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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO FACULTAD DE QUÍMICA ANÁLISIS DE POLIMORFISMOS DE UN SOLO NUCLEÓTIDO (SNP) DEL GEN MODULADOR DE ESPECIES REACTIVAS DE OXÍGENO 1 (ROMO1) EN PACIENTES MEXICANOS CON OSTEOARTRITIS DE RODILLA. T E S I S QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE QUÍMICA FARMACÉUTICA BIÓLOGA PRESENTA CLAUDIA FRIDA BLANCAS MEZA CIUDAD UNIVERSITARIA, CD.MX., 2016. UNAM – Dirección General de Bibliotecas Tesis Digitales Restricciones de uso DERECHOS RESERVADOS © PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN TOTAL O PARCIAL Todo el material contenido en esta tesis esta protegido por la Ley Federal del Derecho de Autor (LFDA) de los Estados Unidos Mexicanos (México). El uso de imágenes, fragmentos de videos, y demás material que sea objeto de protección de los derechos de autor, será exclusivamente para fines educativos e informativos y deberá citar la fuente donde la obtuvo mencionando el autor o autores. Cualquier uso distinto como el lucro, reproducción, edición o modificación, será perseguido y sancionado por el respectivo titular de los Derechos de Autor. JURADO ASIGNADO: PRESIDENTE: María Benita Leonor Fernández Salgado VOCAL: Tzvetanka Dimitrova Dinkova SECRETARIO: Javier Fernández Torres 1er. SUPLENTE: Claudia Teresa Tovar Palacio 2° SUPLENTE: Alberto Ortega Vázquez SITIO DONDE SE DESARROLLÓ EL TEMA: Laboratorio de Líquido Sinovial Instituto Nacional de Rehabilitación “Luis Guillermo Ibarra Ibarra” Secretaría de Salud ASESOR DEL TEMA: M. EN C. Javier Fernández Torres SUSTENTANTE: Claudia Frida Blancas Meza “Soy de las que piensan que la ciencia tiene una gran belleza. Un científico en su laboratorio no es sólo un técnico: es también un niño colocado ante fenómenos naturales que le impresionan como un cuento de hadas.” Marie Curie ÍNDICE Página Índice de figuras i Índice de tablas ii Abreviaturas iii Resumen v 1. Introducción 1 1.1 Osteoartritis y su prevalencia 1 1.2 Fisiología del cartílago articular 2 1.3 Fisiopatología y clasificación de la OA 4 1.4 Las especies reactivas de oxígeno y estrés oxidante 7 1.5 El papel del estrés oxidante en la OA 9 1.6 Modulador de especies reactivas de oxigeno 1 (ROMO1) 11 1.7 Polimorfismos genéticos 13 2. Justificación 16 3. Pregunta de investigación 16 4. Hipótesis 16 5. Objetivo 17 5.1 Objetivo general 17 5.2 Objetivos particulares 17 6. Material y métodos 17 6.1 Población de estudio 17 6.2 Criterios de inclusión 18 6.2.1 Grupo de pacientes 18 6.2.2 Grupo de contraste (controles) 18 6.3 Criterios de exclusión 18 6.4 Criterios de eliminación 18 6.5 Operacionalización de variables 19 6.5.1 Definición y operacionalización de variables 19 6.6 Descripción general del estudio 19 6.6.1 Recolección de muestras 19 6.6.2 Determinación de parámetros bioquímicos 20 6.6.3 Obtención del ADN genómico 20 6.6.3.1 Material, reactivos y equipos para aislar el ADN genómico 20 6.6.3.2 Técnica para aislar ADN genómico 21 6.6.4 Preparación del gel de agarosa al 1% y su visualización 22 6.6.5 Selección de los SNPs del gen ROMO1 23 6.6.5.1 Características generales de los SNPs analizados 24 6.6.6 Genotipificación y características de la PCR 24 6.7 Análisis estadístico 27 6.8 Condiciones éticas 28 7. Resultados 29 7.1 Cantidad y calidad del ADN 29 7.2 Descripción de la población de estudio 29 7.3 Frecuencias genotípicas y alélicas para los polimorfismos del gen ROMO1 30 7.4 Asociación de los polimorfismos de ROMO1 con la OA 33 8. Discusión 38 9. Conclusiones 40 10. Perspectivas 41 11. Referencias 42 12. Anexos 49 Anexo I. Carta de consentimiento informado 49 Anexo II. Medidas de bondad de ajuste para la OA 51 ii ÍNDICE DE FIGURAS Figura Página 1 Prevalencia de la OA a nivel mundial 2 2 Composición del cartílago articular 3 3 Factores implicados en el desarrollo y progresión de la OA 4 4 Escala radiográfica de Kellgren y Lawrence para clasificar los grados de OA 5 5 Estrés oxidante y su repercusión en la salud 9 6 Mecanismos moleculares durante el desarrollo de la OA 10 7 Mecanismos relacionados con el estrés oxidante en la patogénesis de la OA 11 8 Ubicación de la proteína Romo1 en la mitocondria 12 9 SNP, la cadena de ADN en 1 difiere de la del ADN en 2 en un solo par de bases 14 10 Clasificación de SNPs de acuerdo con su localización en el genoma 15 11 Gel de agarosa al 1% para muestras de ADN 23 12 Ubicación de los SNPs estudiados en el gen ROMO1 24 13 Funcionamiento de las sondas TaqMan 25 14 Discriminación alélica de los SNPs del gen ROMO1 en ambos software 27 iii ÍNDICE DE TABLAS Tabla Página 1 Localización y causa de manera particular para cada tipo de OA 6 2 Definición y operacionalización de variables 19 3 Características generales de los SNPs analizados 24 4 Polimorfismos de un solo nucleótido estudiados y su cambio en la secuencia de ADN 26 5 Cuantificación de ADN en muestras de pacientes con OA y controles 29 6 Descripción de la población de estudio 30 7 Frecuencias genotípicas y alélicas para los polimorfismos del gen ROMO1 32 8 Razones de momio para los polimorfismos del gen ROMO1 y OA (Modelo bivariado) 34 9 Razones de momio para los polimorfismos del gen ROMO1 y OA (Modelo multivariado) 35 10 Razones de momio estratificadas por género para los polimorfismos del gen ROMO1 y OA (Modelo multivariado) 37 11 Comparación de los SNPs analizados en diferentes patologías reportadas en la literatura. 37 iv ABREVIATURAS ADAMTS A disintegrin and metalloprotease. Las agrecanasas son enzimas proteolíticas que degradan agrecano. ADN Ácido desoxirribonucleico AR Artritis Reumatoide ATP Trifosfato de adenosina CAR Colegio Americano de Reumatología CAT Catalasa DSV DNA sequence variant (variantes de la secuencia de ADN) EO Estrés oxidante ERO Especies reactivas de oxígeno GPX Glutatión peróxidasa IC Intervalo de confianza IL Interleucina IMC Índice de masa corporal INR Instituto Nacional de Rehabilitación KDa Kilo Daltones K-L Escala radiográfica de Kellgren y Lawrence KOOS Evaluación de rodilla: Knee Injury and Osteoarthritis Outcome Score µL Microlitro, millonésima parte de un litro (0.000001 L) MEC Matriz extracelular MMP Metaloproteinasas o metaloproteasas ng Nanogramo, mil millonésima parte de un gramo (0.000000001 g) ng/µL Unidad de concentración en nanogramos por microlitro NADPH Nicotinamida adenina dinucleótido fosfato NPY Neuropéptido Y OA Osteoartritis ON Óxido nítrico PCR Reacción en cadena de la polimerasa PGE2 Prostaglandina E2 (Dinoprostona) v Redox Reacción de reducción-oxidación u óxido-reducción RM Razón de momio (Odds Ratio, OR en inglés) ROMO1 Reactive oxygen species modulator 1 (modulador de especies reactivas de oxígeno 1) SNP Single Nucleotide Polymorphism (polimorfismo de un solo nucleótido) SOD Superóxido dismutasa TNF Tumor necrosis factor (factor de necrosis tumoral) UTR Región no codificante (untranslated region) UV Luz Ultravioleta vi RESUMEN La osteoartritis (OA) es un desorden degenerativo multifactorialque se caracteriza por la destrucción del cartílago articular, formación de osteofitos y esclerosis del hueso subcondral; su desarrollo y progresión están mediados por citocinas pro- inflamatorias y especies reactivas de oxigeno (ERO), las cuales generan un estado de estrés oxidante (EO). El EO daña a las células en todos sus niveles (ADN, proteínas y lípidos). Recientemente, se ha identificado una proteína mitocondrial denominada Romo1 que modula las ERO en diferentes estados de EO, la cual es codificada por el gen ROMO1. Este gen, presenta polimorfismos de un solo nucleótido (SNPs) y se desconoce si éstos SNPs puedan tener implicaciones en la modulación de ERO. Métodos. Se determinaron las frecuencias alélicas y genotípicas de los SNPs rs6060567, rs5050565, rs6058303 y rs3088078 del gen ROMO1 en muestras de pacientes mexicanos con OA de rodilla comparándolas con un grupo de contraste. Se analizaron 100 muestras de OA y 100 controles por el método de discriminación alélica utilizando PCR en tiempo real mediante el uso de sondas TaqMan. El método de análisis estadístico fue mediante modelos bivariados y multivariados ajustados por edad, género, IMC, lugar de nacimiento y parámetros bioquímicos. Resultados. Hubo una asociación estadísticamente significativa del heterocigoto G/C del polimorfismo rs6060567 (RM=0.44, P=0.03, IC95%=0.21-0.91), la cual confiere protección al desarrollo de OA. La distribución de los otros polimorfismos fue similar en los dos grupos de estudio; sin embargo, se observa una tendencia hacia la protección. Conclusión. La presencia del SNP rs6060567 del gen ROMO1 se asoció favorablemente como un factor de protección contra la OA. Explorar otros SNPs de regiones funcionales podría aportar mayor evidencia sobre la participación de ROMO1 en el desarrollo de la OA. 1 1. INTRODUCCIÓN 1.1 Osteoartritis y su prevalencia La osteoartritis (OA) es una enfermedad crónico-degenerativa que se caracteriza por la pérdida del cartílago articular y es considerada uno de los padecimientos musculo-esqueléticos más comúnes en el mundo; tiene un gran impacto en salud pública debido a que es la causa más frecuente de dolor y discapacidad en adultos mayores. A pesar de esto, la OA sigue siendo una condición enigmática para el epidemiólogo [1]. Puede afectar a gran parte de las articulaciones, como cadera y manos; sin embargo, su incidencia es más frecuente en las rodillas, lo que condiciona mayor discapacidad en la población [2]. De acuerdo a su severidad, puede generar crepitación, hinchazón, deformidad y destrucción de la articulación, provocando dolor crónico y discapacidad [3]. A nivel mundial, el 10% de la población con 60 años o más, tiene problemas clínicos significativos que pueden ser atribuidos al desarrollo de OA; además, se estima que el 9.6% de los hombres y 18% de las mujeres mayores de 60 años presentan algún signo y/o síntoma de OA, de acuerdo a los reportes de la Organización Mundial de la Salud (OMS) [4, 5] (Figura 1). La OA de rodilla, a diferencia de otras articulaciones, se caracteriza por presentar manifestaciones clínicas más severas, afectando a un 16% a mujeres y a un 5% a hombres mayores de 60 años [6]. Debido al incremento en la esperanza de vida media de la población, se estima que la prevalencia de la OA aumente significativamente en los próximos años [7]. 2 Figura 1. Prevalencia de la OA a nivel mundial [4] (Diseño de autor). 1.2 Fisiología del cartílago articular El cartílago articular es considerado como un tejido avascular, aneural y alinfático, constituido únicamente por células llamadas condrocitos, y una compleja matriz extracelular (MEC) sintetizada por ellas. La MEC se compone de proteoglicanos, colágeno y agua; además, sufre una remodelación continua regulada por factores anabólicos (factores de crecimiento) y catabólicos (interleucinas, radicales libres, prostaglandinas, etc.). La regulación de la diferenciación de los condrocitos y la homeostasis de la MEC, son fundamentales para la función adecuada de la articulación [8, 9] (Figura 2). 3 Figura 2. Composición del cartílago articular [8]. El cartílago articular presenta baja actividad metabólica debido a su escasa celularidad, a pesar de que los condrocitos son células metabólicamente muy activas puesto que son capaces de responder a diversos estímulos. El condrocito es el principal contribuyente para la producción de MEC, además de que proporcionan la capacidad funcional y mecánica para soportar compresión, tensión y cizallamiento a través de las diartrosis o articulaciones sinoviales [10]. La regulación metabólica del cartílago articular está mediada por diversas rutas de señalización, que pueden verse alteradas por factores presentes en su entorno bioquímico y mecánico. Dentro de éstos factores destacan las citocinas pro- inflamatorias y los factores de crecimiento, los cuales tendrán un efecto en el equilibrio del metabolismo anabólico y catabólico. Por ello los condrocitos son fundamentales, puesto que mantienen la homeostasis del cartílago, a través de la producción de componentes de la MEC [11]. 4 1.3 Fisiopatología y clasificación de la OA La etiología y génesis de la OA son múltiples, ya que existen diversos causantes de la enfermedad que generan alteraciones fisiológicas del cartílago articular [9]. En la Figura 3 se muestra una construcción conceptual de la etiología multifactorial de la OA, donde se observan los factores de riesgo que provocan el desarrollo y progresión de la OA. Dentro del desarrollo destaca la genética, la edad, raza y género (prevalentemente en mujeres), el índice de masa corporal (IMC), obesidad, factores hormonales (menopausia) y nutricionales (déficit de vitamina C y D). En cuanto a la progresión se encuentra la carga articular, lesión local repetida, cirugías, traumatismos, malformaciones y desgaste articular en deportistas de alto rendimiento [12, 13]. Figura 3. Factores implicados en el desarrollo y progresión de la OA (Diseño de autor). 5 Además de factores de desarrollo y progresión, también influyen factores moleculares. En las primeras fases de la OA se observa el depósito de fibras de colágena y proteoglicanos en cúmulos desordenados, lo que refleja una mayor producción de estas sustancias como respuesta a la destrucción aumentada. Sin embargo, debido al desequilibrio en la homeostasis que se genera en la MEC, el estado redox también se ve afectado ocasionando un incremento en la síntesis de radicales libres y por ende un estado de estrés oxidante (EO) persistente [9]. Debido a la heterogeneidad de la OA, el Colegio Americano de Reumatología (CAR) estableció criterios clínicos y radiológicos para clasificar la OA. Desde el punto de vista clínico, se incluyen grado de dolor y la aparición de nódulos, los cuales pueden causar crepitación, deformidad y por ende afectar la movilidad de las articulaciones, hasta llegar a la rigidez de la mismas; a nivel radiológico, se estableció la escala de Kellgren y Lawrence (K-L) donde se identifican alteraciones óseas y/o la presencia de osteofitos, formación de quistes, irregularidades en el contorno articular y disminución del espacio articular [14-16] (Figura 4). Figura 4. Escala radiográfica de Kellgren y Lawrence para clasificar los grados de OA. Las flechas indican la presencia de osteofitos, el desgaste y disminución del espacio articular [15]. 6 Además de la escala radiológica, se emplea una clasificación tradicional que divide a la OA en primaria o idiopática, donde la causa no es conocida y se basa en la localización del sitio principalde compromiso a nivel esquelético (rodillas, columna, cadera, falanges, etc.), determinando que no sólo el cartílago articular es el responsable del desarrollo de la patología, sino que desde el punto de vista anatómico estructuras totalmente desprovistas de cartílago también lo favorecen; y la secundaria o artrosis pos-traumática, en la que se conoce la causa y toma en cuenta a factores metabólicos, anatómicos, inflamatorios, desórdenes congénitos y de trauma (Tabla 1). Además, se ha reportado que la prevalencia de riesgo de OA secundaria es mayor en hombres y mujeres deportistas de gran rendimiento [17-19]. Tabla 1. Localización y causa de manera particular de cada tipo de OA. Clasificación Localización/Causa Primaria o idiopática Manos: OA erosiva. Rodilla: Diversos factores inician proceso de degradación del cartílago articular. Columna: Espondilitis, Articulaciones intervertebrales. Secundaria o post-traumática Traumática: Fractura, infección, cirugía articular. Desórdenes congénitos: Dislocación de la cadera, displasia condral. Metabólica: Depósito de cristales de calcio, hemocromatosis. Inflamatoria: Artritis reumatoide, artritis séptica. Otros desórdenes óseos y articulares: Necrosis avascular. 7 Desde el punto de vista anatómico la OA, se clasifica de acuerdo a su sitio de origen, que incluye al cartílago debido a daño por traumatismo, condroplastias o factores genéticos; ligamentos, causado por lesiones de ligamento cruzado anterior; meniscos por degeneración meniscal, extrusión meniscal; membrana sinovial por inflamación ante presencia de cristales de urato monosódico y pirofosfato de calcio o por casusas autoinmunes; y finalmente, en hueso favorecido por necrosis a vascular o fracturas [19]. 1.4 Las especies reactivas de oxígeno y estrés oxidante Las especies reactivas de oxigeno (ERO) se producen continuamente en el organismo como parte del metabolismo y también actúan como segundos mensajeros en vías de señalización. Las ERO, tales como anión superóxido (O2.), peróxido de hidrógeno (H2O2) y radical hidroxilo (HO•); y del nitrógeno (ERN), tales como óxido nítrico (ON•) y anión peroxinitrito (ONOO-), son átomos o moléculas pequeñas que tienen electrones en la capa de valencia no apareados, lo que provoca que éstos acepten fácilmente otro electrón o que transfieran su electrón no apareado a otra molécula cercana [20]. Existen múltiples fuentes de ERO en la célula, como la NADPH oxidasa presente en células fagocíticas y no fagocíticas, xantina oxidasa, citocromo oxidasa, ciclooxigenasa, entre otras [21]. Sin embargo, la mayor producción de ERO se da en la mitocondria, ya que es el organelo que genera la mayor parte de energía de la célula, en forma de trifosfato de adenosina (ATP) [22]. La mitocondria, es conocida por su función energética a través de la respiración celular. Pero además de proveer energía a toda la célula mediante la generación de ATP, también está involucrada en la síntesis de cofactores, regula la homeostasis iónica de la apoptosis y es el principal productor de ERO durante los procesos normales oxidativos del metabolismo, principalmente a través de las reacciones de óxido-reducción que ocurren en los complejos de transferencia de electrones y que tienen al oxígeno como el último aceptor de electrones. Dando 8 lugar a la cadena de transporte de electrones que se encuentra en la membrana mitocondrial interna, durante el proceso de fosforilación oxidativa. La fuga de electrones en el complejo I y complejo III de la cadena de transporte de electrones conduce a la reducción parcial de oxígeno para formar O2-. Posteriormente, el O2- es dismutado en menor cantidad por sí solo a H2O2 y de manera rápida, por medio de un método enzimático llevado a cabo por 3 variantes de la superóxido dismutasa (SOD): la SOD1 (CuZn-SOD1) localizada en el citosol, caracterizada por la presencia de un cofactor de Cobre/Zinc; la SOD2 (Mn-SOD 2) que contiene manganeso y está localizado en el espacio intermembranal de la mitocondria; y la SOD3 (EC-SOD, SOD3) localizada en la parte extracelular. En conjunto, el ion superóxido y el H2O2 generados en este proceso, son considerados como ERO mitocondrial [23-25]. Las células responden a las ERO de diferente forma dependiendo la intensidad, duración, contexto de la señalización y el estado celular. A nivel intracelular, debe existir un equilibrio entre los factores pro-oxidantes y los antioxidantes encargados de regular el exceso de ERO, y así evitar la disminución del sistema de defensa de dichas especies químicas, en nuestro organismo. Cuando el nivel de oxidante no excede las capacidad del sistema antioxidante de las células, las ERO se ven implicadas en varias funciones celulares. Por el contrario, cuando la capacidad antioxidante celular es insuficiente para neutralizar las ERO, se produce un estado de EO. Que daña severamente al ADN, proteínas y lípidos, alterando su estructura y función normal, lo que conduce a la citotoxicidad. Este desequilibrio a nivel celular entre ERO y antioxidantes, genera apoptosis con la consecuente liberación del contenido al medio extracelular, lo que conduce a fenómenos de mutagénesis y carcinogénesis, para finalmente repercutir en la salud [26] (Figura 5). 9 Figura 5. Estrés oxidante y su repercusión en la salud. 1.5 El papel del estrés oxidante en la OA A nivel molecular, durante el desarrollo de la OA, se forman excrecencias óseas (osteofitos), hay esclerosis del hueso subcondral e inflamación de la membrana sinovial. Estos mecanismos son mediados por la secreción de moléculas catabólicas y pro-inflamatorias (IL-1β, IL-8, IL-6, TNF-α), producidas por los condrocitos, macrófagos y células T. La citocinas IL-1β, IL-8, IL-6 y TNF-α, inhiben la expresión de colágena tipo II y de agrecano, e inducen la síntesis de metaloproteinasas MMP2, MMP3, MMP9 y MMP13, así como agrecanasas (ADAMTS-4 y ADAMTS-5) que degradan componentes de la MEC; por su parte, la prostaglandina E2 (PGE2) y algunos neuropéptidos (NPY, SP) favorecen el proceso de resorción ósea [27-30] (Figura 6). 10 Figura 6. Mecanismos moleculares durante el desarrollo de la OA (Tomado y modificado de Chevalier, et al. 2013). A bajas concentraciones, las ERO que se producen dentro de los condrocitos articulares, están mediadas principalmente por la NADPH oxidasa, y participan en el mantenimiento del cartílago articular; así mismo, modulan la apoptosis de condrocitos, la expresión génica, la síntesis y degradación de la MEC y la producción de la citosinas (Figura 7). Sin embargo, tanto en estado basal y en sobreproducción de ERO hace que actúen como segundos mensajeros contribuyendo a la degradación de biomoléculas que forman parte de la articulación, como son la colágena tipo II, proteoglicanos y el ácido hialurónico, propiciando un estado de EO durante la OA [32, 33]. 11 Figura 7. Mecanismos relacionados con el estrés oxidante en la patogénesis de la OA (Tomado y modificado de Lepetsos, et al. 2016). En el caso de las enzimas antioxidantes, tales como la catalasa (CAT), SOD y glutatión peróxidasa (GPX), principalmente, se ha observado que tienen un papel importante en la protección y mejora del cartílago articular de la rodilla, y salud de los huesos [34, 35]. Sin, embargo la disminución de éstas contribuye al envejecimiento del cartílago y la patogénesis de la OA. 1.6 Modulador de especies reactivas de oxigeno 1 (ROMO1) Como se mencionó, uno de los principales sitios de producción de ERO es la mitocondria, donde se ha determinado que un 3% del oxígeno molecular (O2-) consumido, a través de las cadenas de transporte de electrones,es reducido de forma incompleta a anión O2- [36]. A través de mediadores inflamatorios, alteraciones bioquímicas y el estado de EO, la viabilidad de los condrocitos se ve comprometida con un incremento de EO en el cartílago articular. 12 Recientemente se identificó una proteína transmembranal de la mitocondria asociada con la regulación de ERO llamada modulador de especies reactivas de oxigeno 1 (Romo1) la cual consta de 79 aminoácidos (PM=8.9 KDa) [39, 40]. Originalmente se identificó en células tumorales, asociándola a un incremento en su proliferación desencadenando la aparición de cáncer [37] (Figura 8). Romo1 es esencial para la coordinación de la morfología mitocondrial y la proliferación celular, y debido a las características ambientales en las que sobreviven los condrocitos, se sugiere que puede desempeñar un papel importante en la señalización redox para mantener las funciones metabólicas del cartílago articular [38, 39]. Figura 8. Ubicación de la proteína Romo1 en la mitocondria. Aunque hay indicios de que Romo1 modula la producción de ERO, su papel y mecanismo de acción no están completamente comprendidos. Esta proteína es codificada por el gen ROMO1, el cual se localiza en la banda 11.22 del brazo largo del cromosoma 20, está constituido por 3 exones y cuenta con una extensión genómica de 1.6 Kb [41, 42]. Se han identificado poco más de 300 polimorfismos de un solo nucleótido (SNPs, por sus siglas en inglés) dentro de esta región [43], los cuales pueden ejercer un efecto directo en su transcrito con implicaciones en la 13 modulación de ERO. A la fecha, no se han descrito polimorfismos del gen ROMO1 asociados con la OA en población mexicana, por lo resulta interesante explorar este gen y determinar su participación en el desorden reumatológico de la OA. 1.7 Polimorfismos genéticos Los SNPs representan variaciones genéticas localizadas en el genoma humano. Debido a su amplia distribución, estos polimorfismos se localizan en cualquier parte de la estructura de los genes y el genoma. El estudio de polimorfismos puede tener diversas aplicaciones, principalmente en estudios de genética de poblaciones para reconstruir parte de la historia evolutiva, aplicación en medicina forense, en el estudio de las enfermedades poligénicas y multifactoriales, etc. Existen varios tipos de polimorfismos, los de inserciones, deleciones, cambios en el número de secuencias repetidas; sin embargo, los más frecuentes son los SNPs. Aquellos polimorfismos que afectan la secuencia codificante o reguladora y producen cambios importantes en la estructura de la proteína o en el mecanismo de regulación de la expresión, pueden traducirse en diferentes fenotipos. Un SNP consiste en una variación en la secuencia de ADN que afecta a una sola base nitrogenada de una secuencia del genoma (nucleótido): adenina (A), timina (T), citosina (C) o guanina (G); por ejemplo, la sustitución de una A (adenina) por una C (citosina), etc. (Figura 9). Los polimorfismos se distinguen terminológicamente de las mutaciones por su frecuencia. Las formas alternativas de los polimorfismos (llamados “alelos”) son más frecuentes que las mutaciones; esto es, tienen una frecuencia mayor al 1% en la población de estudio [44-46]. Los SNPs son formas alternativas del genoma humano y no se modifican mucho de una generación a otra, por ello es sencillo seguir su evolución en estudios de población. 14 Figura 9. SNP, la cadena de ADN en 1 difiere de la del ADN en 2 en un solo par de bases. Los SNP pueden aparecer cada 100, 500 o 1000 pares de bases a lo largo del genoma. El enfoque de los estudios genéticos humanos es principalmente en las variantes de la secuencia de ADN (DSV, por sus siglas en inglés) entre los individuos, lo que contribuye a entender posibles mecanismos de susceptibilidad a una enfermedad, resultados clínicos o la respuesta a una determinada terapia. Existen más de 37 millones de variantes entre los seres humanos. Cada genoma contiene cerca de 4 millones de DSV que afectan colectivamente la mitad de los genes en cada genoma. La gran mayoría de las DSV en el genoma son SNPs [46]. La mayoría de los SNPs tienen dos alelos representados por una sustitución de una base por otra. En las poblaciones, este tipo de alelos se clasifican en alelo principal o “silvestre”, y alelo raro o mutante. Debido a que los humanos son diploides, un individuo puede tener uno de tres genotipos: homocigoto para el alelo más frecuente, heterocigoto (ambos alelos), u homocigoto para el alelo menos frecuente. Los SNPs pueden estar presentes en la región codificante y provocar un cambio en un aminoácido, afectando directamente la función de la proteína que 15 codifica. Así mismo, existen otros SNPs que pueden estar localizados en la región promotora del gen, influenciando la actividad transcripcional del gen. Otro tipo de SNPs se localizan en regiones intrónicas, los cuales modulan el procesamiento del transcrito en sitios de “splicing alternativo” (lugar donde ocurre la eliminación de intrones y unión de exones), o los localizados en regiones intragénicas. Por otro lado, los SNPs llamados “sinónimos” o silenciosos, que no alteran la conformación del gen, pero que pueden tener consecuencias funcionales por algún tipo de mecanismo aún desconocido [47, 48] (Figura 10). Según su localización en el genoma, los SNPs se clasifican en: iSNP, si están localizados en regiones intrónicas; cSNP, en regiones codificantes (exones); rSNP, en regiones reguladoras, y gSNP, localizados en regiones intergénicas. Los cSNP pueden estar representados por SNP sinónimos (sSNP) o no sinónimos (nsSNP) [47, 48]. Figura 10. Clasificación de SNPs de acuerdo con su localización en el genoma. E: exones; I: Intrones; UTR: Regiones no codificantes (Tomado y modificado de Marco Antonio Checa Caratachea, et al. 2007). Los SNPs son de gran utilidad como marcadores genéticos en investigación médica, en la detección de genes de protección o susceptibilidad en enfermedades, identificación personal, etc. En los humanos, los SNPs forman hasta el 90% de todas las variaciones genéticas y aparecen en promedio uno cada 16 100 a 500 o 1000 bases a lo largo del genoma. Estas variaciones en la secuencia de ADN pueden afectar la respuesta de los individuos a diversas enfermedades, bacterias, virus, productos químicos, fármacos, etc. [49]. Con estos antecedentes, el presente trabajo se enfocó en determinar cuál es el papel que juegan de los SNPs del gen ROMO1 en el desarrollo de la OA en nuestra población. 2. JUSTIFICACIÓN En México, la OA es considerada la primera causa de consulta reumatológica, posicionándose como una de las principales enfermedades causantes de discapacidad física entre hombres y mujeres mayores de 60 años según la OMS. Debido a su alta prevalencia, se considera un problema de salud púbica [4]. Se sabe que el EO que se genera en diversos tejidos es regulado principalmente por Romo1; sin embargo, a la fecha no hay reportes que den una explicación, desde el punto de vista genético, sobre la participación del gen ROMO1 en el cartílago articular. De esta manera, los resultados que se generen en el presente estudio ampliarán el conocimiento sobre la fisiopatología de la OA y sus implicaciones clínicas. 3. PREGUNTA DE INVESTIGACIÓN ¿Están asociados los SNPs rs6060567, rs6060565, rs6068303, rs3088078 del gen ROMO1 con el desarrollo de la OA de rodilla en población mexicana? 4. HIPÓTESIS Los polimorfismos del gen ROMO1 están asociados al desarrollo de la OA en población mexicana. 17 5. OBJETIVOS 5.1 Objetivo general Analizar la asociación de los polimorfismos de un solo nucleótido rs6060567,rs6060565, rs6068303 y rs3088078del gen ROMO1 en pacientes Mexicanos con OA de rodilla. 5.2 Objetivos particulares - Determinar parámetros clínicos y antropométricos en pacientes con OA de rodilla y grupo control (sin signos ni síntomas de OA). - Analizar la distribución de los polimorfismos del gen ROMO1 en pacientes con OA y grupo control. - Evaluar la asociación de las frecuencias génicas y alélicas de los polimorfismos del gen ROMO1 en pacientes con OA y grupo control. 6. MATERIAL Y METODOS 6.1 Población de estudio En este estudio de casos y controles, participaron 200 individuos mayores de 40 años, de ambos géneros, nativos de la región central de México, con padres y abuelos del mismo origen. Los participantes fueron evaluados por médicos adscritos al Servicio de Reumatología del Instituto Nacional de Rehabilitación (INR) “Luis Guillermo Ibarra Ibarra”. Al momento del reclutamiento los participantes fueron notificados sobre el contenido del protocolo y firmaron una carta de consentimiento informado para hacer uso de la muestra biológica (Anexo I). Este estudio forma parte de la segunda fase del proyecto “Evaluación de polimorfismos de un solo nucleótido de los genes HIF1A y WISP1 en pacientes con osteoartritis de rodilla en población mexicana” con número de registro institucional INR-18/13. El análisis de este estudio partió de un banco de muestras de ADN; sin embargo, 18 los nuevos participantes que se fueron incluyendo, se les aplicó el consentimiento informado y la toma de muestras. 6.2 Criterios de inclusión 6.2.1 Grupo de pacientes Se reclutaron 100 pacientes con OA primaria de rodilla que acudieron al Servicio de Reumatología del INR “Luis Guillermo Ibarra Ibarra”. El diagnóstico de la OA se basó en parámetros clínicos y radiográficos (escala de K-L ≥ 2) de acuerdo a los criterios del CAR [14, 15]. 6.2.2 Grupo de contraste (controles) El grupo control estuvo constituido por 100 individuos clínicamente sanos pareados por edad y género, sin antecedentes familiares de OA, los cuales fueron evaluados por reumatólogos del INR quienes certificaron la ausencia de signos y síntomas de OA de rodilla. Además, durante la evaluación clínica, a los participantes se les aplicó la encuesta de lesión de rodilla y puntaje para la osteoartritis de rodilla (KOOS, por sus siglas en inglés). 6.3 Criterios de exclusión - La presencia de una enfermedad autoinmune análoga con la OA (por ejemplo, artritis reumatoide). - Pacientes con displasias óseas y articulares. - Artropatías microcristalinas (gota y seudogota). 6.4 Criterios de eliminación - Zona gris o dudosa en la interpretación de radiología. - Muestras con indicios de contaminación de ADN - Retiro voluntario del paciente. 19 6.5 Operacionalización de variables 6.5.1 Tabla 2. Definición y operacionalización de variables 6.6 Descripción general del estudio 6.6.1 Recolección de muestras Se recolectaron dos muestras de sangre periférica por venopunción a cada participante. Una muestra sin anticoagulante se utilizó para obtener suero, el cual fue inmediatamente congelado a -80° C para realizar pruebas bioquímicas; la segunda muestra se recolectó en tubos con EDTA para la extracción y genotipificación del ADN genómico. Variable Tipo de variable Definición conceptual Operacionalización Escala de medición OA Variable dependiente La OA es una enfermedad crónica y discapacitante. Se caracteriza por la pérdida gradual del cartílago articular, inflamación de la membrana sinovial y la presencia de osteofitos. Influyen factores de riesgos mecánicos, ambientales y genéticos. Se establece el diagnóstico de la OA dependiendo el grado en el que se encuentre, esto se realiza con la escala radiológica K-L ≥ 2. Determinar si tiene o no OA. Variable cualitativa: Escala visual de K-L. SNP Variable independiente Secuencias de ADN con cambios o sustituciones puntuales de una base por otra. Se traduce si hay un cambio en su proteína asociada. Y saber si puede ser susceptible o resistente a ciertas enfermedades. Con muestras de sangre de pacientes, se extrajo y se amplifico el ADN mediante PCR en tiempo real, utilizando sondas TaqMan de los SNPs de interés. Variable cualitativa: Presencia o ausencia del SNP de estudio en los grupos de estudio. Sin embargo, para determinar la presencia del SNP, se utilizan unidades de fluorescencia a partir de un punto de corte. 20 6.6.2 Determinación de parámetros bioquímicos Se evaluaron los niveles de glucosa, colesterol total, triglicéridos y ácido úrico mediante técnicas colorimétricas utilizando un kit comercial para cada analito (DiagnosticSystems, Germany), y se cuantificaron por espectrofotometría (iMark, BioRad). 6.6.3 Obtención del ADN genómico El ADN genómico se extrajo a partir de 200 µL de sangre total mediante el método de columna utilizando el kit comercial QIAGEN (Hilden, Germany), siguiendo las instrucciones del fabricante. La concentración del ADN se determinó por espectrofotometría (Nanodrop 2000, ThermoScientific) teniendo un promedio de ~50 ng/µL, y la integridad del ADN se verifico con gel de agarosa. 6.6.3.1 Material, reactivos y equipos para aislar el ADN genómico Kit para la extracción de ADN (QIAGEN No. Catálogo 51106). Espectrofotómetro (Nanodrop 2000). Tubos eppendorf de 1.5ml. Microcentrífuga (+14000 rpm). Gradilla para tubos eppendorf. Etanol absoluto. Termoblock o baño maría. Agitador tipo vortex. Puntas para micropipetas. Micropipetas de 1000, 200, 10. Guantes, gasas. Agua grado molecular. Recipientes para RPBI y punzocortantes. Refrigerador 4° C. Ultracongelador de -80° C. Tubos con EDTA y sin anticoagulante 21 6.6.3.2 Técnica para aislar ADN genómico a) Preliminar - Preparar un baño a 56° C. - Acondicionar las muestras a temperatura ambiente. - Por cada muestra, rotular 2 tubos eppendorf con su identificación. b) Extracción de ADN a partir de sangre total - Agregar 22 µL de proteinasa K en el tubo eppendorf rotulado. - Adicionar 210 µL de sangre total (por pipeteo inverso). - Adicionar 210 µL de buffer AL; agitar en vórtex de 5 a 10 segundos. - Incubar a 56° C durante 10 minutos. - Dar pulso a 15,000 rpm en la Microcentrífuga para recuperar el condensado de la tapa. - Adicionar 210 µL de etanol absoluto; agitar en el vórtex de 5 a 10 segundos. Dar pulso. - Rotular una columna del mini Kit Qiamp (no el tubo colector) con la identificación de la muestra. - Colocar la columna en el tubo colector y vaciar el contenido del tubo eppendorf. - Tapar la columna y centrifugar a 8,000 rpm durante 1 minuto. - Desechar el tubo colector junto con el contenido del líquido obtenido y colocar un tubo colector nuevo. - Adicionar 500 µL de buffer AW1. Tapar la columna y centrifugar a 8,000 rpm durante 1 minuto. - Adicionar 500 µL de buffer AW2. Tapar la columna y centrifugar a 13,000 rpm durante 3 minutos. - Desechar el tubo colector (con liquido) y colocar la columna en un tubo eppendorf previamente rotulado. - Adicionar 70 µL de agua grado molecular o buffer apropiado directamente sobre la membrana, tapar y dejar 2.5 minutos a temperatura ambiente, centrifugar a 8,000 rpm durante 3 minutos. 22 - Cuantificar la concentración del ADN de cada muestra obtenida, por espectrofotometría. - Almacenar a -80° C hasta su uso. 6.6.4 Preparación del gel de agarosa al 1% y su visualización Pesar 500 mg de Agarosa (BIO-RAD No. Catálogo 162-0133) y colocarlos en un matraz Erlenmeyer de 250 ml. Adicionar 50 ml de buffer TBE 1x (Promega) y calentar hasta su completa disolución. Una vez disuelto, trasvasar a un tubo falcón de 50 ml. Adicionar 2 µL de Bromuro deetidio (10mg/1ml) (BIO-RAD No. Catálogo 161-0433). Homogenizar. Verter la agarosa en la bandeja de corrida; colocar inmediatamente los peines que formaran los pozos. Dejar solidificar. Una vez solidificado, retirar los peines. Poner el gel en la cámara electroforesis y adicionar buffer TBE 1x hasta cubrir completamente el gel. Adicionar a cada pozo la muestra de ADN con buffer de corrida. Conectar los electrodos de la cámara a la fuente de poder durante 1 hora y media a 120 voltios. Visualizar el gel de agarosa en un transiluminador UV a 312 nm (Figura 11). 23 Figura 11. Visualización de muestras de ADN en gel de agarosa al 1%. Muestras de pacientes con OA (2OA: 43.0 ng/µL, 5OA: 46.1 ng/µL) y muestras del grupo control (32C: 61.0 ng/µL, 33C: 51.0 ng/µL, 34C: 59.0 ng/µL, 35C: 57.5 ng/µL). 6.6.5 Selección de los SNPs del gen ROMO1 Los SNPs candidatos fueron seleccionados por los siguientes criterios: i) que estuvieran previamente reportados en la literatura científica; ii) que estuvieran validados por el proyecto de los 1000 genomas [49]; iii) que el alelo menor tuviera una frecuencia en la población mexicana mayor del 1%, y iv) que no se encontraran en desequilibrio de ligamiento (DL) entre sí. Se eligieron 4 polimorfismos del gen ROMO1 que cumplieron con estos criterios, el rs6060567, rs6060565, rs6068303 y rs3088078 (Figura 12). En la Tabla 3 se muestran las características generales de los cuatro polimorfismos utilizados para el estudio [50, 51]. 24 6.6.5.1 Tabla 3. Características generales de los SNPs analizados Gen Cromosoma y posición rs del SNP Localización Tipo de SNP Assay IDa Life Technologies ROMO1 Chr20:34288250 rs6060567 Intrón 2 C4038G C____434215_10 Chr20:34285442 rs6060565 Promotor C6846T C__30018014_20 Chr20:34290281 rs6058303 Downstream A44978G C_____63793_20 Chr20:35700932 rs3088078 3’UTR C4649424T C__25754170_20 a. Numero de catálogo 4351379 Life Technlogies (Thermo Fisher Scientific). Figura 12. Ubicación de los SNPs estudiados en el gen ROMO1. Indicando en color rojo el cambio de base que realiza cada SNP. 6.6.6 Genotipificación y características de la PCR El método que se utilizó para la genotipificación de los SNPs candidatos fue por reacción en cadena de la polimerasa en tiempo real (RT-PCR) mediante la discriminación alélica de las sondas TaqMan (Applied BioSystem) por medio de una 5’ exonucleasa. Se usaron los equipos StepOne Plus (Applied BioSystem), y Rotor-Gene Q (Qiagen). 25 Las sondas TaqMan permiten medir productos de PCR mediante un sistema de oligonucleótidos marcados con dos fluorocromos (VIC o FAM). El beneficio, es que posee un fluoróforo en un extremo 3’ y una molécula en el 5’ que bloquea su emisión de fluorescencia (“quencher” en inglés), esta sonda marcada, se hibrida en el centro del producto a adquirir. De esta forma, cuando se efectúa la PCR (con la sonda, más el par de cebadores específicos), la sonda hibrida en el amplicón, pero debido a la cercanía del fluoróforo al quencher, no se emite fluorescencia; cuando la polimerasa se topa con la sonda, la hidroliza mediante su actividad exonucleasa 5’-3’, lo que provoca la separación del fluoróforo del quencher y, de esta forma la emisión de fluorescencia, la cual está relacionada con la cantidad de amplicón producido [52, 53] (Figura 13). Figura13. Funcionamiento de las sondas TaqMan. 26 Tabla 4. Polimorfismos de un solo nucleótido estudiados y su cambio en la secuencia de ADN. SNP Secuencia de contexto para las sondas TaqMan [VIC/FAM] rs6060567 ATCATTTACAGAGCACTTACTCTAT[C/G]TTAAGCACTGTGCTAAATACTGTAG rs6060565 TCATTTAGCCAGGAAATATGGGAAC[C/T]AATCAAATGCCTGCAGTCAAACTCC rs6058303 TTTCACTCAGAATGAGCTGTTTTCT[A/G]TGCACGACACTATTCAAGTTACTAC rs3088078 CCATGGTTGCCAACTACATCTGTCC[C/T]TTCCCATCAATCCCAGCCCATGTAC El volumen total de la mezcla maestra fue de 10µL, la cual estaba constituida de la siguiente manera: a. Numero de catálogo 4351379 Life Technlogies (Thermo Fisher Scientific). Las condiciones de termociclado fueron: 95°C por 10 minutos, seguido de 40 ciclos a 92°C por 15 minutos y 60°C por 1 minuto, para el equipo Rotor-Gene Q. Para el equipo StepOne las condiciones de termociclado fueron: 60°C por 30 segundos, seguido de 95°C por 10 minutos y con un número de 40 ciclos dentro de ellos se vieron las siguientes condiciones: 95°C por 15 segundos y 60°C por 1 minuto. Por reacción Master Mix: Taq Polimerasa Buffer dNTPs MgCl2 5.0 µL H2O grado molecular 1.5 µL Sonda TaqMan 20xa 0.5 µL ADN (~50 ng) 3.0 µL Total 10.0 µL 27 Para la interpretación de resultados se ocuparon los software correspondientes para cada equipo (StepOne software v2.3 y Rotor-Gene Q v2.0.2, respectivamente) (Figura 14). Figura 14. Presentación de la discriminación alélica en los equipos StepOne y Rotor-Gene. 6.7 Análisis estadístico Se realizó un análisis descriptivo de la población de estudio tomando en cuenta las covariables obtenidas de la evaluación clínica y del cuestionario. Estas covariables se compararon entre los casos y controles mediante la prueba de U de Mann- Witnney para variables continuas; y la prueba exacta de Fisher en el caso de las variables categóricas. Aquellas covariables que mostraron tener diferencias significativas entre ambos grupos de estudio, se incluyeron en los análisis de regresión logística multivariada. Se evaluó el equilibrio de Hardy-Weinberg (EHW) para cada polimorfismo, y su distribución genotípica y alélica se comparó entre ambos grupos de estudio mediante la prueba exacta de Fisher. Se estimaron las razones de momios (RM) mediante modelos de regresión logística bivariada y multivariada con un intervalo 28 de confianza del 95% (IC95%). Las variables que conformaron el modelo multivariado fueron seleccionadas tras realizar un análisis de bondad de ajuste con cuatro modelos de regresión distintos. Todo el análisis estadístico se realizó con el programa estadístico STATA v12; valores de P<0.05 se consideraron estadísticamente significativos. 6.8 Condiciones éticas El proyecto fue aprobado por el comité de Investigación del INR “Luis Guillermo Ibarra Ibarra” con número de registro INR-18/13. El riesgo de obtener sangre por venopunción es minino, indicado por los lineamientos del comité de ética del INR. Cabe resaltar que no existió ningún conflicto de interés entre los participantes del proyecto. 29 7. RESULTADOS 7.1 Cantidad y calidad de ADN Se cuantifico la concentración de ácidos nucleicos y se evaluó la pureza del ADN para cada una de las muestras de pacientes con OA y del grupo control. Ambos se determinaron midiendo la absorción de la luz ultravioleta (UV) por espectrofotometría. El ensayo que nos indica la calidad del ADN es la relación 260/280. El ADN absorbe casi el doble de UV a 260 nm como lo hace a 280 nm. Si no hay proteína presente, la proporción objetivo es de 1,8. En la Tabla 5 se muestra el promedio de la concentración de ácido nucleico con la que se trabajó y se obtuvo el promedio de la relación 260/280 para pacientes con OA y controles, lo que nos dice la buena calidad y pureza del ADN. Tabla 5. Cuantificación de ADN en muestras de pacientes con OA y controles. PROMEDIOS Conc. de Ac. Nucleicos (ng/µL) 260/280* Pacientes OA (n=100) 56.9 1.87 Controles (n=100) 60.1 1.88 *La relación 260/280 nos permite ver la calidad del ADN. 7.2 Descripción de población deestudio Al comparar la edad en los dos grupos de estudio observamos una diferencia significativa (P<0.01), siendo ésta mayor en los casos (mediana de 49 años) que en los controles (mediana de 42 años). Así mismo, encontramos que el índice de masa corporal (IMC) también tuvo una diferencia significativa (P<0.01), con una mediana de 29.7 kg/m2 en casos, y una mediana de 23.9 kg/m2 en controles. En cuanto a las variables bioquímicas, las únicas que presentaron diferencias 30 significativas entre casos y controles fueron el colesterol y la glucosa (P<0.01); la mediana para el colesterol fue de 199.0 mg/dl (casos) y 176.2 mg/dl (controles), mientras que la mediana para la glucosa fue de 96.0 mg/dl (casos) y 82.0 mg/dl (controles). Por el tipo de diseño del estudio, el género no mostró diferencias en su distribución en los grupos de estudio (P=0.11). Sin embargo, el lugar de nacimiento tuvo una diferencia significativa (P=0.03), siendo mayor porcentaje en los nacidos en el Área Metropolitana de la Ciudad de México (52.9% controles, y 47.1% casos) que los nacidos en otros estados (32.1% controles y 67.9% casos) (Tabla 6). Tabla 6. Descripción de la población de estudio Parámetro Controles (n=100) Casos (n=100) P Edad (años) <0.01 Mediana (RIa) 42 (17.5) 49 (11) IMC (kg/m2) <0.01 Mediana (RIa) 23.9 (5.0) 29.7 (6.8) Ac. Úrico (mg/dL) 0.29 Mediana (RIa) 5.4 (1.8) 5.1 (1.8) Colesterol (mg/dL) <0.01 Mediana (RIa) 176.2 (65.6) 199 (42.8) Glucosa (mg/dL) <0.01 Mediana (RIa) 82 (16.8) 96 (13.2) Genero (%) 0.11 Femenino 75 (46.9) 85 (53.1) Masculino 25 (62.5) 15 (37.5) Lugar de nacimiento (%) 0.03 Área Metropolitana de la Ciudad de México 91 (52.9) 81 (47.1) Otros estados 9 (32.1) 19 (67.9) IMC=Índice de masa corporal, RI= Rango intercuartil. El texto en negritas denota significancia estadística. 7.3 Frecuencias genotípicas y alélicas en la población de estudio Los cuatro polimorfismos evaluados del gen ROMO1 estuvieron en EHW en el grupo de controles (P>0.05). Para el polimorfismo rs6060567 observamos que el genotipo heterocigoto (G/C) fue el más frecuente en controles que en casos, pero 31 el genotipo homocigoto para el alelo menor (C/C) fue más frecuente en casos que en controles. No obstante, la distribución de los genotipos entre casos y controles no fue significativa (P=0.10). En el grupo control para el polimorfismo rs6060565 se observó una mayor frecuencia del genotipo heterocigoto (C/T) así como del homocigoto para el alelo menor (T/T) en comparación a los casos. Sin embargo, la diferencia en la distribución de los genotipos entre los grupos de estudio no fue estadísticamente significativa (P=0.53). Por su parte, el heterocigoto (A/G) del polimorfismo rs6058303 fue más frecuente en casos que en controles, pero el homocigoto del alelo menor (G/G) fue más frecuente en controles que en casos. Aun así, la distribución de estos genotipos entre los grupos de estudio no fue estadísticamente significativa (P=0.28). Por último, para el polimorfismo rs3088078 observamos que el genotipo heterocigoto (C/T) tuvo mayor frecuencia en casos que en controles. Interesantemente, no se observó ningún portador para el genotipo T/T (alelo menor) en los grupos de estudio. De igual manera que con los polimorfismos anteriormente descritos, la diferencia en la distribución de los heterocigotos entre los casos y controles no fue estadísticamente significativa (P=0.34) (Tabla 7). Al calcular las frecuencias alélicas de los polimorfismos rs6060567, rs6060565 y rs6058303 se observó una tendencia similar en su distribución que la que se describió con los genotipos entre casos y controles. El alelo menor de los SNPs rs6060567, rs6060565 y rs6058303 (C, T y G respectivamente) fue más frecuente en los controles que en los pacientes con OA; sin embargo, esta diferencia no fue estadísticamente significativa (P=0.19 para el rs6060567, P=0.25 para el rs6060565 y P=0.62 para el rs6058303). Por otro lado, en el polimorfismo rs3088078 se observó lo contrario, ya que su alelo menor (T) fue más frecuente en los pacientes con OA que en los controles, y de igual forma no hubo diferencia estadísticamente significativa (P=0.68) (Tabla 7). 32 Tabla 7. Distribución de las frecuencias genotípicas y alélicas para los polimorfismos del gen ROMO1. SNP/Genotipo Controles n=100 (%) Casos n=100 (%) P a rs6060567 0.10 G/G 70 (70.0) 81 (81.0) G/C 27 (27.0) 15 (15.0) C/C 3 (3.0) 4 (4.0) Alelos 0.19 G 167 (83.5) 177 (88.5) C 33 (16.5) 23 (11.5) EHW 0.73 0.02 rs6060565 0.53 C/C 69 (69.0) 77 (77.0) C/T 28 (28.0) 21 (21.0) T/T 3 (3.0) 2 (2.0) Alelos 0.25 C 166 (83.0) 175 (87.5) T 34 (17.0) 25 (12.5) EHW >0.99 0.64 rs6058303 0.28 A/A 80 (80.0) 81 (81.0) A/G 17 (17.0) 19 (19.0) G/G 3 (3.0) 0 (0.0) Alelos 0.62 A 177 (88.5) 181 (90.5) G 23 (11.5) 19 (9.5) EHW 0.11 0.60 rs3088078 0.34 C/C 98 (98.0) 96 (96.0) C/T 2 (2.0) 4 (4.0) T/T 0 (0.0) 0 (0.0) Alelos 0.68 C 198 (99.0) 196 (98.0) T 2 (1.0) 4 (2.0) EHW >0.99 >0.99 a. Valor de P obtenido de la prueba exacta de Fisher. 33 7.4 Asociación de los polimorfismos de ROMO1 con la OA En la Tabla 8 se muestran las RM de los cuatro polimorfismos estudiados ajustados por edad. Observamos que los portadores del genotipo G/C del polimorfismo rs6060567 tienen dos veces menos posibilidades de presentar OA (RM=0.44, IC=95%) con respecto al homocigoto G/G, siendo su RM estadísticamente significativa (P=0.03), lo que sugiere que este genotipo pudiera ser de protección contra la OA. Por su parte, el genotipo C/C de este mismo polimorfismo presenta una RM mayor de uno, sin embargo no fue estadísticamente significativa. Para los portadores de los genotipos C/T y T/T del polimorfismo rs6060565, se obtuvo una RM menor a uno. Para el genotipo A/G del polimorfismo rs6058303 se encontró una RM=1.11, lo que indica que los portadores de este genotipo tienen 11% más de posibilidades de tener OA respecto al homocigoto A/A; además, el homocigoto G/G, presentó una RM=1 lo que implica un nulo efecto sobre el riesgo para la OA. Por último, el genotipo C/T para el polimorfismo rs3088078 tuvo una RM=1.72, lo que indica que las personas que portan este genotipo pudieran tener 72% más posibilidades de tener OA respecto al homocigoto C/C; sin embargo, esta RM no fue estadísticamente significativa. En relación al análisis por alelos, se obtuvo una RM de 0.17 para el alelo menor C del polimorfismo rs6060567, una RM de 0.29 para el alelo menor T del polimorfismo rs6060567, una RM de 0.53 para el alelo menor G del polimorfismo rs6058303 y una RM de 0.54 para el alelo menor T. Se puede observar que todas estas RM fueron menores a uno, pero ninguna fue estadísticamente significativa. 34 Tabla 8. Razones de momio para los polimorfismos del gen ROMO1 y OA (Modelo bivariado). Genotipo RMa IC 95% P rs6060567 G/G 1 G/C 0.44 0.21-0.91 0.03 C/C 1.53 0.31-7.64 0.60 Alelos G 1 C 0.66 0.37-1.19 0.17 rs6060565 C/C 1 C/T 0.69 0.35-1.35 0.28 T/T 0.72 0.11-4.57 0.73 Alelos C 1 T 0.73 0.41-1.30 0.29 rs6058303 A/A 1 A/G 1.11 0.53-2.32 0.78 G/G 1 Alelos A 1 G 0.81 0.42-1.56 0.53 rs3088078 C/C 1 C/T 1.72 0.30-9.70 0.54 T/T NA NA NA Alelos C 1 T 1.70 0.30-9.48 0.54 RMa=Razones de momio ajustadas por edad; IC=intervalo de confianza. El texto en negritas denota significancia estadística. Así mismo, se evaluaron cuatro modelos de regresión logística para determinar que variables se usarían en el análisis multivariado; para ello, se tomaron en cuenta las siguientes variables: edad, género, IMC, colesterol, glucosa, ácido úrico y lugar de nacimiento. De estamanera, el modelo que tuvo el mejor ajuste incluyó únicamente la edad, IMC, colesterol, ácido úrico y lugar de nacimiento (Modelo B) (Anexo II). 35 Una vez identificado el mejor modelo de regresión logística, nuevamente se calcularon las RM de los polimorfismos ajustando por las variables del modelo B. Tabla 9. Razones de momio para los polimorfismos del gen ROMO1 y OA (Modelo multivariado). SNP/Genotipo RMa IC 95% P rs6060567 G/G 1 G/C 0.46 0.16-1.30 0.14 C/C 1.06 1.10-11.40 0.96 Alelos G 1 C 0.62 0.27-1.44 0.27 rs6060565 C/C 1 C/T 0.56 0.21-1.49 0.25 T/T 0.18 0.00-6.02 0.34 Alelos C 1 T 0.53 0.22-1.27 0.16 rs6058303 A/A 1 A/G 1.11 0.37-3.30 0.85 G/G 1 Alelos A 1 G 0.91 0.34-2.43 0.85 rs3088078 C/C 1 C/T 0.35 0.00-21.06 0.61 T/T NA NA NA Alelos C 1 T 0.35 0.00-20.76 0.61 RMa=Razones de momio ajustadas por modelo B (edad, IMC, colesterol, ácido úrico y origen); IC=intervalo de confianza. 36 Para el polimorfismo rs6060567, el genotipo heterocigoto mantuvo un RM similar a la obtenida en el modelo bivariado, pero perdió la significancia estadística. El homocigoto C/C del polimorfismo rs6060567 mantuvo la misma dirección en la RM obtenida con el modelo ajustado solo por edad, de igual forma no fue estadísticamente significativa. En el polimorfismo rs6060565 se obtuvieron RM menores a uno para su genotipo heterocigoto y homocigoto para el alelo menor, lo mismo que sucedió en el modelo bivariado, manteniendo la misma significancia para ambos genotipos. Para el polimorfismo rs6058303 se obtuvo una RM de 1.11 teniendo el mismo resultado en el modelo ajustado solo por edad, dando la misma magnitud de riesgo; sin embargo, mantuvo un valor de P no significativo en la significancia. Finalmente, para el polimorfismo rs3088078 se obtuvo una RM de 0.35 para el heterocigoto C/T sugiriendo tres veces menos posibilidad de riesgo para la OA. Esta RM tuvo la dirección contraria en el modelo bivariado; sin embargo, mantiene la misma dirección al no presentar diferencia estadísticamente significativa en ambos modelos, no se asegura que este genotipo pueda ser de riesgo o no (Tabla 9). En el análisis por alelo, el alelo menor de los polimorfismos rs6060567, rs6060565 y rs6058303, mantuvieron la misma dirección en la asociación con la OA que la observada en el modelo bivariado, ya que su RM fue menor de uno en todos los casos. Lo mismo sucedió en la significancia de las RM de los tres polimorfismos mencionados en el modelo multivariado, compartiendo la falta de significancia estadística obtenido en el modelo bivariado. Por el contrario, el polimorfismo rs3088078 para el alelo menor T no mantuvo la dirección de la asociación ajustando solo por edad, pues se obtuvo una RM menor a uno en el modelo ajustado por edad, IMC, colesterol, ácido úrico y lugar de nacimiento. No obstante esta distinta dirección en la asociación, en el modelo multivariado la RM obtenida tampoco fue estadísticamente significativa (Tabla 9). 37 Para evaluar si existía alguna relación entre el género y los polimorfismos evaluados, se realizó un análisis estratificado por género. En los polimorfismos rs5050565, rs6058303 y rs3088078 se mantuvo la misma dirección en ambos géneros sin tener diferencia significativa, pero el polimorfismo rs6060567 al analizarse en hombres el alelo menor C fue el único que presentó una diferencia estadísticamente significativa (RM=0.04, P=0.03) (Tabla 10). Tabla 10. Razones de momio estratificadas por género para los polimorfismos del gen ROMO1 y OA (Modelo multivariado). Mujeres n= 160 Hombres n= 40 SNP/alelo RMa P RMa P rs6060567 Alelos G 1 1 C 0.91 (0.36-2.30) 0.84 0.04 (0.00-0.77) 0.03 RMa=Razones de momio ajustadas por edad, IMC, colesterol, ácido úrico y origen. El texto en negritas denota significancia estadística. Tabla 11. Comparación de los SNPs analizados en diferentes patologías reportadas en la literatura. SNP RM P OA rs6060567 0.44 0.03 Cáncer Gástrico55 rs6060567 rs6060566 1.85 1.82 1.07x10-4 1.48x10-4 Retinopatía diabética56 rs6060566 3.3 0.024 38 8. DISCUSIÓN Este es el primer estudio que describe una asociación entre los polimorfismos rs6060567, rs5050565, rs6058303 y rs3088078 del gen ROMO1 y la OA de rodilla. Nuestros resultados sugieren que estos polimorfismos potencialmente juegan un papel protector hacia el desarrollo de OA. A la fecha, poco se sabe sobre la participación del gen ROMO1 en la fisiopatología de la OA, pero también son pocas las patologías donde los SNPs de este gen han sido evaluados. Se sabe que Romo1 modula las ERO en diversos procesos normales y patológicos, pero la presencia de SNPs en su gen, puede modificar la estructura tridimensional de su transcrito alterando las condiciones homeostáticas de los tejidos, permitiendo un desequilibrio en el sistema óxido reducción (Redox) lo que provoca un incremento de ERO. A nivel condral, las ERO figuran como segundos mensajeros que participan en la degradación de moléculas esenciales para la síntesis de MEC, tales como colágena tipo II, proteoglicanos, entre otras, alcanzando un estado persistente de EO, el cual es un pivote para el desarrollo de OA [32, 33]. Uno de los principales factores que inducen estrés biomecánico articular asociado con el desarrollo de OA, es el sobrepeso [54]. Nuestros resultados muestran que el IMC fue mayor en los casos con OA que en el grupo control, lo cual coincide con lo reportado. Otro factor representativo de la OA, es la edad, y en este estudio se encontró una diferencia significativa en la edad entre casos y controles. Se ha demostrado que conforme avanza la edad, incrementa la síntesis de MMPs y agrecanasas, las cuales directamente degradan la MEC del cartílago articular [29, 30]. Con respecto al análisis de los polimorfismos genéticos de ROMO1, pudimos demostrar que el polimorfismo rs6060567 se asoció favorablemente hacia la protección de la OA, particularmente cuando el modelo se ajusta por edad y género. Posiblemente, al localizarse este SNP en una región intrónica, repercuta en el proceso del “splicing alternativo”. Si bien la distribución de los otros 39 polimorfismos fue similar en los grupos de estudio, hay una clara tendencia estadística hacia la protección. Cabe señalar que una de nuestras principales limitantes fue el tamaño de la muestra, lo que reduce significativamente el poder estadístico. En este sentido, es necesario incrementar la “n” muestral para verificar la dirección que puedan tomar las asociaciones resultantes. Por ejemplo, en otras patologías donde el tamaño de la muestra fue suficiente para tener un poder estadístico mayor al 80%, se puso en evidencia una clara asociación de estos polimorfismos, lo que podría dar soporte para entender su mecanismo de acción (Tabla 11). A este respecto, Wu et al., analizaron los polimorfismos rs6060566 y rs6060567 del gen ROMO1 en pacientes chinos con cáncer gástrico, y determinaron que ambos polimorfismos se encontraban asociados con el desarrollo de esta patología (genotipo T/C, P=1.48x10-4, RM=1.82; genotipo G/C, P=1.07x10-4, RM=1.85, respectivamente) [55]. Posiblemente la presencia de estos polimorfismos desregula la producción de ERO, y altera la homeostasis Redox intracelular, dañando al ADN, y por ende contribuyendo al desarrollo y progresión del cáncer gástrico (Tabla 11). Por su parte, Petrovic et al. evaluaron el papel del polimorfismo rs6060566 en pacientes diabéticos (tipo 2) con y sin retinopatía diabética, donde observaron una asociación positiva del genotipo C/C en aquellos pacientes con retinopatía (RM=3.3, P=0.024) [56]. Por su carácter intrónico,dicho genotipo podría estar asociado a un splicing alternativo y afectar la expresión de Romo1, lo que genera un desbalance entre la síntesis y remoción de ERO (situación que favorece la acumulación de ERO a nivel celular ocasionando daño a nivel de ADN) en patologías que cursan con estrés oxidante crónico, tales como la retinopatía diabética y otras enfermedades crónico degenerativas como la OA [20, 32] (Tabla 11). 40 Por otro lado, y con el fin de poder dar una explicación a nivel funcional de las ERO en dos patologías del sistema musculoesquelético, se hizo un estudio comparativo sobre los efectos nocivos de las ERO y óxido nítrico en condrocitos aislados de cartílagos de pacientes con OA y artritis reumatoide (AR). Se demostró que la actividad metabólica del ON fue mayor en OA en comparación con la AR. Se sabe que el ON inhibe la síntesis de proteoglicanos para mantener la homeostasis de la matriz extracelular [57], por lo que su participación es crucial en el desarrollo de OA. Además, se ha visto que las ERO también disminuyen la expresión de genes proinflamatorios, así como de genes que contribuyen al mantenimiento del cartílago articular [58, 59]. De esta manera, las ERO juegan un papel determinante para la degradación de la MEC del cartílago articular; sin embargo, la presencia de algunos polimorfismos genéticos en ROMO1, pueden ser clave para disminuir o incluso revertir el daño en el desarrollo de OA. 9. CONCLUSIÓN Las ERO juegan un papel fundamental en el metabolismo del cartílago articular, y son moduladas por la proteína Romo1. La presencia de SNPs en el gen ROMO1 es de trascendental importancia en la fisiopatología de la OA de rodilla. En este trabajo se compararon las frecuencias génicas y alélicas de polimorfismos de un solo nucleótido del gen ROMO1 de muestras de pacientes con osteoartritis primaria de rodilla con un grupo de contraste, y se pudo demostrar que el polimorfismo rs6060567 se asoció favorablemente a la protección contra la OA. Así mismo, se analizaron las variantes génicas rs5050565, rs6058303 y rs3088078 del mismo gen, pero no mostraron una asociación significativa. Esto nos obliga a explorar otros SNPs de regiones funcionales los que podrían aportar mayor evidencia sobre la participación ROMO1 en el desarrollo de la OA. 41 10. PERSPECTIVAS Para lograr un mejor acercamiento sobre la participación de ROMO1 en la OA, proponemos los siguientes puntos: Para incrementar el poder estadístico del estudio, será necesario incrementar la “n” muestral para obtener más información a este respecto. Debido a la importancia de la proteína Romo1 en la modulación de ERO, será necesario explorar otras variantes génicas dentro del mismo y analizar su participación en el desarrollo de la OA. Además, replicar este trabajo en otras poblaciones permitirá dilucidar el papel de los SNPs de ROMO1 en el desarrollo de la OA. 42 11. REFERENCIAS 1. Arden N, Nevitt M. Osteoarthritis: epidemiology. Best Pract Res Clin Rheumatol 2006; 20:3-25. 2. van der Kraan, P. M., F. Berenbaum, F. J. Blanco, B. Cosimo de, F. Lafeber, E. Hauge, A. Higginbottom, A. Ioan-Facsinay, J. Loughlin, I. Meulenbelt, E. Moilanen, I. Pitsillidou, A. Tsezou, J. van Meurs, T. Vincent, R. Wittoek, R. Lories and E. S. g. i. OA. Translation of clinical problems in osteoarthritis into pathophysiological research goals .RMD Open 2016; 2(1): e000224. 3. Woolf AD, Pfleger B. Burden of major musculoskeletal conditions. Bull World Health Organ 2003; 81:646-656. 4. Poulet B, Beier F.Targeting oxidative stress to reduce osteoarthritis. 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