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Enfermedad mitocondrial

Además de la información genética contenida en el núcleo celular (en los cromosomas), las células cuentan también con una pequeña proporción de ADN extranuclear que se encuentra localizado en las mitocondrias.

Enfermedad mitocondrial

Micrografía mostrando fibras rojas rotas, un signo de algunas enfermedades mitocondriales.
Especialidad endocrinología
 Aviso médico 

El genoma mitocondrial acumula más mutaciones que el genoma nuclear, esto puede ser debido a que tiene una mayor cantidad de radicales libres.

Las enfermedades mitocondriales son desórdenes resultantes de la deficiencia de una o más proteínas localizadas en las mitocondrias e involucradas en el metabolismo.[1]​ Hay descritas unas 150 mutaciones que acaban en enfermedades de distinto tipo. Las enfermedades mitocondriales pueden estar causadas por mutaciones en el ADN mitocondrial, o bien por mutaciones en genes nucleares que codifican para proteínas implicadas en el correcto funcionamiento de la mitocondria. Las enfermedades mitocondriales causan el mayor daño a las células del cerebro, corazón, hígado, músculos esqueléticos, riñones y del sistema endocrino y respiratorio, ya que los tejidos con mayor dependencia del metabolismo mitocondrial (es decir, aquellos que requieren un mayor aporte energético) son los más sensibles a las mutaciones mitocondriales.

La gravedad y el espectro de estas enfermedades parecen desproporcionados respecto a la contribución del ADN mitocondrial al genoma humano.

La mayoría de las enfermedades mitocondriales se dan donde hay una alta necesidad de obtener energía: tejidos neuromusculares, cardíacos, ópticos y auditivos. Dependiendo de cuáles sean las células afectadas, los síntomas pueden incluir: pérdida del control motor (pérdida de equilibrio, epilepsia, temblores, etc.), debilidad muscular y dolor, desórdenes gastrointestinales y dificultades para tragar, retardo en el crecimiento, enfermedad cardíaca, enfermedad hepática, diabetes, complicaciones respiratorias, crisis, problemas visuales (ceguera, catarátas, entre otros) y auditivos (sordera-a menudo afectando a ambos oídos-), acidosis láctica, retrasos en el desarrollo, susceptibilidad a las infecciones, problemas de fertilidad (sobre todo en el sexo femenino), problemas hormonales y dificultad al tragar y al absorber nutrientes (conllevando a una pérdida de peso), entre otras muchas patologías observadas.[1]

Causas

Como se mencionó, el factor común entre las enfermedades, es la pérdida de la capacidad metabólica por parte de las mitocondrias de los tejidos o zonas afectadas. El metabolismo requiere de cientos de reacciones químicas, y cuando uno o más de los intermediarios en estas reacciones no funciona de forma adecuada, hay una crisis energética. Como resultado, los productos del metabolismo incompleto, pueden acumularse como "veneno" en el cuerpo.

Este "veneno" puede interrumpir otras reacciones químicas importantes para la supervivencia celular, empeorando aún más la crisis energética. Además, estas moléculas pueden actuar como radicales libres (sustancias reactivas que por sí solas forman compuestos dañinos con otras moléculas) causando un daño a las mitocondrias a través del tiempo.

La gravedad y el espectro de las enfermedades mitocondriales parece en un primer vistazo desproporcionado respecto a la cantidad tan pequeña de ADN mitocondrial en el genoma humano si lo comparamos con la cantidad de ADN presente en el núcleo celular (alrededor del 0'1% corresponde al ADN mitocondrial -unos 37 genes-, frente al 99'9% restante -unos 24000 genes nucleares-). Sin embargo, este hecho no se debe al capricho de la naturaleza, sino que existen unas causas determinadas y definidas que dan lugar a este hecho:

  • Todo el ADN mitocondrial es codificante, mientras que en el nuclear existen múltiples intrones no codificantes de genes.
  • Existen menos mecanismos de reparación genética de posibles mutaciones o errores de lectura que en el núcleo.
  • La mitocondria es un orgánulo donde existe una gran presencia de radicales libres.
    • Estos dos últimos puntos hacen que la tasa de mutación llegue a ser diez veces mayor que en el núcleo, lo que explica la gran cantidad de enfermedades genéticas de origen mitocondrial.

Para muchos pacientes, la enfermedad mitocondrial es una condición heredada. Un porcentaje incierto de pacientes adquieren los síntomas debido a otros factores, incluyendo toxinas mitocondriales. El tipo de herencia de las enfermedades mitocondriales es por herencia materna.

Herencia materna

Las enfermedades mitocondriales con herencia materna (también conocida como herencia mitocondrial o citoplasmática) son probablemente tan comunes como las enfermedades mitocondriales autosomales recesivas.[1]​ Algunos ejemplos son: el síndrome MELAS, el síndrome MERRF, el síndrome NARP y la neuropatía óptica hereditaria de Leber.

En la herencia mitocondrial se produce el denominado efecto de cuello de botella: el ovocito destruye todas las mitocondrias paternas y la gran mayoría de las maternas; las mitocondrias maternas no destruidas se multiplican. Así, todo el ADN mitocondrial (mtDNA) es heredado de la madre. En el caso de existir una mutación en el ADN mitocondrial, las mujeres portadoras de dicha mutación siempre la transmiten a su descendencia, mientras que los varones nunca lo harán. En consecuencia, un hijo comparte la misma secuencia de mtDNA con sus hermanos o hermanas, y madre, pero no con su padre.

Cada una de las células contiene un número variable de copias de mtDNA, a menudo miles. La mayoría de los individuos "normales" tiene células homoplásmicas, es decir, células que contienen mtDNA normal solamente. Los individuos con enfermedad mitocondrial de herencia materna, y sus parientes de parte materna, usualmente tienen células heteroplásmicas, es decir, que parte del mtDNA es normal y parte contiene la mutación. Las proporciones de heteroplasmia difieren, a menudo de forma drástica, entre los miembros familiares de parte materna. Existe un umbral de la proporción de mtDNA mutante a mtDNA normal, que varía en los diferentes tejidos y en las diferentes mutaciones, luego del cual la célula se convierte en deficiente.

Como consecuencia, los síntomas, gravedad, edad de inicio, etc., de una enfermedad mitocondrial pueden variar ampliamente dentro de una familia. De modo que, a pesar de que una madre con una mutación en el mtDNA pasará la mutación a toda su descendencia, no todos los hijos mostrarán los síntomas necesariamente. Y en el caso de que un hijo muestre los síntomas, la enfermedad puede ser muy diferente respecto de sus hermanos dependiendo del porcentaje de mtDNA mutante en cada región del cuerpo. Esto constituye una explicación al hecho de que las enfermedades mitocondriales con herencia materna presenten un cuadro o espectro clínico tan amplio.

A diferencia de las enfermedades mitocondriales autosomales recesivas, la edad de inicio de las enfermedades mitocondriales de herencia materna se da usualmente a mayor edad, incluyendo desde niños de 1 a 2 años hasta adultos.[1]

Pese a que esta herencia es solo materna en la inmensa mayoría de casos, se han encontrado excepciones.[2]

Heteroplasmia y homoplasmia

El número de mitocondrias por célula varía según el tejido de que se trate, pudiendo llegar a existir más de 500 mitocondrias por célula. Además, cada una de ellas puede tener entre 2 y 10 copias de ADN mitocondrial. Este hecho puede hacer que dentro de una misma célula existan distintas poblaciones de mitocondrias.

  • Homoplasmático: individuo que posee todas las mitocondrias con el mismo genoma.
  • Heteroplasmático: individuo con una mezcla de poblaciones distintas de mitocondrias. Ejemplo: puede tener dos poblaciones diferentes de mitocondrias. Puede ser que la persona tenga en todas sus células los dos tipos mitocondriales o que esté más restringido y tenga un tipo de mitocondria en un tejido, y el otro tipo en otro tejido diferente.

Siempre hay mutaciones en el genoma mitocondrial de un individuo, por lo que no hay verdadero poblaciones de mitocondrias homoplásmicas. Todas presentan algún grado de microheteroplasmia. Como se ha dicho antes, los tejidos con mayor dependencia del metabolismo mitocondrial son más sensibles a las mutaciones del DNA mitocondrial, pero hay que tener en cuenta la microheteroplasmia.

La heteroplasmia puede acabar en sustituciones de poblaciones por fenómenos de deriva o selección.

Por tanto, a partir de estos dos conceptos podemos clasificar dos tipos de herencia materna:

  • Herencia materna homoplasmática: herencia de tipo todo o nada.
  • Herencia materna heteroplasmática: el desarrollo de la enfermedad responde al grado de heteroplasmia existente y la intensidad o severidad de la misma dependerá de la proporción de mitocondrias con mutaciones en el tejido afectado.

No confundir con otros tipos de herencia monogénica

Herencia autosómica recesiva

La herencia autosómica recesiva es probablemente el modelo más común en las enfermedades mitocondriales, incluyendo desórdenes de oxidación de ácidos grasos, ciclo de Krebs, unidades de la cadena de transporte de electrones codificadas en el núcleo, factores de ensamblaje y transportadores.[1]​ En la herencia autosómica recesiva, los padres son mínimamente portadores de la copia defectuosa del gen. Si el ovocito y el espermatozoide que lo fecunda tienen la copia defectuosa del gen, entonces el hijo manifestará la enfermedad.

Por consiguiente, en la herencia autosómica recesiva, estadísticamente hablando, el 25% de la descendencia manifestará la enfermedad, el 50% será portador sano y el 25% restante no portará ninguna copia defectuosa del gen.

A pesar de que existen excepciones (especialmente en los desórdenes de oxidación de ácidos grasos), las enfermedades mitocondriales con herencia autosómica recesiva generalmente resultan en enfermedades graves con inicio en la infancia. En hermanos afectados, la enfermedad es similar en edad de inicio, gravedad y órganos involucrados.[1]

Herencia ligada al X recesiva

En las enfermedades ligadas al X, el defecto genético se localiza en el cromosoma X, y usualmente afecta solo a los varones. Esto se debe a que las mujeres tienen dos cromosomas X (uno de la madre y uno del padre), mientras que los varones tienen solo 1, heredado de la madre. Las mujeres con un cromosoma X normal y uno mutado en general no manifiestan la enfermedad debido a la presencia del gen normal. Sin embargo, estas mujeres tienen el riesgo de pasar el defecto a su descendencia y en consecuencia son llamadas "portadoras". Por otro lado, como un varón solo tiene un cromosoma X, si este es mutado, no tendrá ninguna copia normal y desarrollara la enfermedad.

Si una mujer portadora tiene hijos, habrá un 50% de probabilidad de que pase el gen defectuoso a su descendencia. Si una hija recibe el gen defectuoso de la madre, esta se convertirá en portadora también. Si un hijo recibe el gen defectuoso de la madre, este desarrollará la enfermedad.

Una excepción importante es que algunas mujeres pueden presentar una "versión débil" de la enfermedad. En situaciones raras, la enfermedad en los varones es tán grave que es letal antes del nacimiento, de modo que solo se nota la afección en las mujeres. Sin embargo en todas las enfermedades ligadas al X, los varones y las mujeres son afectados de forma diferente, con los varones siempre afectados en forma más grave que las mujeres.

Entre las enfermedades mitocondriales, el tipo más común de deficiencia del complejo piruvato deshidrogenasa (E1 alpha) es ligado al X.[3]​ Paradójicamente, esta es una de las pocas enfermedades ligadas al X en las que las mujeres heterocigotas manifestan síntomas graves.[4]

Herencia autosómica dominante

En la herencia autosómica dominante, solo una copia del gen defectuoso es necesaria para que se desarrolle la enfermedad asociada. Esto significa que las personas que sufren de la enfermedad, tienen un 50% de pasar el gen defectuoso un individuo de su descendencia. Sin embargo, con un gen normal y uno mutado, estos individuos podrán mostrar o no síntomas de la enfermedad. Y de mostrar síntomas, la gravedad puede variar ampliamente. Respecto de la gran variedad de manifestaciones en individuos con un gen defectuoso, las enfermedades mitocondriales de herencia autosómica dominante y las de herencia materna son similares. Sin embargo, en las enfermedades de herencia autosómica dominante, pero nunca en las de herencia materna, los varones pueden pasar el gen defectuoso a su descendencia.

Entre las enfermedades mitocondriales, una forma rara del síndrome de Kearns-Sayre es de herencia autosómica dominante.[5]

Casos esporádicos (cuando no hay familiares afectados)

En la mayoría de los casos, el paciente es el único miembro de la familia afectado con enfermedad mitocondrial. Estos se llaman casos esporádicos. En estos casos todos los afectados serán heteroplásmicos, ya que siempre que aparece de forma espontánea una enfermedad mitocondrial es heteroplásmica.

No todas las enfermedades mitocondriales tienen un origen principal genético. Por ejemplo, los medicamentos anti-retrovirales usados para tratar el VIH (sida) pueden dañar a las mitocondrias y causar síntomas debido al fallo energético resultante. La interrupción del suministro de estas drogas revierte el proceso y los síntomas cesan. Hay muchas otras causas ambientales de enfermedad mitocondrial, y probablemente existan muchas de las que aún no se conoce nada.[1]

La mayoría de las enfermedades mitocondriales probablemente sean tanto genéticas como ambientales en lo que respecta a su origen. Por ejemplo, en el caso de los medicamentos anti-retrovirales, miles de individuos no experimentan problemas con estas drogas, mientras que un grupo reducido sí. Es probable entonces que en estos casos haya una predisposición genética de unos pocos individuos a una enfermedad "ambiental".

Cuando el origen de la enfermedad es genético, en general la mutación fue heredada, pero esto no es siempre así.[1]​ Existen nuevas mutaciones o mutaciones "de novo", en particular deleciones de mtDNA tienden a ser mutaciones no presentes en la madre o hermanos. Sin embargo, existen también deleciones con duplicaciones que son usualmente heredadas.

En conclusión, en los casos en los que el paciente es el único miembro de la familia con enfermedad mitocondrial, la condición es probablemente genética, y puede haber sido heredada o no. Pueden estar involucrado tanto el DNA nuclear como el mtDNA. La herencia es probablemente autosómica recesiva o materna, pero no necesariamente. La condición puede ser no heredada, es decir, deberse a una nueva mutación.

En el mtDNA, la frecuencia de mutaciones es alrededor de 10 veces la correspondiente al ADN nuclear, debido a diferentes motivos como son: la ausencia de histonas protectoras adosadas, la ausencia del efectivo sistema de reparación que posee el DNA nuclear y la exposición a los radicales libres originados en la fosforilación oxidativa.[6]

Las enfermedades como el síndrome de Kearns-Sayre, síndrome de Pearson y la oftalmoplejía progresiva externa se considera que se deben a reacomodamientos en el mtDNA a gran escala, mientras que otras enfermedades, tales como el síndrome MELAS, la neuropatía óptica hereditaria de Leber, el síndrome de epilepsia mioclónica asociada a fibras rojas rotas (MERRF) y otras se deben a mutaciones puntuales en el mtDNA.

Pruebas clínicas de genética molecular

Los estudios se suelen realizar en biopsias de músculo esquelético (donde se concentran gran cantidad de mitocondrias), ya que muchas veces no se detectan en sangre. Métodos empleados para el diagnóstico genético de las enfermedades mitocondriales:

  • Southern para detectar grandes deleciones o duplicaciones.

Con esta técnica se realizan estudios de hibridación con ADN genómico, así como RFLP. El procedimiento consiste en digerir el ADN mitocondrial con enzimas de restricción cuyas dianas se han descrito en el ADN (se emplea la base de datos MITOMAP [1] para determinar las dianas) y, posteriormente, se realiza el southern con sondas mitocondriales. Las mutaciones casi siempre alteran el patrón de corte de las enzimas, dado que se modifican las dianas o la longitud de los fragmentos digeridos, de tal forma que se puede detectar la mutación.

  • PCR y análisis de mutación concreto.

En este caso se amplifica la región de ADN de interés por PCR y luego se lleva a cabo una digestión con enzimas de restricción, al igual que en el caso anterior, para estudiar el polimorfismo de la longitud de los fragmentos (RFLP). Esta técnica se basa en que la presencia de mutaciones crea nuevos puntos de corte que pueden dar lugar a fragmentos de distintos tamaños.

Complicaciones

  • La gravedad de la enfermedad no se correlaciona con el grado de heteroplasmia: no se puede hacer diagnóstico predictivo por amniocentesis ni estudiar si los hijos van a tener o no la enfermedad, sólo se pueden hacer estudios para confirmar la enfermedad una vez que ya la padece.
  • La presencia o no de la enfermedad no se puede predecir con el grado de heteroplasmia detectado en determinado tejido. Se han registrado casos en los que miembros con un mayor porcentaje de ADN micondrial mutado no presentan síntomas o estos son menos graves que los que experimenta otro pariente suyo con menos ADN mutado en sus mitocondrias.
  • Puede haber una expresión variable en miembros de una familia con una mutación en homoplasmia.
  • No todas las mutaciones dan lugar a fenotipos patológicos.
  • Elección del tejido sobre el que realizar el análisis: en tejidos en división desaparecen las mitocondrias anormales, mientras que en los tejidos inactivos se acumulan.
  • La distribución por tejidos de la heteroplasmia varía con la edad.
  • Las mitocondrias que presenan deleciones en su genoma se duplican algo más rápido que aquellas que no presenta deleción (existe menos ADN que replicar), por lo que proliferan más y, a la larga, las mitocondrias con deleción van sustituyendo a las normales. Esto puede provocar que a partir de cierta edad aparezcan síntomas relativos a una enfermedad mitocondrial.

Consejo genético y nuevas terapias

Todas las características anteriores hacen que el consejo genético en este tipo de enfermedades sea bastante turbio. En aquellas parejas que deseen tener hijos y en cuyas familias existan antecedentes de estas enfermedades, las técnicas PGD (Diagnóstico preimplantatorio) y PND (Diagnóstico prenatal) no tienen, en la mayoría de los casos, un valor pronóstico. Es decir, no permiten garantizar que el futuro bebé nacerá sano (sin la enfermedad mitocondrial que padece la madre), incluso si se detectan mitocondrias aparentemente normales. Ambas técnicas pueden servir para descartar embriones cuya carga mitocondrial mutada sea elevada, de forma que se presuma que en el futuro se desarrollará la enfermedad mitocondrial en cuestión. En tales casos, se puede practicar una interrupción voluntaria del embarazo (IVE). No obstante, también puede darse el caso de que un embrión con mayor cantidad de ADN mitocondrial mutado, sea descartado en el procedimiento de IVF, cuando podría no haber tenido la enfermedad. En definitiva, las condiciones de heteroplasmia y expresión variable asociadas a las enfermedades mitocondriales, impiden predecir el grado de la patología que pueda desarrollarse. Este hecho hace que el consejo genético para estas parejas afectadas que deseen tener hijos, se límite a presentar la posibilidad de que su futuro hijo desarrolle la enfermedad, así como las alternativas clínicas de las que disponen, siendo imposible predecir la gravedad de la enfermedad.

Cabe mencionar, que los casos en los que la madre es portadora de una mutación homoplásmica son los más complejos a la hora de concebir. Dado al carácter homoplásmico de la mutación, todos los hijos que tenga dicha mujer portarán las mitocondrias afectadas y, consiguientemente, padecerán la enfermedad (salvo raras excepciones). De esta manera, la única alternativa que se le plantea para tener hijos es recurrir a la adopción o a la donación de óvulos de una donante sana. En ninguno de los dos casos, la madre biológica (la portadora de la mutación mitocondrial) mantendrá un vínculo genético con el niño nacido. Para muchas parejas esto último se plantea como un grave conflicto, puesto que desean enormemente tener hijos relacionados genéticamente.

Nuevas alternativas para evitar la transmisión de enfermedades mitocondriales están siendo valoradas. La HFEA (Human Fertilisation and Embriology Authority) ha lanzado en el Reino Unido una encuesta pública para que los ciudadanos den su opinión al respecto de estas nuevas técnicas, que han pasado a denominarse como "técnicas de reemplazamiento mitocondrial". Dentro de este concepto tan amplio, se encuentran la transferencia del huso mitocondrial (MST) y la transferencia pronuclear (PNT). Ambas técnicas consisten básicamente en extraer el núcleo de la madre portadora de la mutación en el ADN mitocondrial y transferirlo a un oocito enucleado de una donante sana e implantar el embrión resultante de la posterior fecundación, en el útero materno, como en cualquier procedimiento de IVF. La diferencia principal de ambas técnicas es que en el caso de la MST se emplean oocitos todavía no fecundados, mientras que en PNT se emplean cigotos en un estadio muy temprano del desarrollo (cuando aún no se han unido los pronúcleos paterno y materno). Estos procedimientos darían lugar a lo que la prensa ha convenido en denominar "embriones de tres padres" (del inglés, "three-parent embryos") y, a pesar de que aún no han sido llevados a cabo en humanos, han levantado una gran polémica. Sin embargo, existen evidencias para creer que estas nuevas aproximaciones constituyen la única alternativa para que parejas con enfermedades mitocondriales en la línea materna, puedan concebir hijos sanos genéticamente relacionados con ambos progenitores. No obstante, las implicaciones psicológicas y éticas hacen que esto todavía no sea una alternativa disponible para tales parejas.[7]

Síntomas más comunes

Las enfermedades mitocondriales pueden afectar las células del cerebro, nervios, músculos, riñones, corazón, hígado, ojos, oídos o páncreas. Según las características del caso, puede haber un órgano afectado, más de uno, o inclusive todos los órganos pueden estar afectados. Dependiendo de las características de la enfermedad, de las características del individuo y de factores ambientales, la gravedad de la enfermedad puede ir desde leve hasta fatal.

Dependiendo de cuales son las células del cuerpo afectadas, algunos de los síntomas pueden ser:

En el cerebro

En los nervios

En los músculos

En los riñones

  • Acidosis Tubular Renal

En el corazón

En el hígado

En ojos y oídos

En el páncreas y otras glándulas

Sistémicos

  • dificultad para aumentar de peso,
  • fatiga,
  • vómitos,
  • baja estatura,
  • problemas respiratorios

Clasificación

Encefalomiopatías mitocondriales

Algunos ejemplos de encefalomiopatías mitocondriales son:

Otras enfermedades mitocondriales

  • Diabetes mellitus y sordera (DAD)
    • esta combinación en una edad temprana se puede deber a enfermedad mitocondrial
    • la diabetes mellitus y la sordera se pueden encontrar juntas también por otras razones
  • Neuropatía óptica hereditaria de Leber (LHON)
  • Síndrome de Leigh
    • luego del desarrollo normal la enfermedad comienza usualmente en el primer año de vida, pero los primeros síntomas pueden aparecer en la adultez
    • ocurre una rápida declinación en la función y es evidenciada por ataques, estados alterados de la conciencia, demencia y falla respiratoria

Véase también

Referencias

  1. Richard Boles, M.D. and Terri Mason, Inheritance & Genetics el 29 de abril de 2009 en Wayback Machine., United Mitochondrial Disease Foundation
  2. Schwartz, M. y Vissing, J. (2002). Paternal inheritance of mitochondrial DNA (Herencia paterna del ADN mitocondrial). New England Journal of Medicine, 347, 576-580. http://dx.doi.org/10.1056/NEJMoa020350.
  3. Brown, R. M.; Dahl, H.-H. M.; Brown, G. K.: X-chromosome localization of the functional gene for the E1-alpha subunit of the human pyruvate dehydrogenase complex. Genomics 4: 174-181, 1989. PubMed ID: 2737678
  4. Brown, G. K.; Otero, L. J.; LeGris, M.; Brown, R. M.: Pyruvate dehydrogenase deficiency. J. Med. Genet. 31: 875-879, 1994. PubMed ID: 7853374
  5. Leveille, A. S.; Newell, F. W.: Autosomal dominant Kearns-Sayre syndrome. Ophthalmology 87: 99-108, 1980. PubMed ID: 7383548
  6. Genesser, Histología, Pág. 88, 3° Edición, Editorial Médica Panamericana
  7. HFEA: Debating mitochondrial replacement. http://mitochondria.hfea.gov.uk/mitochondria/ el 30 de noviembre de 2012 en Wayback Machine.
  •   Datos: Q935710
  •   Multimedia: Mitochondrial diseases

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ceguera cataratas entre otros y auditivos sordera a menudo afectando a ambos oidos acidosis lactica retrasos en el desarrollo susceptibilidad a las infecciones problemas de fertilidad sobre todo en el sexo femenino problemas hormonales y dificultad al tragar y al absorber nutrientes conllevando a una perdida de peso entre otras muchas patologias observadas 1 Indice 1 Causas 1 1 Herencia materna 2 Heteroplasmia y homoplasmia 2 1 No confundir con otros tipos de herencia monogenica 2 1 1 Herencia autosomica recesiva 2 1 2 Herencia ligada al X recesiva 2 1 3 Herencia autosomica dominante 2 2 Casos esporadicos cuando no hay familiares afectados 3 Pruebas clinicas de genetica molecular 3 1 Complicaciones 3 2 Consejo genetico y nuevas terapias 4 Sintomas mas comunes 4 1 En el cerebro 4 2 En los nervios 4 3 En los musculos 4 4 En los rinones 4 5 En el corazon 4 6 En el higado 4 7 En ojos y oidos 4 8 En el pancreas y otras glandulas 4 9 Sistemicos 5 Clasificacion 5 1 Encefalomiopatias mitocondriales 5 2 Otras enfermedades mitocondriales 6 Vease tambien 7 ReferenciasCausas EditarComo se menciono el factor comun entre las enfermedades es la perdida de la capacidad metabolica por parte de las mitocondrias de los tejidos o zonas afectadas El metabolismo requiere de cientos de reacciones quimicas y cuando uno o mas de los intermediarios en estas reacciones no funciona de forma adecuada hay una crisis energetica Como resultado los productos del metabolismo incompleto pueden acumularse como veneno en el cuerpo Este veneno puede interrumpir otras reacciones quimicas importantes para la supervivencia celular empeorando aun mas la crisis energetica Ademas estas moleculas pueden actuar como radicales libres sustancias reactivas que por si solas forman compuestos daninos con otras moleculas causando un dano a las mitocondrias a traves del tiempo La gravedad y el espectro de las enfermedades mitocondriales parece en un primer vistazo desproporcionado respecto a la cantidad tan pequena de ADN mitocondrial en el genoma humano si lo comparamos con la cantidad de ADN presente en el nucleo celular alrededor del 0 1 corresponde al ADN mitocondrial unos 37 genes frente al 99 9 restante unos 24000 genes nucleares Sin embargo este hecho no se debe al capricho de la naturaleza sino que existen unas causas determinadas y definidas que dan lugar a este hecho Todo el ADN mitocondrial es codificante mientras que en el nuclear existen multiples intrones no codificantes de genes Existen menos mecanismos de reparacion genetica de posibles mutaciones o errores de lectura que en el nucleo La mitocondria es un organulo donde existe una gran presencia de radicales libres Estos dos ultimos puntos hacen que la tasa de mutacion llegue a ser diez veces mayor que en el nucleo lo que explica la gran cantidad de enfermedades geneticas de origen mitocondrial Para muchos pacientes la enfermedad mitocondrial es una condicion heredada Un porcentaje incierto de pacientes adquieren los 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secuencia de mtDNA con sus hermanos o hermanas y madre pero no con su padre Cada una de las celulas contiene un numero variable de copias de mtDNA a menudo miles La mayoria de los individuos normales tiene celulas homoplasmicas es decir celulas que contienen mtDNA normal solamente Los individuos con enfermedad mitocondrial de herencia materna y sus parientes de parte materna usualmente tienen celulas heteroplasmicas es decir que parte del mtDNA es normal y parte contiene la mutacion Las proporciones de heteroplasmia difieren a menudo de forma drastica entre los miembros familiares de parte materna Existe un umbral de la proporcion de mtDNA mutante a mtDNA normal que varia en los diferentes tejidos y en las diferentes mutaciones luego del cual la celula se convierte en deficiente Como consecuencia los sintomas gravedad edad de inicio etc de una enfermedad mitocondrial pueden variar ampliamente dentro de una familia De modo que a pesar de que una madre con una mutacion en el mtDNA pasara la mutacion a toda su descendencia no todos los hijos mostraran los sintomas necesariamente Y en el caso de que un hijo muestre los sintomas la enfermedad puede ser muy diferente respecto de sus hermanos dependiendo del porcentaje de mtDNA mutante en cada region del cuerpo Esto constituye una explicacion al hecho de que las enfermedades mitocondriales con herencia materna presenten un cuadro o espectro clinico tan amplio A diferencia de las enfermedades mitocondriales autosomales recesivas la edad de inicio de las enfermedades mitocondriales de herencia materna se da usualmente a mayor edad incluyendo desde ninos de 1 a 2 anos hasta adultos 1 Pese a que esta herencia es solo materna en la inmensa mayoria de casos se han encontrado excepciones 2 Heteroplasmia y homoplasmia EditarArticulo principal Heteroplasmia El numero de mitocondrias por celula varia segun el tejido de que se trate pudiendo llegar a existir mas de 500 mitocondrias por celula Ademas cada una de ellas puede tener entre 2 y 10 copias de ADN mitocondrial Este hecho puede hacer que dentro de una misma celula existan distintas poblaciones de mitocondrias Homoplasmatico individuo que posee todas las mitocondrias con el mismo genoma Heteroplasmatico individuo con una mezcla de poblaciones distintas de mitocondrias Ejemplo puede tener dos poblaciones diferentes de mitocondrias Puede ser que la persona tenga en todas sus celulas los dos tipos mitocondriales o que este mas restringido y tenga un tipo de mitocondria en un tejido y el otro tipo en otro tejido diferente Siempre hay mutaciones en el genoma mitocondrial de un individuo por lo que no hay verdadero poblaciones de mitocondrias homoplasmicas Todas presentan algun grado de microheteroplasmia Como se ha dicho antes los tejidos con mayor dependencia del metabolismo mitocondrial son mas sensibles a las mutaciones del DNA mitocondrial pero hay que tener en cuenta la microheteroplasmia La heteroplasmia puede acabar en sustituciones de poblaciones por fenomenos de deriva o seleccion Por tanto a partir de estos dos conceptos podemos clasificar dos tipos de herencia materna Herencia materna homoplasmatica herencia de tipo todo o nada Herencia materna heteroplasmatica el desarrollo de la enfermedad responde al grado de heteroplasmia existente y la intensidad o severidad de la misma dependera de la proporcion de mitocondrias con mutaciones en el tejido afectado No confundir con otros tipos de herencia monogenica Editar Herencia autosomica recesiva Editar La herencia autosomica recesiva es probablemente el modelo mas comun en las enfermedades mitocondriales incluyendo desordenes de oxidacion de acidos grasos ciclo de Krebs unidades de la cadena de transporte de electrones codificadas en el nucleo factores de ensamblaje y transportadores 1 En la herencia autosomica recesiva los padres son minimamente portadores de la copia defectuosa del gen Si el ovocito y el espermatozoide que lo fecunda tienen la copia defectuosa del gen entonces el hijo manifestara la enfermedad Por consiguiente en la herencia autosomica recesiva estadisticamente hablando el 25 de la descendencia manifestara la enfermedad el 50 sera portador sano y el 25 restante no portara ninguna copia defectuosa del gen A pesar de que existen excepciones especialmente en los desordenes de oxidacion de acidos grasos las enfermedades mitocondriales con herencia autosomica recesiva generalmente resultan en enfermedades graves con inicio en la infancia En hermanos afectados la enfermedad es similar en edad de inicio gravedad y organos involucrados 1 Herencia ligada al X recesiva Editar En las enfermedades ligadas al X el defecto genetico se localiza en el cromosoma X y usualmente afecta solo a los varones Esto se debe a que las mujeres tienen dos cromosomas X uno de la madre y uno del padre mientras que los varones tienen solo 1 heredado de la madre Las mujeres con un cromosoma X normal y uno mutado en general no manifiestan la enfermedad debido a la presencia del gen normal Sin embargo estas mujeres tienen el riesgo de pasar el defecto a su descendencia y en consecuencia son llamadas portadoras Por otro lado como un varon solo tiene un cromosoma X si este es mutado no tendra ninguna copia normal y desarrollara la enfermedad Si una mujer portadora tiene hijos habra un 50 de probabilidad de que pase el gen defectuoso a su descendencia Si una hija recibe el gen defectuoso de la madre esta se convertira en portadora tambien Si un hijo recibe el gen defectuoso de la madre este desarrollara la enfermedad Una excepcion importante es que algunas mujeres pueden presentar una version debil de la enfermedad En situaciones raras la enfermedad en los varones es tan grave que es letal antes del nacimiento de modo que solo se nota la afeccion en las mujeres Sin embargo en todas las enfermedades ligadas al X los varones y las mujeres son afectados de forma diferente con los varones siempre afectados en forma mas grave que las mujeres Entre las enfermedades mitocondriales el tipo mas comun de deficiencia del complejo piruvato deshidrogenasa E1 alpha es ligado al X 3 Paradojicamente esta es una de las pocas enfermedades ligadas al X en las que las mujeres heterocigotas manifestan sintomas graves 4 Herencia autosomica dominante Editar En la herencia autosomica dominante solo una copia del gen defectuoso es necesaria para que se desarrolle la enfermedad asociada Esto significa que las personas que sufren de la enfermedad tienen un 50 de pasar el gen defectuoso un individuo de su descendencia Sin embargo con un gen normal y uno mutado estos individuos podran mostrar o no sintomas de la enfermedad Y de mostrar sintomas la gravedad puede variar ampliamente Respecto de la gran variedad de manifestaciones en individuos con un gen defectuoso las enfermedades mitocondriales de herencia autosomica dominante y las de herencia materna son similares Sin embargo en las enfermedades de herencia autosomica dominante pero nunca en las de herencia materna los varones pueden pasar el gen defectuoso a su descendencia Entre las enfermedades mitocondriales una forma rara del sindrome de Kearns Sayre es de herencia autosomica dominante 5 Casos esporadicos cuando no hay familiares afectados Editar En la mayoria de los casos el paciente es el unico miembro de la familia afectado con enfermedad mitocondrial Estos se llaman casos esporadicos En estos casos todos los afectados seran heteroplasmicos ya que siempre que aparece de forma espontanea una enfermedad mitocondrial es heteroplasmica No todas las enfermedades mitocondriales tienen un origen principal genetico Por ejemplo los medicamentos anti retrovirales usados para tratar el VIH sida pueden danar a las mitocondrias y causar sintomas debido al fallo energetico resultante La interrupcion del suministro de estas drogas revierte el proceso y los sintomas cesan Hay muchas otras causas ambientales de enfermedad mitocondrial y probablemente existan muchas de las que aun no se conoce nada 1 La mayoria de las enfermedades mitocondriales probablemente sean tanto geneticas como ambientales en lo que respecta a su origen Por ejemplo en el caso de los medicamentos anti retrovirales miles de individuos no experimentan problemas con estas drogas mientras que un grupo reducido si Es probable entonces que en estos casos haya una predisposicion genetica de unos pocos individuos a una enfermedad ambiental Cuando el origen de la enfermedad es genetico en general la mutacion fue heredada pero esto no es siempre asi 1 Existen nuevas mutaciones o mutaciones de novo en particular deleciones de mtDNA tienden a ser mutaciones no presentes en la madre o hermanos Sin embargo existen tambien deleciones con duplicaciones que son usualmente heredadas En conclusion en los casos en los que el paciente es el unico miembro de la familia con enfermedad mitocondrial la condicion es probablemente genetica y puede haber sido heredada o no Pueden estar involucrado tanto el DNA nuclear como el mtDNA La herencia es probablemente autosomica recesiva o materna pero no necesariamente La condicion puede ser no heredada es decir deberse a una nueva mutacion En el mtDNA la frecuencia de mutaciones es alrededor de 10 veces la correspondiente al ADN nuclear debido a diferentes motivos como son la ausencia de histonas protectoras adosadas la ausencia del efectivo sistema de reparacion que posee el DNA nuclear y la exposicion a los radicales libres originados en la fosforilacion oxidativa 6 Las enfermedades como el sindrome de Kearns Sayre sindrome de Pearson y la oftalmoplejia progresiva externa se considera que se deben a reacomodamientos en el mtDNA a gran escala mientras que otras enfermedades tales como el sindrome MELAS la neuropatia optica hereditaria de Leber el sindrome de epilepsia mioclonica asociada a fibras rojas rotas MERRF y otras se deben a mutaciones puntuales en el mtDNA Pruebas clinicas de genetica molecular EditarLos estudios se suelen realizar en biopsias de musculo esqueletico donde se concentran gran cantidad de mitocondrias ya que muchas veces no se detectan en sangre Metodos empleados para el diagnostico genetico de las enfermedades mitocondriales Southern para detectar grandes deleciones o duplicaciones Con esta tecnica se realizan estudios de hibridacion con ADN genomico asi como RFLP El procedimiento consiste en digerir el ADN mitocondrial con enzimas de restriccion cuyas dianas se han descrito en el ADN se emplea la base de datos MITOMAP 1 para determinar las dianas y posteriormente se realiza el southern con sondas mitocondriales Las mutaciones casi siempre alteran el patron de corte de las enzimas dado que se modifican las dianas o la longitud de los fragmentos digeridos de tal forma que se puede detectar la mutacion PCR y analisis de mutacion concreto En este caso se amplifica la region de ADN de interes por PCR y luego se lleva a cabo una digestion con enzimas de restriccion al igual que en el caso anterior para estudiar el polimorfismo de la longitud de los fragmentos RFLP Esta tecnica se basa en que la presencia de mutaciones crea nuevos puntos de corte que pueden dar lugar a fragmentos de distintos tamanos Secuenciacion del genoma mitocondrial entero Complicaciones Editar La gravedad de la enfermedad no se correlaciona con el grado de heteroplasmia no se puede hacer diagnostico predictivo por amniocentesis ni estudiar si los hijos van a tener o no la enfermedad solo se pueden hacer estudios para confirmar la enfermedad una vez que ya la padece La presencia o no de la enfermedad no se puede predecir con el grado de heteroplasmia detectado en determinado tejido Se han registrado casos en los que miembros con un mayor porcentaje de ADN micondrial mutado no presentan sintomas o estos son menos graves que los que experimenta otro pariente suyo con menos ADN mutado en sus mitocondrias Puede haber una expresion variable en miembros de una familia con una mutacion en homoplasmia No todas las mutaciones dan lugar a fenotipos patologicos Eleccion del tejido sobre el que realizar el analisis en tejidos en division desaparecen las mitocondrias anormales mientras que en los tejidos inactivos se acumulan La distribucion por tejidos de la heteroplasmia varia con la edad Las mitocondrias que presenan deleciones en su genoma se duplican algo mas rapido que aquellas que no presenta delecion existe menos ADN que replicar por lo que proliferan mas y a la larga las mitocondrias con delecion van sustituyendo a las normales Esto puede provocar que a partir de cierta edad aparezcan sintomas relativos a una enfermedad mitocondrial Consejo genetico y nuevas terapias Editar Todas las caracteristicas anteriores hacen que el consejo genetico en este tipo de enfermedades sea bastante turbio En aquellas parejas que deseen tener hijos y en cuyas familias existan antecedentes de estas enfermedades las tecnicas PGD Diagnostico preimplantatorio y PND Diagnostico prenatal no tienen en la mayoria de los casos un valor pronostico Es decir no permiten garantizar que el futuro bebe nacera sano sin la enfermedad mitocondrial que padece la madre incluso si se detectan mitocondrias aparentemente normales Ambas tecnicas pueden servir para descartar embriones cuya carga mitocondrial mutada sea elevada de forma que se presuma que en el futuro se desarrollara la enfermedad mitocondrial en cuestion En tales casos se puede practicar una interrupcion voluntaria del embarazo IVE No obstante tambien puede darse el caso de que un embrion con mayor cantidad de ADN mitocondrial mutado sea descartado en el procedimiento de IVF cuando podria no haber tenido la enfermedad En definitiva las condiciones de heteroplasmia y expresion variable asociadas a las enfermedades mitocondriales impiden predecir el grado de la patologia que pueda desarrollarse Este hecho hace que el consejo genetico para estas parejas afectadas que deseen tener hijos se limite a presentar la posibilidad de que su futuro hijo desarrolle la enfermedad asi como las alternativas clinicas de las que disponen siendo imposible predecir la gravedad de la enfermedad Cabe mencionar que los casos en los que la madre es portadora de una mutacion homoplasmica son los mas complejos a la hora de concebir Dado al caracter homoplasmico de la mutacion todos los hijos que tenga dicha mujer portaran las mitocondrias afectadas y consiguientemente padeceran la enfermedad salvo raras excepciones De esta manera la unica alternativa que se le plantea para tener hijos es recurrir a la adopcion o a la donacion de ovulos de una donante sana En ninguno de los dos casos la madre biologica la portadora de la mutacion mitocondrial mantendra un vinculo genetico con el nino nacido Para muchas parejas esto ultimo se plantea como un grave conflicto puesto que desean enormemente tener hijos relacionados geneticamente Nuevas alternativas para evitar la transmision de enfermedades mitocondriales estan siendo valoradas La HFEA Human Fertilisation and Embriology Authority ha lanzado en el Reino Unido una encuesta publica para que los ciudadanos den su opinion al respecto de estas nuevas tecnicas que han pasado a denominarse como tecnicas de reemplazamiento mitocondrial Dentro de este concepto tan amplio se encuentran la transferencia del huso mitocondrial MST y la transferencia pronuclear PNT Ambas tecnicas consisten basicamente en extraer el nucleo de la madre portadora de la mutacion en el ADN mitocondrial y transferirlo a un oocito enucleado de una donante sana e implantar el embrion resultante de la posterior fecundacion en el utero materno como en cualquier procedimiento de IVF La diferencia principal de ambas tecnicas es que en el caso de la MST se emplean oocitos todavia no fecundados mientras que en PNT se emplean cigotos en un estadio muy temprano del desarrollo cuando aun no se han unido los pronucleos paterno y materno Estos procedimientos darian lugar a lo que la prensa ha convenido en denominar embriones de tres padres del ingles three parent embryos y a pesar de que aun no han sido llevados a cabo en humanos han levantado una gran polemica Sin embargo existen evidencias para creer que estas nuevas aproximaciones constituyen la unica alternativa para que parejas con enfermedades mitocondriales en la linea materna puedan concebir hijos sanos geneticamente relacionados con ambos progenitores No obstante las implicaciones psicologicas y eticas hacen que esto todavia no sea una alternativa disponible para tales parejas 7 Sintomas mas comunes EditarLas enfermedades mitocondriales pueden afectar las celulas del cerebro nervios musculos rinones corazon higado ojos oidos o pancreas Segun las caracteristicas del caso puede haber un organo afectado mas de uno o inclusive todos los organos pueden estar afectados Dependiendo de las caracteristicas de la enfermedad de las caracteristicas del individuo y de factores ambientales la gravedad de la enfermedad puede ir desde leve hasta fatal Dependiendo de cuales son las celulas del cuerpo afectadas algunos de los sintomas pueden ser En el cerebro Editar retrasos en el desarrollo demencia problemas neuropsiquiatricos migranas caracteristicas de autismo retraso mental convulsiones paralisis cerebral atipica accidentes cerebrovascularesEn los nervios Editar debilidad puede ser intermitente ausencia de reflejos desmayos dolor neuropatico disautonomia inestabilidad de la temperatura y otros problemas disautonomicosEn los musculos Editar debilidad calambres problemas gastrointestinales perdida de la movilidad sindrome del intestino irritable hipotonia dolor muscular reflujo esofagico diarrea o constipacionEn los rinones Editar Acidosis Tubular RenalEn el corazon Editar defectos de conduccion cardiaca cardiomiopatiaEn el higado Editar hipoglucemia insuficiencia hepaticaEn ojos y oidos Editar baja vision y ceguera ptosis palpebral oftalmoplejia atrofia optica hipoacusia y sordera estrabismo adquirido retinitis pigmentosaEn el pancreas y otras glandulas Editar diabetes y insuficiencia pancreatica exocrina incapacidad de producir enzimas digestivas hipoparatiroidismo calcio bajo Sistemicos Editar dificultad para aumentar de peso fatiga vomitos baja estatura problemas respiratoriosClasificacion EditarEncefalomiopatias mitocondriales Editar Algunos ejemplos de encefalomiopatias mitocondriales son Encefalomiopatia mitocondrial acidosis lactica episodios seudosincopales MELAS grado variable de deterioro cognitivo y demencia acidosis lactica accidentes cerebrovasculares accidentes isquemicos transitorios perdida de la audicion perdida de movilidad perdida de peso Sindrome de epilepsia mioclonica asociada a fibras rojas rotas MERRF epilepsia mioclonica progresiva la observacion con el microscopio optico de biopsias musculares coloreadas con coloracion tricromica permite distinguir un patron en armadura caracteristico con cumulos de mitocondrias baja estatura Sindrome de Kearns Sayre oftalmoplejia externa defectos de conduccion cardiaca perdida de audicion neurosensorial Oftalmoplejia externa progresiva cronica Ptosis palpebral Oftalmoplejia externaOtras enfermedades mitocondriales Editar Diabetes mellitus y sordera DAD esta combinacion en una edad temprana se puede deber a enfermedad mitocondrial la diabetes mellitus y la sordera se pueden encontrar juntas tambien por otras razones Neuropatia optica hereditaria de Leber LHON perdida de la vision comenzando en la edad adulta temprana sindrome de Wolff Parkinson White enfermedad del tipo de la esclerosis multiple Sindrome de Leigh luego del desarrollo normal la enfermedad comienza usualmente en el primer ano de vida pero los primeros sintomas pueden aparecer en la adultez ocurre una rapida declinacion en la funcion y es evidenciada por ataques estados alterados de la conciencia demencia y falla respiratoriaVease tambien EditarMitocondria ADN mitocondrialReferencias Editar a b c d e f g h Richard Boles M D and Terri Mason Inheritance amp Genetics Archivado el 29 de abril de 2009 en Wayback Machine United Mitochondrial Disease Foundation Schwartz M y Vissing J 2002 Paternal inheritance of mitochondrial DNA Herencia paterna del ADN mitocondrial New England Journal of Medicine 347 576 580 http dx doi org 10 1056 NEJMoa020350 Brown R M Dahl H H M Brown G K X chromosome localization of the functional gene for the E1 alpha subunit of the human pyruvate dehydrogenase complex Genomics 4 174 181 1989 PubMed ID 2737678 Brown G K Otero L J LeGris M Brown R M Pyruvate dehydrogenase deficiency J Med Genet 31 875 879 1994 PubMed ID 7853374 Leveille A S Newell F W Autosomal dominant Kearns Sayre syndrome Ophthalmology 87 99 108 1980 PubMed ID 7383548 Genesser Histologia Pag 88 3 Edicion Editorial Medica Panamericana HFEA Debating mitochondrial replacement http mitochondria hfea gov uk mitochondria Archivado el 30 de noviembre de 2012 en Wayback Machine Datos Q935710 Multimedia Mitochondrial diseases Obtenido de https es wikipedia org w index php title Enfermedad mitocondrial amp oldid 131444594, wikipedia, wiki, leyendo, leer, libro, biblioteca,

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