La aterosclerosis: ejemplo de enfermedad genética multifactorial

En los países desarrollados, estudios epidemiológicos indican que alrededor del 3% de los embarazos termina en el nacimiento de niños con defectos genéticos; que el 40% de la mortalidad infantil tiene su origen en enfermedades genéticas; y que de un tercio a la mitad de los ingresos en clínicas pediátricas se deben a enfermedades que tienen algún componente genético. El mismo tipo de estudio sugiere que, al menos, uno de cada 20 individuo con menos de 25 años en la actualidad desarrollan una enfermedad con un importante componente genético.
Por otra parte, hablar de enfermedades no genéticas conduce a confusión, ya que el desarrollo de cualquier individuo depende de la acción recíproca de factores genéticos y ambientales. Así, cada vez se extiende más la idea de que incluso la susceptibilidad a enfermedades infecciosas y las defensas de un individuo contra ellas son caracteres determinados también genéticamente.
FACTORES DE RIESGO
Un ejemplo claro de la interacción de factores genéticos ambientales lo proporciona la aterosclerosis, enfermedad cardiovascular que constituye la primera causa de mortalidad en los países desarrollados. Los factores de riesgo de esta enfermedad coronaria son la hiperlipidemia, los agentes tóxicos presentes en el humo de tabaco y la hipertensión. Otros factores de riesgo son la obesidad, el estrés y la falta de ejercicio. La mitad de las muertes que provoca se deben a alteraciones en las arterias coronarias. Los cambios en estos vasos sanguíneos que preceden a la formación de las placas ateroescleróticas no están aún claros, pero la hipótesis de trabajo más aceptado propone que el suceso primario es la lesión de las células endoteliales que recubren la pared arterial. Tras la lesión endotelial primaria, diversas células del torrente sanguíneo son atraídas por las sustancias que se liberan en la lesión y forman la placa ulcerada.
Desde hace tiempo se sabe que hay factores genéticos implicados en el desarrollo de la enfermedad coronaria. Actualmente, hay pocas dudas sobre la inclusión de la enfermedad coronaria en el grupo de las enfermedades multifactoriales, esto es, enfermedades controladas por la interacción de varios genes con factores ambientales.
Diversas patologías de las llamadas mendelianas o monogénicas constituyen un factor de riesgo para el desarrollo de la enfermedad multifactorial. La lista de patologías monogénicas relacionadas con la enfermedad coronaria es bastante amplia, aunque por sufrecuencia en la población hay dos autosómicas dominantes que destacan: la hiperlipidemia familiar combinada (HFC) y la hipercolesterolemia familiar (HFC).
La frecuencia de la HFC se estima entre un 0,3% y un 2%, lo que sugiere que es un desorden genético común entre humanos y, quizás la causa principal de desarrollo precoz de la enfermedad coronaria, y puede ser responsable del 20% de los infactores en menos de 55 años. Se caracteriza por presentar tres fenotipos lipídicos: hipercolesterolemia, hipertrigliceridemia, o ambas. El fenotipo lipídico varia entre los afectados dentro de la misma familia e incluso puede variar con el tiempo dentro de un mismo individuo. Inicialmente, se sugirió que era una enfermedad autosómica dominante debido a la alteración de un solo gen; pero hoy se piensa que se trata de una patología genéticamente heterogénea y que alteraciones en la lipopreteina lipasa, una enzima implicada en la hidrólisis de triglicéridos, pueden ser responsables de la tercera parte de los casos de HFC.
La HF es la enfermedad monogénica mejor conocida que afecta al metabolismo lípido. Se estima que hay un afectado por cada 500 individuos y que es responsable de entre un 5% y un 10% de los infartos en personas menores de 55 años. El signo bioquímico más característico de esta enfermedad es un nivel de colesterol elevado, concretamente del LDL- colesterol, frente a niveles normales de HDL-colesterol, VLDL-colesterol y triglicéridos. Los adultos afectados pueden presentar síntomas clínicos tales como depósitos de colesterol en los tendones, depósitos grasos en los párpados, el arco corneal y, más significativamente, cardiopatía isquémica precoz debida a la aterosclerosis coronaria.
Aunque la enfermedad afecta, tanto a hombre como a mujeres, los primeros tienden a tener enfermedades coronarias alrededor de 10 años antes que la mujeres, como también le ocurre a la población no afectada de HF.
Dado el patrón de herencia autosómico dominante, el diagnóstico de un individuo afectado permite identificar un grupo con riesgo de HF y enfermedad cardiaca prematura, ya que todos los parientes de primer grado tienen una probabilidad del 50% de haber heredado la enfermedad
COLESTEROL
La HF se debe a mutaciones diversas en el gen del receptor de las lipoproteínas de baja densidad (gen rLDL), las principales transportadoras del colesterol en la sangre. El receptor elimina el colesterol del plasma al unir selectivamente la apolipopreteína B (ApoB) o componente proteico de las LDL (ver figurra 1). Tras la endocitosis mediada por el receptor, las LDL son degradadas por enzimas hidrolíticas, la ApoB es hidrolizada por proteasas y el colesterol se hidrolizada por proteasas y el colesterol se hidroliza por una hidrolasa ácida lisosomal. El colesterol libre atraviesa la membrana lisosomal y estabiliza su propia concentración mediante un complicado sistema de retroalimentación. Así dismunuye la síntesis de la enzima que está implicada en la biosíntesis endógena de colesterol (no hay que olvidar que los organismos necesitan colesterol en procesos esenciales como son la síntesis de membranas celulares y de determinadas hormonas); además, el colesterol libre incrementa la actividad de una enzima implicada en su esterificación y almacenamiento; finalmente, disminuye la síntesis del receptor LDL, y provoca una disminución en la captura del colesterol exógeno por parte de la célula.
Es el conocimiento de estos mecanismos el que proporciona la base de las intervenciones terapéuticas frente a la HF. La ingesta de una dieta adecuada y un tratamiento farmacológico destinado a reducir el colesterol en plasma disminuyen el riesgo de infarto en los pacientes HF. Un diagnótico inequívoco y precoz de la enfermedad es fundamental para su prevención. Sin embargo, el diagnóstico clínico-bioquímico es, en ocasiones, difícil de hacer, pues los síntomas no son privativos de esta patología e incluso pueden no presentarse en personas jóvenes. De aquí que el diagnóstico genético adquiere especial relevancia para confirmar o establecer la presencia de la enfermedad. En principio, se podría pensar que el diagnóstico genético es fácil de abordar, pues conocemos la estructura del gen (ve figura 2) y la secuencia de su parte codificante. Pero, debido al elevado número de mutaciones que se presentan en gen rLDL, es difícil plantear un diagnóstico genético directo de la enfermedad en individuos de poblaciones no endodámicas, como la española, diagnosticados clínicamente como HF.
Afortunadamente, es posible abordar un diagnóstico genético indirecto debido a la existencia de numerosos polimorfismo en el ADN del gen rLDL. Se trata de secuencias de ADN que varían de unos individuos a otros y son mutaciones que no alteran la funcionalidad del gen, es decir, no son responsables de la enfermedad y tienen la ventaja de que se sabe en qué parte del gen están localizadas. Estos polimorfismos permiten construir un haplotipo del gen o código de barras y, en consecuencia, seguirle la pista a través de la generaciones de una familia.
Este estudio familiar permite confirmar el diagnóstico clínico al comprobar que un gen rLDL, al que se ha fichado por su código de barras, está presente en los miembros HF de la familia afectada.
Además, se puede establecer el diagnóstico en miembros jóvenes que, por sus hábitos de vida, o por haber heredado algún gen "protector" del progenitor sano, no presentan síntomas. Por ejemplo, el individuo marcado con un asterisco en el árbol familiar que se muestra en la figura 3, es portador del gen rLDL defectuoso (reconocible por el haplotipo que hemos llamado B); sin embargo, no presenta síntomas de HF. Es muy probable que haya heredado un gen protector de su progenitor sano, pues así lo sugiere el patrón lipoproteíco que presentan ambos.
No se sabe si en un futuro el individuo asintomático manifestará la enfermedad, pero sus hijos tendrán una probabilidad del 50% de heredarla.
CODIGO DE BARRAS GENETICO
El estudio de los polimorfismo que nos permite construir el haplotipo o código de barras del gen se aborda hoy fácilmente con la técnica de PCR. Esta técnica permite sintetizar in vitro aquellas regiones del gen rLDL que contienen los polimorfismos y, además, obtenerlas en cantidad suficiente para su análisis. Se pueden usar determinadas enzimas (restrictasas ) capaces de reconocer el lugar plimórfico del ADN y cortarlo como si de unas tijeras se tratara, así, la molécula inicialmente sintetizada por la PCR aparecerá troceada (+), en los sistemas de visualización que utilizamos, o entera (-) si, por el contrario, el polimorfismo capaz de ser reconocido por la enzima no está presente en el gen del individuo que estudiamos (ver figura4).
Alternativamente, se pueden usar sistemas de detección del polimorfismo que no requieran la intervención de enzimas. Uno de ellos se basa en que una cadena de ADN adquiere una determinada conformación dependiendo de su secuencia y de la condiciones del ensayo. Cualquier alteración de la frecuencia supone una variación de la conformación y es fácilmente detectable con los sistemas actuales de laboratorio. A este análisis se le conoce con las siglas SSCP. Este mismo análisis se puede utilizar a la hora de buscar la mutación responsable de la enfermedad en una familia HF.
Para ello se amplifican mediante PCR los exones, o regiones codificantes del gen rLDL, y se identifica aquel exón que en el análisis de SSCP da un patrón anormal. A continuación, se procede a dilucidar la secuencia del ADN por métodos manuales o automáticos. La comparación de la secuencia obtenida con la normal proporcionará una buena base para deducir si se trata o no de la mutación responsable de la enfermedad en esa familia.
Sin duda, los genes responsables de la HFC y la HF tienen un papel clave en la susceptibilidad a la enfermedad coronaria, pero otros genes que influyen en los niveles plasmáticos de lipoproteínas son igualmente importantes. La identificación de factores genéticos que predispone a la enfermedad multiffactorial es un paso clave para descubrir los agentes ambientales críticos para la misma. Hoy por hoy, una enfermedad genética es incurable, aunque las expectativas abiertas por la terapia génica son esperanzadoras. En consecuencia, uno de los beneficios más importantes de la identificación de los genes responsables de la susceptibilidad a enfermedades multifactoriales es, actualmente, la posibilidad de tratamiento y prevención de las mismas mediante la manipulación de los factores exógenos o ambientales de los individuos con riesgos genético de padecerlas.