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INSTITUTO UNIVERSITARIO DE CIENCIAS DE LA SALUD FUNDACION HÉCTOR A. BARCELÓ FACULTAD DE MEDICINA Guía de Genética PATRONES DE HERENCIA Cátedra Histología Embriología y Genética Revisión 2023 Equipo Docente Genética Carrera de Medicina TIPOS DE HERENCIA La forma en que se transmiten de una generación a la siguiente los fenotipos resultantes de la interacción del genotipo con el ambiente se denominan Patrones Hereditarios. Existen distintos patrones de herencia, esto es, distintas formas de transmitir rasgos o enfermedades cuya información se encuentra presente en nuestros genes, dependiendo de la ubicación precisa del gen en cuestión. Debemos recordar que el núcleo de una célula humana somática posee 46 cromosomas y que además encontramos ADN en las mitocondrias. Por otra parte, de los 46 cromosomas nucleares, 44 son los llamados cromosomas somáticos o autosomas y los dos restantes corresponden al par sexual, también llamados gonosomas. Las Enfermedades Genéticas según su Tipo de Herencia se clasifican en: • Enfermedades Monogénicas o Mendelianas: en los que hay un único gen alterado. Estos trastornos se clasifican en función del modo en que se heredan en las familias: Autosómico Dominante, Autosómico Recesivo o Ligado al Cromosoma X. • Enfermedades con Patrón de Herencia Multifactorial. • Cromosomopatías. • Enfermedades con un Tipo de Herencia Especial: Enfermedades genéticas de las mitocondrias, Enfermedades por alteraciones de la impronta genómica. Trastornos mendelianos monogénicos Las enfermedades monogénicas humanas se denominan a menudo trastornos - mendelianos, porque obedecen a los principios de transmisión genética propuestos en los trabajos clásicos de Gregor Mendel El modelo de herencia de un rasgo fenotípico determinado o de una enfermedad se establece mediante un análisis genealógico. Se registran todos los miembros de la familia (estén o no afectados) en un árbol genealógico con ayuda de símbolos normalizados. Un alelo dominante (A) y un alelo recesivo (a) pueden mostrar tres formas de herencia mendeliana: autosómica dominante, autosómica recesiva y ligada al cromosoma X. Alrededor de 65% de los trastornos monogénicos humanos tienen carácter autosómico dominante, 25% son autosómicos recesivos y 5% se encuentran ligados al cromosoma X. Árboles genealógicos Los trastornos monogénicos se caracterizan por sus patrones de transmisión en las familias. Para establecer el patrón de transmisión, un primer paso habitual es la obtención de información relativa a la historia familiar del paciente; el resumen de los Carrera de Medicina detalles de esta información queda plasmado en el árbol genealógico, La familia ampliada que queda recogida en este tipo de árboles genealógicos se denomina árbol de parentesco Relaciones en un árbol familiar. La probando(paciente), III-5 (flecha), representa un caso aislado de un trastorno genético. Tiene cuatro hermanos, III-3, III-4, III-7 y III-8. Su pareja/cónyuge es III-6, y tienen tres hijos (su progenie F1). La probando tiene nueve familiares en primer grado (sus padres, sus hermanos y sus hijos), nueve familiares en segundo grado (abuelos, tíos y tías, sobrinos y sobrinas, y nietos), dos familiares en tercer grado (primos hermanos) y cuatro familiares en cuarto grado (primo hermano de primera generación). IV-3, IV-5 y IV-6 son primos segundos de IV-1 y IV-2. IV-7 y IV-8, cuyos padres son consanguíneos, están doblemente relacionados con la probando: son familiares en segundo grado a través del padre y familiares en cuarto grado a través de la madre. HERENCIA AUTOSÓMICA Patrones hereditarios y correlación en los árboles genealógicos Carrera de Medicina Herencia autosómica recesiva Las enfermedades autosómicas recesivas solamente afectan a los homocigotos recesivos. Dado que un individuo solamente hereda uno de los dos alelos de cualquier locus a partir de uno de sus progenitores, los homocigotos deben haber heredado un alelo mutante de cada uno de sus progenitores. Árbol familiar típico de una herencia autosómica recesiva. Características de la herencia autosómica recesiva • Un fenotipo autosómico recesivo, cuando aparece en más de un miembro de un grupo familiar, se observa característicamente sólo en los hermanos del probando, no en los padres, los hijos ni otros familiares. • En lo que se refiere a la mayor parte de las enfermedades autosómicas recesivas, los individuos de ambos sexos tienen una probabilidad similar de presentar afectación. • Los padres de un niño afectado son portadores asintomáticos de alelos mutantes. • Los padres de la persona afectada pueden ser en algunos casos consanguíneos. Esta situación es especialmente probable y el gen responsable del trastorno es infrecuente en la población general. • El riesgo de recurrencia en cada hermano del probando es de 1/4. Herencia autosómica dominante Más de la mitad de todos los trastornos mendelianos se hereda en forma de rasgos autosómicos dominantes. El individuo sano es homocigoto recesivo Carrera de Medicina Árbol familiar típico de una herencia autosómica dominante. Características de la herencia autosómica dominante • El fenotipo aparece generalmente en todas las generaciones y uno de los progenitores de cada uno de los individuos afectados también presenta afectación. Son excepciones reales o aparentes a esta norma en genética clínica: a) los casos originados a partir de mutaciones recientes en un gameto de un progenitor fenotípicamente normal, y b) los casos en los que el trastorno no se expresa (no presenta penetrancia). • Cada hijo de un progenitor afectado presenta un riesgo del 50% de heredar el rasgo. • Los familiares fenotípicamente normales no transmiten el fenotipo a sus hijos. • Los individuos de ambos sexos tienen una probabilidad similar de transmitir el fenotipo a sus hijos de ambos sexos. • Una proporción significativa de casos aislados se debe a una mutación nueva. HERENCIA LIGADA AL CROMOSOMA X Los cromosomas X e Y, que son los responsables de la determinación sexual, se distribuyen de manera desigual a los hombres y a las mujeres en las familias, Dado que los individuos de sexo masculino sólo poseen un cromosoma X, mientras que los de sexo femenino poseen dos, sólo hay dos posibles fenotipos en los hombres y tres posibles fenotipos en las mujeres, en lo que se refiere a un alelo mutante. El hombre solo tiene un X, por lo tanto es hemicigótico para el X, puede tener un X con alelo mutado (presenta la enfermedad) o el X con alelo sano La mujer al tener 2 X, por lo tanto con respecto a un determinado alelo, puede des Homocigota dominante, heterocigota u homocigota recesivo (similar a los autosomas) Carrera de Medicina Herencia recesiva ligada al cromosoma X La herencia de los fenotipos recesivos ligados al cromosoma X sigue un patrón bien definido y fácilmente reconocible Características de la herencia recesiva ligada a X • La incidencia del rasgo es mucho mayor en los hombres que en las mujeres. • Las mujeres heterocigotas no suelen presentar afectación, pero algunas expresan la enfermedad con una intensidad variable, determinada según el patrón de inactivación X. • Un hombre afectado transmite el gen responsable de la enfermedad a todas sus hijas. Cada hijo de cada hija tiene una probabilidad del 50% de heredarlo. • El alelo mutante no se transmite generalmente nunca de manera directa desde un padre a su hijo de sexo masculino, pero los hombres afectados lo transmiten a todas sus hijas. • El alelo mutante se puede transmitir a través de una serie de mujeres portadoras; en estos casos, los hombres afectados de un grupo familiar están relacionados a través de las mujeres. • Una proporción significativa de casos aislados se debe a mutaciones nuevas En general (conexcepciones) aquellos genes que codifican proteínas funcionales (ejem Enzimas,factores) tienen un patrón hereditario recesivo, y los genes que codifican proteínas estructurales (ejem Fibras) tiene patrón hereditario dominante Excepciones a los patrones de herencia simple mendeliana • Trastornos derivados del ADN mitocondrial (las leyes de Mendel se cumplen para el ADN nuclear) Árbol genealógico con demostración de un trastorno recesivo ligado a X como la hemofilia A, transmitido desde un individuo de sexo masculino afectado a través de los individuos de sexo femenino hasta un nieto y un bisnieto de sexo masculino afectados. Carrera de Medicina • MOSAICISMO. El mosaicismo define la presencia de dos o más líneas celulares genéticamente distintas en los tejidos de una persona. Lo causa una mutación que aparece durante el desarrollo embrionario, fetal o extrauterino. • Inactivación del cromosoma X. • Impronta y disomía uniparental( veremos más adelante enfermedad de Prader- Willi) Factores que influyen en los patrones de los árboles genealógicos Penetrancia y expresividad Muchos trastornos genéticos presentan una segregación bien definida en las familias, lo que quiere decir que el fenotipo anómalo se puede diferenciar fácilmente del fenotipo normal. Sin embargo, en la experiencia clínica algunos trastornos no se expresan en absoluto en un individuo a pesar de que este individuo presente el mismo genotipo que da lugar a la expresión de la enfermedad en otros miembros de su familia. En estos otros casos, el mismo trastorno puede manifestar una expresión extremadamente variable en términos de gravedad clínica, de la gama de síntomas o de la edad de inicio Hay dos mecanismos bien definidos a través de los cuales se pueden producir estas diferencias en la expresión: la penetrancia reducida y la expresividad variable. La penetrancia es la probabilidad de que un gen presente cualquier nivel de expresión fenotípica. Cuando la frecuencia de expresión de un fenotipo es inferior al 100% (es decir, cuando algunos de los individuos con el genotipo apropiado no muestran en absoluto el fenotipo correspondiente), decimos que el gen muestra una penetrancia reducida. La penetrancia es un concepto de todo o nada. Es el porcentaje de personas con un genotipo de predisposición que sufre realmente la enfermedad, al menos en un cierto grado el fenotipo. No confundir penetrancia con dominancia. La expresividad es la gravedad de la expresión del fenotipo en individuos que presentan el mismo genotipo causante de la enfermedad. Cuando la gravedad de la enfermedad difiere en las personas que poseen el mismo genotipo, decimos que el fenotipo muestra una expresividad variable. Incluso en el mismo árbol de parentesco, dos individuos portadores de los mismos genes mutantes pueden presentar algunos signos y síntomas en común, mientras que el resto de las manifestaciones de sus enfermedades respectivas puede ser muy diferente, según los tejidos u órganos afectados.
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