia neonatal, el síndrome de Zellweger y la enfermedad de Refsum infantil, que ahora se consideran parte de todo un espectro con clínica muy variable tanto en la edad de presentación (neonatal, infantil, adolescente o adulto) como en la gravedad (leve, intermedia y grave). La clínica del paciente se inició a una edad infantil temprana, lo que se ha descrito en la mayoría de los pacientes con trastornos de la biogénesis de los peroxisomas en esta edad, aparte de retraso en el desarrollo e hipodoncia, hipoacusia neurosensorial, anormalidades en la retina, hepatomegalia y anormalidades craneofaciales [7,8]. En una revisión de 40 pacientes, el 75% presentó tres características clínicas entre retraso del desarrollo psicomotor, hipotonía, hipoacusia, puente nasal bajo o ancho, electrorretinograma anormal o hepatomegalia, y el 50-75%, una característica clínica entre fontanela amplia, epicanto, hipoplasia de las arcadas supraciliares, narinas antevertidas y retinitis pigmentosa [7]. Aunque gracias a los estudios moleculares las características clínicas del ESZ se han ampliado [3,5,9], los hallazgos del paciente descrito son inespecíficos y, por ello, es necesario realizar estudios complementarios para guiar el diagnóstico.

En la resonancia cerebral se han descrito trastornos de migración neuronal, como polimicrogiria perisilviana, heterotopías en banda y paquigiria, y alteraciones tempranas de la sustancia blanca que se inician con afectación del hilio del núcleo dentado y pedúnculos cerebelosos superiores. Posteriormente, se afectan tractos del tallo, seguido de alteración de la sustancia blanca con un patrón de desmielinización [10,11]. Las resonancias secuenciales a las que se ha sometido el paciente desde los 3 meses han mostrado un patrón de leucodistrofia hipomielinizante sin afectación del cerebelo y sin trastornos de migración, lo cual no es el patrón desmielinizante que, junto con la clínica más clásica, sugiere enfermedad peroxisómica. En el ESZ también se han descrito quistes subependimarios germinolíticos [12]. La espectroscopia por resonancia magnética, aunque inespecífica, ha mostrado disminución del N-acetil aspartato y aumento de los picos de lípidos [13,14], hallazgo que también puede encontrarse en fases tempranas de destrucción mielínica y que podría corresponder con la clínica de espasticidad y deterioro del paciente.

El niño llegó a la consulta con sospecha de un trastorno de la biogénesis de los peroxisomas por un exoma que mostraba una variante intrónica homocigota de significado incierto en el gen PEX5. Sin embargo, no se identificó en el panel que incluía este gen y no se confirmó mediante secuenciación de Sanger. Además, el exoma no incluyó a los padres y, por tanto, no puede evaluarse la segregación familiar de esta variante. Por lo tanto, el resultado de este estudio particular de NGS no debe usarse como confirmación diagnóstica.

Sólo 13 casos de ESZ se han atribuido a alteraciones del PEX5, y corresponden al 2% de todos los casos [15]. Todos han tenido clínica sugestiva y alteraciones bioquímicas graves en su mayoría [16]. El análisis bioquímico de ácidos grasos de cadena muy larga (Tabla) de nuestro paciente mostró una sutil elevación del C26:0 y de la relación C26/C22, pero no en los rangos de anormalidad comunicados de pacientes con ESZ [17]. Estos valores pueden encontrarse dentro de la normalidad en fenotipos leves o atípicos del ESZ y, por eso, la recomendación es que se debe realizar la confirmación mediante estudios bioquímicos en cultivos de fibroblastos que deberían ser anormales en caso de enfermedad del ESZ [2,4,5].

Los estudios bioquímicos en las enfermedades peroxisómicas siguen siendo la principal vía diagnóstica para posteriormente hacer la confirmación molecular mediante NGS. Incluso en caso de describirse variantes de significado incierto o mutaciones de novo en genes de biogénesis peroxisómica antes de tener estudios bioquímicos, se recomienda realizar estudios funcionales en cultivos de fibroblastos de piel para demostrar patogenicidad [2]. Los padres del paciente no aceptaron continuar estudios con objetivos diagnósticos.

El paciente tiene tres características clínicas mayores (retraso en el desarrollo, hipotonía y puente nasal bajo y ancho) y una de las menores (narinas antevertidas) que, aunque son inespecíficas para esta enfermedad, merecían el estudio bioquímico, según sugieren algunos autores [7]. Aunque el espectro clínico se ha ampliado gracias a los estudios de NGS, no presenta una clínica altamente sugestiva. De otra forma, se habría insistido en realizar un estudio funcional en cultivo de fibroblastos. En este caso particular, el exoma realizado no brindó una guía diagnóstica, y recomendamos siempre interpretar los estudios de NGS en contexto y con precaución. Por todos los hallazgos, se consideró más probablemente una enfermedad hereditaria de sustancia blanca del tipo leucodistrofia hipomielinizante indeterminada.

En conclusión, en el caso descrito se partió del hallazgo en un estudio de NGS que no debió guiar el diagnóstico. El cuadro clínico y las pruebas bioquímicas que se realizaron hacían que el ESZ fuera poco probable. El ESZ de los trastornos de la biogénesis de los peroxisomas tiene características clínicas muy amplias que son inespecíficas para este grupo de trastornos. Cuando se tiene sospecha clínica y por neuroimágenes, el abordaje diagnóstico principal debe partir del análisis bioquímico, que incluso puede ser normal en fenotipos leves o atípicos. En esos casos siempre debería hacerse el estudio en cultivo de fibroblastos, que debe ser anormal si se trata de un trastorno de la biogénesis de los peroxisomas. Aunque la confirmación es molecular, los estudios de NGS siempre deben interpretarse con precaución.

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The importance of semiology and biochemistry in the diagnostic management of a peroxisomal biogenesis disorder

Introduction. Peroxisomal biogenesis disorders are due to mutations in the PEX genes, which code for peroxins that are required for peroxisomal biogenesis. Clinically, they are expressed as a Zellweger syndrome spectrum, and there is a wide phenotypic variety. They are diagnosed biochemically, and confirmation is molecular. The aim of this illustrative case is to highlight the importance of the clinical features and biochemical testing in the management of a peroxisomal disease.

Case report. A 3-year-old boy with neonatal hypotonia, overall developmental delay and failure to thrive and a pattern of hypomyelinating leukodystrophy in brain resonance. The suspected diagnosis was a disorder affecting the biogenesis of the peroxisomes due to having found a variant with an uncertain meaning in PEX5. The clinical features, the biochemical studies and critical analysis, however, made this diagnosis unlikely. Emphasis is placed on the management that must be applied when a Zellweger syndrome spectrum is suspected.

Conclusion. In the case reported here, a peroxisomal biogenesis disorder was suspected owing to an exome sequencing which, on being critically analysed together with the clinical features and the biochemical findings, made a peroxisomal disease very unlikely. In cases of clinical suspicion, backed up by neuroimaging, the main diagnostic management must be based on the biochemistry analysis. Although confirmation is molecular, these tests must be interpreted with caution.

Key words. Hypomyelination. Leukodystrophy. Peroxisomal biogenesis disorder. PEX genes. Zellweger syndrome spectrum.