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Diagnóstico molecular
de las ataxias espinocerebelosas dominantes
M. Milà y L. Rodríguez-Revenga
Servicio de Bioquímica y Genética Molecular. Hospital Clínic. Barcelona. España.
Estudio funanciado a través del proyecto SAF 2004-03083 del Ministerio de Educación y Ciencia.
Puntos clave
• El análisis molecular permite confirmar la
sospecha clínica y realizar un diagnóstico
presintomático y prenatal de las ataxias
espinocerebelosas dominantes.
• Es necesaria la aportación de datos clínicos tales
como la edad y la existencia o no de
antecedentes familiares para ayudar en una
primera orientación hacia un tipo determinado de
ataxia. La valoración clínica ahorra tiempo y
estudios innecesarios a la vez que garantiza una
mayor calidad del análisis.
• El material necesario para realizar el diagnóstico
molecular es una muestra de sangre total del
paciente sin ninguna condición previa, recogida
en un tubo con EDTA y mantenida a 4 oC
(nevera) o bien a temperatura ambiente (24-48 h).
Las ataxias espinocerebelosas constituyen un cuadro clínico
caracterizado por alteraciones del equilibrio atribuidas a enfermedades del cerebelo y del cordón espinal. Clínicamente se
caracterizan por una ataxia progresiva, aunque hay que distinguirlas de las enfermedades focales del cerebelo (tumores,
abscesos, infarto, hemorragia, enfermedades desmielinizantes). La clasificación de las ataxias ha ido evolucionando a medida que se ha avanzado en su conocimiento. La genética ha
contribuido de forma muy notoria, y actualmente podríamos
decir que su clasificación se basa en su alteración molecular.
De esta manera, hay que considerar 3 tipos de ataxias: hereditarias (dominantes y recesivas), esporádicas y adquiridas. Este artículo se centra únicamente en describir y diferenciar las
distintas ataxias espinocerebelosas dominantes (SCA).
Características generales de las ataxias
espinocerebelosas dominantes
Las SCA tienen una prevalencia en la población general
de 1-4/100.000 individuos, y muestran variaciones geográficas,
como por ejemplo la SCA3 o enfermedad de Machado Joseph,
que es muy frecuente en Portugal, o la atrofia dentatorubropallidoluisiana en Japón.
Una de las características que dificultan su clasificación es
la gran heterogeneidad genética que presentan. Actualmente
existen más de 25 loci descritos para las SCA. Todas ellas
muestran una presentación que va de los 15 a los 70 años, y la
edad de inicio más común se sitúa entre los 30 y los 40 años.
Una vez aparecida la afectación clínica, la muerte del paciente
se produce entre 10 y 20 años después, a causa de una neurodegeneración.
Mecanismo mutacional
Todas las SCA comparten un mismo mecanismo mutacional:
están causadas por una mutación dinámica, la expansión de
un triplete repetitivo que generalmente es un CAG. Este triplete codifica para una glutamina, por lo que la proteína resultante contiene un tracto de poliglutaminas. Actualmente, el
estudio molecular de las ataxias resulta indispensable, ya que,
aparte de la confirmación diagnóstica y de la clasificación, éste posibilita el diagnóstico presintomático, el consejo genético
y el diagnóstico prenatal.
Atendiendo al número de repeticiones del triplete, encontramos varias situaciones. Todo individuo que tenga un número de repeticiones dentro del rango normal no desarrollará la
enfermedad. Por el contrario, todo individuo al que se le detecte un número de tripletes dentro del rango de la mutación
desarrollará la enfermedad. La edad de presentación de la
SCA será más baja cuanto mayor sea el número de repeticiones. Esta correlación inversa es muy fuerte en los extremos,
es decir, un individuo con un número de repeticiones en el límite inferior de la mutación desarrollará tarde la enfermedad,
mientras que un individuo en el límite superior tendrá una
presentación juvenil. Este número, sin embargo, no puede utilizarse como valor predictivo, ya que en el rango medio de la
mutación la correlación no es tan buena. Respecto a la gravedad clínica, la correlación con el triplete es positiva, es decir, a
mayor número de repeticiones se espera una mayor gravedad
de la enfermedad.
Hay 2 situaciones que merecen mención especial. Una de
ellas es cuando se detecta un alelo intermedio. Estos alelos,
que han sido descritos en SCA2, SCA3, SCA7 y SCA8, son los
que se encuentran entre la normalidad y la mutación. Los individuos portadores de estos alelos intermedios no desarrollan
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Tabla I. Clasificación de las ataxias espinocerebelosas dominantes (SCA) más comunes
SCA
ADCA
Localización
cromosómica
Repetición
Rango normal
Rango intermedio
Rango mutado
Proteína
Consecuencia
SCA1
I
6p22
CAG
6-39
SCA2
I
12q24.1
CAG
14-31
33-34
40-83
Ataxina-1
Ganancia de función
35-77
Ataxina-2
SCA3 (MJD)
I
14q32.1
CAG
12-40
54-67
Ganancia de función
68-86
Ataxina-3
SCA6
III
19p13
CAG
4-18
Ganancia de función
21-30
CACNL-1A4
Función alterada
SCA7
II
3p12-13
CAG
7-19
28-35
37-200
Ataxina-7
> 59 problemas de visión
Ganancia de función
SCA8
III
13q21
CTG/CTA
16-37
38-95
107-250
> 250 inocuo
Función alterada
SCA10
III
22q13
ATTCT
10-22
> 100
?
Función alterada
SCA12
I
5q31-33
CAG
7-28
> 65
PPPR2R2B
Ganancia de función
SCA17
I
?
12pter
CAG
7-25
49-88
?
?
DRPLA
12p12
CAG
3-35
49-88
?
Ganancia de función
FXTAS
Xq28
CGG
6-52
>200
53-200
FMRP
?
?: desconocida; MJD: enfermedad de Machado Joseph; FXTAS: fragile X tremor ataxia syndrome.
la enfermedad pero sí pueden transmitirla. De esta manera, la
enfermedad puede aparecer en la siguiente o siguientes generaciones. Esto hace que en algunas familias aparezcan individuos afectados que aparentemente parecen casos esporádicos, pero que cuando se realiza el estudio molecular a sus progenitores, se ve que uno de ellos es portador de un alelo
intermedio.
La segunda situación que merece mención especial es cuando se habla de alelos de reducida penetrancia. Ésta hace referencia a los alelos que son responsables de la aparición de enfermedad a una edad muy tardía, a los 80-90 años. En este caso, el individuo puede que fallezca antes de presentar la
enfermedad por otras causas distintas a la misma. En la tabla I
se muestran los rangos normales y mutados según el número
de repeticiones para las SCA más comunes.
Tipos moleculares de ataxias
espinocerebelosas dominantes
Aunque básicamente el mecanismo molecular de las SCA sea
el mismo, si se profundiza pueden establecerse 3 tipos distintos según dónde y a qué tipo de gen afecte la expansión del
triplete:
1. La expansión del triplete CAG se produce en la región
codificante de un gen de función desconocida, dando lugar a
una proteína con un número de glutaminasas superior al normal. Este tracto de poliglutaminas confiere una ganancia de
función a la proteína que conduce a la formación de inclusiones neuronales y, como consecuencia, a la muerte de la célula.
Esta situación se ha descrito en SCA1, SCA2, SCA3, SCA7 y
DRPLA.
2. La expansión del triplete se produce en genes que codifican para canales, como por ejemplo para un canal de calcio,
como en el caso de SCA6 (CACNL-1A4). De igual manera que
en el caso anterior, la proteína resultante contiene un número
de glutaminasas superior al normal, y esto parece tener un
efecto citotóxico.
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3. La expansión del triplete se produce en una zona no codificante del gen que también altera la función de la proteína
confiriéndole una ganancia de función. Este caso se ha descrito en SCA8, SCA10 y SCA12.
La función exacta de las distintas proteínas implicadas en
las SCA se desconoce. Se sabe que no tienen homología con
otras proteínas conocidas y lo único que comparten entre ellas
es el tracto de poliglutaminas. El mecanismo de acción, que
no tienen por qué ser el mismo en todos los casos, está igualmente en debate. Lo que sí parece claro es que el tracto de
poliglutaminas confiere una nueva función a la proteína (proteólisis, toxicidad, activación de la apoptosis o secuestro de
factores de transcripción).
Es común en todas las SCA el hecho de que la anatomía patológica revele la formación de agregados nucleares probablemente debidos a un plegamiento anómalo. En general, estos
agregados tienen una localización intranuclear, excepto en
SCA6, que son citoplasmáticos, y en SCA2, que se observan
tanto en el núcleo como en el citoplasma.
FXTAS
En el año 2000 se describió un nuevo tipo de ataxia cerebelosa dominante ligada al cromosoma X de aparición tardía que
afecta a los portadores de la premutación en el gen FMR1 responsable del síndrome del cromosoma X frágil. Este nuevo tipo de ataxia recibe el nombre de FXTAS (Fragile X Tremor
Ataxia Syndrome) y corresponde a un síndrome que cursa
con ataxia espinocerebelosa, temblor de intención y atrofia
cortical cerebelosa.
El FXTAS afecta tanto a varones como a mujeres, pero debido a que se trata de un gen localizado en el cromosoma X es
más frecuente en el sexo masculino que en el femenino. El
síndrome empieza sobre la quinta o sexta década de la vida, es
de curso progresivo y, junto con la ataxia, pueden coexistir
otros síntomas como pérdida de memoria y de la función ejecutiva, ansiedad, parkinsonismo, neuropatía periférica y dis-
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función autonómica. El defecto molecular es igualmente una
expansión CGG en zona no codificante y que en el rango de la
premutación (entre 53 y 200 CGG) confiere una ganancia de
función al ARNm que da lugar a la aparición de la ataxia.
¿Cuándo está indicado el diagnóstico
molecular de las ataxias espinocerebelosas
dominantes?
La prueba diagnóstica de las SCA va dirigida a cualquier paciente con sospecha clínica de ataxia espinocerebelosa. Es necesaria la aportación de datos clínicos como la edad y la existencia o
no de antecedentes familiares, y en tal caso un árbol genealógico podría ser muy informativo. Cualquier dato que pueda ayudar en una primera orientación hacia un tipo determinado de
ataxia ahorra tiempo y estudios innecesarios a la vez que garantiza una mayor calidad del análisis genético. El protocolo de estudio depende de la información disponible (fig. 1).
En una familia donde hay un caso confirmado mediante estudio molecular, existe la posibilidad de realizar un estudio
presintomático y/o un diagnóstico prenatal. Para el diagnóstico prenatal, los tejidos de elección para el estudio molecular
son: a) vellosidad corial (semana 9 y 11 de gestación); b) líquido amniótico (semana 16 de gestación), o c) sangre de cordón (semana 19-20 de gestación). Antes de la realización del
diagnóstico prenatal es estrictamente necesario que el progenitor afectado de SCA tenga hecho el estudio molecular y la
mutación identificada.
Descripción de la técnica
El material necesario son 5 ml de sangre total del paciente
sin ninguna condición previa, recogida en un tubo con ácido
etilendiaminotetraacético (EDTA) y mantenida a 4ºC (nevera)
o bien a temperatura ambiente (24-48 h). A partir de la muestra de sangre se obtiene el ADN del paciente, que puede ser
conservado durante años y en el que pueden estudiarse uno o
todos los tipos de ataxia, según se requiera. El análisis molecular consiste en la amplificación del fragmento de ADN que
contiene la zona repetitiva, mediante la técnica de la reacción
en cadena de la polimerasa (PCR) y utilizando unos primers
flanqueantes marcados fluorescentemente. Posteriormente,
este fragmento es estudiado en un analizador de imagen que,
mediante un láser, mide con exactitud su tamaño. Finalmente,
mediante una sencilla fórmula se determina el número exacto
de repeticiones (fig. 2).
Limitaciones de la técnica
La sensibilidad y especificidad de la técnica es muy elevada,
podría decirse que del 100%. Puesto que la penetrancia en todas estas enfermedades es completa (exceptuando el FXTAS)
Figura 2. Ejemplo para SCA2 de a) los 3 rangos distintos del
triplete que se pueden encontrar (normal,
intermedio o mutado); b) fórmula que se utiliza para
calcular el número exacto de repeticiones de la
expansión una vez medido en el analizador, y c)
resultado del análisis molecular después de haber
analizado el producto amplificado mediante PCR en
el analizador de imagen.
a)
Según lo expuesto, el diagnóstico molecular de las ataxias se
basa en la determinación del número de repeticiones que forman la expansión en cada caso y en la valoración de si la expansión se encuentra o no en el rango patológico (tabla I).
14-31
Normal
33-34
Intermedio
35-77
Figura 1. Resumen del protocolo que se sigue al recibir una
muestra de un paciente con sospecha clínica de
ataxia espinocerebelosa dominante (SCA).
Mutado
b)
Estudio SCA determinada
Solicitud de estudio SCA
+
Estudio SCA en general
Valoración protocolo clínico
Número CAG = (número bp – fragmento constante)/3
163 – 98
Ejemplo:
= 21,6 = 22 CAG
3
–
c)
7 Blue
ADCA I
Estudio
SCA1, SCA2,
SCA3, SCA4
ADCA II
ADCA III
Informe con
posibilidad de
estudio familiar
Estudio
Estudio SCA5, SCA6,
SCA7 SCA10, SCA11
Alelo homocigoto de 22 CAG
163,60
8 Blue
+
–
163,16
Alelo de 22 y 23 CAG
165,97
9 Blue
Informe con posibilidad de estudio de otras
SCA según la valoración del clínico
o estudios de ligamiento con otros loci
Alelo de 22 y 36 CAG
163,38
205,66
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y no hay heterogeneidad mutacional conocida por el momento, todo individuo portador de la expansión desarrollará la enfermedad. Por el contrario, todo individuo que tenga 2 alelos
dentro del rango de la normalidad puede considerase exento
de la misma.
La única limitación de la técnica estaría en el caso de los homocigotos para un alelo normal (situación muy común en
SCA2), en los que habría un pequeño margen de error correspondiente a que realmente se tratara de un alelo normal y de
otro muy expandido que no fuéramos capaces de amplificar
por PCR.
A pesar de la sensibilidad y especificidad de la técnica, debido a la gran heterogeneidad genética de las SCA y a que todavía quedan genes responsables por identificar, más de la mitad de los casos esporádicos quedan sin diagnosticar molecularmente.
El diagnóstico presintomático, de acuerdo con las recomendaciones internacionales, sólo debería realizarse a mayores de
edad.
Errores habituales
• Solicitar el estudio molecular sin dar información
sobre el paciente ni sobre sus antecedentes
familiares. Esta situación conduce a estudios
innecesarios y baja la calidad de los mismos.
• Solicitar el estudio molecular a una paciente
embarazada por antecedentes familiares. Ante
esta situación, en un período breve de tiempo hay
que realizar 3 análisis (el de la madre, el del familiar
afectado y el prenatal).
• Cursar la petición de estudio de forma incompleta.
Por ejemplo: estudio de triplete CAG (puede
confundirse con la corea de Huntington) o estudio
de ataxias sin especificar (incluye dominantes
y recesivas).
Bibliografía recomendada
Consejo genético
Koeppen AH. The pathogenesis of spinocerebellar ataxia. Cerebellum. 2005;4:62-73.
Todo individuo diagnosticado con la expansión en cualquier
gen responsable de una ataxia dominante tiene un riesgo del
50% de pasar el gen mutado a la siguiente generación. De esta
manera, la mitad de sus hijos desarrollarán la enfermedad,
aunque existe la posibilidad de un diagnóstico prenatal. Por el
contrario, cualquier individuo de la familia en el que se descarte la presencia de la mutación no tiene ningún riesgo para
su descendencia ni para él mismo. J
Manto MU. The wide spectrum of spinocerebellar ataxias (SCAs).
Cerebellum. 2005;4:2-6.
Mohmood S, Sherwani A, Khan F, Khan RH, Azfer A. DNA trinucleotide repeat expansion in neuropsychiatric patients. Med Sci Monit.
2003;9:RA237-45.
Schols L, Bauer P, Schmidt T, Schulte T, Riess O. Autosomal dominant cerebellar ataxias: clinical features, genetics, and pathogenesis. Lancet Neurol. 2004;3:291-304.
Van de Warrenburg BP, Sinke RJ, Kremer B. Recent advances in hereditary spinocerebellar ataxias. J Neuropathol Exp Neurol.
2005;64:171-80.
J
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