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Salus online Vol. 12 Sup. 1 - Biología Molecular - Diagnóstico molecular p. 233 Contribución de la Universidad de Carabobo, Sede Aragua al diagnóstico molecular y atención de pacientes con enfermedades genéticas. José A. Martínez1, Manuel Rolo2, Leidys Osorio2, Narviz Pulido3, Zorella Blanco3 , Nancy Moreno3 RESUMEN Durante las últimas décadas en los países desarrollados ha ocurrido un descenso en las principales causas de mortalidad infantil; mientras que las anomalías congénitas y las enfermedades de origen genético, han pasado a ocupar un lugar prominente como problema de salud pública; esta tendencia se observa también en países en vías de desarrollo, como es el caso de Venezuela, donde ya se ha descrito la existencia de varios focos geográficos de enfermedades genéticas. En este trabajo se presenta un resumen sobre parte de la contribución que dos equipos de investigadores de la Universidad de Carabobo Sede Aragua, han realizado en cuanto al diagnóstico molecular y la atención de pacientes con enfermedades genéticas de la Región Centro Occidental de Venezuela. Palabras clave: Enfermedades genéticas Venezuela Fibrosis quística, anemia drepanocítica, microsatélites cromosoma Y ABSTRACT Contribution of Universidad de Carabobo Sede Aragua to molecular diagnosis and attention of patients with genetic diseases During the last decades there has been a decrease of the principal causes of infant mortality in developed countries, whereas congenital anomalies and genetic disease have become a prominent problem in public health. This tendency is also observed in developing countries, as it is the case of Venezuela, where there has already been described the existence of several geographical focus of genetic diseases. In this study is shown a summary on a part of the contribution that two researcher teams of the Universidad de Carabobo Sede Aragua, have carried out for the application of molecular diagnostic and attention of genetic diseases in patients from the Western - Center Region of Venezuela. Key words: Genetic diseases Venezuela, Cystic fibrosis, sickle cell disease, chromosome Y microsatellites, 1Departamento de Biología Universidad Pedagógica Experimental Libertador, Núcleo de Maracay. 2Laboratorio de Genética Humana Unidad Proyecto Aragua Universidad de Carabobo Sede Aragua. 3Laboratorio de Biología Molecular CIADANA Universidad de Carabobo Sede Aragua. Correspondencia Nancy Moreno. E-mail: nanmorja@movistar.net.ve ARTICULO DE REVISION Salus online Vol. 12 Sup. 1 - Biología Molecular - Diagnóstico molecular p. 234 \ INTRODUCCIÓN En las últ imas décadas se ha observado en los países desarrol lados un proceso denominado transición epidemiológica, consistente en una reducción de enfermedades nutr ic ionales e infecciosas y un aumento progresivo de patología crónica de causal idad compleja donde se manif iesta la interacción de la predisposición genética y los factores ambientales, como la hipertensión y la diabetes mell itus (1) , de igual forma las enfermedades de origen monogénico han pasado a ocupar un lugar prominente como problema de salud pública en var ios países, por ejemplo en Francia la Fibrosis Quíst ica (FQ) en la región de Bretaña t iene una incidencia de 1/2630 (2). En América Latina es indudable que los trastornos de causa total o parcialmente genética, están adquir iendo relevancia para la salud públ ica (1); en el caso de Venezuela, esta situación se ref leja en la existencia de focos geográf icos para varias enfermedades de origen genético (3,4). Al hacer una revisión de los trabajos de investigación presentados en el país en los Congresos auspiciados por la Sociedad Venezolana de Genética, se pone de manif iesto que los pacientes con este t ipo de patología han sido atendidos en su mayoría por el sector públ ico, principalmente por el Inst ituto Venezolano de Invest igaciones Cient íf icas (IVIC) y las Unidades de Genética Médica que funcionan en var ias Universidades: Zul ia, Central, Los Andes, Oriente, Centro Occidental y Carabobo (Sedes Aragua y Valencia). Toda la experiencia acumulada por el trabajo real izado en el área de genét ica humana en estas inst ituciones, debería const ituir un pilar fundamental para el recién creado Centro Nacional de Genét ica. Desde hace var ios años, los equipos de investigadores del Laborator io de Biología Molecular del CIADANA y el Laborator io de Genét ica Humana de la Unidad Proyecto Aragua (UPA) ambas dependencias de la Facultad de Ciencias de la Salud, de la Universidad de Carabobo Sede Aragua, desarrol lan proyectos conjuntos para la apl icación del anál is is de ADN humano en el diagnóst ico molecular de enfermedades de origen genético. Actualmente se dispone de un banco de muestras de ADN de pacientes con enfermedades de origen genético conocido o presuntamente genético, de la Región Centro Occidental de Venezuela; hasta los momentos se han generado conocimientos importantes, que t ienen apl icación principalmente en el asesoramiento genét ico de pacientes con FQ y de pacientes con presencia de genitales ambiguos, lo cual conduce a mejorar la cal idad de vida de estas personas y sus grupos famil iares, al precisar el diagnóstico y reducir la incert idumbre. A continuación se presenta un resumen de resultados previamente publicados en relación al trabajo de invest igación sobre el diagnóstico molecular de FQ, anemia drepanocít ica y un análisis de marcadores microsatél ites del cromosoma Y. Fibrosis quística (FQ) La FQ es una enfermedad de et iología genética con un patrón de herencia autosómico recesivo, cuya causa radica en mutaciones del gen que codif ica para la proteína denominada reguladora de la conductancia de la membrana (CFTR por sus siglas en inglés: Cystic Fibrosis Transmembrane Regulator) involucrada en el transporte de iones cloro y de sodio; por lo tanto la alteración de su funcionamiento provoca un transporte anormal de estos electrol itos a través de las membranas epitel ia les apicales, esta anomalía incrementa la viscosidad de las secreciones y se afectan varios órganos como los pulmones, páncreas, el s istema bi l iar y el reproductor (5). La incidencia de Salus online Vol. 12 Sup. 1 - Biología Molecular - Diagnóstico molecular p. 235 FQ es mayor en la población caucásica del centro y norte de Europa, donde se reportan un valor de 1/2500 nacidos vivos. Se han descr ito aproximadamente 1600 mutaciones causantes de la enfermedad, siendo la más común la denominada Delta F508, originada por una deleción de tres nucleótidos en la posición 508 del exón 10 del gen CFTR. Esta mutación presenta una f recuencia muy variable en función de la composición étnica de las poblaciones, en Latinoamérica se observa gran variabi l idad en su f recuencia, por ejemplo 57% en Argentina (6) y 37,9% en Cuba (7); en Venezuela se han reportado f recuencias de 50% en una muestra de 41 pacientes atendidos en el Hospital de Niños “J M de Los Ríos”(8) ubicado en Caracas, mientras que en la ciudad de Maracaibo, capital del estado Zul ia, ubicado en el Occidente del país se analizaron 30 pacientes con FQ, de los cuales el 29,6% t iene la mutación Delta F508 (9) . Los trabajos sobre diagnóst ico molecular de FQ, l levados a cabo conjuntamente por el Laborator io de Biología Molecular y la UPA, se inic iaron con la indagación de la mutación Delta F508 en pacientes de la Región Centro Occidental de Venezuela, ut i l izando un método basado en la amplif icación de ADN mediante la Reacción en Cadena de la Pol imerasa (PCR), acoplado a una digestión con la enzima de restr icción Mbo I . En este sentido Torres y cols.(10) analizaron cinco pacientes sin relación de parentescoy seis famil ias que presentaban al menos un caso índice de FQ, todos el los atendidos en el Servicio de Neumonología Pediátr ica de la Ciudad Hospitalar ia “Dr. Enr ique Tejera” en Valencia Estado Carabobo; en este caso el 41,6% de los pacientes presenta la mutación Delta F508, esta frecuencia es mayor a la reportada por Rolo y cols.(11) en un estudio de 20 famil ias provenientes de la Región Central del país y cada una de el las con un caso índice para FQ; aquí se encontró que la mutación Delta F508 se presenta con f recuencia de 32,5%. En un trabajo posterior de Osorio y cols.(12) se revisaron diez histor ias cl ínicas de pacientes atendidos en la Unidad de Fibrosis Quíst ica del Hospital Central de Maracay y diagnosticados con FQ en la UPA y el Laborator io de Biología Molecular; se determinaron las característ icas fenot ípicas y su relación con el genotipo; se formaron dos grupos según el genotipo: El Nº1, integrado por individuos con genotipo compuesto, donde uno de los alelos no está identif icado y el otro pertenece a mutaciones consideradas severas como Delta F508 y G542X (13) y en el Nº 2 se incluyeron los pacientes que no poseen ninguna de las cinco mutaciones indagadas, es decir su genotipo aún no está def inido. Entre ambos grupos se observaron diferencias en relación a var ios factores: 1) el promedio de la edad al momento del diagnóst ico en el grupo1 fue de 1,92 años, mientras que en el grupo 2, fue de 4,26 años; cuando se trata de mutaciones con menor grado de sever idad, los síntomas se manif iestan más tardíamente y la edad del diagnóst ico es muy var iable, existe descr ipción de casos diagnosticados en edad promedio de 4,8 años (14), mientras que en Chi le se reportó un paciente a quien se le realizó el diagnóst ico a los 18 años (15), 2) en cuanto a la concentración de cloruros en sudor, se observa que los valores más elevados están acompañados por la presencia de un alelo con mutación severa; en el grupo 1 el valor promedio es de 109,9 mEq/L (rango 70,9 mEq/L – 187,0 mEq/L), mientras que en el grupo 2 es de 82,8 mEq/L (rango 44,5 mEq/L – 108,0 mEq/L) y 3) la diferencia más resaltante entre ambos grupos se encuentra en las manifestaciones cl ínicas, Salus online Vol. 12 Sup. 1 - Biología Molecular - Diagnóstico molecular p. 236 así en los pacientes del grupo 1, con al menos una mutación considerada como de mayor gravedad, t ienen una afectación digestiva severa; mientras que los pacientes del grupo 2 muestran diversidad de manifestaciones cl ínicas y de acuerdo a la puntuación cl ínica de Shwachman y Brasf ield, el grado de afectación de la enfermedad en promedio es leve. En este estudio se evidenció que un genotipo con al menos una mutación considerada como severa, es un factor predict ivo de complicaciones digestivas. El trabajo desarrol lado en la patología FQ, permite ofrecer a la comunidad un servic io para el diagnóstico cl ínico y la indagación de cinco mutaciones (Delta F508, G542X, G551D, N1303K y R553X); actualmente se real iza una investigación para la identif icación de portadores sanos, en famil ias donde existen mutaciones que son diferentes a las cinco invest igadas hasta ahora; para lograr este objet ivo se ut i l izará un método indirecto basado en la asociación de marcadores extragénicos del gen CFTR, con las mutaciones causantes de FQ (16). Esta invest igación será de gran ut i l idad para el asesoramiento genét ico, ya que más del 50% de los pacientes con diagnóstico conf irmado de FQ, t ienen mutaciones no identif icadas, en consecuencia se dif iculta la detección de portadores sanos, aspecto muy necesario para el asesoramiento pre-concepcional de las parejas y un eventual diagnóst ico prenatal. En este momento este trabajo adquiere importancia nacional, dado que el Minister io del Poder Popular para la Salud, a través de la Dirección de Salud Poblacional, creó un programa para atender el problema de la Fibrosis Quíst ica; es importante resaltar que una de las mayores experiencias sobre esta patología se t iene en la Universidad de Carabobo Sede Aragua. Anemia drepanocítica. La drepanocitosis o anemia falc iforme es una enfermedad hereditaria con un patrón de herencia autosómico recesivo, ocasionada por la sust itución de un solo nucleót ido (GAG�GTG) en el codón 6 del gen que codif ica para la cadena Beta de la hemoglobina; este cambio hace que el residuo de ácido glutámico normalmente ubicado en la posición 6 de las cadena Beta, esté sust ituido por valina; esto trae como consecuencia que a baja presión atmosférica de oxígeno, las moléculas adyacentes de hemoglobina mutada, se acoplen una a otras formando f ibras helicoidales que deforman la célula y los eritrocitos falciformes r ígidos t ienden a obstruir los capilares y ocasionan un transporte inadecuado a los tej idos. Esta enfermedad t iene una f recuencia relat ivamente alta en Venezuela, sobre todo en las poblaciones de la Región Centro Norte Costera (17) y en Islas de Toas, en el Estado Zul ia donde se han publ icado f recuencias de 13% (18). Para el diagnóstico de esta enfermedad los métodos más ut i l izados actualmente son la cromatograf ía de alta resolución y los basados en el anál is is de ADN. Martínez y cols. (19) ut i l izaron un ensayo de Reacción en Cadena de la Pol imerasa acoplado a un análisis con la enzima de restr icción Bsu 36I para identif icar enfermos drepanocít icos (homocigotos HbSS) y portadores del rasgo drepanocít ico (heterocigotos HbAS) en una muestra de población de pacientes en su mayoría del Estado Aragua. Este t ipo de diagnóstico es importante para la ident if icación neonatal de homocigotos y heterocigotos, lo cual es dif íc i l lograr por métodos rut inar ios, como la electroforesis en acetato de celulosa, ya que en los recién nacidos existe una concentración alta de hemoglobina fetal y el lo interf iere en la detección de la hemoglobina S. Salus online Vol. 12 Sup. 1 - Biología Molecular - Diagnóstico molecular p. 237 La anemia drepanocít ica muestra expresividad cl ínica var iable y ello es debido a la inf luencia de factores ambientales y genéticos, entre éstos últ imos uno de los más importantes son los haplot ipos Beta- globina, término que en este caso se ref iere a la combinación de sit ios reconocidos o no por enzimas de restr icción, que están ubicados a ambos lados del gen Beta-globina; los haplot ipos toman el nombre de las regiones de Áfr ica y Asia donde son predominantes; por ejemplo Senegal, asociado a cuadros cl ínicos de menor sever idad seguido del haplot ipo Benin; el Bantú (CAR, por sus siglas en inglés Central Afr ican Republ ic) se asocia a la forma más severa de la enfermedad y los haplot ipos Camerún y Arabe-Saudi se vinculan con una cl ínica de sever idad intermedia (20). Moreno y cols. (21) invest igaron los haplot ipos Beta globina en una muestra de 48 pacientes drepanocít icos del estado Aragua, para el lo anal izaron siete sit ios pol imórf icos de la famil ia de genes de la Beta globina y los haplot ipos con mayor f recuencia fueron Benín (0,479) y Bantú (0,406); el predominio de ambos, es una documentación genét ica de los registros histór icos sobre el or igen de los esclavos afr icanos traídos a Venezuela durante la época colonial, quienes procedían de Bantú y Sudán, este últ imo ubicado en el área de Benín (22). En virtud que la anemia drepanocít ica se presenta con f recuencia alta en países lat inoamericanos y del Car ibe, la Organización Panamericana de la Salud (OPS) en su reunión efectuada en Río de Janeiro el 20 de junio de 2007 (23), identif icó a esta patología como un blanco adecuado para programas de prevención y control en los países que lo ameriten. La zona Centro Norte Costera de Venezuela, const ituye uno de los principalesfocos de esta enfermedad; en este sent ido es recomendable que las autoridades sanitar ias, a través de la Dirección de Salud Poblacional del Ministerio del Poder Popular para la Salud (MPPPS) establezca un programa que incluya tamizaje neonatal, seguimiento de casos, apoyo al tratamiento de pacientes y fortalecimiento de los laborator ios de diagnóst ico y los lugares de atención médica. Marcadores microsatélites del cromosoma Y El Cromosoma Y es un elemento acrocéntr ico, pequeño, que cont iene alrededor de 6 x 107 pares de bases (pb); el 60% de su ADN está constituido por secuencias repetidas, principalmente de t ipo microsatélite o STR (Short Tandem Repeat), muy pol imórf icas, es decir el número de repet ic iones es variable de un individuo a otro. La mayor parte de su información no se recombina durante la meiosis y su herencia es exclusivamente paterna. Estas característ icas lo hacen part icularmente út i l para efectuar estudios de ident if icación humana, tanto en el ámbito de f i l iación como en el forense, por la posibi l idad de investigar la identidad y sexo en casos de desastres en masa, identif icación de responsables en casos de violación, determinación de vínculos de f i l iación en ausencia del progenitor (24,25) o también ser ut i l izados en genética poblacional debido a que permiten inferir sobre la migración y mezcla, entre otros dist intos mecanismos evolut ivos que dan cuenta de las poblaciones humanas (26); además, hoy en día ha cobrado mucha importancia su uso en el área cl ínica, en donde la amplif icación de segmentos específ icos, signif ica una estrategia rápida y conf iable en los casos donde no se puede evidenciar la presencia del cromosoma Y mediante citogenét ica convencional. Salus online Vol. 12 Sup. 1 - Biología Molecular - Diagnóstico molecular p. 238 Entre los pr incipales microsatél ites que han sido anal izados en diversas poblaciones se encuentran los identif icados como: DYS19 , DYS390 , DYS391 y DYS393 (27, 28). Para cada uno de estos marcadores existe un número determinado de alelos, los cuales se denominan de acuerdo al número de veces que presenta la unidad de repetic ión y al tamaño del producto PCR, expresado en pares de bases (pb); por ejemplo, para DYS19 cuyo motivo de repetic ión es un tetranucleót ido (TAGA), que puede repetirse entre 10 y 19 veces; se han identif icado hasta el momento diez alelos, cuyos tamaños osci lan entre 174 y 210 pb (29) El trabajo de Pulido y cols. (30) y Pul ido (31) condujo a la determinación de f recuencias alél icas y Diversidad Genética (DG) para los microsatél ites DYS19 , DYS390 , DYS391 y DYS393 , en una muestra poblacional de 150 hombres residentes en Maracay y poblaciones de su entorno. Los resultados que se muestran en la Tabla 1 revelan un polimorf ismo var iable para cada uno de los sistemas analizados. Alelos Aragua n= 150 Caracas (32) n= 62 Maracaibo(32) n= 111 DYS19 12 0,033 0,016 - 13 0,146 0,113 0,099 14 0,453 0,468 0,685 15 0,240 0,258 0,198 16 0,113 0,064 0,009 17 0,013 0,081 0,009 DYS390 21 0,126 0,145 0,027 22 0,093 0,048 0,081 23 0,246 0,306 0,288 24 0,433 0,419 0,559 25 0,093 0,082 0,036 26 DG 0,006 0,722 - 0,700 0,009 0,596 DYS391 9 0,046 0,097 0,027 10 0,540 0,468 0,423 11 0,400 0,419 0,505 12 0,013 0,016 0,036 13 DG - 0,549 - 0,596 0,009 0,564 DYS393 10 - - 0,009 11 0,006 - - 12 0,166 0,145 0,198 13 0,706 0,724 0,694 14 0,106 0,065 0,090 15 DG 0,013 0,464 0,065 0,444 0,009 0,471 Tabla 1: Frecuencias alélicas y Diversidad Genética de los marcadores DYS19, DYS390, DYS391 y DYS393 en poblaciones venezolanas (GD: diversidad genética) Salus online Vol. 12 Sup. 1 - Biología Molecular - Diagnóstico molecular p. 239 La var iación en el número de alelos detectados y las diferencias en las f recuencias alél icas, inf luyen directamente en el valor de DG; en relación a este aspecto, al comparar los resultados de este estudio con valores de DG obtenidos en otras poblaciones venezolanas, se observan valores similares o l igeramente inferiores para los microsatél ites DYS391 y DYS393, mientras que los microsatél ites DYS19 y DYS390 presentan valores superiores a los calculados para Caracas y Maracaibo (32). Las diferencias existentes pudieran atr ibuirse pr incipalmente a que en este trabajo se anal izó población residente en el Estado Aragua, cuya ubicación geográf ica y cercanía a la capital del país contr ibuye a que sea uno de los estados con una población más abierta y con uno de los coef icientes de consanguinidad con menor valor, como lo revelan los estudios sobre la distr ibución de los apel l idos en Venezuela (33). El pol imorf ismo elevado en la muestra anal izada es una de las característ icas requeridas para que puedan ser ut i l izados en estudios de ident if icación humana en conjunto con otros marcadores. Debido a que los marcadores microsatélites del cromosoma Y se heredan en conjunto como un bloque, resulta de interés analizar las diferentes combinaciones en las cuales se presentan los alelos ident if icados en los STRs objeto de estudio. Del total de 150 individuos correspondiente a la muestra poblacional del Estado Aragua, se detectaron 68 haplot ipos, con un valor de Diversidad Haplot ípica de 0,9656; es decir que al ut i l izar estos cuatro marcadores se incrementa la probabi l idad que dos individuos tomados al azar dentro de la población tengan haplot ipo diferente, por lo tanto, hay mayor ventaja al emplear los cuatro microsatélites en conjunto, en lugar de trabajar con uno solo. Los resultados de este trabajo son importantes porque contr ibuyen a la formación de bases de datos de microsatél ites del cromosoma Y en población de Aragua, que servirán como referencia para los cálculos estadíst icos ut i l izados en la investigación de paternidad o la resolución de casos forenses y cr iminalíst ica; si bien ya existen en el país dos bases de datos donde se incluyen estos marcadores (32), es conveniente que cada región disponga de una base de datos, ya que al haber una población con un grado alto de mestizaje biológico, se genera mayor diversidad genét ica entre los individuos. Por otra parte, la existencia de ensayos estandarizados para ident if icar alelos de microsatél ites del cromosoma Y, es una herramienta muy importante en el estudio de pacientes con trastornos asociados a la diferenciación sexual, cuya manifestación característ ica es el desarrol lo de genitales ambiguos. En estos casos la realización de pruebas moleculares que permitan determinar la presencia de secuencias del cromosoma Y, genera información de gran ut i l idad para el asesoramiento famil iar que br inda el médico genet ic ista. La generación de conocimientos que se ha obtenido como resultado de la investigación en los tres sistemas presentados anteriormente, t iene impacto social por cuanto representa una contr ibución fundamental para el servic io que la Universidad de Carabobo Sede Aragua, ofrece a la comunidad principalmente a pacientes con la patología FQ y aquellos con presencia de genitales ambiguos, lo cual contr ibuye a mejorar la cal idad de vida de estos pacientes y sus famil ias. Por otra parte, un aspecto muy importante desarrollado por ambos Salus online Vol. 12 Sup. 1 - Biología Molecular - Diagnóstico molecular p. 240 laborator ios es la formación de recursos humanos, evidenciada en la real ización de trabajos especiales de Pregrado, Especial ización, Maestr ía y Tesis de Doctorado, pasantías, cursos de extensión y asignaturas de Postgrado. AGRADECIMIENTO Agradecemos a todoslos pacientes que dieron el consentimiento para participar en las investigaciones presentadas en este trabajo. Damos las gracias a la Dra. Flor Herrera del Instituto BIOMED, por sus sugerencias durante la preparación del manuscrito. Este trabajo fue financiado por el Consejo de Desarrollo Científico y Humanístico de la Universidad de Carabobo y la Empresa Industria de Electrodomésticos CA (Aportes LOCTI). BIBLIOGRAFIA 1. Penchaszadeh V. Genética Humana y Salud Pública. 2002. Disponible en http://www.bvs.org.ar/genética. Consulta 30-01-2009. 2. 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