GENÉTICA DEL SÍNDROME DEL CROMOSOMA X FRÁGIL

GENÉTICA DEL SÍNDROME DEL CROMOSOMA X FRÁGIL
Dra. M. Milà
Servei de Genètica
Hospital Clínic
El síndrome del cromosoma X frágil (SXF) es la causa más común
de retraso mental familiar, afectando a uno de cada 4000 varones y una
de cada 6000 mujeres, convirtiéndose así en la segunda cromosomopatía
en frecuencia después del síndrome de Down. Se hereda como un
trastorno mendeliano de tipo dominante ligado al cromosoma X. Es decir
que en las mujeres, que tienen dos cromosomas X, basta que uno de los
dos tenga el gen mutado para poder presentar manifestaciones clínicas
y en los varones como solo tienen un cromosoma X, cuando este contenga
el gen mutado podrá manifestar el síndrome. Presenta además una
penetrancia incompleta (80% para varones y 30% para hembras), esto
significa que el 80% de los varones con la mutación manifiestan
clínica y por el contrario tan solo el 30% de las mujeres, el resto
aún y siendo portadores de la mutación son clínicamente asintomáticos.
Finalmente la expresividad clínica es muy variable. Esto significa que
aún existiendo una serie de rasgos clínicos caracteristicos del
síndrome no todos los presentan al completo sino que cada individuo
manifiesta una serie de ellos.
Existen varones y mujeres transmisores sanos del síndrome siendo estas
últimas las más frecuentes, estudios recientes apuntan que 1 de cada
300 mujeres es portadora. El varón transmisor se denomina NTM (Normal
Transmiting Males).
Según lo que acabamos de decir, en la población general encontraremos
hombre y mujeres sanos, portadores y afectados respecto al síndrome
del cromosoma X frágil.
Clínica
En 1943, Martín y Bell describen el síndrome por primera vez las
manifestaciones clínicas del síndrome. Como ya se ha apuntado son muy
variables, y dependen en gran manera de la edad y sexo. La clínica del
varón afectado consta básicamente de retraso mental, cara alargada
orejas grandes y aladas y macroorquidismo (testículos grandes). Pero
si distinguimos según edad: en el varón prepuberal (por debajo 14
años), las manifestaciones clínicas están muy atenuadas, existe un
retraso mental que va de leve a moderado, hay un cierto retraso en las
adquisiciones, sedestación a los 9 meses, deambulación a los 18 meses
y el habla normalmente empieza entre los dos años y medio y los tres
con un lenguaje muy pobre y repetitivo muy característico. Existe una
hiperactividad que podríamos decir es el signo más constante. El
aspecto de la cara no presenta ningún rasgo característico. En algunos
niños puede observarse una hiperlaxitud articular. A medida que crecen
estos niños van adquiriendo un aspecto fenotípico característico y van
apareciendo los signos descritos originalmente. El retraso mental se
hace más evidente, la cara se va alargando y las orejas aparecen
grandes y aladas y en un 80% de estos varones en edad postpuberal
(mayores de 14 años) se observa un macroorquidismo. La hiperlaxitud
articular puede estar presente y también es frecuente un prolapso de
válvula mitral.
Son característicos los trastornos de conducta, el
lenguaje, sigue siendo pobre y repetitivo, a menudo presentan
autolesiones en las manos como consecuencia de mordeduras y unos
movimientos estereotipados a la vez que evitan la mirada y adoptan una
postura claramente defensiva. En esta edad el diagnóstico clínico
resulta mas claro. En cuanto a las mujeres no puede hablarse de ningún
rasgo físico característico, manifiestan un retraso mental ligero, con
trastornos de conducta, aislamiento y angustia social así como un
sentimiento de indefensión, el retraso en lenguaje está presente y
especialmente presentan problemas en el área de las matemáticas, en
algunas mujeres portadoras se citan trastornos depresivos recurrentes.
Citogenética
En 1969 Lubs correlacionó dicho síndrome clínico con una
alteración citogenética: una fragilidad en el cromosoma X en la banda
q27.3, empleando cultivos de linfocitos en medios deficientes en ácido
fólico, de aquí que dicho síndrome pasara a denominarse Síndrome del
Cromosoma X Frágil. El hecho de asociar esta patología a una
alteración
cromosómica
supuso
la
primera
herramienta
para
el
diagnóstico del síndrome. No obstante la fiabilidad del estudio
citogenético se limita a los varones afectos, ya que en el caso de
mujeres existen muchos falsos negativos y en el caso de las portadoras
es muy difícil poner de manifiesto la fragilidad cromosómica. El
análisis citogenético tampoco es fiable para poder realizar un
diagnóstico
prenatal.
Actualmente
no
se
acepta
como
método
diagnóstico, sino va acompañado del estudio molecular.
Genética Molecular
Finalmente en 1991 tres grupos simultáneamente (Oberle et al.
1991: Yu et al. 1991: Verkerk et al. 1991) describen el defecto
molecular, de manera que el SXF se debe a una alteración en el gen
FMR1. Dicho gen codifica una proteína FMRP en individuos normales y se
encuentra ausente o intensamente disminuida en los individuos afectos.
La alteración molecular que afecta al gen FMR1, se basa
fundamentalmente en un incremento variable de una zona repetitiva
(CGG)n, acompañado de una hipermetilación de la isla CpG adyacente al
gen FMR-1 y de la inactivación del mismo. La inactivación del gen y
por tanto la falta de síntesis de la proteína es la causa de la
manifestación
del
síndrome
que
posiblemente
es
debida
a
la
hipermetilación de la isla adyacente mas que por la amplificación de
la zona en sí.
El número de repeticiones CGG es un polimorfísmo en la población
general dentro de ciertos limites, entre 6 y 50 repeticiones el gen se
comporta normalmente, y expresa una proteína. En los individuos
normales en el extremo 5' del gen existe una isla CpG no metilada que
actúa como regulador de la expresión del gen. Cuando el número de
repeticiones se sitúa entre 50 y 200, el gen pasa a un estado de
premutación, pero la isla CpG se mantiene sin metilación con lo cual
se sigue transcribiendo la proteína y el individuo no manifiesta
alteraciones fenotípicas, pero el número de repeticiones adquiere una
inestabilidad tanto a nivel meiótico como mitótico, de manera que cada
vez que el cromosoma pasa por una división el número de repeticiones
CGG va aumentando. En esta situación se encuentran los individuos
portadores sanos, pero con riesgo de tener descendencia afecta. A
partir de las 200 repeticiones, el gen pasa a un estado de mutación
completa, la isla CpG adyacente sufre una hipermetilación y el gen
FMR1 deja de transcribir la proteína y el individuo manifiesta el
síndrome si es un varón, y en el 30% de los casos si es una mujer. La
hipermetilación de la isla CpG se detecta sólo en individuos con la
mutación completa correlacionándose con la falta de transcripción.
El hecho de que solo un 30% de las mujeres estén afectadas se debe a
que la mujer tiene dos cromosomas X y tan solo uno de ellos esta
activo y por lo tanto funcionante y el otro se inactiva. Dependiendo
de que X quede inactivado en los tejidos diana (por ejemplo: cerebro)
la afectación será mayor o menor.
Actualmente disponemos de técnicas diagnósticas que con un
simple análisis de sangre nos permiten caracterizar a todas y a cada
una de las clases de individuos relacionadas con el síndrome, así como
realizar diagnostico prenatal y consejo genético de una forma muy
fidedigna. Obtenemos información sobre la expansión de la zona
repetitiva y la metilación incluso se puede conocer el número exacto
de repeticiones para un determinado individuo. No es necesario
realizar el estudio a toda la familia puede hacerse de forma
totalmente individualizada.
Diagnóstico molecular de Síndrome del cromosoma X frágil
El análisis de la secuencia repetitiva (CGG)n del gen FMR1
permite el diagnóstico directo de la mutación principal del síndrome
del cromosoma X frágil. El estudio consiste en un análisis de sangre,
que permite obtener el DNA (ácido desoxirribonucleico) en el que se
analizará el número de repeticiones y el estado de metilación de la
isla CpG adyacente al gen FMR1. Mediante el análisis de Southern
estudiamos el tamaño de la expansión (CGG)n y el estado de metilación
de la isla CpG de FMR1, permitiendo caracterizar todas las clases de
individuos relacionados con el síndrome.
Con el estudio por PCR, obtenemos información sobre el número
exacto de repeticiones de un individuo, pero no sobre la metilación.
No obstante, el análisis mediante PCR tienen importancia para el
consejo genético de los portadores, ya que existe una relación directa
entre el número de repeticiones y la probabilidad de que se produzca
el paso de premutación a mutación completa en la siguiente generación
y por lo tanto la probabilidad de tener hijos afectos. Así, para una
mujer con una premutación por encima de las 90 repeticiones la
penetrancia es del 100%, es decir siempre que pase el gen mutado se
expandirá a mutación completa, mientras que si la mujer portadora
tiene entre 50 y 60 repeticiones (límite inferior) la penetrancia es
del 18% (Fu et al. 1991) es decir tan solo en un 18% de los casos se
producirá expansión y en el 82% restante se mantendrá en estado de
premutación y los hijos que lo hereden serán portadores sanos. La
técnica de PCR presenta algunas limitaciones, siendo la principal que
los alelos con un elevado número de repeticiones (CGG)n son muy
difíciles de amplificar. De este modo, las mujeres portadoras de la
mutación completa podrían aparecer como falsos negativos, por lo que
es necesario combinar el estudio de PCR con el análisis de Southern.
La PCR en general no consigue amplificar los alelos que por Southern
están por encima de 100 o más repeticiones. Por esta razón
consideramos imprescindible para un diagnóstico prenatal, y en general
para cualquier diagnóstico la combinación de ambas técnicas.
Todas las madres de los varones afectos son portadoras
obligadas, de la premutación o de la mutación completa, por lo que en
nuestra casuística, ni en la literatura mundial, nunca se ha descrito
ninguna expansión "de novo".
Según nuestros datos un 40 % del total de mujeres portadoras de
la mutación completa, tienen retaso mental que precisa de educación
especial, mientras que el resto de portadoras de la mutación completa
tienen un coeficiente intelectual en el límite de la normalidad.
En este síndrome el término mosaicismo se aplica a la
coexistencia de la premutación y la mutación completa en un mismo
individuo, la frecuencia de estos mosaicismos se estima alrededor del
20% del total de afectos. ( Milá et al 1994). Este es otro de los
motivos para no aceptar diagnósticos realizados ten solo por PCR, ya
que en algunos casos de mosaicismo podrían conducir a diagnósticos
erróneos. Los individuos que presentan un mosaico pueden tener
proteína, aunque en cantidades inferiores a los de un individuo de la
población general.
El estudio de 297 cromosomas independientes, pertenecientes a la
población española general, mostró que el número más frecuente
repeticiones (CGG)n es de 30, y el rango normal es de 17 a 54,
coincidiendo con otras poblaciones estudiadas.
Los resultados obtenidos durante los últimos años indican que el
estudio directo de la zona repetitiva (CGG)n del gen FMR1 es una
herramienta imprescindible para el diagnóstico de todas las clases de
individuos relacionados con el síndrome del cromosoma X frágil:
varones normales, transmisores y afectos y mujeres normales y
portadoras. El estudio molecular de FMR1 resulta fundamentalmente
eficaz para el diagnóstico prenatal, debido a la perfecta correlación
entre las distintas situaciones clínicas y el patrón molecular
observado.
Individuos con clínica muy sugestiva de síndrome del cromosoma X
frágil y estudios moleculares negativos podrían tener mutaciones
distintas a la descrita para la zona repetitiva (CGG)n, como ya ha
sido publicado en algunos casos aunque se sabe que corresponden
aproximadamente a un 3% de todos los afectos. El estudio de estos
casos resulta arduo y difícil y su diagnóstico mucho más complejo.
Consejo Genético
Los riesgos para cada individuo son los siguientes:
Individuo varón o mujer con estudio molecular normal: no tiene
riesgo en su descendencia para esta patología.
Varón transmisor normal (NTM): todas sus hijas portadoras sanas,
todos sus hijos varones no portadores completamente sanos. Los NTM
transmiten a todas sus hijas el gen mutado, por lo que todas las hijas
de un varón portador son portadoras. Siempre en estado de premutación,
por lo que nunca manifiestan la enfermedad. Pero al pasar la mutación
a la siguiente generación los hijos varones (nietos de NTM)
procedentes de estas hijas, que hereden la mutación estarán afectos.
Mujer portadora premutación: el 50% de sus hijos varones
heredarán el alelo de riesgo. Si heredan la mutación completa estarán
afectos y si se mantiene la premutación serán NTMs. El otro 50%
heredará el alelo sano y serán completamente sanos no portadores.
Respecto a las hijas, el 50% serán portadoras de una premutación o una
mutación completa dependiendo del tamaño de la expansión y el otro 50%
sanas no portadoras. En este caso estaría indicado realizar un
diagnóstico prenatal.
Mujer portadora de la mutación completa: el riesgo es igual al
caso anterior, pero aquí la penetrancia del gen es del 100%, por lo
que es prácticamente imposible la aparición de hijos varones NTM y de
hijas premutadas. Todo individuo que herede el alelo de riesgo hereda
la mutación completa y por lo tanto si es varón esta afectado y si es
mujer dependerá de la inactivación del cromosoma X.
En el caso de los varones afectos curiosamente toda su
descendencia
masculina
será
completamente
normal
y
toda
la
descendencia femenina portadora de premutación. En conclusión ningún
miembro de su descendencia manifestará el síndrome.
El riesgo de retraso mental se relaciona con la posición que
ocupa el individuo en el árbol genealógico, de manera que la mutación
va creciendo a través de las generaciones. La premutación puede
mantenerse durante varias generaciones, o bien
pasar a mutación
completa en una sola generación, pero el cambio siempre ocurre cuando
pasa a través de una mujer.
Diagnóstico Prenatal
El diagnóstico prenatal puede ofrecerse con seguridad para la
mayoría de los casos, sólo se mantienen dos situaciones comprometidas,
cuando en un feto se detecta un NTM o un feto femenino portador de una
mutación completa, en este último caso no podemos predecir si
presentará o no retraso mental. El diagnóstico prenatal debe
realizarse solo cuando se ha comprobado que la gestante es portadora.
Se realiza entre la semana 10-12 de embarazo en vellosidades coriales
obtenidas mediante una biopsia corial. El estudio se realiza por PCR y
Southern y recomendamos estudiar simultáneamente a los padres (padre y
madre) para observar la segregación alelica (si es una niña, ver como
hereda el alelo del padre y el normal o de riesgo de la madre).
Siempre debe acompañarse del estudio citogenético convencional.
Debido a la inespecificidad de la sintomatología de este
síndrome, es difícil su diagnóstico por parte del clínico, por lo que
ante cualquier retraso mental inespecífico en varones estaría indicado
descartar esta patología mediante un estudio genético molecular.
La metodología de que disponemos en la actualidad permite el
diagnóstico del síndrome del cromosoma X frágil de forma eficaz.
Teniendo en cuenta que es la causa más frecuente de retraso mental
hereditario, el análisis de la expansión (CGG)n del gen FMR1 debe
realizarse, no sólo cuando existen criterios clínicos del síndrome,
sino ante cualquier caso de retraso mental no filiado. El estudio
molecular del gen FMR1 en los casos con sospecha clínica debe permitir
el diagnóstico precoz de esta patología, facilitando la educación
especial y desarrollo de los niños afectados. Finalmente, el consejo
genético es imprescindible para los familiares con antecedentes del
síndrome.
El futuro:
Se ha mencionado que la causa del síndrome realmente es la falta
de una proteína (FMRP) que resulta fundamental en las primeras etapas
del desarrollo, si bien se sintetiza durante toda la vida del
individuo. Esta proteína se sintetiza prácticamente en todos los
tejidos, aunque donde más se expresa es en cerebro y testículo.
Es una proteína que se une al RNA (ácido ribonucleico) que es
necesario para la transcripción y traducción del mensaje genético
escrito en el DNA. Es decir la proteína FMRP hace posible que otros
genes puedan producir sus proteínas, de manera que el hecho de estar
ausente, impide el funcionamiento de varios genes con funciones
distintas, esto explicaría porqué se manifiesta una clínica tan
variada, afectando a tantos tejidos diferentes. Así, el gen FMR1
ejerce una acción diversa afectando a cerebro, testículos, tejido
conectivo etc. La realidad, es que son varios los genes que se ven
afectados con su ausencia.
El profundizar en el conocimiento de la acción de esta proteína ha de
posibilitarnos en un futuro poder compensar su carencia.
Las líneas de investigación actuales en el campo de la genética
se orientan hacia el estudio de la acción de la proteína FMRP en vías
a poder desarrollar una terapia génica.