CONSEJO NACIONAL DE CIENCIA Y TECNOLOGIA -CONCYTSECRETARIA NACIONAL DE CIENCIA Y TECNOLOGIA -SENACYTFONDO NACIONAL DE CIENCIA Y TECNOLOGIA -FONACYTFUNDACION ROZAS-BOTRAN/ INSTITUTO DE INVESTIGACION SOBRE ENFERMEDADES GENETICAS Y METABOLICAS –INVEGEM– INFORME FINAL Identificación, caracterización y evaluación de anormalidades cromosómicas en niños con diagnóstico comprobado de cardiopatía congénita. PROYECTO FODECYT No. 10-2012 Lic. Allan Urbizo Investigador Principal GUATEMALA, MARZO DE 2014 AGRADECIMIENTOS: La realización de este trabajo, ha sido posible gracias al apoyo financiero dentro del Fondo Nacional de Ciencia y Tecnología, -FONACYT-, otorgado por la Secretaría Nacional de Ciencia y Tecnología –SENACYT- y al Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología –CONCYT– . i OTROS AGRADECIMIENTOS: La realización de este trabajo, ha sido posible gracias al: Apoyo financiero y académico del Instituto de Investigación y Educación sobre las Enfermedades Genéticas y Metabólicas –INVEGEM–. Apoyo financiero de la Fundación Rozas-Botrán. Apoyo científico de la Unidad de Cirugía Cardiovascular de Guatemala –UNICAR–. ii RESUMEN Las cardiopatías congénitas (CC) son anomalías estructurales del corazón debidas a alteraciones en su formación durante el desarrollo embrionario (Perich, 2008). Representan un importante problema de salud infantil en todo el mundo con una incidencia que varía de 4/1000 a 50/1000 nacimientos vivos (Hoffman & Kaplan, 2002). En Guatemala el único centro especializado en el tema de malformaciones congénitas del corazón es la Unidad de Cirugía Cardiovascular –UNICAR-Fundación Aldo Castañeda– en donde se atienden a nivel de consulta externa aproximadamente 6,500 casos por año de niños con CC. Aproximadamente un 13% de los casos de CC en nacimientos vivos se deben a una anomalía cromosómica, identificable a través de un estudio citogenético. Es por ello que ante un niño con una CC es fundamental realizar un estudio de cariotipo para poder descartar o confirmar el diagnóstico. Por esta razón, el objetivo del presente estudio fue identificar, caracterizar y evaluar las anormalidades cromosómicas en niños con diagnóstico comprobado de cardiopatía congénita referidos por UNICAR. Para ello fue necesario realizar una análisis citogenético numérico y estructural a través del estudio de metafases de alto bandeo a fin de observar variaciones en los patrones normales cromosómicos. Los resultados evidenciaron la presencia de anormalidades cromosómicas y variantes hereromórficas en 5/32 pacientes (15.63%), identificando a los cromosomas No. 21 y 22 como los más frecuentes en variación de longitud satelital y el cromosoma 5 como el más frecuente en variación heterocromática. Asimismo se identificó la región 22q11 como área candidata a estudios posteriores con técnicas de citogenética molecular como FISH. Desde el punto de vista médico, los resultados confirman el potencial e impacto del estudio citogenético en la identificación de anormalidades cromosómicas, variantes polimórficas y reconocimiento de áreas candidatas para su estudio posterior a nivel molecular, por lo que es necesario realizar mayor investigación concerniente a la etiología de las cardiopatías congénitas involucrando la citogenética tradicional y molecular. iii ABSTRACT Congenital Heart Disease (CHD) is a problem with the heart’s structure and function, which occurs as a result of disorders during its embryological development throughout the 3rd and 10th weeks of gestation. The incidence of CHD varies from about 4/1000 to 50/1000 live births and is responsible for the vast majority of prenatal losses. Despite advances in diagnosis and cardiovascular surgery, the etiology of CHD is still not completely understood; some studies have shown that CHD have an etiology due to genetic or environmental factors, or even a combination of both (multifactorial). Nonetheless, genetic advances such as the human genome sequencing and the improvement of molecular techniques have increased the evidence about the role of genetic factors as significant cause in the CHD. Before the availability of advanced cytogenetic techniques such as the high-resolution banding karyotype or FISH, standard chromosome analysis revealed chromosomal aberration in 8% to 13% of neonates with CHD. However, the improved resolution in cytogenetic analysis has allowed the description and association of new chromosomal abnormalities in CHD. Hence, the prevalence of chromosomal abnormalities in CHD is now estimated to be much higher. Thereby, chromosomal analyses in children with various types of CHD are an important part of their medical evaluation. The main objective of the present study was to identify chromosomal abnormalities in children with CHD referred by UNICAR. In order to complete this, metaphase analysis was done with high banding technique that could let us identify any chromosome abnormality in these patients. The results showed the presence of chromosomal abnormalities in 5/32 patients (15.63%) identifying chromosomes 21 and 22 as the most frequent in satellite variation and chromosome 5 as the more frequent in heterochromatic variation. Also 22q11 region was identified as candidate for further study with molecular cytogenetic techniques such as FISH. From the medical point of view the results confirm the potential and impact of cytogenetic analysis in identifying chromosomal abnormalities, polymorphic variants and recognition of candidate areas for further study at the molecular level. Additional study is needed concerning the etiology of congenital heart disease involving traditional and molecular genetics. iv BIBLIOGRAFÍA ACADÉMICA Allan Urbizo es un biólogo Guatemalteco quien ha trabajado en la investigación, diagnóstico y educación de enfermedades genéticas como el Síndrome de X Frágil, Autismo y Xeroderma Pigmentosa. Asimismo, ha trabajado en el campo de la citogenética, identificando y caracterizando anormalidades cromosómicas numéricas y estructurales en pacientes pediátricos. Actualmente labora en el Instituto de Investigación y Educación sobre las Enfermedades Genéticas y Metabólicas –INVEGEM– en los laboratorios de Citogenética y Biología Molecular. v ÍNDICE Página RESUMEN………………………………………………………………….... iii ABSTRACT…………………………………………………………….......... iv LISTA DE FIGURAS ……………………………………………….............. vii LISTA DE TABLAS ………………………………………………………… viii PARTE I: I.1 INTRODUCCIÓN…………………………..…………………….... I.2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA…….…………………….. I.2.1 Antecedentes en Guatemala………………………………..... I.2.2 Justificación del trabajo de investigación………………….... I.3 OBJETIVOS……………………………………………………….... I.3.1 Objetivos I.3.1.1 General…………………………………………………….. I.3.1.2 Específicos………………………………………………… I.4 METODOLOGÍA…………………………………………………... I.4.1 Las Variables……………………………………………….. 1.4.2 Indicadores………………………………………………….. I.4.3 Estrategia Metodológica……………………………………. I.4.4 El Método…………………………………….…………….. I.4.5 La técnica Estadística………………………………………. 1.4.6 Los instrumentos a utilizar………………………………… 7 7 8 8 9 9 11 13 13 PARTE II MARCO TEÓRICO…………………………………………………………... 19 PARTE III III. RESULTADOS……………………………………………………………. III.1 Discusión de Resultados…………………………………………………… 34 40 PARTE IV IV.1 CONCLUSIONES……………………………………………….............. IV.2 RECOMENDACIONES………………………………………………… IV.3 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS…………………………............. IV.4 ANEXOS…………………………………………………………............. 44 46 47 54 PARTE V V.1 INFORME FINANCIERO……………………………………….... 75 1 3 3 5 7 vi LISTA DE FIGURAS PAG. Figura 1: Marcador Cromosómico evidenciado…………………………….. 37 Figura 2: Variaciones polimórficas evidenciadas…………………………… 38 Figura 3: Región 22q11 como área candidata………………………………. 39 LISTA DE TABLAS PAG. Cuadro 1: Anormalidades cromosómicas y variantes hetermomófricas……. 34 Cuadro 2: Diagnóstico clínico y citogenético………………………………. 35 LISTA DE FOTOGRAFÍAS PAG. Fotografía 1. Paciente CC-2. Metafase 46,XY…………………………………….54 Fotografía 2. Paciente CC-3. Metafase 46, XX…………………………………....54 Fotografía 3. Paciente CC-4. Metafase 46, XY…………………………………....55 Fotografía 4. Paciente CC-5. Metafase 46, XX, 5qh+……………………...……...55 Fotografía 5. Paciente CC-6. Metafase 46, XX……………………………….…...56 Fotografía 6. Paciente CC-7. Metafase 46, XX……………………………….…...56 Fotografía 7. Paciente CC-8. Metafase 46, XX……………………………….…...57 Fotografía 8. Paciente CC-9. Metafase 46, XY……………………………….…...57 Fotografía 9. Paciente CC-10. Metafase 46, XY, 21ps+, 22ps+……………….…..58 Fotografía 10. Paciente CC-11. Metafase 46, XY…………………………...……..58 Fotografía 11. Paciente CC-12. Metafase 46, XY…………………………………..59 Fotografía 12. Paciente CC-13. Metafase 46, XX. 5qh+…..………………………..59 Fotografía 13. Paciente CC-14. Metafase 46, XX…………………………………..60 Fotografía 14. Paciente CC-15. Metafase 46, XY…………………………………..60 Fotografía 15. Paciente CC-16. Metafase 46, XY…………………………………..61 Fotografía 16. Paciente CC-17. Metafase 46, XX…………………………………..61 vii Fotografía 17. Paciente CC-18. Metafase 46, XX…………………………………..62 Fotografía 18. Paciente CC-19. Metafase 46, XX…………………………………..62 Fotografía 19. Paciente CC-20. Metafase 46, XX, 22ps+….………………………..63 Fotografía 20. Paciente CC-21. Metafase 46, XY, +mar..…………………………..63 Fotografía 21. Paciente CC-22. Metafase 46, XY…………………………………..64 Fotografía 22. Paciente CC-23. Metafase 46, XY…………………………………..64 Fotografía 23. Paciente CC-24. Metafase 46, XX…………………………………..65 Fotografía 24. Paciente CC-25. Metafase 46, XY…………………………………..65 Fotografía 25. Paciente CC-26. Metafase 46, XX…………………………………..66 Fotografía 26. Paciente CC-27. Metafase 46, XX…………………………………..66 Fotografía 27. Paciente CC-28. Metafase 46, XX…………………………………..67 Fotografía 28. Paciente CC-29. Metafase 46, XX…………………………………..67 Fotografía 29. Paciente CC-30. Metafase 46, XY…………………………………..68 Fotografía 30. Paciente CC-31. Metafase 46, XX…………………………………..68 Fotografía 31. Paciente CC-32. Metafase 46, XY…………………………………..69 Fotografía 32. Paciente CC-33. Metafase 46, XX…………………………………..69 viii PARTE I I.1 INTRODUCCIÓN Las cardiopatías congénitas (CC) –o CHD por sus siglas en inglés– son malformaciones anatómicas del corazón que ocurren como resultado de alteraciones durante su formación en el desarrollo embrionario, aproximadamente entre la 3ª y 10ª semanas de gestación (Perich, 2008). Comprenden un grupo heterogéneo de defectos que incluyen malformaciones cardíacas, cardiomiopatías y arritmias cardíacas que en las últimas décadas han cobrado importancia no solo por su impacto en la morbilidad y mortalidad pediátricas, sino también por su incremento como problema de salud pública. En estudios publicados desde 1955 la incidencia varía de 4/1000 a 50/1000 nacidos vivos (Hoffman & Kaplan, 2002) aunque otros estudios han reportado una incidencia mucho más alta que la anterior, documentando de 19/1000 a 75/1000 nacidos vivos (Richards & Garg, 2010). Las diferencias en la tasa de los distintos estudios se deben, en gran parte, a problemas metodológicos, como los distintos criterios de registro (inclusión o no de algunas CC) y a los procedimientos diagnósticos empleados, así como la época de estudio (Pradat, Francannet, Harris & Robert, 2003; Richards & Garg, 2010). A pesar de los avances en el diagnóstico y la cirugía cardiovascular, la etiología de las CC aún no es completamente comprendida; con índices en aumento de niños con CC que sobreviven hasta la adultez y se reproducen, resulta necesario comprender los orígenes de estas malformaciones. Estudios han evidenciado que las CC poseen una etiología debida a predisposiciones genéticas, influencias ambientales o multifactoriales (genéticoambientales). A pesar de ello, avances como la secuenciación del genoma humano y las técnicas moleculares han aumentado la evidencia acerca del rol de los factores genéticos como causa significativa en las CC multifactoriales (Richards & Garg, 2010). Aproximadamente un 13% de los casos de CC en nacimientos vivos se deben a una anomalía cromosómica, identificable a través de un estudio citogenético. Sin embargo, la reciente mejora del análisis citogenético –cariotipo de alto bandeo– y la disponibilidad de 1 nuevas técnicas moleculares tales como FISH y microarray, han permitido descubrir y asociar nuevas anormalidades cromosómicas con CC, por lo que se estima que el dato anterior pueda llegar a ser hasta el 33% de los casos de CC en nacimientos vivos (Pierpont et al., 2007). Es por ello que ante un niño con una CC es fundamental realizar un estudio de cariotipo para poder desarrollar programas de diagnóstico, tratamiento e investigación como iniciativas de salud preventiva y curativa que contribuyan a la reducción de las CC en nuestro país. Por esta razón, el presente trabajo tuvo como objetivos principales la identificación, caracterización y evaluación de las anormalidades cromosómicas en niños con CC, así como también la determinación de rearreglos cromosómicos y el establecimiento de la relación del diagnóstico clínico-citogenético con el fin de aportar datos sobre la etiología de las CC en los pacientes Guatemaltecos. Estos objetivos fueron evaluados a través del análisis de metafases, realizado en el Laboratorio de Citogenética del Instituto de Investigación sobre las Enfermedades Genéticas y Metabólicas –INVEGEM–. 2 I.2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA I.2.1 Antecedentes (Trabajo, experiencias en Guatemala) Las Cardiopatías Congénitas (CC) constituyen una importante causa de mortalidad en el período perinatal e infancia, alcanzando hasta un 20% de las muertes neonatales (Aguilera, Rodríguez, Enríquez, Vascopé, Pizarro & Almuna, 2006). Grandes avances se han hecho en el diagnóstico y tratamiento de estos defectos, a pesar de ello, el estudio preciso del impacto en la población y la comprensión de su etiología y patogénesis ha avanzado a un ritmo lento, especialmente en nuestro país. Estos aspectos son fundamentales para lograr una verdadera reducción de las CC a través de la prevención primaria. En Guatemala y Centroamérica –con excepción de Costa Rica– el único centro especializado en el tema de malformaciones congénitas del corazón es la Unidad de Cirugía Cardiovascular –UNICAR-Fundación Aldo Castañeda– en donde se atienden a nivel de consulta externa aproximadamente 6,500 casos por año de niños con CC. El Dr. Aldo Castañeda –fundador y actual jefe del Departamento de Pediatría de UNICAR– es una autoridad mundial en el tema de cirugía cardiovascular pediátrica; a lo largo de sus años de trabajo en Guatemala y el mundo ha contribuido con la educación quirúrgica, investigación y cirugía cardiológica pediátrica, logrando reconocimiento y excelencia a nivel mundial. Dentro de las muchas contribuciones del trabajo del Dr. Castañeda en Guatemala, se encuentra la documentación de la incidencia de las malformaciones cardíacas, la cual reporta varía entre 10/1000 a 12/1000 nacidos vivos (comunicación personal, abril, 2011). Asimismo, ha documentado que uno de los principales defectos congénitos del corazón es la cardiopatía tipo Retorno Venoso Anómalo Total o Parcial en más del 6% de los pacientes, lo cual representa uno de los índices más altos reportados ya que la incidencia mundial corresponde a 1/15,000 nacidos vivos (Correa-Villasenor, Ferencz, Boughman & Neil, 1991). Entre las causas de este tipo de cardiopatía se reportan con 3 frecuencia las anormalidades cromosómicas del tipo deleciones y translocaciones, tanto aisladas como asociadas a síndromes específicos (e.g. síndrome de ojo de gato). Otro de los científicos que ha realizado importante investigación en el tema de CC en Guatemala es el Dr. Gabriel Silva, quien con el apoyo del Dr. Castañeda fundó la Clínica de Cardiogenética en UNICAR en el año 2004, con el fin de investigar las CC desde el punto de vista genético. El Dr. Silva ha reportado el hallazgo de raras translocaciones cromosómicas como la 18/21 o síndrome de monosomía 18 y su asociación con CC. Asimismo ha encontrado la asociación de deleción parcial del brazo pequeño del cromosoma 18 y su asociación con cardiopatías y otras anomalías congénitas que son descritas en el síndrome urorectal. Estos hallazgos hacen que este cromosoma sea candidato a ser estudiado en futuras investigaciones, especialmente en el área del brazo pequeño (18p) (comunicación personal, junio 10, 2011) De esta manera, recientemente en Octubre de 2010, se inauguró el Instituto de Investigación y Educación sobre las Enfermedades Genéticas y Metabólicas –INVEGEM– el cual es una institución de ciencia médica humana creada con el objetivo de brindar una solución a la necesidad del entendimiento, diagnóstico y tratamiento de las enfermedades de origen genético en el país; el Dr. Silva es su actual director científico. Este instituto tiene la visión de realizar investigación de las enfermedades genéticas –incluyendo CC– promoviendo brindar una mejor calidad de vida a los pacientes con la enfermedad. Gracias a los trabajos previos de científicos como los Drs. Aldo Castañeda y Gabriel Silva, y a la disponibilidad de infraestructura adecuada para la investigación genética como la posee el INVEGEM, es posible darle seguimiento al tema de la etiología de las CC en Guatemala. Esta información contribuirá al desarrollo de estrategias de prevención a través del diagnóstico correcto, de la asesoría familiar genética y los programas de detección temprana de las enfermedades genéticas aplicados al sistema de salud pública en Guatemala. 4 I.2.2 Justificación del trabajo de investigación Las cardiopatías congénitas (CC) son anomalías estructurales del corazón debidas a alteraciones en su formación durante el desarrollo embrionario (Perich, 2008). Representan un importante problema de salud infantil en todo el mundo con una incidencia que varía de 4/1000 a 50/1000 nacimientos vivos (Hoffman & Kaplan, 2002), considerándosele como la anormalidad más frecuente en el nacimiento y la causa de mayor pérdida prenatal en el mundo (Gruber & Epstein, 2003). Las CC incluyen malformaciones cardíacas y cardiomiopatías que son causadas por factores genéticos (cromosómicos o de un solo gen), ambientales o multifactoriales (genético-ambientales) (Perich, 2008). Aunque en la mayoría de los casos las causas específicas se desconocen, los avances en genética han llevado a la identificación de una gran proporción de defectos o anomalías a nivel cromosómico (Christiansen, 2004). Los análisis citogenéticos revelan que de 8 a 13% de nacimientos con CC están asociados con una anormalidad cromosómica, sin embargo, la reciente mejora del análisis citogenético –cariotipo de alto bandeo– y la disponibilidad de nuevas técnicas moleculares tales como FISH y microarray, han permitido descubrir y asociar nuevas anormalidades cromosómicas con CC, por lo que se estima que el dato anterior es mucho más elevado en la actualidad (Pierpont, et al., 2007). Con base en lo anterior, el presente estudio identificó anomalías cromosómicas en niños con diagnóstico comprobado de CC del Departamento de Pediatría de UNICAR, con el fin de conocer los patrones genéticos subyacentes de estas malformaciones cardíacas. Esta información ayudará al médico a proporcionar un consejo genético adecuado e investigar problemas asociados con las anomalías cromosómicas en el paciente. Asimismo ayudará a planificar y prevenir complicaciones propias de muchos de los síndromes cromosómicos asociados a CC, además de conocer el pronóstico y su condición o riesgo de un nuevo caso en la familia. 5 Finalmente, la información generada permitirá el establecimiento de marcadores cromosómicos que puedan estar involucrados en la etiología de las CC, lo cual abrirá del campo de la biología molecular en la investigación de los genes y polimorfismos involucrados en las anomalías cardíacas. Estas acciones permitirán reducir las CC a través de la prevención primaria. 6 I.3 OBJETIVOS E HIPOTESIS I.3.1 Objetivos I.3.1.1 General Identificar, caracterizar y evaluar las anormalidades cromosómicas en niños con diangóstico comprobado de cardiopatía congénita. I.3.1.2 Específicos Identificar la existencia de anormalidades cromosómicas en niños con diagnóstico comprobado de cardiopatía congénita del Departamento de Pediatría de UNICAR-Fundación Aldo Castañeda de Guatemala. Determinar el tipo de organización o rearreglos cromosómicos que se presentan en las anormalidades cromosómicas en niños con diagnóstico comprobado de cardiopatía congénita del Departamento de Pediatría de UNICAR-Fundación Aldo Castañeda de Guatemala. Establecer la relación del diagnóstico clínico y citogenético (asociación fenotipo-genotipo en niños con diagnóstico comprobado de cardiopatía congénita del Departamento de Pediatría de UNICAR-Fundación Aldo Castañeda de Guatemala. Identificar la presencia de marcadores cromosómicos como objeto de estudio posterior en la búsqueda de genes y polimorfismos asociados como posible etiología de las cardiopatías congénitas, mediante estudios con técnicas moleculares. Divulgar a las autoridades, actores sociales e instituciones en el campo de su competencia la información obtenida de la investigación. 7 I.4 METODOLOGIA (Descripción detallada de la Metodología) I.4.1 Localización El presente estudio, analizó niños con diagnóstico ecocardiográfico de cardiopatía congénita candidatos a una cirugía cardíaca, provenientes de todos los departamentos de Guatemala; referidos al Departamento de Pediatría de la Unidad de Cirugía Cardiovascular de Guatemala –UNICAR–. Las muestras fueron analizadas en el Instituto de Investigación y Educación sobre de las Enfermedades Genéticas y Metabólicas –INVEGEM–, localizado en el Km. 28.5 Carretera a Bárcenas Santa Lucía Milpas Altas, Sacatepéquez, Guatemala; coordenadas 14.57478, -90.64407. I.4.2 Las Variables 1.4.1.1 Variables dependientes Anormalidades cromosómicas a) numéricas, que incluyen monosomías, trisomías y tetrasomías autosómicas, especialmente de los cromosomas 18 y 21; b) estructurales, que incluyen deleciones, inversiones, translocaciones y duplicaciones, y c) aberraciones estructurales como el aumento de un segmento cromosómico que no proviene de ningún otro cromosoma, adiciones o duplicaciones parciales de un segmento y pérdida de un segmento de cromosoma con la subsecuente formación de un anillo cromosómico dependientes de la presencia de una cardiopatía congénita. 1.4.1.2 Variables Independientes La manifestación de cardiopatía congénita en el paciente. 8 I.4.3 Indicadores La presencia de anomalías cromosómicas numéricas (monosomías, trisomías y tetrasomías) y estructurales (deleciones, inversiones, duplicaciones y/o translocaciones) se observaron mediante un microscopio de fluorescencia con un objetivo de 100x. Asimismo, se fotografió como mínimo una metafase por paciente, lo que sirvió como evidencia del resultado (Anexo 1). El estudio de la estructura externa de los cromosomas de cualquier especie eucariótica consiste en analizar la forma, tamaño y número de cromosomas que posee. La forma de los cromosomas viene determinada por la posición del centrómero o constricción primaria, región por que las cromátidas interaccionan con las fibras del huso acromático para separarse a polos distintos. El tamaño de los cromosomas involucra la longitud de cada uno de los brazos (p, brazo corto y q, brazo largo) como guía de la dimensión del mismo. El número normal de cromosomas en humanos es de 46 en cada metafase. La presencia de variaciones en la forma y tamaño de los cromosomas (e.g. alteraciones de su estructura y tamaño, recurrentes en distintas metafases) son indicadores de alteraciones cromosómicas. Asimismo, la variación del número normal de cromosomas en las metafases (e.g. monosomías, trisomías, tetrasomías, etc.) así como la presencia de marcadores cromosómicos en las metafases, es un indicador de anormalidad cromosómica en el paciente. I.4.4 Estrategia metodológica El presente estudio es un proyecto descriptivo prospectivo observacional, se evaluaron y detectaron anomalías cromosómicas en estructura en pacientes con diagnóstico ecocardiográfico de cardiopatía congénita y se proporcionó información citogenética según las caracterizticas clínicas del paciente. No se aplicó ningún diseño estadístico. 9 I.4.4.1 Población y Muestra POBLACIÓN Pacientes con diagnóstico comprobado de cardiopatía congénita candidatos a cirugía cardíaca del Departamento de Pediatría de la Unidad de Cirugía Cardiovascular de Guatemala –UNICAR-Fundación Aldo Castañeda– CRITERIOS DE INCLUSIÓN Niños con diagnóstico ecocardiográfico de cardiopátía congénita candidatos a cirugía cardíaca del Departamento de Pediatría de UNICAR-Fundación Aldo Castañeda Pacientes originarios y recidentes del área rural y urbana de la República de Guatemala. Niños y niñas comprendidos entre recién nacidos (RN) hasta 12 años. Pacientes con cardiopatías congénitas no asociadas con síndromes genéticos específicos. CRITERIOS DE EXCLUSIÓN Pacientes que hayan sido estudiados previamente con test de cromosomas o test de genes. Pacientes que no sean originarios y residentes de Guatemala. Pacientes comprendidos entre las edades de 13 años en adelante. Pacientes con cardiopatías asociadas con síndromes genéticos específicos, ya diagnosticados clínicamente y/o comprobados con test de genes. 10 MUESTRA 30 pacientes con diagnóstico comprobado de cardiopatía congénita candidatos a cirugía cardíaca del Departamento de Pediatría de la Unidad de Cirugía Cardiovascular de Guatemala –UNICAR-Fundación Aldo Castañeda– I.4.5 El Método I.4.5.1 MATERIALES Y REACTIVOS A. Toma de Muestra Tubos con heparina sódica (tapa verde). B. Cultivo celular Tubos de centrifugado graduados de 50 ml Medio completo RPMI 1640 L-Glutamina Penicilina/Estreptomicina Heparina Sódica Suero Fetal Bovino (SFB) Campana de Bioseguridad Discos de Filtrado Nalgene de 0.22µl Baño de María Colchicina Incubadora 0.08 M Timidina (TdR) 6M 5-Fluoro-2’-deoxy-uridina (FudR) Fitohemaglutinina (PHA) 11 C. Cosechado Centrífuga Aspiradora al vacío Pipetas pasteur Cloruro de Potasio –KCl– 0.075M Fijador (Acido acético y Metanol 1:3) Congelador a -20ºC Bromuro de Etidio D. Laminas Laminillas Deshumificador Microscopio de contraste de fases. E. Técnica de bandas G: Tinción con solución de GIEMSA 7,5% Bicarbonato de sodio Solución de GIEMSA 70% Etanol Tripsina Enzar-T Hanks Balanced Salt Solution (HBSS) Tarros de coplin Agua destilada Tampón de citrato-fosfato, pH 6,8 F. Análisis Citogenético Microscopio de fluorescencia Leitz 12 Computadora Dell Optiplex GX620 Software de análisis cromosomico Cytovision® 6 La técnica estadística Al ser un estudio descriptivo no se utilizará ninguna técnica estadística para el análisis de datos. I.4.6 Los instrumentos a utilizar: Cabina de bioseguridad Baño maría Incubadora a 37ºC Pipetas automáticas Centrífuga Aspiradora al vacío Congelador a -20ºC Thermotron Microscopio de contraste de fases Computadoras I.4.5.2 Metodología La metodología utilizada se obtuvo del Manual del Laboratorio de Citogenética AGT publicado en el año 1997, manual Internacional de Nomenclatura de Citogenética Humana –ISCN– 2009 y Manual de cultivo celular del Laboratorio Kleberg del Baylor College of Medicine, Texas, USA. 13 A. Obtención de muestras de paciente Los pacientes pediátricos con diagnóstico comprobado de cardiopatía congénita a participar en el estudio fueron referidos por médicos cardiólogos del Departamento de Pediatría de UNICAR-Fundación Aldo Castañeda. Se sostuvo una reunión con los padres y/o guardianes legales del paciente para informar sobre el estudio genético. Luego de ello se les informó acerca de la invitación a su hijo/niño en custodia a participar en el estudio mediante la lectura del consentimiento informado, el cual firmaron (Anexo 2). Posteriormente, a cada niño se le extrajo 3-4ml de sangre periférica y se colocó en un tubo con heparina sódica. Esta muestra fue utilizada para realizar el análisis citogenético. Las muestras fueron transportadas y procesadas en el laboratorio de citogenética del Instituto de Investigación sobre Enfermedades Genéticas y Metabólicas –INVEGEM–. B. Siembra Una vez transportadas las muestras sanguíneas de los pacientes pediátricos al INVEGEM, éstas fueron sembradas en medio de cultivo, el cual fue preparado utilizando: RPMI 1640, suero fetal bovino (15%), L-Glutamina, penicilina/estreptomicina y heparina sódica. Seguidamente éste se filtró utilizando un disco Nalgene de 0.22 µl con el fin de esterilizar la solución. Puesto que algunas células sanguíneas no experimentan una división celular espontánea –particularmente los linfocitos maduros– éstos fueron estimulados mediante la adición del mitógeno fitohemaglutinina (PHA). Finalmente el medio fue atemperado a 37ºC previo a la adición de la muestra de sangre con el fin de evitar un choque térmico que causara una alteración molecular e interfiriera con el análisis citogenético en la muestra. Los medios fueron preparados en el momento en que ingresó cada muestra a analizar para mantener la frescura del cultivo. B. Cultivo Cada muestra de sangre fue sembrada en 2 tubos diferentes con 10ml de medio de cultivo cada uno; añadiendo 1 ml de sangre en cada tubo e incubando a 37ºC con sistema 14 cerrado por 72 horas, para dar lugar a los procesos de división celular. La razón de incubar por un lapso de 72 horas radica en que la división celular inducida químicamente por la PHA inicia 48 horas después de su adición al medio, por lo que en las 24 horas restantes existen extensos intervalos de división celular, haciendo de éste un lapso óptimo para los cultivos de sangre periférica (Gersen & Keagle, 2005) Puesto que el objetivo principal del presente estudio fue detectar cualquier anormalidad cromosómica –incluyendo deleciones y microdeleciones– fue necesario obtener cromosomas más largos y menos condensados que los evidenciados tradicionalmente en una metafase. Por lo tanto, se hizo uso de las drogas 5-Fluoro-2deoxy-urudina –FudR– y Timidina –TdR– las cuales permitieron sincronizar y cosechar los linfocitos de interés de manera anticipada en el ciclo celular –profase o prometafase– con el fin de obtener los cromosomas con las características deseadas. Por ello, 18 horas antes del cosechado se añadió cada droga en un tubo por separado. C. Cosechado Una vez que las células fueron cultivadas durante el período adecuado y que existió un número suficiente en división, se inició con el proceso de cosechado. Este proceso incluyó la colecta de linfocitos en metafase, su subsecuente tratamiento hipotónico y de fijación y el colocamiento de los cromosomas en láminas para ser teñidos y examinados en el microscopio (Gersen & Keagle, 2005). Inicialmente, la suspensión de células fue centrifugada a 2,400 rpm por 8min y se retiró el sobrenadante con la ayuda de una pipeta Pasteur, dejando 1ml de medio por encima del precipitado. Seguidamente éste fue resuspendido en 10ml de RPMI 1640 previamente atemperado a 37°C y luego incubado por 3h 10min a 37°C. Al finalizar ese lapso se procedió a inducir químicamente una elongación en los cromosomas, añadiendo bromuro de etidio en ambos tubos, el cual actuó como agente intercalante entre las bases nucleotídicas del ADN, disminuyendo así la contracción de los cromosomas. El cultivo se dejó incubando por 1h 30min a 37°C con este químico. 15 Posteriormente se añadió colchicina a cada tubo, la cual ayudó a obtener un número adecuado de células en metafase, ya que previene la separación de las cromátidas hermanas en la anafase (Gersen & Keagle, 2005). El medio de cultivo se incubó por 10min a 37°C. Después, el cultivo celular fue centrifugado a 2,400rpm durante 7min y el sobrenadante se descartó. El precipitado se resuspendió con 10ml de KCl (a 37°C), que actuó como una solución hipotónica en el medio, creando un gradiente osmótico. Esto causó la entrada de agua a la célula, hinchándola, y así permitiendo separar los cromosomas para su mejor observación en el microscopio. La adición del KCl se hizo gota por gota, agitando los tubos por inversión cada cierto volumen agregado. El KCl se dejó actuando por 20min a 37°C. Acto seguido, al medio se le agregó 1ml de fijador y fue centrifugado a 2,400rpm durante 10min. Luego el sobrenadante se descartó y el precipitado se resuspendió en 10ml de fijador frío y se dejó reposar por 15 min a temperatura ambiente. Después, el medio se cenrifugó a 2,400rpm por 10min y se descartó el sobrenadante hasta dejar 1ml de medio. El precipitado se resuspendió en 10ml de fijador frío. Este paso se repetió hasta obtener un precipitado limpio y un sobrenadante transparente. Finalmente, el precipitado se congeló a -20°C hasta el momento de realizar el goteo en las laminillas. En seguida, se agregó el fijador gota a gota agitando el tubo por inversión cada cierto volumen agregado. Se dejó reposando por 15 minutos a temperatura ambiente, luego se centrifugó, el sobrenadante se descartó y el pellet se resuspendió. El paso de fijación se repetió hasta obtener un pellet limpio y un sobrenadante transparente. Por último, el pellet se congeló a -20ºC hasta el momento del goteo. D. Preparación de laminillas En la preparación de laminillas, inicialmente, las células almacenadas a -20°C fueron centrifugadas a 3,000rpm por 7min y, luego de descartar el sobrenadante, fueron 16 resuspendidas en fijador frío fresco hasta obtener una suspensión blanquecina. Ya que la temperatura y humedad ambiental son factores que afectan la dispersión de los cromosomas en la lámina, estas variables fueron reguladas entre 24-27ºC y 35- 45% H con la ayuda de un controlador ambiental. Posteriormente, se aplicó 1ml de fijador en el portaobjetos, distribuido en toda la superficie, permitiendo la evaporación del mismo. Luego, se distribuyó 30 µl de la suspensión celular, procurando una dispersión uniforme en el portaobjetos (Anexo 3). Finalmente se dejó secar la laminilla y se utilizó un microscopio de contraste de fases para observar el número y calidad de las metafases y la densidad celular. Se realizaron de 4 a 6 extensiones por muestra en función de las metafases observadas en el microscopio de contraste de fases. E. Técnica de bandas G: Tinción con solución de GIEMSA Las láminas preparadas en la fase de cosechado fueron tratadas con la enzima tripsina y teñidas con Giemsa. Este procedimiento produjo una serie de bandas claras y obscuras que permitió la identificación adecuada de los cromosomas. Para ello, inicialmente las láminas se secaron en un horno a 90ºC por 35min con el fin de maximizar el bandeo cromosómico. Luego cada lámina fue sumergida en 5 soluciones: a) Solución de Hanks –HBSS– 1x; b) HBSS y tripsina, pH ajustado a 7- 7.2 con bicarbonato sódico; c) y d) etanol al 70%; y e) agua destilada, Giemsa y tampón citrato-fosfato. Finalizado el proceso de tinción las láminas fueron enjuagadas con agua destilada y secadas. F. Análisis e interpretación del resultado El análisis citogenético de los pacientes inició con la búsqueda de metafases en las laminillas. Una vez reunidos los criterios de dispersión y concentración de las mismas, se realizó un conteo de cromosomas con el fin de evidenciar la existencia de anormalidades cromosómicas numéricas. Luego de ello se hizo un análisis minucioso sobre la estructura de los cromosomas, evaluando parámetros como tamaño, forma y patrón de bandas G. 17 Para el análisis de las anormalidades cromosómicas numéricas y estructurales, se utilizaron los criterios del ISCN (2013). Los criterios citogenéticos para definir la presencia de una anormalidad cromosómica son los siguientes: evidenciar como mínimo 20 metafases en donde aparezca la misma anormalidad –numérica o estructural– observada en la muestra del paciente. El procedimiento de identificación e interpretación de las anormalidades cromosómicas fue supervisado por el Dr. Gabriel Silva, médico pediatra genetista, especialista en análisis citogenético por el Baylor College of Medicine de Texas, USA. Las laminillas y muestras analizadas fueron almacenadas con el código y fecha correspondiente, en una caja diseñada para portaobjetos y crioviales a -30C, respectivamente 18 PARTE II MARCO TEÓRICO A. CARDIOPATIAS CONGENITAS Las Cardiopatías Congénitas (CC) se definen como una anormalidad en la estructura y función del corazón en el recién nacido, establecida durante la gestación. Comprenden un grupo heterogéneo de defectos que incluyen malformaciones cardíacas, cardiomiopatías y arritmias cardíacas causadas por factores genéticos, ambientales o multifactoriales (Gruber & Epstein, 2003). Las CC representan un importante problema de salud infantil en todo el mundo, en estudios publicados desde 1955 la incidencia varía de 4/1000 a 50/1000 nacidos vivos (Hoffman & Kaplan, 2002) aunque otros estudios han reportado una incidencia mucho más alta que la anterior, documentando de 19/1000 a 75/1000 nacidos vivos (Richards & Garg, 2010). Las diferencias en la tasa de los distintos estudios se deben, en gran parte, a problemas metodológicos, como los distintos criterios de registro (inclusión o no de CC como la válvula aórtica bicúspide, vena cava superior izquierda, ciertas arritmias y miocardiopatías con base genética, entre otras), y a los procedimientos diagnósticos empleados, así como la época de estudio (Pradat et al., 2003; Richards & Garg, 2010). En los trabajos más recientes se ha observado un aumento aparente de la incidencia de las CC, especialmente de las cardiopatías más leves, como la comunicación interauricular (CIA) y la comunicación interventricular (CIV), permaneciendo constante la prevalencia al nacimiento de las más severas, como la transposición de las grandes arterias (TGA) y el síndrome del corazón izquierdo hipoplásico (SCIH) (Botto & Correa, 2003). Esto se debe a una mayor rapidez en el diagnóstico y, sobre todo, una mejora en las técnicas de diagnóstico, como por ejemplo la implementación del eco-Doppler, capaz de detectar CIV’s de muy pequeño tamaño, que frecuentemente se cierran espontáneamente en los primeros meses (Hoffman & Kaplan, 2002). 19 Por ejemplo, en el trabajo de Cloarec et al., (1999), la prevalencia de las CC disminuía del 9.8 al 5.3% si se excluían las CIV musculares de diámetro inferior a los 3mm, que representaban el 70.2% de todas las CIV. Asimismo, algunos autores han observado una prevalencia del 8% de los recién nacidos vivos al año y del 12.5% a los 16 años. Existe un predominio más evidente del sexo masculino a las obstrucciones al tracto de salida del ventrículo izquierdo (Guia, et al., 2002). La incidencia en los prematuros y en neonatos con bajo peso es mucho mayor que en los neonatos a término. Alrededor del 25-30% de las CC se presentan en el contexto de síndromes malformativos o comosomopatías. A su vez, la tasa de CC en algunas comosomopatías, como las trisomías 21, 18 y 13 o el síndrome de Turner (45X) es muy elevada (Linn & Ardinger, 2005). Las malformaciones cardíacas constituyen la causa principal de mortalidad por anomalías congénitas en lactantes (algo más de 1/3 de las muertes por anomalías congénitas y alrededor de 1/10 de todas las muertes en ese período de vida). Sin embargo, la mortalidad por esta causa ha bajado considerablemente en los últimos años, debido a los avances en el diagnóstico, tratamiento quirúrgico y cuidados postoperatorios (un descenso del 40% en EEUU entre 1979-1997). No obstante, en el caso de las anomalías más severas como el corazón izquierdo hipoplásico o el corazón univentricular, la mortalidad es todavía sustancial y la morbilidad es muy elevada. Debido al descenso de mortalidad, la edad de fallecimiento ha aumentado, con el consiguiente incremento de la supervivencia (Hoffman, Kaplam & Liberthson, 2004). Etiología La etiología todavía no es clara en muchas de las CC y se consideran tres principales causas: genética, factores ambientales y multifactorial. Dentro de las CC con etiología genética se estima que un 10% de los casos se asocian a anomalías cromosómicas visibles con técnicas convencionales, aunque si se incluyen las microdeleciones (e.g. 22q11.2), la proporción aumenta hasta casi un 25% (Goddship, Cross, LiLing & Wren, 1998; Hoffman & Kaplan, 2002). Aparte de las cromosomopatías conocidas se han identificado defectos genéticos y moleculares específicos que contribuyen a las malformaciones 20 cardiacas. Por ejemplo, se han identificado mutaciones de un solo gen en malformaciones cardiacas aisladas, como la estenosis aórtica supravalvular y la coartación aórtica, o asociadas a síndromes malformativos, como: Alaguille, Marfan, Noonan, o Holt Oram (Perich, 2008). Dentro de las CC con etiología ambiental (2-3%), se considera que las causas externas más frecuentes responsables de malformaciones cardíacas, son: a) Enfermedades maternas: como la diabetes pre-gestacional, fenilcetonuria, lupus eritematoso y la infección por VIH y b) Exposición a tóxicos: como disolventes orgánicos, lacas, pinturas, herbicidas, pesticidas y productos de cloración (Perich, 2008). Finalmente la mayor parte de CC (alrededor del 70-80%) se deben a herencia poligénica multifactorial (Botto & Correa, 2003). Esto significa que la causa de malformaciones cardiacas se debe a la combinación de factores genéticos y ambientales. La malformación se expresa cuando el efecto aditivo de varios genes predisponentes (herencia poligénica) excede un umbral; a su vez, el umbral puede modificarse por el efecto de teratógenos ambientales. Este modelo explica la existencia de riesgos menores que los de la herencia mendeliana, como ocurre en gran parte de las CC (Botto & Correa, 2003; Perich, 2008). Riesgo de recurrencia El riesgo de recurrencia en cardiopatías con herencia de tipo monogénico es del 50% en los casos de herencia autosómica dominante con penetrancia completa. Cuando la herencia es autosómica recesiva, si existe un hermano afectado, el riesgo de recurrencia para otro hermano es del 25%, mientras que si el afectado es uno de los progenitores el riesgo es considerablemente inferior. En el caso de herencia recesiva ligada al cromosoma X, el riesgo para la descendencia masculina de una portadora femenina es del 50%; si es dominante, la enfermedad es viable en ambos sexos, con un riesgo del 50% de hijos afectados. En el caso que dos progenitores sanos que tienen un hijo con una enfermedad autosómica dominante, la causa puede ser: a) Una mutación de novo, donde 21 el riesgo de transmisión a un hijo del afectado muy bajo pero más alto que el de la población general, y b) La existencia del trastorno con penetrancia incompleta, que no se manifiesta en el progenitor (Priori, Napolitano & Scwartz, 1999). Las enfermedades autosómicas dominantes tienen una expresividad fenotípica variable y pueden presentarse problemas en la determinación del riesgo de recurrencia, especialmente cuando la expresión es muy pequeña, como ocurre en el síndrome de Marfan o de Alagille. Asimismo, las mutaciones de un mismo gen pueden causar cardiopatías diferentes y, por el contrario, la misma cardiopatía puede tener su origen en diferentes genes (Payne, Johnson, Grant & Strauss, 1995). El riesgo de recurrencia en las cardiopatías asociadas a cromosomopatías depende del tipo de anomalía cromosómica. En las parejas con un hijo con una cromosomopatía por no disyunción, el riesgo de recurrencia es del 1%, mismo que aumenta cuando alguno de los progenitores presenta translocación (hasta el 10% si la presenta la madre y el 100% si la presentan ambos progenitores). Muchos de los síndromes por microdeleción son esporádicos, pero en algunos como el síndrome de DiGeorge, puede haber transmisión familiar. Si alguno de los progenitores presenta la deleción, el riesgo de recurrencia en sus descendientes se incrementa hasta el 50% (Moreno, Gómez & Barreiro, 2000). Cuando no se conoce el tipo de herencia, el riesgo se establece empíricamente en base al modelo aditivo multifactorial, cuantificándose en el 2-4% para los hermanos de un hijo afectado, valor que se triplica cuando los afectados son 2 hijos. El riesgo es mayor cuando los afectados son los progenitores que cuando hay un hermano afectado. Para algunos autores, el riesgo es mayor en el caso de que la afectada sea la madre, mientras que otros no encuentran diferencias significativas o, incluso, hallan que la incidencia es mayor cuando el afectado es el padre (Whittemore & Castellsague, 1994). Asimismo el riesgo de recurrencia varía según la cardiopatía. A pesar de le elevada tasa de concordancia exacta o de grupo en las recurrencias encontrada en algunos estudios (hasta el 80% en el caso del canal atrioventricular común) el hallazgo de una 22 cardiopatía leve no excluye una más severa en las recurrencias y, por el contrario, la existencia de una cardiopatía severa no implica necesariamente otra cardiopatía severa en caso de recurrencia (Gill, Splitt, Sharland, & Simpson, 2003). Prevención La prevención es un tema de vital importancia en las CC, por lo que actualmente se divide en 2 fases: prevención primaria y secundaria. Para la prevención primaria de las CC se han adoptado una serie de medidas, como el control de la diabetes materna, la vacuna de la rubéola y evitar la exposición a teratógenos durante el embarazo. Asimismo un buen control de la glucemia antes de la concepción y durante el embarazo reduce el riesgo de anomalías congénitas (Freinkel, Dooley & Metzger, 1985). Estudios recientes en ratas con diabetes inducida han mostrado una reducción del riesgo de embriopatía diabética con la administración de antioxidantes (vitamina E) a las madres gestantes. Otros trabajos han sugerido un efecto protector de los suplementos vitamínicos que contienen ácido fólico (Siman & Erikson, 1997; Czeicel, 1998; Boto, Mulinare & Erikson, 2000). Con respecto a las medidas de prevención secundaria, se han implementado modelos preventivos como el consejo genético y el diagnóstico prenatal, procesos que son importantes en las parejas con factores de riesgo conocidos. La identificación de una causa genética es muy importante, ya que permite establecer un consejo genético más fiable, así como la valoración de posibles anomalías en otros órganos, la evaluación de otros familiares asintomáticos y una estratificación del riesgo de recurrencia (Pierpont, et al., 2007) Existen casos particulares como los casos con riesgo aumentado, en donde se puede recurrir al diagnóstico prenatal. La aminocentesis, la biopsia de las vellosidades coriónicas y las muestras de sangre del cordón umbilical permiten el estudio citogenético en madres con riesgo para anomalías cromosómicas, aunque son procedimientos invasivos con riesgo de aborto. El screening de sangre materna al final del primer 23 trimestre o durante el segundo trimestre de la gestación –para el estudio de la alfafetoproteína, la gonadotropina coriónica y el estriol no conjugado- también constituye un procedimiento eficiente (Alfirevic, Sundberd & Brigham, 2003; Alvarez et al., 2003). Cardiopatías Congénitas más frecuentes Existen numerosas CC y también diversas formas de clasificarlas tanto de acuerdo a su fisiopatología como a su presentación clínica. A continuación se hará una descripción de las CC más frecuentes en Guatemala según lo observado por el Dr. Gabriel Silva, encargado de la Clínica de Cardiogenética en UNICAR. Comunicación interauricular (CIA) La comunicación interauricular (CIA) es un defecto del tabique interauricular que comunica las dos aurículas permitiendo el flujo sanguíneo entre ellas. Estos defectos pueden estar localizados en cualquier sitio del tabique interauricular siendo el más frecuente la región del foramen oval (alrededor del 70%) (Keith, 1978). Esta patología es muy difícil de diagnosticar en los primeros días de vida, cuando el defecto es pequeño, porque se puede confundir con un foramen oval que es normal a esta edad (Díaz, Fragoso & Gordillo, 2011). La CIA es una CC relativamente frecuente si se observa en una forma global y representa alrededor del 7% del total de cardiopatías en diferentes series, y de 0.317 por 1000 nacidos vivos según el Baltimore Washington Infant Study (Ferencz, Rubin & McCarter, 1985). Este defecto es más frecuente en el sexo femenino, con una porción de 2:1, también se asocia con antecedentes familiares, y frecuentemente también con el síndrome de Holt-Oram, el cual sigue un patrón de herencia autosómico dominante (Holt & Oram, 1960). La forma más común de CIA es el agujero oval permeable, la sangre fluye a través de este agujero, desde la aurícula derecha hacia la izquierda la cual produce dificultad para respirar y un retraso del crecimiento, incluso puede producir cianosis (Díaz et al., 2011). 24 Los síntomas y signos de la CIA incluyen: a) Retraso del crecimiento, b) Palpitaciones, y c) Falta de aliento o dificultad para respirar. Aunque la CIA está presente desde el nacimiento, los síntomas a menudo no aparecen durante la niñez. En cambio, la aurícula derecha puede agrandarse con el tiempo, causando problemas en la edad adulta. Los adultos con CIA pueden padecer arritmia o insuficiencia cardíaca. Esta insuficiencia hace que se acumulen sangre y líquidos en ciertas partes del cuerpo, tales como los pulmones, el hígado, el abdomen y las piernas (Nagm & Rao, 2004). Clasificación de la CIA Actualmente se distinguen cuatro tipos importantes de CIA: a) Anomalía de tipo ostium secundum, b) Anomalías del cojinete endocárdico con anomalía del tipo ostium primum, c) Anomalía del seno venoso, y d) Aurícula común. A continuación se hará una breve descripción de cada una de ellas Anomalía de tipo ostium secundum La comunicación interauricular (CIA) tipo ostium secundum es una de las más comunes constituyendo el 80% de las comunicaciones interauriculares, ésta CIA se encuentra ubicada en la zona de la fosa oval incluyendo tanto anomalías del primer tabique como del segundo tabique. Un agujero oval permeable suele deberse a la reabsorción anómala del primer tabique durante la formación del ostium secundum; en el caso de una reabsorción excesiva de éste tabique, el primer tabique resultará corto y por lo tanto no se cerrará el agujero oval. Si se forma un agujero oval grande, por un desarrollo defectuoso del septum secundum, éstas pueden ocurrir por una combinación de una reaborción excesiva del primer tabique y un agujero oval grande. La CIA de tipo secundum se toleran bien durante la infancia. El cierre se lleva a cabo por medio de cirugía de corazón abierto (Perich, 2008). 25 Anomalías del cojinete endocárdico con anomalía del tipo ostium primum Estas anomalías son las menos comunes de la CIA, y son consecuencia de un defecto de los tabiques endocárdicos y del tabique AV. En éste caso no se fusiona el primer tabique con los cojinetes, causando un ostium primum permeable o anomalía del ostium primum. Este tipo de anomalía ocurre alrededor del 20% en personas con síndrome de Down, caracterizándose por una comunicación interauricular interventricular con válvulas auriculoventriculares notablemente anómalas. Esta grave anomalía se puede detectar por medio de un estudio del corazón fetal (Gill et al., 2003). CIA tipo seno venoso Este tipo de anomalía es uno de los casos más raros de CIA, se localiza en la parte superior del tabique interauricular (CIA altas) cerca de la entrada de la vena cava superior; se debe a la reabsorción incompleta del seno venoso en la aurícula derecha o desarrollo anómalo del septum secundum (Perich, 2008). Aurícula común Este tipo de CIA es una anomalía poco frecuente en la que está ausente el tabique interauricular, se desarrolla como consecuencia de la falta de desarrollo del primer y segundo tabiques (Perich, 2008). Diagnóstico de las CIA El diagnóstico de esta anomalía resulta con más frecuencia en el adulto, el método de primera elección para su diagnóstico y seguimiento es la ecocardigrafía Dopper (ED), además la resonancia magnética cardiovascular (RMC), con sus múltiples aplicaciones, es una excelente alternativa para su estudio. La RMC tiene ventaja adicional de que con ella el defecto se puede observar con imágenes frontales, y es actualmente el único método capaz de cuantificar, en forma directa el volumen sanguíneo que lo atraviesa. La 26 necesidad de descartar la presencia de orificios septales múltiples o retornos venosos anómalos, acompañado a la CIA, obliga a complementar el estudio de ED con el eco transesofágico (ETE) (Díaz et al., 2011). Tratamiento de la CIA Alrededor del 40% de las CIA se cierran solas antes de los dos años de edad. Después de esa edad, es raro que cierren en forma natural, por eso generalmente se recomienda una intervención quirúrgica para casos graves (cuando el lado derecho del corazón se ha agrandado). La intervención quirúrgica generalmente consiste en tapar el orificio con un parche. Para cerrar el orificio sin necesidad de realizar una intervención de corazón abierto, algunos médicos utilizan un procedimiento de cateterización. La cirugía para cerrar la comunicación interauricular es exitosa en el 99% de los casos. Si se realiza en la niñez, el corazón agrandado volverá a su tamaño normal de 4 a 6 meses (Díaz et al., 2011). Comunicación interventricular (CIV) La comunicación interventricular es un defecto a nivel septo interventricular que comunica el ventrículo izquierdo con el ventrículo derecho. La CIV aislada corresponde a un 25% de todas las CC. También puede estar asociada a otras cardiopatías como: Tetralogía de Fallot, canal atrioventricular, transposición de grandes arterias, etc (Perich, 2008). Prevalencia de la CIV La prevalencia de la CIV se ha definido entre 1 y 3.5/1000 recién nacidos vivos (RNV), mayor en prematuros; sin embargo, recientemente se han dado cifras más elevadas, hasta de 50/1000 RNV y superiores (Roguin et al., 1995; McDaniel, & Gutgesell, 2008). Los factores que explican las diferencias son: La población seleccionada, si el diagnóstico atiende a criterios clínicos o ecocardiográficos y si se 27 incluyen o no diagnósticos prenatales. Los estudios a todos los RNV con ecordiografía han evidenciado una elevada incidencia, a expensas de pequeñas o mínimas CIV musculares, un 85-90% de las cuales se pueden cerrar espontáneamente en el primer año y quedar excluidas en otro tipo de valoración (McDaniel, & Gutgesell, 2008). Actualmente se le atribuye una etiología multifactorial, con interacción entre la predisposición hereditaria y factores ambientales como condicionantes del defecto. En las CIV no asociadas a cromosomopatía o a enfermedades con herencia mendeliana, el riesgo de recurrencia de cardiopatía congénita en familiares de primer grado de un afectado se sitúa entre el 3 y 4%, existiendo concordancia (esto es, la cardiopatía será también una CIV) en más de la mitad de los casos (Gill et al., 2003) Anatomía y clasificación Las CIV se clasifican según su localización y tamaño, en donde existen una gran variedad de manifestaciones. Según su localización se clasifican en: CVI membranosa, CIV supracristal, CIV muscular, CIV del septo de entrada. Según su tamaño se clasifican en pequeñas, moderadas y grandes (Perich, 2008). CIV membranosa Las CIV membranosas son las más frecuentes (constituyen el 75-80% del total). El septo membranoso es una pequeña zona adyacente a la válvula aórtica, por debajo de la misma en el lado izquierdo y contigua a la válvula tricúspide en el lado derecho. La valva septal tricúspide lo divide en dos porciones (septo membranoso interventricular y atrioventricular), que separan el ventrículo izquierdo del ventrículo derecho y de la aurícula derecha, respectivamente (Keane & Fyler, 2006). Las CIV membranosas implican al septo membranoso con extensión a una o varias de las porciones próximas del septo muscular (de entrada, de salida o trabecular). A nivel del tracto de salida ventricular izquierdo de sitúan inmediatamente por debajo de la válvula 28 aórtica. En el ventrículo derecho el defecto se localiza por debajo de la inserción de la valva septal tricúspide, que con frecuencia presenta tejido accesorio que ocluye parcial o completamente el defecto, lo que se define como aneurisma del septo membranoso. La válvula tricúspide puede asociar anomalías menores (comisura ancha, perforación de la valva, hendidura) que condicionen la comunicación entre el ventrículo izquierdo y ambas cavidades derechas y, excepcionalmente, existe cortocircuito aislado del ventrículo izquierdo a la aurícula derecha por el defecto del septo membranoso atrioventricular (Gill et al., 2003; Perich, 2008). CIV supracristal Las CIV supracistales representan aproximadamente el 5-7% de las CIV. El septo infundibular comprende la porción septal entre la crista supraventricular y la válvula pulmonar. Son defectos en el tracto de salida del ventrículo derecho debajo de la válvula pulmonar y asocian con frecuencia insuficiencia aórtica (Gill et al., 2003). CIV muscular Las CIV musculares constituyen entre el 5 y 20% del total. En el lado derecho, el septo tabeculado se extiende entre las inserciones de las cuerdas ticusídeas, el ápex y la crista supraventricular. Pueden subdividirse en apicales (las más frecuentes), centrales y marginales o anteriores (cercanas al límite entre el septo y la pared libre). Con frecuencia son múltiples o se asocian a defectos de otra localización (Rudolph, 2001). CIV del septo de entrada Las CIV del septo de entrada suponen el 5-8% de las CIV. Se llaman también defectos de tipo canal atrioventricular, pero este término no es adecuado porque no asocian anomalías de válvulas aurículo-ventriculares. El septo de entrada separa las porciones septales de los anillos mitral y tricúspide. Son defectos posteriores e inferiores a los membranosos, por detrás de la valva septal de la válvula tricúspide. La localización 29 del defecto condiciona la relación del tejido de conducción con el mismo. El haz de His cursa subendocárdico por el borde inferior de las perimembranosas y por el borde superior de las de septo de entrada, y no tiene relación directa con el resto, salvo que tengan extensión perimembranosa. Con frecuencia en las infundibulares en ocasiones en las perimembranosas puede producirse insuficiencia aórtica, por prolapso de alguna de las valvas de la sigmoidea relacionadas con el defecto (Maître, 2002). En los defectos perimembranosos puede existir mal alineamiento entre el septo infundibular el septo anterior, lo que condiciona un cabalgamiento de la válvula aórtica sobre el defecto cuando el mal alinimiento es anterior, o una obstrucción subaoórtica si es posterior. Un porcentaje reducido de defectos medianos y grandes desarrollan estenosis pulmonar infundibular, que modificia la evolución del cuadro clínico (Perich, 2008). Retorno venoso anómalo El retorno venoso pulmonar anómalo total (RVAT) es una malformación congénita común en Guatemala, en la que las cuatro venas pulmonares no se conectan normalmente al atrio izquierdo, sino que drenan sangre de manera anormal al atrio derecho a través de una conexión anormal. Los pacientes con RVAT manifiestan la enfermedad inmediatamente después del nacimiento, al presentar cuadros cianóticos graves. Además tienen dificultades respiratorias graves, que incluye respiración acelerada, silbido y retracción de los músculos de la caja torácica (Albert et al., 2000). B. ANORMALIDADES CROMOSOMICAS Se entiende por mutación o anormalidad cromosómica al proceso de cambio que da lugar a la reorganización de partes de un cromosoma, o a un número anormal de cromosomas concretos o de la dotación cromosómica completa. Las anormalidades cromosómicas pueden ser numéricas o estructurales. Las anormalidades del orden numérico pueden ser menores o mayores de 46 cromosomas en los humanos. Puede ser menor como en el caso de las monosomías en la destaca la única compatible con la vida, 30 como lo es el Síndrome de Turner o 45X, o mayor como los casos de las trisomías, tetrasomías, etc (Griffiths, Millar, Suzuki, Lewontin & Gelbart, 2002). En el caso de las anormalidades estructurales, éstas pueden ser de varios tipos según el evento qu ese manifiesta: deleción, duplicación, inversión y translocación. Las deleciones se refieren a la pérdida de algún segmento del cromosoma; las duplicaciones se refieren a la presencia de dos copias de una misma región cromosómica; las inversiones se refieren a que un segmento del cromosoma rota 180ºC y se vuelve a unir al mismo cromosoma pero en sentido inverso; y las translocaciones se refieren al intercambio de segmentos entre cromosomas no homólogos (Griffiths et al., 2002). Rearreglos cromosómicos balanceados y no balanceados Las anormalidades estructurales pueden clasificarse en balanceadas y no balanceadas, según la conservación o pérdida del material genético, respectivamente. Se considera como una translocación cromosómica balanceada cuando parte de un segmento de un cromosoma se traslada a otro cromosoma y en el examen citogenético se encentra tanto el cromosoma como el segmento perdido como el cromosoma hacia donde el segmento se ha trasladado o traslocado, por lo que se considera que hay conservación del material genético (ISCN 2013). Por el contrario, un rearreglo cromosómico no balanceado se refiere a aquellos en los que solo se encuentra el cromosoma con el segmento agregado o translocado y se identifica como un cromosoma extraño o nuevo y no se encuentra el resto del cromosoma de donde proviene el segmento adicional, por tanto en este caso sí hay perdida de material genético que usualmente se expresa como enfermedad. Dentro de esta clasificación también puede incluirse el caso en que existe la presencia de tres cromosomas, y el cromosoma extra se encuentra translocado en un cromosoma diferente. En los dos ejemplos anteriores generalmente uno de los padres es el portador de esta anormalidad por lo que el estudio citogenético de los padres es necesario (ISCN 2013). 31 Generalmente las translocaciones balanceadas o equilibradas suelen cursar con fenotipo normal y el portador puede transmitirlo a sus descendientes y original translocaciones no balanceadas con alteración fenotípica, todo indificio con esta segunda presentación se deberá investigar en sus progenitores la posibilidad de que alguno de los dos sean portadores de translocacion balanceada. C. CITOGENETICA La citogenética es la disciplina de estudio de los cromosomas normales y anormales. Su análisis incluye el estudio de la estructura cromosómica y la dilucidación y descripción de las relaciones entre la estructura cromosómica y el fenotipo, y la búsqueda de causas de las anormalidades cromosómicas (ISCN 2013). Básicamente los cromosomas son analizados y caracterizados por medio del cariotipo de un individuo. Se conoce como cariotipo al complemento cromosómico completo de un individuo o célula tal como se observa durante la fase mitótica y la descripción del número y estructura de los cromosomas (Griffiths et al., 2002). Técnicas de bandeo Se han reportado numerosos procedimientos técnicos para generar patrones de bandas en cromosomas de la metafase. Una banda se define como la parte de un cromosoma que es claramente distinguible de sus segmentos adyacentes debido a su aspecto más oscuro o más claro utilizando una o más técnicas de bandeado; una banda que se colorea obscura con un método puede colorearse clara con otros métodos. Los cromosomas se visualizan como una serie continua de bandas claras y bandas obscuras, de modo que por definición no hay interbandas (ISCN, 2013). Los primeros métodos de bandeado publicados que mostraban bandas a lo largo de los cromosomas fueron los que usaban mostaza de quinacrina o dihidrocloruro de quinacrina para producir un patrón de bandas fluorescentes; estos métodos se denominaron como Tinción Q, para generar bandas Q. Las técnicas que mostraban un patrón casi idético al de bandeado Q en bandas oscuras y claras lo largo de los cromosomas utilizaban la mezcla de colorantes Giemsa; estos métodos se denominaron 32 como de Tinción G, para generar bandas G. Algunas técnicas de bandeado generan patrones que son opuestos en intensidad de tinción a los obtenidos por los métodos de tinción G; estos métodos de tinción reversa generan bandas R (ISCN, 2013). Bandeado de alta resolución Las técnicas de bandeado de alta resolución pueden aplicarse a cromosomas en diferentes etapas del ciclo celular (e.g. profase, prometafase o interfase). Adicionalmente, el número de bandas discernibles depende no sólo del estado de condensación sino también de la técnica de bandeado utilizada. El nivel de resolución se determina por el número de bandas vistas en un set haploide de cromosomas –22 autosomas +X+Y–. Los idiogramas estándar provee una representación esquemática de los cromosomas correspondiente a aproximadamente 300, 400, 550, 700 y 850 bandas; aunque pueden visualizarse más bandas, los idiogramas de 550-850 bandas son suficientes para propósitos prácticos. Base molecular del bandeado G Las bandas en los cromosomas reflejan la organización funcional del genoma que regula la replicación, reparación, transcripción y recombinación genética del ADN. Las bandas son estructuras grandes, cada una de aproximadamente 5 a 10 megabases de ADN que pueden incluir cientos de genes. Se sabe que la base molecular de los métodos de bandeado involucra la composición de bases, las proteínas asociadas y la organización funcional del genoma; en general, las bandas G oscuras son ricas en AT, de replicación tardía y pobres en genes, mientras que las bandas G claras son ricas en GC. De replicación temprana y relativamente ricas en genes (ISCN 2013). 33 PARTE III III. RESULTADOS Un total de 33 pacientes pediátricos con diagnóstico comprobado de cardiopatía congénita candidatos a cirugía cardíaca fueron referidos de UNICAR para análisis cromosómico al Laboratorio de Citogenética de INVEGEM. A 32/33 pacientes se les realizó exitosamente el proceso de extracción de linfocitos para el análisis cromosómico, sin embargo, en una muestra el proceso de crecimiento celular no fue exitoso por lo que ésta fue excluida del estudio (Cuadro 2). La edad promedio de los pacientes fue de tres años, con una taza de 1.13 mujeres por cada hombre 17:15. Las anormalidades cromosómicas se identificaron en 1/32 (3.13%) de los pacientes, siendo la anormalidad encontrada clasificada dentro de los rearreglos cromosómicos estructurales, denominado marcador cromosómico (Fig 1). 2/32 (6.25%) de los casos presentaron rearreglos en los segmentos heterocromáticos y 2/32 (6.25%) rearreglos en la longitud satelital (Cuadro 1, Fig. 2), características clasificadas como variaciones polimórficas en los cromosomas (ISCN, 2013). Los cromosomas con más variaciones en la longitud de los satélites fueron los cromosomas No. 21 y 22; el cromosoma con más variaciones en los segmentos heterocromáticos fue el cromosoma No. 5 (Cuadro 1). Cuadro 1. Anormalidades cromosómicas encontradas en 3.13% de casos y variaciones cromosómicas encontradas en 12.5% de casos en pacientes con diagnóstico comprobado de cardiopatía congénita provenientes de UNICAR. Paciente Edad (Años) Sexo Resultado Citogenético I nterpretación Variación: Segmento Heterocromático 2/32 = 6.25 % CC-5 3.9 F 46, XX, 5qh+ Variación en la compactacion de la cromatina CC-13 3 M 46, XY, 5qh+ Variación en la compactacion de la cromatina Variación: Región Satelital 2/32 = 6.25 % CC-10 CC-20 0.6 1.4 M F 46, XY, 21ps+, 22ps+ 46, XX, 22ps+ Variación en el largo de los satélites Variación en el largo de los satélites M arcador Cromosómico 1/32 = 3.13% CC-21 5.4 M 46, XY, +mar Presencia de Marcador Cromosómico FUENTE: PROYECTO FODECYT 10-2012 34 Cuadro 2. Diagnóstico clínico y citogenético de los pacientes con cardiopatía congénita referidos por UNICAR del proyecto FODECYT 10-2012. Edad dada en años. Paciente Sexo Edad Diagnóstico Clínico Resultado Citogenético CC-1 F 5.8 Ductus Arteriosus/Membrana Subaórtica Sin crecimiento CC2 M 2 Comnicación Inerventricular Subaórtica 46, XY CC-3 F 0.8 Comunicación Interventricular Subaórtica/Comunicación Interventricular Media Muscular/ PDA 46, XX CC-4 M 0.5 Tetralogía de Fallot 46, XY CC-5 F 3.9 Comunicación interauricular ostium secundum 46, XX, 5qh+ CC-6 F 0.4 Comnicación Inerventricular Subaórtica 46, XX CC-7 F 3 Conexión venosa anómala pulmonar parcial derechas a cavo atrial 46, XX CC-8 M 3 Comunicación interauricular y estenosis pulmonar valvular 46, XY CC-9 M 0.6 Comunicación interventricular + Persistencia del conducto arterioso 46, XY CC-10 M 0.6 Tetralogía de Fallot 46, XY, 21ps+, 22ps+ CC-11 M 2 Comunicación interventricular + Persistencia del conducto arterioso 46, XY CC-12 M 0.8 Comunicación interventricular + Persistencia del conducto arterioso 46, XY CC-13 M 3 Comunicación interventricular + Persistencia del conducto arterioso 46, XY, 5qh+ CC-14 F 0.08 Conexión venosa anómala pulmonar parcial derechas a cavo atrial 46, XX CC-15 M 4.7 Comnicación Inerventricular Subaórtica 46, XY CC-16 M 2 Comunicación interventricular, persistencia del conducto arterioso, hipertensión pulmonar 46, XY CC-17 F 0.6 Comunicación interauricular seno venoso inferior 46, XX CC-18 F 10 Estenosis mitral, s/p cambio valvular mitral por bioprotesis #27 46, XX CC-19 F 2.2 Comunicación interventricular subaórtica 46, XX CC-20 F 1.4 S/P Coartación Aórtica + Estenocis Mitral Sub Valvular 46, XX, 22ps+ CC-21 M 5.4 PDA 46, XY, +mar CC-22 M 10 Comunicación interauricular ostium secundum 46, XY FUENTE: PROYECTO FODECYT 10-2012 35 Cuadro 2. (Continuación) Diagnóstico clínico y citogenético de los pacientes con cardiopatía congénita referidos por UNICAR del proyecto FODECYT 10-2012. Paciente Sexo Edad Diagnóstico Clínico Resultado Citogenético CC-23 M 3.25 Membrana subaórtica + persistencia del conducto arterioso 46, XY CC-24 F 3.3 Comunicación interauricular ostium secundum 46, XX CC-25 M 0.9 Comnicación Inerventricular Subaórtica 46, XY CC-26 F 5.08 Comunicación interauricular + Vena cava superior izquierda persistente 46, XX CC-27 F 1.6 Tetralogía de Fallot 46, XX CC-28 F 1.2 Tetralogía de Fallot 46, XX CC-29 F 2.5 Alambres esternales dolorosos + s/p cierre comunicación interauricular 46, XX CC-30 M 3 Comunicación interauricular ostium secundum 46, XY CC-31 F 4.6 Comunicación interauricular seno venoso + Conexión venosa anómala pulmonar parcial derechas 46, XX CC-32 M 2.7 Tetralogía de Fallot + ramas pulmonares pequeñas + vena cava superior izquierda persistente 46, XY CC-33 F 2.9 Tetralogía de Fallot + atresia pulmonar + ausencia arteria pulmonar + colaterales aorto-pulmonares 46, XX FUENTE: PROYECTO FODECYT 10-2012 Fue posible evidenciar pequeñas variaciones de longitud en la región 22q11 en algunas metafases (Fig. 3) sin embargo éstas no fueron de tal magnitud como para considerarse como deleciones cromosómicas. A pesar de ello, las variaciones en este sitio la hacen candidata a estudios posteriores con técnicas de citogenética molecular. 3.2 Diagnóstico médico Con respecto a la relación diagnóstico citogenético y clínico, todos los hallazgos y correlaciones clínicas de los pacientes en el estudio, se encuentran detalladas en el Cuadro 2. Se obtuvo una variedad de diagnósticos clínicos, dentro de los más frecuentes fueron: Comunicación Interauricular (8/32), Tetralogía de Fallot (6/32), Comunicación Interventricular Subaórtica (6/32) y Persistencia del conducto arterioso (6/32). Todos los pacientes fueron intervenidos quirúrgicamente en UNICAR y fue reportado para Diciembre de 2012 el deceso de uno de los pacientes durante el estudio, de 3 años de edad (CC-32, Cuadro 2). 36 Figura 1. Marcador cromosómico evidenciado en 1/32 pacientes considerado una anomalía cromosómica estructural. La estructura fue evidenciada de manera constitutiva en las metafases analizadas. ! Fuente: FODECYT 10-2012 37 Figura 2. Variaciones polimórficas evidenciadas en los cromosomas No. 5, 21 y 22 en pacientes con diagnóstico clínico de cardiopatía congénita de UNICAR Fuente: FODECYT 10-2012 38 Figura 3. Variación en la región 22q11 evidenciada en distintas metafases de pacientes con cardiopatía congénita. ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! Fuente: FODECYT 10-2012 39 IV. DISCUSION DE RESULTADOS Los resultados en el presente estudio evidenciaron anormalidades citogenéticas en pacientes pediátricos con diagnóstico comprobado de Cardiopatía Congénita (CC). Si bien, los hallazgos de anormalidades cromosómicas fueron evidentes en el 3.13% de los casos, es importante reconocer la identificación y caracterización de variaciones tanto de segmentos heterocromáticos como de longitud satelital, que en conjunto con las anormalidades evidenciadas sumaron un total de 15.63% de casos con hallazgos citogenéticos en el estudio (Cuadro 1). 4.1 Genética de las Cardiopatías Congénitas El estudio del componente genético en las CC es un campo de investigación importante en la medicina, puesto que la mejora en el conocimiento de las causas de las CC puede contribuir a su prevención al permitir a los investigadores adentrarse en las bases patobiológicas de las CC y delimitar su riesgo. En ese sentido, para un médico que trata con un paciente con CC es muy importante determinar la existencia de un patrón genético subyacente (e.g. deleciones, duplicaciones, etc.) por las siguientes razones: a) puede existir un daño de un órgano o sistema importante del que no se tenga conocimiento, b) la información recabada puede complementar los resultados clínicos, c) pueden existir importantes riesgos genéticos reproductivos sobre los cuales la familia debe de saber, y d) pueden existir otros miembros de la familia a los cuales puede ser apropiado realizar otras pruebas genéticas (Pierpont et al., 2007). Debido a ello, existen numerosos estudios dedicados al estudio y documentación de la base genética de las CC. En ese orden, Pierpont et al. (2007), basados en el análisis de investigaciones sobre la base genética de las CC estimaron que las anormalidades cromosómicas se presentan en 8-13% de neonatos que nacen con CC. En contraste, de los niños nacidos con anormalidades cromosómicas, al menos el 30% tiene un defecto congénito del corazón, variando esta incidencia en la población general a casi el 100%, como en la trisomía 18. Otros investigadores han reportado anormalidades cromosómicas en pacientes con CC 40 variando de 12-44% de los casos1/, por lo que concluyen que el análisis cromosómico se debe de considerar en pacientes con defectos congénitos del corazón (Johnson, Hing, Wood & Watson, 1997). Los datos anteriores indican que el porcentaje de pacientes con anormalidades cromosómicas observados en el estudio (3.13%, Cuadro 1) se mantuvo por debajo de las estadísticas descritas en estudios sobre el componente citogenético en pacientes con CC. Sin embargo, es importante destacar que los casos pediátricos de cardiopatía congénita evaluados en el presente estudio fueron no sindrómicos y/o sin características dismorfológicas que hubieran sugerido un síndrome cromosómico, lo que implicó una selección cautelosa de pacientes desde la evaluación previa realizada por los médicos cardiólogos de UNICAR. Este hecho se realizó con el fin de evitar obtener datos que son de conocimiento general en investigación, como la asociación de CC con trisomías autosómicas (Emerit, Grouchy, Vernant & Cronone, 1989). De lo contrario el número de pacientes se hubiera triplicado y la información obtenida hubiera sido redundante. 4.2 Anormalidades Cromosómicas La evidencia de un marcador cromosómico en el presente estudio, clasificado como una anormalidad citogenética de tipo estructural, despierta inquietudes sobre su influencia en el diagnóstico de CC del paciente debido a que no es una estructura citogenética observada con frecuencia. Según la ISCN (2013) un marcador cromosómico es un cromosoma estructuralmente anormal el cual no puede identificarse y caracterizarse de manera inequívoca por técnicas de citogenética convencionales. Puede ser derivado del rompimiento de un cromosoma con la pérdida de un fragmento acéntrico y la no disyunción de su cromosoma homólogo durante la meiosis o, asimismo, pueden ser isocromosomas o cromosomas normales con variaciones heteromorficas inusuales como inversiones o presencia de cromatina extra (Sach, Van Hemel, Den Hollander & Jahoda, 1987; Taylor, Wolfinger, Brown & Chadwick, 1975; Richardson, 1997). 1/ Tomando en cuenta la citogenética molecular como el análisis de FISH. 41 En este caso, se logró evidenciar el marcador cromosómico en diferentes metafases, adoptando diferentes formas y fragmentos, lo cual dio certeza que el fenómeno en cuestión se mostraba de manera constitutiva (Fig. 1). Ahora bien, las implicaciones médicas que conlleva la presencia de un marcador cromosómico en la constitución genética de un individuo y su posible influencia en la causa de la CC del paciente depende en gran parte de la información genética que contenga esta estructura. Por ejemplo, actualmente se sabe que la significancia clínica de los marcadores cromosómicos varía ampliamente ya que en algunas incidencias, la ocurrencia y transmisión familiar de marcadores cromosómicos no ha producido efectos fenotípicos significativos (Richardson, 1997). Por el contrario, Gocke, Murdaw, Zerres & Hansmann (1986) reportaron un marcador metacéntrico identificado como un isocromosoma 18p que produjo efectos clínicos severos en una familia. Nielsen et al., (1978) demostraron que la presencia de marcadores influía en las familias dependiendo del tamaño y tipo de herencia a través de la evaluación y análisis de 5 casos pediátricos. Esta evidencia nos indica que la presencia del marcador cromosómico en el paciente pediátrico del presente estudio pudo tener influencia en el diagnóstico de la anormalidad cardíaca presentada (Cuadro 2), por el contrario existe otra posibilidad que involucra el estado silencioso e inofensivo del marcador tanto en el paciente como su familia. En términos citogenéticos este hallazgo representa un avance importante puesto que se puede reportar esta estructura y dejar documentada su presencia y asociarla con la CC presentada, sin embargo, la influencia genética de esta estructura se podría determinar mediante un segundo análisis, involucrando un test de genes como (eg. Microarray) que permitan determinar qué genes se están expresando y si alguno de ellos tiene relación con alguna CC reportada hasta la fecha. Por otra parte, en el estudio se evidenciaron pacientes con variaciones de segmentos heterocromáticos y regiones satelitales (12.5%, Cuadro 1), dos fenómenos clasificados como variaciones polimórficas o variantes heteromórficas (ISCN, 2013, Fig. 2). Según la ISCN (2013) la variación en la longitud satelital y los rearreglos en los segmentos heterocromáticos (compactación de cromatina) son características de la variación normal 42 cromosómica que ocurre naturalmente en estas estructuras. Aunque las variaciones citogenéticas raramente tienen una significancia clínica, éstas pueden servir de referencia para estudios de poblaciones (Bhasin, 2005) y el origen de ciertos cromosomas con deleciones y translocaciones (Chen, Kao, Marks & Chen, 1981). Por esta razón, aún no teniendo implicaciones clínicas, la evidencia de este tipo de rearreglos implica información valiosa sobre las variaciones presentes en los pacientes evaluados y su población de origen. Dentro de este concepto, es importante reconocer la variación que existió en el sitio 22q11 en varias de las metafases evaluadas (Fig. 3), por lo que surge la inquietud sobre la utilización de la citogenética molecular (FISH) y técnicas genéticas como microarreglo de alta resolución en la determinación de mutaciones como deleciones crípticas que no son perceptibles al ojo humano a través del microscopio. Esto podría evidenciar y asociar este sitio con otras cardiopatías congénitas las cuales no tuvieron alguna asociación con anormalidades cromosómicas en el presente estudio (Cuadro 2). 43 CONCLUSIONES 1. A través del análisis citogenético fue posible identificar, caracterizar y evaluar anormalidades cromosómicas en 15.63% de los pacientes con diagnóstico confirmado de cardiopatía congénita de UNICAR, evidenciando hallazgos citogenéticos como marcadores cromosómicos, variaciones en segmentos heterocromáticos y variaciones de longitud satelital. 2. Las anormalidades cromosómicas evidenciadas en el estudio se presentaron bajo dos tipos de rearreglos cromosómicos: a) Anormalidades estructurales (3.13%), y b) Variantes heteromórficas (12.5%). Estos hallazgos citogenéticos fueron identificados en los cromosomas No. 5, 21 y 22 en las distintas metafases evaluadas de los pacientes con diagnóstico confirmado de cardiopatía congénita de UNICAR. 3. A partir de los datos generados en el estudio, se estableció la relación del diagnóstico clínico-citogenético en la cardiopatía congénita denominada Ductus Arterioso Persistente a través de la presencia constitutiva de un marcador cromosómico en las distintas metafases evaluadas del paciente. Otras cardiopatías congénitas presentaron hallazgos citogenéticos de tipo variante heteromórfica, los cuales no fueron una referencia directa en las manifestaciones clínicas de la enfermedad, por lo que no fue posible realizar la asociación en ellas. 4. Puesto que se evidenciaron variantes heteromórficas en el sitio 22q11 en diferentes pacientes, el presente estudio propone a éste como un marcador cromosómico candidato a estudios posteriores en la búsqueda de genes y polimorfismos, a través de técnicas moleculares avanzadas como FISH, que permitan reconocer anormalidades citogenéticas en pequeñas variaciones de la estructura cromosómica. Esto permitirá asociar nuevas cardiopatías congénitas y 44 características clínicas con anormalidades citogenéticas asociadas a nivel molecular. 5. En términos globales, la información evidenciada en el estudio sugiere que la etiología de las cardiopatías congénitas en la población de estudio no es explicada en su totalidad por un componente cromosómico en la técnica usada de análisis de metafases de alto bandeo. Por lo pronto, desde el punto de vista biológico, es importante considerar el componente genético a nivel molecular, donde las mutaciones actúan de forma puntual y pueden explicar en alguna medida (asociadas o no a factores ambientales) la etiología de las cardiopatías congénitas en la población Guatemalteca. 6. A través de los resultados del presente estudio es posible reconocer el impacto e importancia del estudio citogenético en la identificación de anormalidades cromosómicas, variaciones polimórficas y reconocimiento de marcadores cromosómicos para su estudio posterior a nivel molecular, por lo que es necesario realizar mayor investigación concerniente a la etiología de las cardiopatías congénitas involucrando la citogenética tradicional y molecular. 45 RECOMENDACIONES 1. Implementar la citogenética molecular en la identificación, caracterización y evaluación de anormalidades cromosómicas en pacientes con diagnóstico comprobado de cardiopatía congénita. Esta disposición mejoraría sustancialmente la determinación de hallazgos citogenéticos de importancia clínica que aportarían nuevos datos sobre la etiología de las cardiopatías congénitas en Guatemala. 2. Considerar las cardiopatías congénitas que presentaron una relación del diagnóstico clínico-citogenético con variantes heteromórficas (e.g. Tetralogía de Fallot, Estenosis Mitral Subvalvular, CIA ostium secundum, entre otras) en futuros estudios de citogenética molecular para determinar si a través de esas técnicas más sensibles se pueden asociar ambos campos de manera definitiva. 3. Considerar el sitio 22q11 como un marcador cromosómico a estudio posterior a través de la citogenética molecular, especialmente la técnica de FISH que permite identificar deleciones, translocasiones y otras alteraciones citogenéticas por medio del principio de hibridización. Esto permitirá identificar con una mayor presición las deleciones no visibles al ojo humano en microscopio y aportar datos valiosos sobre la etiología de las cardiopatías congénitas en Guatemala. 4. En estudios citogenéticos futuros se recomienda obtener muestras de sangre previo a cualquier tratamiento farmacológico asociado a cirugía o procedimiento preventivo en los pacientes a evaluar, puesto que estos medicamentos pueden intervenir en el crecimmiento celular, lo cual impide el análisis cromosómico. 46 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. Alfirevic, Z., Sundberg, J. & Brigham, S. (2003). Aminocentesis and chorionic villus sampling for prenatal diagnosis. Chochrane Batabase of Systematir Reviews, 3, 1-92. 2. Alverez, F., Soto, M., Padron, T., Morales, A., Villalobos, D., Rojas de Atencio, A., Prieto, M. & Martinez, M. (2003). Prenatal maternal blood screening for the detection of fetal chromosomal abnormalities: clinical importance of the rate of false positive. 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FUENTE: PROYECTO FODECYT 10-2012 Fotografía 2. Paciente CC-3. Metafase 46,XX. FUENTE: PROYECTO FODECYT 10-2012 54 Fotografía 3. Paciente CC-4. Metafase 46,XY. FUENTE: PROYECTO FODECYT 10-2012 Fotografía 4. Paciente CC-5. Metafase 46,XX,5qh+ FUENTE: PROYECTO FODECYT 10-2012 55 Fotografía 5. Paciente CC-6. Metafase 46,XX. FUENTE: PROYECTO FODECYT 10-2012 Fotografía 6. Paciente CC-7. Metafase 46,XX. FUENTE: PROYECTO FODECYT 10-2012 56 Fotografía 7. Paciente CC-8. Metafase 46,XY. FUENTE: PROYECTO FODECYT 10-2012 Fotografía 8. Paciente CC-9. Metafase 46,XY. FUENTE: PROYECTO FODECYT 10-2012 57 Fotografía 9. Paciente CC-10. Metafase 46,XY, 21ps+, 22ps+ FUENTE: PROYECTO FODECYT 10-2012 Fotografía 10. Paciente CC-11. Metafase 46,XY. FUENTE: PROYECTO FODECYT 10-2012 58 Fotografía 11. Paciente CC-12. Metafase 46,XY FUENTE: PROYECTO FODECYT 10-2012 Fotografía 12. Paciente CC-13. Metafase 46,XY. FUENTE: PROYECTO FODECYT 10-2012 59 Fotografía 13. Paciente CC-14. Metafase 46,XX FUENTE: PROYECTO FODECYT 10-2012 Fotografía 14. Paciente CC-15. Metafase 46,XY FUENTE: PROYECTO FODECYT 10-2012 60 Fotografía 15. Paciente CC-16. Metafase 46,XY FUENTE: PROYECTO FODECYT 10-2012 Fotografía 16. Paciente CC-17. Metafase 46,XX FUENTE: PROYECTO FODECYT 10-2012 61 Fotografía 17. Paciente CC-18. Metafase 46,XX FUENTE: PROYECTO FODECYT 10-2012 Fotografía 18. Paciente CC-19. Metafase 46,XX FUENTE: PROYECTO FODECYT 10-2012 62 Fotografía 19. Paciente CC-20. Metafase 46,XX, 22ps+ FUENTE: PROYECTO FODECYT 10-2012 Fotografía 20. Paciente CC-21. Metafase 46,XY, +mar FUENTE: PROYECTO FODECYT 10-2012 63 Fotografía 21. Paciente CC-22. Metafase 46,XY FUENTE: PROYECTO FODECYT 10-2012 Fotografía 22. Paciente CC-23. Metafase 46,XY FUENTE: PROYECTO FODECYT 10-2012 64 Fotografía 23. Paciente CC-24. Metafase 46,XX FUENTE: PROYECTO FODECYT 10-2012 Fotografía 24. Paciente CC-25. Metafase 46,XY FUENTE: PROYECTO FODECYT 10-2012 65 Fotografía 25. Paciente CC-26. Metafase 46,XX FUENTE: PROYECTO FODECYT 10-2012 Fotografía 26. Paciente CC-27. Metafase 46,XY FUENTE: PROYECTO FODECYT 10-2012 66 Fotografía 27. Paciente CC-28. Metafase 46,XX FUENTE: PROYECTO FODECYT 10-2012 Fotografía 28. Paciente CC-29. Metafase 46,XX FUENTE: PROYECTO FODECYT 10-2012 67 Fotografía 29. Paciente CC-30. Metafase 46,XY FUENTE: PROYECTO FODECYT 10-2012 Fotografía 30. Paciente CC-31. Metafase 46,XX FUENTE: PROYECTO FODECYT 10-2012 68 Fotografía 31. Paciente CC-32. Metafase 46,XY FUENTE: PROYECTO FODECYT 10-2012 Fotografía 32. Paciente CC-33. Metafase 46,XX FUENTE: PROYECTO FODECYT 10-2012 69 Anexo 2 Consentimiento informado utilizado para el proceso de inclusion de pacientes del proeyecto FODECYT 10-2012, aprobado por el Comité de Bioética del Ministerio de Salud de Guatemala. Instituto de Investigación sobre Enfermedades Genéticas y Metabólicas –INVEGEM– Consentimiento informado para pruebas citogenéticas Título: Caracterización e identificación de anormalidades cromosómicas en niños con diagnóstico comprobado de cardiopatía congénita Investigadores: Lic. Allan Urbizo Laboratorio de Citogenética Instituto de Investigación sobre Enfermedades Genéticas y Metabólicas –INVEGEM– Gabriel Silva, MD., M.Sc. Director Científico Instituto de Investigación sobre Enfermedades Genéticas y Metabólicas –INVEGEM– El presente documento es un consentimiento informado que le brindará a usted y su familia información importante sobre el presente estudio. Puede que el documento contenga palabras que usted no entienda. Por favor pregunte al investigador encargado o a cualquier personal del estudio para que le explique cualquier palabra o información que usted no comprenda claramente. Usted puede llevarse a su casa una copia de este consentimiento informado para pensar sobre este estudio o para discutir con su familia o amigos antes de tomar la decisión de participar o no en el. INTRODUCCIÓN Su hijo o niño en custodia ha sido invitado a participar en un estudio de investigación. Antes de que usted decida dejarlo participar en el estudio por favor lea este consentimiento informado cuidadosamente. Haga todas las preguntas que usted tenga, para asegurarse de que entienda los procedimientos del estudio, incluyendo los riesgos y los beneficios. PROPOSITO DEL ESTUDIO El propósito del presente estudio es identificar la existencia de anormalidades cromosómicas en niños con diagnóstico confirmado de cardiopatía congénita del Departamento de Pediatría de UNICAR-Fundación Aldo Castañeda. Esto con el fin de entender las causas genéticas que están asociadas a las cardiopatías congénitas y conocer los riesgos de le enfermedad. Esta información será útil para el proceso de prevención y guía hacia el tratamiento adecuado de la enfermedad, a través del consejo genético. 70 PARTICIPANTES Criterios de Inclusión Niños con diagnóstico ecocardiográfico de CC candidatos a cirugía cardíaca del Departamento de Pediatría de UNICAR-Fundación Aldo Castañeda. Pacientes originarios y residentes del área rural y del área urbana de la Republica de Guatemala. Niños y niñas comprendidos entre recién nacidos (RN) hasta 12 años. Pacientes con cardiopatías congénitas no asociadas con síndromes genéticos específicos. Criterios de Exclusión Pacientes que hayan sido estudiados previamente con test de cromosomas o test de genes. Pacientes que no sean originarios y residentes de Guatemala. Pacientes comprendidos entre las edades de 13 años en adelante. Pacientes con cardiopatías asociadas con síndromes genéticos específicos ya diagnosticados clínicamente y-o comprobados con test de genes. Con el fin de identificar la existencia de anormalidades cromosómicas en niños con diagnóstico confirmado de cardiopatía congénita, el presente estudio requiere la participación de su hijo o niño en custodia, ya que éste reúne los criterios de inclusión para colaborar con el estudio. La participación de su hijo o niño en custodia es completamente voluntaria. Su hijo o niño en custodia puede abandonar el estudio en cualquier momento sin ser penalizado. PROCEDIMIENTOS Puesto que su hijo o niño en custodia fue diagnosticado con algún tipo de cardiopatía congénita y es candidato a una cirugía cardíaca, a éste, al momento de su ingreso a la sala de operaciones, se le deberá extraer sangre como parte de los procedimientos de rutina que se realizan previo a la intervención quirúrgica en UNICAR. Para el análisis citogenético (estudio de los cromosomas) del presente estudio, se requiere la obtención de 3 a 4ml de sangre periférica del paciente pediátrico, los cuales serán obtenidos del mismo catéter central colocado para la extracción de sangre requerida como parte de los procedimientos de rutina de la sala de operaciones. Esto evitará la colocación de un nuevo catéter al paciente pediátrico para la extracción de sangre para el estudio y minimizará el riesgo del paciente en el presente estudio. La muestra de sangre será trasladada al Laboratorio de Citogenética de INVEGEM en donde se realizará el análisis cromosómico. RIESGOS Ninguno. BENEFICIOS Es probable que su hijo o niño en custodia no reciba ningún beneficio personal por participar en este estudio, en caso de no encontrarle alguna anormalidad cromosómica. Sin embargo, en caso de encontrarse una anormalidad cromosómica, éste y su familia serán referidos a la Clínica de Cardiogenética de UNICAR con el Dr. Gabriel Silva, médico genetista pediátrico, quien realizará el consejo genético sin costo alguno. Sin importar el hallazgo o no de anormalidades cromosómicas en el niño, se hará entrega de una copia de los resultados a los familiares como evidencia del análisis efectuado en el estudio. PARTICIPACIÓN Y RETIRO VOLUNTARIOS La participación de su hijo o niño en custodia en este estudio es voluntaria. Usted puede decidir su participación o retirarlo del estudio en cualquier momento. La decisión suya no resultará en ninguna 71 penalidad. De ser necesario, la participación del niño en este estudio puede ser detenida en cualquier momento por el investigador del estudio o por el patrocinador sin su consentimiento. PREGUNTAS Si tiene alguna pregunta sobre este estudio o sobre la participación de su hijo o niño en custodia en el mismo, usted puede contactar a: Lic. Allan Urbizo Laboratorio de Citogenética Instituto de Investigación sobre Enfermedades Genéticas y Metabólicas –INVEGEM– Teléfono: (502) 4579-1792 E-mail: [email protected] No firme este consentimiento a menos que usted haya tenido la oportunidad de hacer preguntas y recibir contestaciones satisfactorias para todas sus preguntas. Si usted firma aceptando la participación de su hijo o niño en custodia en este estudio, recibirá una copia firmada, con el sello de aprobación de INVEGEM y con la fecha de esta hoja de consentimiento para usted. 72 CONSENTIMIENTO Yo, ______________________________ (nombre y apellidos) con cédula de vecindad _______________después de haber sido informado personalmente de los procedimientos que se utilizarán para establecer el diagnóstico, autorizo que se le realicen la prueba citogenética a mi hijo(a) ___________________________________ . Fecha: ___________________________________ Firma de los padres y/o responsables: ___________________________________ Sello de la institución Firma del médico ____________________________________ FUENTE: PROYECTO FODECYT 10-2012 73 Anexo 3 Técnica de Bandeo con Giemsa FUENTE: Gersen & Keagle, 2005. 74 PARTE IV INFORME FINANCIERO AD-R-0013 FICHA DE EJECUCIÓN PRESUPUESTARIA LINEA: FODECYT "Identificación, caracterización y evaluación de anormalidades cromosómicas en niños con Nombre del Proyecto: diagnóstico comprobado de cardiopatía congénita" 010-2012 Numero del Proyecto: Investigador Principal y/o Responsable del Proyecto: Monto Autorizado: Plazo en meses Fecha de Inicio y Finalización: Grupo Renglon Nombre del Gasto LIC. ALLAN ESTUARDO URBIZO HERRERA Q74.250,00 Orden de Inicio (y/o Fecha primer pago): 12 meses 02/04/2012 al 31/03/2013 PRORROGA AL 31/7/2013 TRANSFERENCIA Asignacion Pendiente de Menos (-) Ejecutado Mas (+) Ejecutar Presupuestaria SERVICIOS NO PERSONALES 1 122 181 189 2 261 266 272 292 295 3 323 Impresión, encuadernación y reproducción Estudios, investigaciones y proyectos de factibilidad Otros estudios y/o servicios (Evaluación externa de impacto) MATERIALES Y SUMINISTROS Elementos y compuestos químicos Productos medicinales y farmaceúticos Productos de vidrio Útiles de limpieza y productos sanitarios Útiles menores, médico-quirúrgicos y de laboratorio PROPIEDAD, PLANTA, EQUIPO E INTANGIBLES Equipo médico-sanitario y de laboratorio MONTO AUTORIZADO (-) EJECUTADO SUBTOTAL (-) CAJA CHICA TOTAL POR EJECUTAR Q Q 1.000,00 30.000,00 Q 8.000,00 Q Q Q Q Q 20.000,00 6.500,00 Q 600,00 150,00 Q 30.000,00 6.500,00 Q 26.473,92 Q 310,50 6.500,00 Q Q 1.000,00 - Q 8.000,00 Q Q Q Q 26,08 289,50 150,00 Q 31,98 Q 4.000,00 Q 3.968,02 Q 4.000,00 Q 3.818,00 Q 182,00 Q 74.250,00 Q 64.570,44 Q 9.679,56 Q Q Q Q Q 74.250,00 64.570,44 9.679,56 9.679,56 Disponibilidad Q 9.679,56 Q 6.500,00 Q 6.500,00 75