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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