1 síndrome del cromosoma x frágil
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Síndrome del Cromosoma X Frágil
YUJI YOKOYAMA, SHINSUKE NINOMIYA, and KOJI NARAHARA
Reporte del Caso
Los dos pacientes eran hermanos uno de 2 años 9 meses y otro de 1 año 8 meses de edad, fueron
remitidos a nuestro hospital para la evaluación del desarrollo del retraso.
El Hermano Mayor
El hermano mayor nació a término cuando su madre tenía 22 años y su padre 33. El embarazo y el
parto fueron tranquilos y su peso al nacimiento fue de 3260 g. La Detección neonatal de
enfermedades metabólicas e hipotiroidismo innotable y sin complicaciones. Sin embargo, se
evidencio un retraso psicomotor total; el control de la cabeza se logró a la edad de 5 meses, se
sienta sin ayuda a los 12 meses, y comenzó a caminar a los 20 meses, pero el niño no había
adquirido ninguna palabra significativa en el momento del examen.(2 años y 9 meses)
El examen físico reveló un niño hiperactivo, con una altura de 94,5 cm, peso de 13,2 kg, y el
perímetro cefálico de 47,8 cm (Fig. 1-1a). Su rostro era un poco largo y cuadrado con una frente alta y
las orejas grandes y prominentes. El incisivo inferior izquierdo estaba ausente, y los testículos no se
agrandaron. Pruebas psicométricas revelaron un cociente de desarrollo a un 38% de la de un niño
normal de la misma edad. El niño exhibe únicas anomalías de comportamiento caracterizado por
hiperactividad, falta de atención, contacto visual, y la respuesta excesiva a la extracción con
personas o ambientes extraños; sin embargo, estas conductas no cumplían con el Manual Diagnóstico
y Estadístico de los Trastornos Mentales, Cuarta Edición (DSM-IV) criterios para los trastornos
autistas infantiles. La Electroencefalografía (EEG) y la respuesta acústica del tronco cerebral
fueron normales.
El Hermano Menor
El hermano menor nació en la semana 36 de gestación con un peso al nacer de 2780 g. se observó
Retraso psicomotor moderado, logró el control de la cabeza a la edad de 4 meses, se sentó sin
ayuda a los 10 meses, y podría ponerse de pie agarrándose de los muebles a los 20 meses, pero no
había adquirido ninguna palabra significativa en el momento del examen (1 año 8 meses).
El examen físico reveló un niño hiperactivo con altura y circunferencia de la cabeza normal. Su
rostro era un poco cuadrado con una frente prominente, orejas evertidas, y ausente el incisivo
inferior izquierdo, al igual que su hermano mayor (Fig. 1-1b). El cociente de desarrollo se evaluó
como 47% de lo normal. Tenía una capacidad de concentración corta, pero ninguna aversión social
o gestos manuales. A la edad de 20 meses, la respuesta del tronco cerebral EEG y acústica fueron
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normales, sin embargo, a partir de 18 meses, las descargas epilépticas masivas se habían hecho
evidentes en las regiones bilaterales parieto-occipitales durante el sueño.
La Familia
Investigación de la familia del paciente (Fig. 1-2), reveló la presencia de retraso mental en una tía
materna (II-6, círculo cerrado). Había nacido a término con un peso al nacer de 3080 g. El
embarazo había sido complicado por alta exposición radiográfica gastrointestinal en el primer
trimestre. Mientras que su desarrollo motor fue reportado como casi normal, el habla se retrasó
gravemente, y ella asistió a escuelas especiales de enseñanza. Los fármacos anticonvulsivantes
fueron administrados por irregularidades en el EEG. La menstruación comenzó a la edad de 13
años y fueron regulares.
Figura 1-1. Los dos pacientes, El hermano mayor, con edad de 2 años y 9 meses (a la izquierda), y
el hermano menor de 1 año 8 meses (derecha), evidenciando las caras cuadradas, frente alta y
grandes orejas evertidos
El examen físico a la edad de 20 años reveló una chica tímida con retraso mental. La altura y
circunferencia de la cabeza eran normales, aunque tenía un rostro algo largo con prognatismo, sin
embargo, sus orejas no estaban malformadas. La alteración del lenguaje se caracterizó por la falta
de fluidez, ecolalia, y gramática inapropiada. Pruebas psicométricas demostraron un coeficiente
intelectual (IQ) de 45 (rango normal, 77-124).
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Figura 1-2. Familia genealogía de los pacientes. Cuadrados rellenos y los círculos indican los
sujetos con retraso mental, y un círculo con líneas rayadas denota a una persona con inteligencia
límite.
Los hermanos maternos restantes parecían ser intelectualmente normales, aunque las pruebas
psicométricas no se realizaron. Aparte de un tío (II-1) que abandonó la escuela secundaria para
trabajar como camionero, se informó que no se encontraron antecedentes de problemas
familiares de la educación. El Coeficiente Intelectual de la madre se evaluó en 92 en la Escala de
Inteligencia de Wechsler para Adultos. La abuela materna (I-2) fue el sexto de siete hermanos y
negó la presencia de retraso mental en sus hermanos y hermanas. La madre quedó embarazada
de nuevo 6 meses después de la primera visita con respecto a sus dos hijos. Ella se negó al
diagnóstico fetal prenatal por motivos religiosos, y una niña de peso 3462g fue entregada a
término por cesárea. El desarrollo psicomotor de este niño era casi normal, con la excepción del
habla, ella empezó a hablar unas pocas palabras con sentido a los 2 años y 10 meses. El examen
reveló altura y circunferencia de la cabeza normal. Tenía una cara algo cuadrada pero por lo
demás parecía normal. Su inteligencia se evaluó como el 85% de un niño normal.
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Figura 1-3. Cariotipos parciales de cromosomas humanos teñidos con Giemsa que muestran
diferentes manifestaciones del sitio X frágil (flechas): un salto de cromátida (a), una brecha
isochromatida (b), un salto de cromosoma (c), y endorreduplicación (d).
Diagnosis
Los dos casos presentan un moderado a grave retraso del desarrollo no asociados con ninguno de
los síndromes malformativos reconocibles. Rasgos dimórficos incluyen un rostro alargado,
cuadrado, orejas grandes y prominentes, y la frente prominente. El hermano mayor exhibió únicas
anomalías conductuales y parecía mostrar rasgos autistas. El Retraso mental límite también se hizo
evidente en la hermana más joven.
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A pesar de la existencia de retraso mental en una tía materna era difícil de explicar, la enfermedad
familiar se consideraba compatible con herencia ligada al cromosoma X con baja penetrancia (la
frecuencia con la que un rasgo hereditario se manifiesta por los portadores del gen afectado) en
las mujeres. Debido a que el síndrome X frágil representa alrededor del 40% al 50% de todas las
formas de retraso mental familiar ligado a X , un estudio diagnóstico se inició. Los estudios
citogenéticos han indicado que el síndrome de X frágil se asocia con un sitio raro y frágil en Xq27.3
(Fig. 1-3) y es causada por una mutación en el gen cromosoma X frágil del retraso mental 1
(FMR1). Aunque el diagnóstico de la enfermedad debe basarse en estudios moleculares, los
estudios citogenéticos son útiles para excluir anormalidades sutiles del sexo y los cromosomas
autosómicos frecuentemente asociados con el retraso mental inespecífico. El sitio frágil, fra. (X)
(q27.3), puede ser inducida bajo condiciones de cultivo específicas (por ejemplo, el uso de un
medio deficiente en ácido fólico o suplementado con metotrexato, fluorodesoxiuridina, o un
exceso de timidina durante las últimas 24 horas de cultivo a perturban el metabolismo del folato).
Tal como se muestra en la Tabla 1-1, los dos pacientes (III-1 y III-2), hermana (III-3), la madre (II-3),
y su tía (II-6) expresaron fra (X) (q27.3), mientras que los restantes miembros de la familia no
demostró este sitio frágil.
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Para determinar si la inactivación selectiva de los cromosomas X podría estar relacionada con
diferencias fenotípicas en las mujeres portadoras con fra (X) (q27.3), se estudiaron los patrones de
la replicación del ADN del cromosoma X usando bromodesoxiuridina (análogo de timidina)
incorporarandola durante las últimos 7 horas de incubación. Estos estudios demostraron que la
proporción de cromosomas X inactivadas finales-replicantes (aquellos que incorporan cantidades
grandes de bromodesoxiuridina en ADN) que llevan fra (X) (q27.3) no difirió significativamente
entre los tres portadores femeninos.
La mutación X frágil implica la expresión de un tramo de repetición CGG en la región 5 'no
codificante del gen FMR1. Hipermetilación (una alteración química del ADN inducida por la
metilación de la desoxicitidina a 5-methyldeoxycytidina en la secuencia CG donde se cree que se
produzca la regulación celular de la expresión génica o la inactivación X) de un regulador isla CpG
(una región de ADN de alto contenido desoxicitidina y desoxiguanosina vinculado por un enlace
fosfodiéster situado cerca de la región de codificación de la proteína de un gen y su relación con la
regulación de la expresión génica) justo aguas arriba del segmento de repetición CGG y la no
expresión de proteína FMR1 .
Se investigó la longitud del segmento de repetición CGG y el estado de metilación de la isla CpG en
la familia de los pacientes usando la hibridación Southern blot con pPCRFX1 (una familiar de
Pfxa3) como una sonda de ADN que detecta los fragmentos de restricción que contiene la
repetición CGG (Fig. 1 -4). La digestión con una enzima de restricción insensible a metilación, EcoRI
genera un 5,2-kilobases (kb) fragmento que contiene la región mutable.
Este fragmento puede ser digerido por una mayor enzima sensible a la metilación de restricción EagI en 2,4-kb y fragmentos de 2,8 kb si el sitio EagI no está metilado. Hombres normales demuestran una banda de 2,8 kb, mientras que las mujeres normales tienen una banda de 2,8 kb y una banda de 5.2 kb. Los dos pacientes (III-1 y III-2) exhibieron una mancha de banda indistintiva (es decir, una expansión dispersa) que oscila desde 6 hasta 9 kb (0,7-a 4-kb expansión del segmento de repetición CGG), y la tía (II-6) también tenía una banda con una mancha borrosa de 6 a9 kb, además de las bandas de 2,8-y 5,2-kb normales. La abuela (I-2) y de la madre muestra bandas adicionales de 2,9 kb y 3,8 kb, respectivamente. Además, el tío materno (II-1) tuvo una banda de 3,1 kb en lugar de una banda normal de 2,8-kb. Curiosamente, la hermana (III-3) presento una banda adicional de 4.0 kb. Los miembros de la familia mostraron patrones normales Blot (Mancha). De los resultados de este análisis, los dos pacientes y su tía fueron diagnosticados con el síndrome de X frágil, y la madre, hermana, tío y abuela materna como portador de premutación X frágil (fragile X premutation carriers.)
Figure 1-4: El análisis de hibridación de Southern de la doble digestión familiar usando de ADN con
EcoRI y EagI
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PERSPECTIVAS MOLECULARES
Síndrome X Frágil
La incidencia de retraso mental es bien conocida por ser mayor en hombres que en mujeres. En
1943, Martin y Bell (1943) informaron de un retraso mental familiar, consistente con herencia
ligada al cromosoma X, y esta familia se ha demostrado ser el primer ejemplo de individuos con el
síndrome de X frágil. El creciente interés en los mecanismos etiológicos y biológicos de retraso
mental ha estimulado mucha investigación en esta área en décadas desde finales de 1960.
En 1969, Lubs (1969) describió un marcador X (una constricción en el brazo distal largo del
cromosoma X) presente en los hombres y mujeres afectados portadoras de una familia ligada al
cromosoma X con retraso mental, sin embargo, este hallazgo no fue fácil de reproducir mediante
técnicas citogenéticas estándar. No fue hasta 1977 que Sutherland (1977) informó que la
inducción de raros sitios frágiles, incluyendo el marcador X, depende de la composición del medio
utilizado para el cultivo de linfocitos de sangre periférica. Esta condición Se denomina síndrome
del cromosoma X frágil, ya que, entre todos los sitios frágiles raros, sólo la expresión de la frágil en
Xq27.3 banda (FRAXA) se asocia con la enfermedad clínica (Sutherland y Richards, 1994).
El establecimiento de métodos citogenéticos para detectar el síndrome de X frágil impulsó
estudios epidemiológicos sobre la prevalencia en distintas poblaciones. El síndrome se produce en
todos los grupos étnicos y afecta a aproximadamente 1 de cada 1250 varones y 1 de cada 2.500
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mujeres, lo que representa alrededor del 20% de todo el retraso mental familiar. Esta prevalencia
estimada es comparable a la del síndrome de Down (1 en 800 a 1000) como una causa del retraso
mental. Sin embargo, la determinación de la frecuencia en estos estudios se ha basado en la
detección citogenética, y la verdadera prevalencia puede ser incluso superior usando una prueba
molecular nuevamente disponible para la exploración de la población.
Las características fenotípicas del síndrome del cromosoma X frágil en relación con la pubertad se
resumen en la Tabla 1-2. Aunque el síndrome es evidente desde el nacimiento en los pacientes
afectados, es difícil de diagnosticar en la infancia temprana. Los varones prepúberes tienden a
mostrar signos clínicos no específicos y característicos rasgos físico evidentes por la edad.
Típicamente los hombres después de la pubertad con el síndrome X frágil presentan una tríada
clínica del llamado síndrome de Martin-Bell: retraso mental, cara alargada, con grandes orejas
evertidos, y macro-orquidismo (testículos anormalmente grandes).Otras características
craneofaciales incluyen mandíbula prominente, la frente grande, y macrocefalia relativa. Las
características adicionales son indicativos de displasia del tejido conectivo: articulaciones
hiperextensibles, prolapso de la válvula mitral (que permite el flujo retrógrado hacia la aurícula
izquierda) y dilatación de la aorta ascendente (dilatación de la raíz aórtica).El Retraso del
desarrollo y retraso mental son los síntomas más importantes y prominentes del síndrome X frágil.
La mayoría de los pacientes masculinos tienen puntuaciones de CI en el rango de 20 a 60, con un
promedio de 30 a 45. En particular, los niños prepúberes con X frágil presentan características de
anormalidades del comportamiento, tales como hiperactividad, falta de concentración,
inestabilidad emocional, los gestos de mano, y rasgos autistas.
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Las características físicas y de comportamiento de la enfermedad en pacientes de sexo femenino
suelen ser más leves que en los varones afectados. Características somáticas puede estar ausente
o leve, aunque las caras de las mujeres con retraso mental tienden a parecerse a los de los
pacientes de sexo masculino con la edad avanzada. El déficit de inteligencia de las pacientes es
menos grave,que con la mayor parte de pacientes que tienen el límite " leve " al daño mental. No
hay evidencia de un aumento de los problemas psicológicos y psiquiátricos entre los pacientes de
sexo femenino.
El patrón de herencia del síndrome de X frágil es inusual. Mientras que alrededor del 80% de los
hombres que heredan mutación presentan el retraso mental y un fenotipo más o menos
definitivo, el restante 20% de los varones portadores son fenotípicamente normales. En Estos
hombres homocigóticos clínicamente normales se denomina Hombres transmisores ( Traducción
no clara) debido a que la mutación se transmite a través de sus hijas no afectadas a los nietos que
a menudo manifiestan este síndrome, El riesgo de retraso mental en nietos es del 74% en el caso
hombres y 32% para las mujeres, pero es mucho menor entre los hermanos de los varones
transmisores (18% para los hombres y 10% para las mujeres). La Descendencia masculina de
madres portadoras con deficiencias mentales tiene un mayor riesgo de retraso mental (100%) que
las descendientes hembras (76%). La gran variación en riesgo de retraso mental X frágil en las
familias que contienen los hombres de transmisión no puede ser explicada por la genética clásica
y se denomina la paradoja de Sherman tras su descubridor (Sherman et al., 1985).
Debido a que el enfoque citogenético tiene un valor limitado en la detección de los hombres y
mujeres portadoras de transmisión, los esfuerzos para identificar y caracterizar un gen putativo X
frágil se llevaron a cabo en muchos laboratorios de genética molecular. La asociación de los Xq27.3
sitio frágil con esta forma de retraso mental ligado X sugirió que el gen putativo se encuentra en o
cerca del sitio X frágil. Tarleton y Saul (1993) describe cómo la clonación posicional del sitio X frágil
se logró. Además del análisis convencional de polimorfismos de longitud de fragmentos de
restricción, nuevas herramientas moleculares, tales como electroforesis en gel de campo pulsado
y el cromosoma artificial de levadura, se utiliza para definir y aislar esta región. El cromosoma
artificial de levadura puede acomodar fragmentos grandes de ADN de otras especies de levaduras,
facilitando la clonación de un gen de interés, mientras que los polimorfismos de longitud de
fragmentos de restricción proporcionan útiles puntos de referencia moleculares en los
cromosomas, lo que permite la evaluación de análisis de la segregación y el riesgo de la
probabilidad de heredar una enfermedad (análisis de ligamiento).
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Figura 1-5. Diagrama de retraso mental X frágil (FMR1) con mapa de restricción y sondas
utilizadas para el diagnóstico FMR1 transferencias Southern. El círculo indica la isla CpG, y la caja
representa el primer exón. La región oscura muestra la ubicación de repeticiones de tripletes.
El Gen FMR1
En 1991, varios grupos de investigadores informaron casi simultáneamente que la mutación
responsable de síndrome X frágil fue una expansión de la secuencia de trinucleótido CGG (o CCG)
dentro de un gen denominado X frágil retraso mental 1 (FMR1) (Oberle et al, 1991.; Verkerk et al,
1991;. Yu et al, 1991). El gen FMR1 abarca 38 kb en el cromosoma X en la posición del sitio frágil y
comprende 17 exones. La repetición del triplete de secuencia CGG se encuentra dentro de la
región 5 'no traducida del primer exón, 69 pares de bases (pb) aguas arriba del codón de iniciación
y 250 pb corriente abajo de la isla CpG del gen regulador (Fig. 1-5).
Esta repetición de microsatélites es polimórfico en los seres humanos normales, que van desde 6
hasta 52 repeticiones, con una media de 30. En los pacientes afectados con el síndrome de X frágil,
sin embargo, esta repetición contiene muchas veces el número normal de repeticiones de
tripletes: entre 230 copias y varios miles del CGG. Cuando las repeticiones de trinucleótidos
exceden las 230 copias, se han modificado químicamente de tal manera que el gen FMR1 dejará
de funcionar. Los deoxycytidinas dentro de las repeticiones son metiladas, produciendo 5 –
methyldeoxycytidinas. Estos eventos de metilación se extienden en sentido ascendente en la isla
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CpG reguladora, que normalmente esta sin metilar, y previene que el gen se exprese.
Prácticamente todos los pacientes afectados carecen de ARNm detectable FMR1, y la pérdida de la
función FMR1 como resultado de la supresión de la transcripción se cree que es la causa del
síndrome de X frágil. Tres casos de falta de mutaciones CGG del gen FMR1, incluyendo deleciones
del locus FMR1 y una mutación sin sentido que implica el dominio crítico del FMR1 en pacientes
con síndrome X frágil aparente, han proporcionado evidencia adicional de apoyo para esta
hipótesis. Se debe enfatizar que una mutación resultante de la expansión de tripletes no ha sido
reconocida como una causa de la enfermedad genética humana. Aunque su secuencia completa es
conocida, la función exacta del gen FMR1 no se ha definido todavía. El gen FMR1 tiene
propiedades de un gen de mantenimiento o de limpieza y se expresa en diversos tejidos y exhibe
secuencias de ADN que están muy conservadas en otras especies
Splicing alternativo produce un número considerable de moléculas de ARNm. Como era de
esperar, el gen se transcribe más intensamente tanto en el cerebro y los testículos. El producto de
la proteína (proteína X frágil retraso mental), que es predominantemente citoplasmática, tiene
múltiples dominios funcionales, incluyendo dos tipos de ARN dominio de unión, una señal de
exportación nuclear, y una señal de localización nuclear (Eberhart et al, 1996;. Siomi et al., 1993).
La extinción de una interacción entre la proteína de retardo mental X frágil y un subconjunto de
ARNm en las neuronas del cerebro se cree que posiblemente juege un papel importante en la
manifestación neurológica de síndrome X frágil. Además, las autopsias de pacientes con X frágil
han revelado defectos en la densidad de las neuritas y su morfología (Irwin et al., 2001), lo que
sugiere que FMR1 puede jugar un papel en la ramificación de las neuritas.
Drosophila ha demostrado ser un buen modelo del síndrome de X frágil ya que esta especie
contiene un único homólogo del FMR1, dfxr (también llamado dFMR1). DFXR, el producto de la
proteína del gen dfxr, se expresa en las neuronas del cerebro pero no en las células gliales. La
pérdida de la función en la DFXR resulta en una pérdida notable de la extensión de neuritas,
ramificaciónes irregulares y defectos de direccionamiento del axón de las neuronas dorsales de
racimo. Las neuronas laterales muestran defectos variables en extensión y orientación (Morales et
al., 2002). Los alelos mutantes se encontraron en dfxr para provocar el fallo del eclosión de
adultos y el ritmo circadiano desordenado (Dockendorff et al., 2002). DFXR construye un
complejoque incluye dos proteínas ribosomales, L5 y L11, junto con ARN 5S, y Argonauta 2 (Ago2),
que es un componente esencial del complejo de silenciamiento inducido por ARN que media la
interferencia de ARN (RNAi) en la Drosophila (Hammond et al., 2001) y un homólogo de Drosophila
del p68 RNA helicasa (Dmp 68) (Ishizuka et al., 2002). Es posible que el ARNi y DFXR mediada por
las vías de control de traducción se cruzan, y que la maquinaria de RNAi relacionada desempeña
un importante papel en el control de la función neural.
Las familias X Frágil exhiben dos tipos de mutación del gen FMR1. La expansión de repetición de
más de 230 copias con posterior metilación de la isla CpG se conoce como una mutación completa.
Todos los hombres y cerca de la mitad de las mujeres que portan mutaciones completas tienen
retraso mental. Hombres mosaico con mutaciones completas son casi siempre afectados a la
misma medida que los varones afectados completamente, mientras que las mujeres mosaico
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varian en el fenotipo clínico. El estado mosaico se cree que refleja diferentes grados de expansión
o de metilación del ADN en las células somáticas. La otra mutación, en la que la repetición varía
desde 50 hasta 230 copias, se denomina premutación. Debido a que premutaciones no están
metiladas y son transcripcionalmente activos, anormalidades fenotípicas no se producen en
ningún los portadores masculinos o mujeres con este tipo de mutación. Sin embargo, se debe
entender que no hay ningún número preciso de copias que marca la transición desde el
cromosoma normal a premutación o de premutación a mutación completa. En general, los
genetistas han acordado definir un número de copias entre 50 y 230 como premutación y uno de
más de 230 como mutación completa.
La característica más prominente de la repetición CGG es la variación de su longitud. Debido a que
la expansión tiene lugar después de la concepción, el rango de expansión de repetición varía en
diferentes células del mismo tejido en la misma persona afectada. Esta variación es
particularmente prominente cuando la ampliación de repeticiones se transmite desde la madre al
niño. Cuando las mujeres transmiten la repetición a la descendencia de cualquier sexo, la
secuencia suele aumentar en tamaño (aunque se ha conocido que se reduce), sin embargo,
cuando se transmiten por los varones, el tamaño de la secuencia o bien permanece constante o
disminuye. Como los hombres no transmiten más de 230 copias de la repetición, sus hijas no
tienen el síndrome de X frágil. Esto significa que incluso un varón afectado con una mutación
completa en casi todas sus células puede estar esencialmente dentro del rango de premutación
con respecto al número de repeticiones en su esperma. Ninguna nueva mutación del número
normal de repeticiones se ha visto en el síndrome de X frágil, y una investigación familiar completa
siempre identifica una premutación en una de las generaciones ancestrales. Es probable que
premutaciones pequeñas puedan haberse segregado a través de muchas generaciones antes de
que una expansión de repetición adicional ocurriera.
La paradoja de Sherman (Sherman, 1991;. Sherman et al, 1985) se resolvió mediante el análisis del
gen FMR1 en familias X frágil con los hombres de transmisión (Fu et al, 1991.). La transmisión de
los hombres siempre tiene premutaciones, y las hijas de los hombres de transmisión heredan el
mismo número de repeticiones CGG que se encuentran en sus padres. Los premutaciones se
vuelven inestables después de la ovogénesis (el proceso de formación de los gametos) en las hijas,
dando lugar a mutaciones completas con más de varios cientos de repeticiones CGG en su
descendencia.
Tabla 1.3: Los Modelos de RFLP por el Análisis de la transferencia Southern de los Individuos
Normales, los Portadores de la Premutación, y Pacientes Afectados con el Síndrome de X Frágil.
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Debido a que las madres de varones de transmisión tienen números de copias de repeticiones
CGG en el extremo inferior de la gama portador (50-70), hermanos de Hombres de transmisión
son mucho menos propensos a tener mutaciones completas que premutaciones. Premutaciones
son de más de 80 repeticiones CGG, sin embargo, casi siempre tienden a expandirse en el rango de
mutación completa cuando pasa a través de las madres. Por lo tanto, la paradoja de Sherman
indica que la variación en la tendencia a convertirse de premutaciones a mutaciones completas
puede estar relacionada con el tamaño de la premutación y el género de la portadora.
El sitio X frágil se expresa cuando la repetición CGG se expande a un número mayor de copias de
230. La expresión del sitio frágil se piensa que es el resultado de una replicación incompleta de
ADN en la región expandida causado por el agotamiento de piscinas intracelular de dCTP y dGTP
en condiciones de cultivo específicas. Sin embargo, la enorme expansión de tripletes CTG en la
distrofia miotónica, otra enfermedad genética que se caracteriza por la expansión de repetición de
trinucleótidos, nunca se ha asociado con cualquier otro sitio frágil visible, lo que sugiere que la
composición de nucleótidos de las repeticiones amplificadas también es crucial para la expresión
del sitio frágil . A diferencia de las repeticiones CTG, repeticiones CGG experimentan metilación, lo
que podría estabilizar los ADN tetraplex formadas por extensiones CGG. Estas estructuras estables
tetrahelical pudo reprimir la transcripción, replicación, y condensación de la cromatina, lo que
conduce a la generación del sitio frágil. Ahora que la base molecular del síndrome X frágil ha sido
definido y caracterizado, la exclusión de este trastorno por motivos clínicos o citogenéticos ya no
se justifica. Una vez que el niño se identifica con este síndrome, los miembros de la familia deben
ser evaluados para detectar personas con riesgo de tener hijos afectados y facilitar las decisiones
sobre la reproducción en el futuro.
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SOUTHERN BLOTTING
El diagnóstico molecular de síndrome X frágil es ahora posible usando hibridación de Southern y
los métodos de PCR (Brown et al, 1993;.. Rousseau et al, 1991). Hibridación de Southern es el
método diagnóstico de elección, ya que puede determinar el grado de expansión de la repetición
CGG, así como el estado de metilación de la isla CpG. La elección entre la enzima de restricción y la
sonda depende de la información de diagnóstico que se espera (Tabla 1-3). La escisión con PstI y la
hibridación con una sonda Pfxa3 son adecuadas para detectar pequeños alelos de premutación.
Para examinar el estado de metilación y la longitud de repetición CGG simultáneamente, la doble
digestión con una enzima sensible a la metilación, tales como BssHII o EagI, se puede utilizar
(véase la fig. 1-5). Un 5,2-kb banda se observa desde el cromosoma X inactivo, y dos bandas más
pequeñas (2,8 y 2,4 kb) se observan desde la X activa de la hembra y el par de coordenadas X de
un varón normal. Como la repetición CGG se encuentra en la banda de 2,8-kb, los machos con pre
mutaciones muestran una banda ligeramente mayor que 2,8 kb, correspondiente a un aumento en
la longitud de repetición. Los varones con mutaciones completas demuestran una banda más
grande de 5,2 kb, lo que refleja la mutación FMR1 metilada y ampliada. Las hembras con
premutaciones exponen las tres bandas observadas en el patrón normal femenino (estado no
metilado activo de 2,4 y 2,8 kb y el estado metilado, inactivo de 5,2 kb) más una banda
premutación adicional, que a veces se funde con las bandas normales. En las mujeres con
mutación completa, la ampliación de repeticiones CGG está siempre más metilado, y una banda
manchada con exceso de 5,7 kb se puede ver además de las bandas femeninas normales. La
interpretación de los datos de pacientes mosaico de sexo femenino es más compleja debido a que
el patrón de bandas refleja los estados de los alelos metilado y no metilado de los cromosomas
normales y anormales X.
Reacción en Cadena de la Polimerasa
El enfoque de PCR es particularmente útil cuando una determinación más exacta de los números
de repetición CGG es necesaria en los portadores normales o en premutación. Los intentos
iniciales para analizar la mutación X frágil por PCR no tuvieron éxito debido a la dificultad en la
amplificación de regiones de ADN con un alto contenido de GC, la amplificación preferencial del
menor alelo en las mujeres, y la imposibilidad de amplificar mutaciones completas. Estos
inconvenientes se han superado en parte por la sustitución de 7-deaza-dGTP por dGTP, el uso de
cebadores mejorados, y la introducción de los geles de secuenciación de acrilamida. Las ventajas
de la PCR son que es rápido y requiere solamente cantidades mínimas de ADN. Es probable que se
convierta en la técnica de elección en el diagnóstico de síndrome de X frágil si un método fiable
que pueda amplificar mutaciones completas es ideado o creado.
Diagnostico Prenatal
Debido a que no hay tratamiento efectivo disponible, el diagnóstico prenatal de X frágil es de
primordial importancia en los embarazos de mujeres portadoras que están en riesgo de tener hijos
afectados. El análisis citogenético ya no tiene un lugar en el diagnóstico prenatal del síndrome de X
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frágil. El diagnóstico prenatal se puede realizar mediante el análisis de ADN obtenido de
vellosidades coriónicas (una vellosidad en la superficie externa del corion: tejido fetal) demostrar
usando análisis de transferencia Southern o, más recientemente, usando PCR, que puede detectar
el número de repeticiones CGG. Fetos masculinos con 50 a 230 copias de la repetición deben ser
asintomáticos, mientras que aquellos con más de 230 copias tendrán síndrome de X frágil. Fetos
femeninos con 50 a 230 copias también serán asintomáticos, sin embargo, es difícil predecir el
alcance de los trastornos y retrasos mentales en los fetos femeninos con más de 230 copias de la
repetición. Aunque la hipermetilación de las islas CpG es un indicador de mal pronóstico, no
siempre está presente en ADN extraído de muestras de vellosidades coriónicas (Sutherland et al.,
1991). Los datos empíricos que muestran que las mujeres portadoras con mutaciones completas
tienen casi un 50% de riesgo de deterioro mental debe ser considerado fiable.
ENFERMEDADES GENÉTICAS ASOCIADAS CON MUTACIONES DINÁMICAS
El síndrome X frágil fue el primero de 12 enfermedades genéticas humanas en las que se identificó
mutación dinámica de la repetición de trinucleótidos como su causa (Tabla 1-4). En estas
enfermedades, la secuencia de la repetición del trinucleótido y el efecto de la expansión en la
función del gen en el que reside puede diferir. Anticipación genética (un fenómeno en el que la
enfermedad tiene una edad más temprana de inicio y se vuelve cada vez más grave en las
generaciones sucesivas) es una característica común en estas enfermedades y puede ser explicado
por la expansión de la repetición cuando se transmite de padre a hijo. El prejuicio de género en
relación con el padre aporta la forma más grave de la enfermedad que es evidente en algunos de
estos trastornos. Por ejemplo, la forma de distrofia miotónica que es evidente desde el nacimiento
se produce sólo en los niños que han heredado la mutación de su madre. En contraste, las formas
de aparición juvenil de la enfermedad de Huntington y la ataxia espinocerebelosa tipo I
desarrollan principalmente cuando la mutación se transmite desde el padre. Cabe señalar que la
expresión de otro sitio frágil, FRAXE (sitio frágil, cromosoma X, sitio E), tiene un mecanismo
genético similar al síndrome X frágil: una expansión de la repetición CGG y metilación de la isla
CpG, resultando en retraso mental. En contraste con el síndrome X frágil, el número de
repeticiones en la FRAXE puede expandirse o contraerse y es igualmente inestable cuando se pasa
a través de la madre o del padre.
El mecanismo molecular de la expansión de la repetición en el síndrome de X frágil no se conoce.
Los análisis de ligamiento de los microsatélites marcadores que flanquean la repetición CGG han
sugerido un efecto fundador en el síndrome de X frágil: Numerosas mutaciones completas X frágil
se derivan de unas premutaciones poco ancestrales que podrían aumentar en la piscina genética
debido a su relativa estabilidad y neutralidad selectiva. Hay otra evidencia de que la repetición
CGG del gen FMR1 en individuos normales presenta interrupciones AGG, y que se repite con
transmisión documentada inestable han perdido interrupciones AGG (Eichler et al., 1994). Esto
sugiere que, o bien secuencias de ADN que flanquean la repetición o variaciones en la misma
repetición están involucrados en el mecanismo de mutación. La expansión masiva de repeticiones
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de tripletes asociados con el síndrome X frágil, cuando se transmite de un padre con más de
aproximadamente 80 copias de la repetición, no se puede explicar por la recombinación simple.
Deslizamiento fragmento Okazaki (la tendencia de un ADN de una sola hebra con extremos libres
causados por dos toboganes de roturas a lo largo de un filamento de la plantilla, lo que resulta en
una mayor probabilidad de mutación después de la replicación del ADN) ha sido propuesto como
un posible mecanismo para la rápida expansión (Fig. 1-6) (Richards y Sutherland, 1994).
TERAPIA
Debido a que hay un tratamiento específico para el síndrome de X frágil está disponible, las
intervenciones médicas, físicas y ocupacionales están dirigidas a aliviar las manifestaciones
neurológicas y de comportamiento de la enfermedad (Hagerman, 1989). También es importante
que los padres tengan contacto con otras familias de X frágil para un mayor apoyo e información.
El tratamiento médico del síndrome de X frágil incluye el tratamiento farmacológico para
determinados problemas de comportamiento y el seguimiento de las complicaciones frecuentes.
Suplementos de ácido fólico ya no se recomienda para el tratamiento de las deficiencias
intelectuales y de comportamiento en el síndrome de X frágil, ya que varios estudios han
encontrado que no es de ningún beneficio. Los estimulantes del sistema nervioso central, tales
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como metilfenidato y dextroanfetamina, han demostrado ser eficaces en la mejora de la capacidad
de atención y el rendimiento de aprendizaje de algunos niños hiperactivos X frágil.
Las intervenciones educativas se instituidas después del diagnóstico de la enfermedad se han
hecho y un amplio asesoramiento genético de la familia ha sido iniciado. Los maestros y
terapeutas deben crear un programa educativo acorde con las características neuropsicológicas de
los pacientes X frágil. Pacientes X Frágil tienen más dificultades con el procesamiento auditivo que
con el procesamiento visual, que se refiere a sus problemas de atención, impulsividad y
distracción, lo que valida el uso de estimulantes del sistema nervioso central en pacientes con X
frágil. Técnicas de relajación, como la respiración profunda, la relajación y musicoterapia, son a
veces eficaces para evitar trastornos emocionales y arrebatos en nuevas situaciones o
circunstancias confusas. El objetivo del habla y terapia ocupacional es ayudar a los pacientes
frágiles X alcanzar su potencial intelectual.
PREGUNTAS
1. ¿Qué características clínicas tienen los prepúberes varones afectados con el síndrome de X
frágil?
2. ¿Por qué es importante para el personal médico y los científicos comprender la base molecular
del síndrome de X frágil?
3. ¿Cuál es la paradoja de Sherman en el síndrome X frágil, y cómo puede ser resuelta esta
paradoja sobre una base molecular?
4. ¿Cómo haría usted para informar a la madre (II-3) y el tío (II-1) de los pacientes con respecto a
su riesgo de tener hijos afectados con el síndrome de X frágil en un embarazo futuro?
5. Tanto la tía (II-6) y la hermana (III-3) de los pacientes tenían expresión X frágil y mutación
completa aparente. Porque el fenotipo de la hermana es mucho más suave que el de la tía?
6. ¿Qué otras enfermedades genéticas humanas se han atribuido a la mutación dinámica de una
repetición de trinucleótidos?
Laboratorio de Ciencias Básicas II
Tema 1: Síndrome del Cromosoma X Frágil