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NEFROGENÉTICA 3
Genética y enfermedad.
Concepto de genética médica
E. Guillén-Navarro, M.J. Ballesta-Martínez, V. López-González
Unidad de Genética Médica. Servicio de Pediatría. Hospital Universitario Virgen de la Arrixaca. Murcia
Nefrologia Sup Ext 2011;2(1):3-10
doi:10.3265/NefrologiaSuplementoExtraordinario.pre2011.Mar.10889
Correspondencia: Encarna Guillén Navarro
Unidad de Genética Médica. Servicio de Pediatría.
Hospital Universitario Virgen de la Arrixaca.
Ctra. Madrid-Cartagena, s/n. El Palmar. 30120 Murcia.
encarna.guillen@carm.es
Las enfermedades genéticas constituyen un problema de salud
de primer orden en general y, en particular, en nefrología, al
representar una causa importante de morbimortalidad. Las
anomalías congénitas renales y del tracto urinario constituyen
el 20-30% de todas las anomalías identificadas en el neonato,
ocurren en 1-3 de cada 500 recién nacidos y son la causa de
hasta el 50% de los casos de fallo renal en la infancia1,2
. Los
factores genéticos desempeñan un papel predominante en
aproximadamente un tercio de los trastornos crónicos en
la edad adulta. Se estima que el 10-20% de los adultos
con enfermedad renal crónica tienen una enfermedad
genética hereditaria de base, aunque esta cifra se considera
muy inferior a la real, ya que las enfermedades genéticas
subyacentes están infradiagnosticadas3
. Las enfermedades
genéticas se consideran en su mayoría enfermedades raras
(ER) por su baja prevalencia individual. Las ER suelen ser
difíciles de diagnosticar y actualmente son prioritarias en salud
pública y en investigación.
Las enfermedades genéticas pueden ser cromosómicas, monogé-
nicas o multifactoriales. Las enfermedades renales hereditarias
más conocidas son las monogénicas, por alteración de un solo
gen, pero las más frecuentes son las complejas, como las nefro-
patías asociadas a la hipertensión, a la diabetes o a las enfer-
medades autoinmunes. En estas enfermedades consideradas
multifactoriales o complejas, se heredan varios alelos de genes
diferentes que proporcionan un riesgo genético o predisposi-
ción individual a su desarrollo, manifestándose sólo en ciertas
condiciones ambientales5
. Actualmente la epigenética intenta
explicar las interacciones génicas y ambientales y estudia los
cambios en la expresión génica mediados por mecanismos di-
ferentes a los cambios de secuencia de sus nucleótidos. Estos
cambios epigenéticos incluyen la metilación del ADN, la modi-
ficación de las histonas y el ARN de interferencia. Las altera-
ciones epigenéticas se asocian con inflamación y enfermedad
cardiovascular en pacientes con enfermedad renal crónica. Los
resultados de la investigación del papel de estos cambios so-
bre el proceso de enfermedad podrían ser muy valiosos en el
diseño de estrategias terapéuticas futuras6
.
La genética médica (GM) se define como la especialidad médi-
co-sanitaria que aplica los conocimientos de la genética a la
práctica médica, ocupándose de las enfermedades de origen
genético, incluyendo patologías hereditarias y malformativas
de la especie humana7
. El campo de acción de la GM son los
individuos afectados por enfermedades genéticas y sus fami-
lias, incluyendo los aspectos diagnósticos (clínicos y de labora-
torio), pronósticos, preventivos y de tratamiento de las distin-
tas patologías, así como los aspectos éticos, legales y sociales
de la genética. Las acciones abarcan no sólo desde la etapa
preconcepcional hasta el fallecimiento del individuo, sino tam-
bién el seguimiento intergeneracional.
La GM proporciona los conceptos fundamentales de la genéti-
ca a los procesos vitales básicos, cohesiona la práctica médica y
está reconocida como especialidad en la mayoría de los países
desarrollados. España junto con Grecia son los dos únicos paí-
ses de Europa donde no se reconoce. Últimamente se están
produciendo avances en este sentido8
y es deseable que en los
próximos años esta situación quede definitivamente resuelta.
El Proyecto Genoma Humano, finalizado a comienzos de este
siglo, está permitiendo una mejor aproximación a las enfer-
medades a través del desarrollo progresivo de herramientas
diagnósticas, de medidas preventivas y más lentamente de
estrategias terapéuticas9
. Actualmente existe una apreciación
creciente del papel de la epigenética en la regulación de la ex-
presión génica y el origen de la enfermedad que ha dado lu-
gar al Proyecto Epigenoma Humano. Los avances en genética
se suceden a un ritmo muy rápido y los genetistas clínicos lo
deben tener en cuenta para aplicarlo a la práctica médica ade-
cuadamente. Es necesaria la colaboración estrecha con los la-
boratorios de citogenética, genética molecular y bioquímica,
así como la conexión con otras especialidades médicas, ya que
las enfermedades genéticas son multisistémicas y pueden apa-
recer a cualquier edad.
Muchas de las enfermedades genéticas se manifiestan a través
de síndromes polimalformativos o dismórficos donde el papel
del médico genetista es clave para su reconocimiento a través
http://www.revistanefrologia.com
© 2011 Revista Nefrología. Órgano Oficial de la Sociedad Española de Nefrología
NEFROGENÉTICA4
E. Guillén-Navarro et al. Genética y enfermedad. Concepto de genética médica
Nefrologia Sup Ext 2011;2(1):3-10
de las habilidades desarrolladas en dismorfología, término acu-
ñado por David W. Smith en 1960. La dismorfología se ocupa
del estudio de las malformaciones congénitas humanas. Como
disciplina científica, combina conceptos, conocimientos y téc-
nicas de embriología, genética clínica y pediatría10
, con el ob-
jetivo de reconocer distintas enfermedades genéticas por la
combinación característica de sus manifestaciones clínicas (sín-
dromología). El tratado clásico que recopila los distintos rasgos
clínicos de los síndromes malformativos más frecuentes y su
etiología (Smith´s Recognizable Patterns of Malformation
Syndromes), ya en su sexta edición, es un libro básico de con-
sulta en este ámbito11
. En los últimos 10-15 años se han des-
arrollado, además, distintas bases de datos informatizadas
como herramientas de apoyo al diagnóstico sindrómico: Lon-
don Dysmorphology Database12,13
, Possum14
y la que proporcio-
na de forma pública Orphanet15
, entre otras.
El avance en la capacidad diagnóstica no ha ido paralelo al de-
sarrollo terapéutico en las enfermedades genéticas. El trata-
miento ha sido, en gran parte, sustituido por su adecuado ma-
nejo y seguimiento, aspecto fundamental para mejorar la
calidad de vida y disminuir la morbimortalidad asociada. En los
últimos años, se están produciendo avances muy importantes
en el tratamiento de algunas enfermedades genéticas, princi-
palmente metabólicas, como la enfermedad de Fabry16
.
La evolución de la genética desde la década de 1960 hasta nues-
tros días se refleja en el Online Mendelian Inheritance in Man
(OMIM), catálogo público, actualizado periódicamente y dispo-
nible en Internet, sobre los genes humanos y las enfermedades
genéticas17
, de extraordinaria utilidad para el médico genetista.
Un aspecto muy importante en la práctica médica genética
es el asesoramiento genético (AG). El AG es un proceso de
comunicación, no directivo, en el que se informa del riesgo
de producción de un defecto congénito o enfermedad ge-
nética en un individuo, pareja o su familia, de la forma en
que este riesgo puede evitarse o minimizarse y, en caso de
producirse, cómo mejorar su pronóstico18
. Este proceso es
de una importancia creciente en la medicina moderna y
debe ser un acto sanitario de categoría superior que, siem-
pre que sea posible, debe proporcionarse por personal es-
pecializado en este campo19
. Para ofrecer un asesoramiento
genético correcto se debe partir de un diagnóstico exacto
que conlleva una anamnesis cuidadosa, una evaluación clí-
nica y complementaria adecuada y una historia familiar ex-
haustiva de al menos tres generaciones (árbol genealógico)
y exige tomar el tiempo adecuado para cumplir con cada
uno de los componentes implícitos de este proceso. Ade-
más, es necesario conocer las peculiaridades inherentes a
cada situación específica, como la etapa prenatal o la pos-
natal, y en esta última el diagnóstico en un niño o adulto,
el diagnóstico de portadores, el diagnóstico presintomático
o de predisposición. Tener en cuenta todos estos factores
precisa una alta especialización, además de habilidades de
comunicación y respeto por las normas éticas vigentes y las
diferentes culturas. El respeto a la autonomía en las opcio-
nes reproductivas es la piedra angular en la ética del AG.
De cara al futuro, la genética está experimentando un desarro-
llo extraordinario desde su visión fenotípica a la genotípica o
molecular, promoviendo la importancia del pronóstico y la pre-
dicción (transición de la GM a la medicina genética o genómi-
ca). Estos avances se irán transfiriendo a la atención sanitaria
médica, y la salud pública tendrá que integrarlos en sus medi-
das preventivas20
. La posibilidad de analizar los genomas de los
individuos se acompaña del riesgo del mal uso y abuso de la
información. El genetista clínico tiene el privilegio de vivir de
cerca todos estos avances científicos señalados, pero también
la responsabilidad de proteger los datos y velar por mantener
el derecho individual de la no discriminación por causa genéti-
ca.
MENDELISMO
Las enfermedades genéticas monogénicas que siguen el pa-
trón de herencia clásico descrito por Mendel (1865) se de-
nominan mendelianas. Un trastorno monogénico es el que
está determinado por los alelos de un solo locus génico. Los
alelos son las distintas copias de un gen o las variantes al-
ternativas de la información genética en un determinado lo-
cus. Cuando los dos alelos de un determinado locus son
idénticos, se dice que el individuo es homocigoto y cuando
son distintos es heterocigoto.
Los modelos clásicos de herencia mendeliana van a depender bá-
sicamente de dos factores: a) la localización cromosómica del lo-
cus génico, pudiendo ser autosómico, si está localizado en uno de
los 22 pares de autosomas, o ligado a X, si está localizado en el
cromosoma X, y b) las características del fenotipo, si es dominan-
te (la presencia de un sólo alelo mutado en el gen es suficiente
para que la enfermedad se manifieste) o recesivo (se expresa sólo
cuando ambos alelos están mutados). Así vamos a obtener los di-
ferentes patrones de herencia mendeliana: autosómico o ligado
al X, dominante o recesivo21-24
. No se ha descrito ninguna enfer-
medad renal con herencia ligada al cromosoma Y.
La elaboración de un árbol genealógico25
permite identificar en
muchos casos un patrón de herencia monogénico que va a ser
de gran ayuda en la orientación diagnóstica de muchos pacien-
tes. Para su interpretación hay que tener en cuenta determi-
nados factores que modifican la expresión clínica y transmisión
de algunas enfermedades18
, así como los modelos atípicos de
herencia que no se ajustan a los patrones clásicos de herencia
mendelianos (impronta genómica, disomia uniparental, expan-
sión de tripletes, herencia digénica, mosaicismo). Para la reali-
zación del árbol genealógico se utilizarán los símbolos están-
dar, de acuerdo con las recomendaciones de los profesionales
en el campo del asesoramiento genético23,26
(figura 1).
NEFROGENÉTICA 5
E. Guillén-Navarro et al. Genética y enfermedad. Concepto de genética médica
Nefrologia Sup Ext 2011;2(1):3-10
Herencia autosómica dominante
Este tipo de herencia corresponde a más de la mitad de los
trastornos mendelianos en general, y se suelen expresar con
frecuencia en la edad adulta. La enfermedad renal mendeliana
más frecuente es la poliquistosis renal autosómica dominan-
te27
, que afecta a 1/1.000 individuos2
.
El patrón de herencia autosómica dominante se caracteriza por
(figura 2a):
1. Transmisión vertical, al tener miembros afectados en cada
generación (salvo en mutaciones de novo).
2. Un riesgo para cada afectado del 50% de transmitir la en-
fermedad a su descendencia.
3. Afectación por igual de hombres y mujeres (existe transmi-
sión hombre-hombre).
Los factores que pueden modificar la expresión clínica de
las enfermedades dominantes y dificultar su reconocimien-
to son:
1. Penetrancia. Probabilidad de que un gen mutado tenga ex-
presión fenotípica. Es el porcentaje de personas con un ge-
notipo mutante determinado que están afectadas. Si es del
Figura 1. Recomendaciones para la realización del árbol genealógico.
Símbolos genealógicos comunes
Hombre Mujer Sexo
desconocido
Individuo
Individuo
afectado
Múltiples
individuos
Múltiples
individuos
en número
desconocido
Individuo
fallecido
Embarazo
Probando
Consultante
Aborto
espontáneo
Interrupción
del embarazo
Portador
obligado
Relaciones
Hombre
Hombre
Los números romanos indican las generaciones; los números arábigos
indican individuos específicos en una generación determinada
(es decir, el individuo I-2 es la abuela materna del individuo III-1)
Mujer
Mujer
ECT
Línea de
hermanos
Línea de relación
Línea de descendientes
Línea de individuo
Relación consanguínea
Gemelos
Monocigóticos Dicigóticos
Sin hijos
Adopción
Dentro Fuera
Donante de gemelos
Por voluntad
propia
Por infertilidad
Antecedentes
familiares
desconocidos
Donante de esperma Donante de
óvulos
Ya no existe
relación
NEFROGENÉTICA6
E. Guillén-Navarro et al. Genética y enfermedad. Concepto de genética médica
Nefrologia Sup Ext 2011;2(1):3-10
100% se dice que es completa y todo el que recibe el ale-
lo mutado estará afectado de forma más o menos grave
(p. ej., esclerosis tuberosa); si es menor del 100%, es in-
completa y en este caso puede haber individuos con la mu-
tación, no afectados, que puedan transmitirla a su descen-
dencia (p. ej., en el síndrome hemolítico-urémico atípico
asociado a mutaciones en los genes CFH, CFI, MCP y FB,
en el que se estima una penetrancia del 50%).
2. Expresividad. Gravedad de la expresión fenotípica. Si per-
sonas con el mismo genotipo presentan distinta gravedad
se dice que hay expresividad variable. La expresividad va-
riable de la esclerosis tuberosa obliga a buscar signos me-
nores en los progenitores de los individuos afectados para
intentar detectar fenotipos más leves que puedan pasar
desapercibidos.
3. Inicio de los síntomas. Puede ser muy variable para algu-
nas enfermedades y es muy importante conocer ese perí-
odo en cada caso a que debe evaluarse. Así, algunos pa-
cientes con poliquistosis renal autosómica dominante
pueden no presentar quistes en la ecografía hasta la ter-
cera década3
.
4. Mutaciones de novo. Una mutación de una enfermedad
dominante puede ocurrir en un individuo de novo, sin
tener ningún progenitor afectado, y transmitirse de for-
ma dominante a partir de él a las generaciones poste-
riores. Dos tercios de los pacientes con esclerosis tube-
rosa y el 10% de los pacientes con poliquistosis renal
autosómica dominante son el resultado de mutaciones
de novo3
.
5. Pleiotropía. Un gen produce efectos fenotípicos diversos,
como afectación de varios sistemas u órganos y aparición
de diferentes signos o síntomas, por ejemplo, en el síndro-
me de Marfan se produce una afectación esquelética, car-
díaca y ocular.
Herencia autosómica recesiva
La enfermedad autosómica recesiva se produce en individuos
con los dos alelos de un gen mutados. Habitualmente el afec-
tado ha heredado un alelo mutado de cada progenitor (porta-
dores obligados).
Se caracteriza por (figura 2b):
1. Los progenitores del afectado son portadores sanos de la
mutación.
2. Transmisión horizontal, es decir, si aparece más de un indi-
viduo afectado en la familia, se suele producir en herma-
nos del probando.
3. El riesgo de recurrencia de la enfermedad en cada herma-
no del probando es del 25%.
4. Los hombres y las mujeres tienen la misma probabilidad de
estar afectados.
Las enfermedades recesivas suelen manifestarse más precoz-
mente, incluso en la etapa prenatal o en la infancia y adoles-
cencia, y presentan penetrancia completa.
Algunas de las enfermedades renales que siguen este patrón
son la cistinuria, cistinosis y nefronoptisis; esta última es la cau-
sa genética más frecuente de enfermedad renal crónica en las
tres primeras décadas de la vida, asociada a mutaciones en
9 genes hasta la fecha (de NPHP1 a NPHP9)2
.
Es muy importante para el AG de una enfermedad autosómi-
ca recesiva conocer la frecuencia de portadores de una enfer-
medad en la población. Otros factores que deben considerar-
se son la consanguinidad y la endogamia, que aumentan la
probabilidad de que los miembros de una pareja sean porta-
dores de un alelo mutante en el mismo locus.
Herencia ligada al X
En este tipo de herencia debemos recordar que los hombres
son hemicigotos para los genes del cromosoma X, ya que so-
lamente tienen un cromosoma X, y las mujeres tienen dos.
Es importante también conocer el fenómeno de la inactivación
del X, que se refiere a la inactivación al azar de uno de los cro-
mosomas X de la mujer durante la primera semana del desarro-
llo. El X inactivo puede ser el paterno o el materno de forma
aleatoria, pero permanente. La proporción de células con el gen
mutado activo es, por tanto, variable. Este fenómeno justifica
la expresión variable de los fenotipos ligados a genes del cro-
mosoma X en mujeres heterocigotas, como ocurre en la enfer-
medad de Fabry. Otras enfermedades renales con patrón liga-
do al X son el síndrome de Alport o la enfermedad de Dent28
.
Las características de la herencia ligada a X son (figura 2c):
1. La incidencia del rasgo es mucho mayor en hombres.
2. El hombre transmite el alelo mutado a todas sus hijas.
3. No hay transmisión hombre-hombre.
4. Puede haber transmisión generacional por mujeres porta-
doras, los hombres afectados estarán emparentados siem-
pre a través de mujeres.
5. Las mujeres heterocigotas pueden mostrar una clínica va-
riable (según el grado de inactivación del X).
NEFROGENÉTICA 7
E. Guillén-Navarro et al. Genética y enfermedad. Concepto de genética médica
Nefrologia Sup Ext 2011;2(1):3-10
GENÉTICA POBLACIONAL
La genética de poblaciones es el estudio de la distribución de los
genes en las poblaciones y de la manera en que las frecuencias
de los genes y de los genotipos se mantienen o cambian. Se ocu-
pa tanto de los factores genéticos (como la mutación y la repro-
ducción) como de los factores ambientales y sociales (como la
selección y la migración) que conjuntamente van a determinar
la frecuencia y distribución de las enfermedades genéticas en
las familias y en la comunidad21
.
La especie humana tiene más de 6.000 millones de individuos,
que pueden subdividirse en subpoblaciones o grupos étnicos.
Aunque los 25.000 genes, y sus localizaciones y orden de los
cromosomas presentes en la población humana son idénticos en
todos los seres humanos, existen pequeñas variaciones en la se-
cuencia de ADN entre individuos de una determinada población22
.
La mayoría de las variaciones se dan en todas las poblaciones
humanas con frecuencias similares, mientras algunas variantes
alélicas están restringidas a determinadas poblaciones, aunque
no por eso están presentes en todos los individuos de ese gru-
po. Estos alelos que presentan variaciones en la frecuencia entre
distintas poblaciones pueden ser marcadores genéticos neutra-
les desde el punto de vista de la selección, proporcionando un
modo de trazar la historia humana mediante el seguimiento de
las fluctuaciones de los genes, o ser alelos causantes de enfer-
medades genéticas,un ejemplo de estos últimos es la mayor fre-
cuencia de portadores del alelo de riesgo en el locus MYH9 aso-
ciado con el desarrollo de glomeruloesclerosis segmentaria focal
en los americanos de EE.UU. de origen africano (60%) frente a
los de ascendencia europea (4%). Las variaciones poblacionales
causantes de enfermedad son de gran importancia, ya que con-
Figura 2. Árbol genealógico típico de los distintos tipos de herencia mendeliana.
Modelos típicos de herencia mendeliana
2A. Autosómica dominante
2B. Autosómica recesiva
2C. Ligada a X
2A
2B
2C
NEFROGENÉTICA8
E. Guillén-Navarro et al. Genética y enfermedad. Concepto de genética médica
Nefrologia Sup Ext 2011;2(1):3-10
fieren diferentes niveles de riesgo de contraer enfermedades ge-
néticas en grupos específicos de población (el riesgo de presentar
glomeruloesclerosis segmentaria focal es cinco veces mayor en los
americanos de origen africano que en los de origen europeo)2
.
En genética de poblaciones debemos hablar del índice de he-
terocigosidad. Este índice promedio para el ADN genómico hu-
mano es de 0,0037, lo que quiere decir que una base de cada
270 varía entre dos individuos22
. Muchos de estos cambios son
de un solo nucleótido (Single Nucleotide Polymorphisms o SNP)
y la mayoría son neutrales, ya que no originan ningún efecto
fenotípico. Otros pueden comportarse como factores de ries-
go de enfermedad o ser de por sí causa de enfermedad.
FRECUENCIAS ALÉLICAS EN LA POBLACIÓN.
LEY DE HARDY-WEINBERG
Uno de los postulados centrales de la genética de poblaciones
es la Ley de Hardy-Weinberg. Enuncia que las frecuencias ge-
notípicas están determinadas por las frecuencias alélicas de la
población y permanecen estables de generación en genera-
ción, siempre que la población sea grande, aislada y que los
emparejamientos entre individuos se produzcan al azar29
.
Así, para un rasgo autosómico recesivo debido a homocigosi-
dad de un alelo mutante (a) que tiene una frecuencia q (alelo
normal A con una frecuencia p), si éstos son los únicos alelos
en el locus, la suma de p y q debe ser 100% o 1. De modo si-
milar, la suma de las frecuencias del homocigoto normal (AA,
frecuencia p x p o p2
), del heterocigoto (Aa, frecuencia 2 x p x
q o 2pq) y del homocigoto afectado (aa, frecuencia q x q o q2
)
debe ser del 100% o 1 (p2
+ 2pq + q2
= 1).El exponente 2 de
la fórmula binomial representa el par de alelos de cualquier lo-
cus autosómico o ligado al X en mujeres.
La principal aplicación de esta ley en GM es la estimación
de la frecuencia de portadores en la población general
cuando se asesora genéticamente en una enfermedad au-
tosómica recesiva. Por ejemplo, si la poliquistosis renal au-
tosómica recesiva (ARPKD, OMIM# 263200)17
presenta una
frecuencia (q2
) de 1/10.000 en la población general, enton-
ces q es la raíz cuadrada de esta cifra, o sea 1 en 100; p se
aproxima a 1 (p = 1 – q = 0,99) y por tanto, la frecuencia
de portadores (heterocigotos) en la población general es de
1 en 50 (2pq = 2 x 1/100 = 1/50).
Es frecuente en la práctica clínica diaria que un paciente adul-
to sano, con hermanos fallecidos afectados por una enferme-
dad recesiva, acuda a consulta para saber qué probabilidad tie-
ne de tener hijos enfermos. Dado que la enfermedad se
manifiesta de modo precoz y tiene una penetrancia del 100%,
sabemos que el consultante no es homocigoto para la muta-
ción, si bien puede ser portador heterocigoto (2/3 = 66,6%).
Para su pareja, no consanguínea y sin antecedentes familiares
de interés, el riesgo de ser portadora de la enfermedad es igual
al de la población general (tomaremos 1/75 como media). De
este modo podemos calcular la probabilidad que preocupa al
consultante:
- 2/3 (riesgo de ser portador) x 1/2 (probabilidad de que
siendo portador transmita el alelo mutante) x 1/75 (pro-
babilidad de que la pareja del consultante sea portado-
ra) x 1/2 (probabilidad de que siendo portadora su pare-
ja transmita el alelo mutante) = 1/450 será el riesgo de
tener hijos afectados en este caso30
.
Existen una serie de factores que alteran el equilibrio Hardy-
Weinberg:
1. Que la población sea pequeña, de manera que los aconte-
cimientos al azar puedan alterar de manera radical una fre-
cuencia alélica. En una población de tamaño reducido,
efectos aleatorios, como el aumento de fertilidad o la su-
pervivencia de portadores de una mutación, pueden origi-
nar que la frecuencia alélica se modifique de una genera-
ción a la siguiente. Este fenómeno se conoce como deriva
genética29
. Puede ocurrir en supervivientes de una catástro-
fe que actúan como repobladores de una población o por
el efecto fundador donde unos pocos individuos migran
hacia una zona previamente despoblada.
2. Que la población contenga subgrupos con empareja-
mientos no aleatorios, por estratificación (subgrupos
con una relativa separación genética, como los indios
americanos); por emparejamiento dirigido (por semejan-
za, p. ej., pareja con problemas médicos similares) o por
consanguinidad/endogamia (por aislamiento genético,
p. ej., judíos askenazíes o gitanos). El efecto genético
global será un incremento de la proporción de genoti-
pos homocigotos a expensas del heterocigoto.
3. Que existan inmigración y emigración de grupos con fre-
cuencias alélicas diferentes a las de la población general.
Esta difusión lenta de genes a través de una barrera (racial,
cultural, geográfica) se denomina flujo génico.
4. La existencia de mutación y selección, si bien estos cam-
bios en la frecuencia alélica suelen ser lentos, ocasionando
desviaciones sutiles del equilibrio de Hardy-Weinberg29
.
POLIMORFISMO GENÉTICO
Cuando un alelo de un determinado locus está presente en
más del 1% de la población general se denomina polimor-
fismo genético22
. La proporción total de posiciones en las
que existen pares de bases polimórficas se ha estimado en
alrededor de uno de cada 1.000 pares de bases de cual-
quier trozo de ADN del genoma elegido al azar. Existen di-
NEFROGENÉTICA 9
E. Guillén-Navarro et al. Genética y enfermedad. Concepto de genética médica
Nefrologia Sup Ext 2011;2(1):3-10
versos tipos de polimorfismos. Los SNP o polimorfismos de
nucleótido único, mencionados previamente, están distri-
buidos a lo largo del genoma y son los más frecuentes, por
lo que son excelentes marcadores para generar mapas ge-
néticos. A través del proyecto Genoma Humano se han
identificado más de 6 millones de SNP, catalogados en ba-
ses de datos accesibles21
. Los RFLP’s (Restriction Fragment
Length Polymorphism) o polimorfismos del tamaño de los
fragmentos de restricción son fragmentos variables de ADN
generados tras el corte con una enzima de restricción que
reconoce una secuencia específica de nucleótidos. Un cam-
bio puntual en una diana de restricción puede alterar el ta-
maño de los fragmentos resultantes31
. Son polimorfismos
que presentan normalmente un número bajo de alelos y
por lo tanto su utilización en el diagnóstico genético indi-
recto es limitada. El diagnóstico indirecto es independiente
del conocimiento previo de la naturaleza molecular de la
mutación ó causal y para llevarlo a cabo sólo es preciso co-
nocer la localización cromosómica del locus implicado. Di-
cha estrategia consiste en estudiar, en la familia del pro-
bando, la segregación conjunta de la enfermedad y
secuencias polimórficas físicamente próximas (ligadas) al
locus de la misma. Otros polimorfismos son los VNTR (Va-
riable Number of Tandem repeats) o polimorfismos de re-
petición en tándem de número variable que se caracteri-
zan por la inserción en tándem de múltiples copias de una
secuencia de ADN. Existen dos tipos: minisatélites y micro-
satélites. Los VNTR-minisatélites corresponden a secuencias
de ADN de unas pocas decenas de nucleótidos repetidas
en tándem (de 10 a 100 pares de bases). No están distri-
buidos por todo el genoma y por lo tanto sólo pueden ser
utilizados en el diagnóstico de un número muy reducido de
enfermedades y se han aplicado sobre todo a los estudios
de paternidad. Estos marcadores han sido superados por los
VNTR-microsatélites (más frecuentes y polimórficos). Co-
rresponden a la repetición en tándem de secuencias de en-
tre 2 y 5 nucleótidos. Los microsatélites están distribuidos
de forma casi homogénea por todo el genoma y presentan
un número elevado de alelos con frecuencias similares en-
tre sí, de forma que la probabilidad de que un individuo
sea heterozigoto es muy elevada (presentan una alta hete-
rozigosidad, superior al 70%). Su detección se realiza nor-
malmente mediante la técnica de PCR o reacción en cadena
de la polimerasa, básica en genética molecular. Son por ex-
celencia los marcadores utilizados en el análisis de ligamien-
to genético. Los diferentes alelos de los marcadores polimór-
ficos en un segmento cromosómico o en un gen forman el
haplotipo, que se hereda en bloque a través de generacio-
nes. En el estudio genético indirecto o de ligamiento se iden-
tifica el haplotipo de riesgo asociado a la enfermedad en una
determinada familia; no identifica las mutaciones de un gen.
En la poliquistosis renal autosómica dominante se aplica este
tipo de estudio para conocer si el haplotipo de riesgo en la
familia está ligado al gen PKD1 o PKD2.
En resumen, los polimorfismos tienen una gran utilidad clínica
en genética, ya que pueden utilizarse para el mapeo de un gen
en una determinada región cromosómica, para la detección de
heterocigotos portadores de enfermedades genéticas y para el
diagnóstico prenatal de enfermedades genéticas (en caso de
no disponer de la posibilidad del estudio directo de la enfer-
medad y siempre que se haya confirmado previamente su in-
formatividad en la familia), para evaluar riesgos de predisposi-
ción en ciertas enfermedades (diabetes), para pruebas de
paternidad, para la tipificación de tejidos en trasplantes de ór-
ganos y en medicina forense.
1. Las enfermedades genéticas renales
representan una causa importante de
morbimortalidad.
2. El objetivo de la genética médica es aplicar
los nuevos avances en el diagnóstico y
tratamiento de las enfermedades genéticas
a la práctica clínica, incluyendo el
asesoramiento genético como un elemento
clave en el proceso asistencial y en la
prevención.
3. Un asesoramiento genético correcto debe
partir de un diagnóstico exacto que conlleva
una anamnesis cuidadosa, una historia familiar
exhaustiva de al menos tres generaciones
(árbol genealógico), y una evaluación clínica y
complementaria adecuada, incluyendo la
estrategia más racional para la confirmación
molecular de la enfermedad o la detección de
portadores en los casos pertinentes.
4. Es muy importante conocer los factores que
pueden modificar la expresión clínica de las
enfermedades genéticas y dificultar su
reconocimiento. El conocimiento de la causa
primaria de la enfermedad renal es esencial
para su adecuada clasificación, pronóstico y
tratamiento, además de para su asesoramiento.
5. Las secuencias polimórficas en el genoma
son muy útiles para el diagnóstico genético
indirecto, además de tener otras muchas
aplicaciones en medicina.
CONCEPTOS CLAVE
NEFROGENÉTICA10
E. Guillén-Navarro et al. Genética y enfermedad. Concepto de genética médica
Nefrologia Sup Ext 2011;2(1):3-10
COMENTARIO CLAVE
Las enfermedades renales hereditarias constituyen una parte
importante de la consulta nefrológica diaria. Es preciso sospe-
charlas para diagnosticarlas, conocer las peculiaridades básicas
de los mecanismos de herencia implicados y entender las indi-
caciones y limitaciones de los estudios genéticos aplicados. Es
conveniente la creación de grupos interdisciplinares para su
atención, entre los que se incluyan, en la medida de lo posi-
ble, médicos genetistas que puedan contribuir al proceso de
diagnóstico y AG familiar.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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ney and urinary tract. Pediatr Nephrol 2010; Aug 27. [Epub ahead
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diatr Contin 2004;2(6):360-4.
Enviado a Revisar: 16 Mar. 2011 | Aceptado el: 16 Mar. 2011

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  • 1. NEFROGENÉTICA 3 Genética y enfermedad. Concepto de genética médica E. Guillén-Navarro, M.J. Ballesta-Martínez, V. López-González Unidad de Genética Médica. Servicio de Pediatría. Hospital Universitario Virgen de la Arrixaca. Murcia Nefrologia Sup Ext 2011;2(1):3-10 doi:10.3265/NefrologiaSuplementoExtraordinario.pre2011.Mar.10889 Correspondencia: Encarna Guillén Navarro Unidad de Genética Médica. Servicio de Pediatría. Hospital Universitario Virgen de la Arrixaca. Ctra. Madrid-Cartagena, s/n. El Palmar. 30120 Murcia. encarna.guillen@carm.es Las enfermedades genéticas constituyen un problema de salud de primer orden en general y, en particular, en nefrología, al representar una causa importante de morbimortalidad. Las anomalías congénitas renales y del tracto urinario constituyen el 20-30% de todas las anomalías identificadas en el neonato, ocurren en 1-3 de cada 500 recién nacidos y son la causa de hasta el 50% de los casos de fallo renal en la infancia1,2 . Los factores genéticos desempeñan un papel predominante en aproximadamente un tercio de los trastornos crónicos en la edad adulta. Se estima que el 10-20% de los adultos con enfermedad renal crónica tienen una enfermedad genética hereditaria de base, aunque esta cifra se considera muy inferior a la real, ya que las enfermedades genéticas subyacentes están infradiagnosticadas3 . Las enfermedades genéticas se consideran en su mayoría enfermedades raras (ER) por su baja prevalencia individual. Las ER suelen ser difíciles de diagnosticar y actualmente son prioritarias en salud pública y en investigación. Las enfermedades genéticas pueden ser cromosómicas, monogé- nicas o multifactoriales. Las enfermedades renales hereditarias más conocidas son las monogénicas, por alteración de un solo gen, pero las más frecuentes son las complejas, como las nefro- patías asociadas a la hipertensión, a la diabetes o a las enfer- medades autoinmunes. En estas enfermedades consideradas multifactoriales o complejas, se heredan varios alelos de genes diferentes que proporcionan un riesgo genético o predisposi- ción individual a su desarrollo, manifestándose sólo en ciertas condiciones ambientales5 . Actualmente la epigenética intenta explicar las interacciones génicas y ambientales y estudia los cambios en la expresión génica mediados por mecanismos di- ferentes a los cambios de secuencia de sus nucleótidos. Estos cambios epigenéticos incluyen la metilación del ADN, la modi- ficación de las histonas y el ARN de interferencia. Las altera- ciones epigenéticas se asocian con inflamación y enfermedad cardiovascular en pacientes con enfermedad renal crónica. Los resultados de la investigación del papel de estos cambios so- bre el proceso de enfermedad podrían ser muy valiosos en el diseño de estrategias terapéuticas futuras6 . La genética médica (GM) se define como la especialidad médi- co-sanitaria que aplica los conocimientos de la genética a la práctica médica, ocupándose de las enfermedades de origen genético, incluyendo patologías hereditarias y malformativas de la especie humana7 . El campo de acción de la GM son los individuos afectados por enfermedades genéticas y sus fami- lias, incluyendo los aspectos diagnósticos (clínicos y de labora- torio), pronósticos, preventivos y de tratamiento de las distin- tas patologías, así como los aspectos éticos, legales y sociales de la genética. Las acciones abarcan no sólo desde la etapa preconcepcional hasta el fallecimiento del individuo, sino tam- bién el seguimiento intergeneracional. La GM proporciona los conceptos fundamentales de la genéti- ca a los procesos vitales básicos, cohesiona la práctica médica y está reconocida como especialidad en la mayoría de los países desarrollados. España junto con Grecia son los dos únicos paí- ses de Europa donde no se reconoce. Últimamente se están produciendo avances en este sentido8 y es deseable que en los próximos años esta situación quede definitivamente resuelta. El Proyecto Genoma Humano, finalizado a comienzos de este siglo, está permitiendo una mejor aproximación a las enfer- medades a través del desarrollo progresivo de herramientas diagnósticas, de medidas preventivas y más lentamente de estrategias terapéuticas9 . Actualmente existe una apreciación creciente del papel de la epigenética en la regulación de la ex- presión génica y el origen de la enfermedad que ha dado lu- gar al Proyecto Epigenoma Humano. Los avances en genética se suceden a un ritmo muy rápido y los genetistas clínicos lo deben tener en cuenta para aplicarlo a la práctica médica ade- cuadamente. Es necesaria la colaboración estrecha con los la- boratorios de citogenética, genética molecular y bioquímica, así como la conexión con otras especialidades médicas, ya que las enfermedades genéticas son multisistémicas y pueden apa- recer a cualquier edad. Muchas de las enfermedades genéticas se manifiestan a través de síndromes polimalformativos o dismórficos donde el papel del médico genetista es clave para su reconocimiento a través http://www.revistanefrologia.com © 2011 Revista Nefrología. Órgano Oficial de la Sociedad Española de Nefrología
  • 2. NEFROGENÉTICA4 E. Guillén-Navarro et al. Genética y enfermedad. Concepto de genética médica Nefrologia Sup Ext 2011;2(1):3-10 de las habilidades desarrolladas en dismorfología, término acu- ñado por David W. Smith en 1960. La dismorfología se ocupa del estudio de las malformaciones congénitas humanas. Como disciplina científica, combina conceptos, conocimientos y téc- nicas de embriología, genética clínica y pediatría10 , con el ob- jetivo de reconocer distintas enfermedades genéticas por la combinación característica de sus manifestaciones clínicas (sín- dromología). El tratado clásico que recopila los distintos rasgos clínicos de los síndromes malformativos más frecuentes y su etiología (Smith´s Recognizable Patterns of Malformation Syndromes), ya en su sexta edición, es un libro básico de con- sulta en este ámbito11 . En los últimos 10-15 años se han des- arrollado, además, distintas bases de datos informatizadas como herramientas de apoyo al diagnóstico sindrómico: Lon- don Dysmorphology Database12,13 , Possum14 y la que proporcio- na de forma pública Orphanet15 , entre otras. El avance en la capacidad diagnóstica no ha ido paralelo al de- sarrollo terapéutico en las enfermedades genéticas. El trata- miento ha sido, en gran parte, sustituido por su adecuado ma- nejo y seguimiento, aspecto fundamental para mejorar la calidad de vida y disminuir la morbimortalidad asociada. En los últimos años, se están produciendo avances muy importantes en el tratamiento de algunas enfermedades genéticas, princi- palmente metabólicas, como la enfermedad de Fabry16 . La evolución de la genética desde la década de 1960 hasta nues- tros días se refleja en el Online Mendelian Inheritance in Man (OMIM), catálogo público, actualizado periódicamente y dispo- nible en Internet, sobre los genes humanos y las enfermedades genéticas17 , de extraordinaria utilidad para el médico genetista. Un aspecto muy importante en la práctica médica genética es el asesoramiento genético (AG). El AG es un proceso de comunicación, no directivo, en el que se informa del riesgo de producción de un defecto congénito o enfermedad ge- nética en un individuo, pareja o su familia, de la forma en que este riesgo puede evitarse o minimizarse y, en caso de producirse, cómo mejorar su pronóstico18 . Este proceso es de una importancia creciente en la medicina moderna y debe ser un acto sanitario de categoría superior que, siem- pre que sea posible, debe proporcionarse por personal es- pecializado en este campo19 . Para ofrecer un asesoramiento genético correcto se debe partir de un diagnóstico exacto que conlleva una anamnesis cuidadosa, una evaluación clí- nica y complementaria adecuada y una historia familiar ex- haustiva de al menos tres generaciones (árbol genealógico) y exige tomar el tiempo adecuado para cumplir con cada uno de los componentes implícitos de este proceso. Ade- más, es necesario conocer las peculiaridades inherentes a cada situación específica, como la etapa prenatal o la pos- natal, y en esta última el diagnóstico en un niño o adulto, el diagnóstico de portadores, el diagnóstico presintomático o de predisposición. Tener en cuenta todos estos factores precisa una alta especialización, además de habilidades de comunicación y respeto por las normas éticas vigentes y las diferentes culturas. El respeto a la autonomía en las opcio- nes reproductivas es la piedra angular en la ética del AG. De cara al futuro, la genética está experimentando un desarro- llo extraordinario desde su visión fenotípica a la genotípica o molecular, promoviendo la importancia del pronóstico y la pre- dicción (transición de la GM a la medicina genética o genómi- ca). Estos avances se irán transfiriendo a la atención sanitaria médica, y la salud pública tendrá que integrarlos en sus medi- das preventivas20 . La posibilidad de analizar los genomas de los individuos se acompaña del riesgo del mal uso y abuso de la información. El genetista clínico tiene el privilegio de vivir de cerca todos estos avances científicos señalados, pero también la responsabilidad de proteger los datos y velar por mantener el derecho individual de la no discriminación por causa genéti- ca. MENDELISMO Las enfermedades genéticas monogénicas que siguen el pa- trón de herencia clásico descrito por Mendel (1865) se de- nominan mendelianas. Un trastorno monogénico es el que está determinado por los alelos de un solo locus génico. Los alelos son las distintas copias de un gen o las variantes al- ternativas de la información genética en un determinado lo- cus. Cuando los dos alelos de un determinado locus son idénticos, se dice que el individuo es homocigoto y cuando son distintos es heterocigoto. Los modelos clásicos de herencia mendeliana van a depender bá- sicamente de dos factores: a) la localización cromosómica del lo- cus génico, pudiendo ser autosómico, si está localizado en uno de los 22 pares de autosomas, o ligado a X, si está localizado en el cromosoma X, y b) las características del fenotipo, si es dominan- te (la presencia de un sólo alelo mutado en el gen es suficiente para que la enfermedad se manifieste) o recesivo (se expresa sólo cuando ambos alelos están mutados). Así vamos a obtener los di- ferentes patrones de herencia mendeliana: autosómico o ligado al X, dominante o recesivo21-24 . No se ha descrito ninguna enfer- medad renal con herencia ligada al cromosoma Y. La elaboración de un árbol genealógico25 permite identificar en muchos casos un patrón de herencia monogénico que va a ser de gran ayuda en la orientación diagnóstica de muchos pacien- tes. Para su interpretación hay que tener en cuenta determi- nados factores que modifican la expresión clínica y transmisión de algunas enfermedades18 , así como los modelos atípicos de herencia que no se ajustan a los patrones clásicos de herencia mendelianos (impronta genómica, disomia uniparental, expan- sión de tripletes, herencia digénica, mosaicismo). Para la reali- zación del árbol genealógico se utilizarán los símbolos están- dar, de acuerdo con las recomendaciones de los profesionales en el campo del asesoramiento genético23,26 (figura 1).
  • 3. NEFROGENÉTICA 5 E. Guillén-Navarro et al. Genética y enfermedad. Concepto de genética médica Nefrologia Sup Ext 2011;2(1):3-10 Herencia autosómica dominante Este tipo de herencia corresponde a más de la mitad de los trastornos mendelianos en general, y se suelen expresar con frecuencia en la edad adulta. La enfermedad renal mendeliana más frecuente es la poliquistosis renal autosómica dominan- te27 , que afecta a 1/1.000 individuos2 . El patrón de herencia autosómica dominante se caracteriza por (figura 2a): 1. Transmisión vertical, al tener miembros afectados en cada generación (salvo en mutaciones de novo). 2. Un riesgo para cada afectado del 50% de transmitir la en- fermedad a su descendencia. 3. Afectación por igual de hombres y mujeres (existe transmi- sión hombre-hombre). Los factores que pueden modificar la expresión clínica de las enfermedades dominantes y dificultar su reconocimien- to son: 1. Penetrancia. Probabilidad de que un gen mutado tenga ex- presión fenotípica. Es el porcentaje de personas con un ge- notipo mutante determinado que están afectadas. Si es del Figura 1. Recomendaciones para la realización del árbol genealógico. Símbolos genealógicos comunes Hombre Mujer Sexo desconocido Individuo Individuo afectado Múltiples individuos Múltiples individuos en número desconocido Individuo fallecido Embarazo Probando Consultante Aborto espontáneo Interrupción del embarazo Portador obligado Relaciones Hombre Hombre Los números romanos indican las generaciones; los números arábigos indican individuos específicos en una generación determinada (es decir, el individuo I-2 es la abuela materna del individuo III-1) Mujer Mujer ECT Línea de hermanos Línea de relación Línea de descendientes Línea de individuo Relación consanguínea Gemelos Monocigóticos Dicigóticos Sin hijos Adopción Dentro Fuera Donante de gemelos Por voluntad propia Por infertilidad Antecedentes familiares desconocidos Donante de esperma Donante de óvulos Ya no existe relación
  • 4. NEFROGENÉTICA6 E. Guillén-Navarro et al. Genética y enfermedad. Concepto de genética médica Nefrologia Sup Ext 2011;2(1):3-10 100% se dice que es completa y todo el que recibe el ale- lo mutado estará afectado de forma más o menos grave (p. ej., esclerosis tuberosa); si es menor del 100%, es in- completa y en este caso puede haber individuos con la mu- tación, no afectados, que puedan transmitirla a su descen- dencia (p. ej., en el síndrome hemolítico-urémico atípico asociado a mutaciones en los genes CFH, CFI, MCP y FB, en el que se estima una penetrancia del 50%). 2. Expresividad. Gravedad de la expresión fenotípica. Si per- sonas con el mismo genotipo presentan distinta gravedad se dice que hay expresividad variable. La expresividad va- riable de la esclerosis tuberosa obliga a buscar signos me- nores en los progenitores de los individuos afectados para intentar detectar fenotipos más leves que puedan pasar desapercibidos. 3. Inicio de los síntomas. Puede ser muy variable para algu- nas enfermedades y es muy importante conocer ese perí- odo en cada caso a que debe evaluarse. Así, algunos pa- cientes con poliquistosis renal autosómica dominante pueden no presentar quistes en la ecografía hasta la ter- cera década3 . 4. Mutaciones de novo. Una mutación de una enfermedad dominante puede ocurrir en un individuo de novo, sin tener ningún progenitor afectado, y transmitirse de for- ma dominante a partir de él a las generaciones poste- riores. Dos tercios de los pacientes con esclerosis tube- rosa y el 10% de los pacientes con poliquistosis renal autosómica dominante son el resultado de mutaciones de novo3 . 5. Pleiotropía. Un gen produce efectos fenotípicos diversos, como afectación de varios sistemas u órganos y aparición de diferentes signos o síntomas, por ejemplo, en el síndro- me de Marfan se produce una afectación esquelética, car- díaca y ocular. Herencia autosómica recesiva La enfermedad autosómica recesiva se produce en individuos con los dos alelos de un gen mutados. Habitualmente el afec- tado ha heredado un alelo mutado de cada progenitor (porta- dores obligados). Se caracteriza por (figura 2b): 1. Los progenitores del afectado son portadores sanos de la mutación. 2. Transmisión horizontal, es decir, si aparece más de un indi- viduo afectado en la familia, se suele producir en herma- nos del probando. 3. El riesgo de recurrencia de la enfermedad en cada herma- no del probando es del 25%. 4. Los hombres y las mujeres tienen la misma probabilidad de estar afectados. Las enfermedades recesivas suelen manifestarse más precoz- mente, incluso en la etapa prenatal o en la infancia y adoles- cencia, y presentan penetrancia completa. Algunas de las enfermedades renales que siguen este patrón son la cistinuria, cistinosis y nefronoptisis; esta última es la cau- sa genética más frecuente de enfermedad renal crónica en las tres primeras décadas de la vida, asociada a mutaciones en 9 genes hasta la fecha (de NPHP1 a NPHP9)2 . Es muy importante para el AG de una enfermedad autosómi- ca recesiva conocer la frecuencia de portadores de una enfer- medad en la población. Otros factores que deben considerar- se son la consanguinidad y la endogamia, que aumentan la probabilidad de que los miembros de una pareja sean porta- dores de un alelo mutante en el mismo locus. Herencia ligada al X En este tipo de herencia debemos recordar que los hombres son hemicigotos para los genes del cromosoma X, ya que so- lamente tienen un cromosoma X, y las mujeres tienen dos. Es importante también conocer el fenómeno de la inactivación del X, que se refiere a la inactivación al azar de uno de los cro- mosomas X de la mujer durante la primera semana del desarro- llo. El X inactivo puede ser el paterno o el materno de forma aleatoria, pero permanente. La proporción de células con el gen mutado activo es, por tanto, variable. Este fenómeno justifica la expresión variable de los fenotipos ligados a genes del cro- mosoma X en mujeres heterocigotas, como ocurre en la enfer- medad de Fabry. Otras enfermedades renales con patrón liga- do al X son el síndrome de Alport o la enfermedad de Dent28 . Las características de la herencia ligada a X son (figura 2c): 1. La incidencia del rasgo es mucho mayor en hombres. 2. El hombre transmite el alelo mutado a todas sus hijas. 3. No hay transmisión hombre-hombre. 4. Puede haber transmisión generacional por mujeres porta- doras, los hombres afectados estarán emparentados siem- pre a través de mujeres. 5. Las mujeres heterocigotas pueden mostrar una clínica va- riable (según el grado de inactivación del X).
  • 5. NEFROGENÉTICA 7 E. Guillén-Navarro et al. Genética y enfermedad. Concepto de genética médica Nefrologia Sup Ext 2011;2(1):3-10 GENÉTICA POBLACIONAL La genética de poblaciones es el estudio de la distribución de los genes en las poblaciones y de la manera en que las frecuencias de los genes y de los genotipos se mantienen o cambian. Se ocu- pa tanto de los factores genéticos (como la mutación y la repro- ducción) como de los factores ambientales y sociales (como la selección y la migración) que conjuntamente van a determinar la frecuencia y distribución de las enfermedades genéticas en las familias y en la comunidad21 . La especie humana tiene más de 6.000 millones de individuos, que pueden subdividirse en subpoblaciones o grupos étnicos. Aunque los 25.000 genes, y sus localizaciones y orden de los cromosomas presentes en la población humana son idénticos en todos los seres humanos, existen pequeñas variaciones en la se- cuencia de ADN entre individuos de una determinada población22 . La mayoría de las variaciones se dan en todas las poblaciones humanas con frecuencias similares, mientras algunas variantes alélicas están restringidas a determinadas poblaciones, aunque no por eso están presentes en todos los individuos de ese gru- po. Estos alelos que presentan variaciones en la frecuencia entre distintas poblaciones pueden ser marcadores genéticos neutra- les desde el punto de vista de la selección, proporcionando un modo de trazar la historia humana mediante el seguimiento de las fluctuaciones de los genes, o ser alelos causantes de enfer- medades genéticas,un ejemplo de estos últimos es la mayor fre- cuencia de portadores del alelo de riesgo en el locus MYH9 aso- ciado con el desarrollo de glomeruloesclerosis segmentaria focal en los americanos de EE.UU. de origen africano (60%) frente a los de ascendencia europea (4%). Las variaciones poblacionales causantes de enfermedad son de gran importancia, ya que con- Figura 2. Árbol genealógico típico de los distintos tipos de herencia mendeliana. Modelos típicos de herencia mendeliana 2A. Autosómica dominante 2B. Autosómica recesiva 2C. Ligada a X 2A 2B 2C
  • 6. NEFROGENÉTICA8 E. Guillén-Navarro et al. Genética y enfermedad. Concepto de genética médica Nefrologia Sup Ext 2011;2(1):3-10 fieren diferentes niveles de riesgo de contraer enfermedades ge- néticas en grupos específicos de población (el riesgo de presentar glomeruloesclerosis segmentaria focal es cinco veces mayor en los americanos de origen africano que en los de origen europeo)2 . En genética de poblaciones debemos hablar del índice de he- terocigosidad. Este índice promedio para el ADN genómico hu- mano es de 0,0037, lo que quiere decir que una base de cada 270 varía entre dos individuos22 . Muchos de estos cambios son de un solo nucleótido (Single Nucleotide Polymorphisms o SNP) y la mayoría son neutrales, ya que no originan ningún efecto fenotípico. Otros pueden comportarse como factores de ries- go de enfermedad o ser de por sí causa de enfermedad. FRECUENCIAS ALÉLICAS EN LA POBLACIÓN. LEY DE HARDY-WEINBERG Uno de los postulados centrales de la genética de poblaciones es la Ley de Hardy-Weinberg. Enuncia que las frecuencias ge- notípicas están determinadas por las frecuencias alélicas de la población y permanecen estables de generación en genera- ción, siempre que la población sea grande, aislada y que los emparejamientos entre individuos se produzcan al azar29 . Así, para un rasgo autosómico recesivo debido a homocigosi- dad de un alelo mutante (a) que tiene una frecuencia q (alelo normal A con una frecuencia p), si éstos son los únicos alelos en el locus, la suma de p y q debe ser 100% o 1. De modo si- milar, la suma de las frecuencias del homocigoto normal (AA, frecuencia p x p o p2 ), del heterocigoto (Aa, frecuencia 2 x p x q o 2pq) y del homocigoto afectado (aa, frecuencia q x q o q2 ) debe ser del 100% o 1 (p2 + 2pq + q2 = 1).El exponente 2 de la fórmula binomial representa el par de alelos de cualquier lo- cus autosómico o ligado al X en mujeres. La principal aplicación de esta ley en GM es la estimación de la frecuencia de portadores en la población general cuando se asesora genéticamente en una enfermedad au- tosómica recesiva. Por ejemplo, si la poliquistosis renal au- tosómica recesiva (ARPKD, OMIM# 263200)17 presenta una frecuencia (q2 ) de 1/10.000 en la población general, enton- ces q es la raíz cuadrada de esta cifra, o sea 1 en 100; p se aproxima a 1 (p = 1 – q = 0,99) y por tanto, la frecuencia de portadores (heterocigotos) en la población general es de 1 en 50 (2pq = 2 x 1/100 = 1/50). Es frecuente en la práctica clínica diaria que un paciente adul- to sano, con hermanos fallecidos afectados por una enferme- dad recesiva, acuda a consulta para saber qué probabilidad tie- ne de tener hijos enfermos. Dado que la enfermedad se manifiesta de modo precoz y tiene una penetrancia del 100%, sabemos que el consultante no es homocigoto para la muta- ción, si bien puede ser portador heterocigoto (2/3 = 66,6%). Para su pareja, no consanguínea y sin antecedentes familiares de interés, el riesgo de ser portadora de la enfermedad es igual al de la población general (tomaremos 1/75 como media). De este modo podemos calcular la probabilidad que preocupa al consultante: - 2/3 (riesgo de ser portador) x 1/2 (probabilidad de que siendo portador transmita el alelo mutante) x 1/75 (pro- babilidad de que la pareja del consultante sea portado- ra) x 1/2 (probabilidad de que siendo portadora su pare- ja transmita el alelo mutante) = 1/450 será el riesgo de tener hijos afectados en este caso30 . Existen una serie de factores que alteran el equilibrio Hardy- Weinberg: 1. Que la población sea pequeña, de manera que los aconte- cimientos al azar puedan alterar de manera radical una fre- cuencia alélica. En una población de tamaño reducido, efectos aleatorios, como el aumento de fertilidad o la su- pervivencia de portadores de una mutación, pueden origi- nar que la frecuencia alélica se modifique de una genera- ción a la siguiente. Este fenómeno se conoce como deriva genética29 . Puede ocurrir en supervivientes de una catástro- fe que actúan como repobladores de una población o por el efecto fundador donde unos pocos individuos migran hacia una zona previamente despoblada. 2. Que la población contenga subgrupos con empareja- mientos no aleatorios, por estratificación (subgrupos con una relativa separación genética, como los indios americanos); por emparejamiento dirigido (por semejan- za, p. ej., pareja con problemas médicos similares) o por consanguinidad/endogamia (por aislamiento genético, p. ej., judíos askenazíes o gitanos). El efecto genético global será un incremento de la proporción de genoti- pos homocigotos a expensas del heterocigoto. 3. Que existan inmigración y emigración de grupos con fre- cuencias alélicas diferentes a las de la población general. Esta difusión lenta de genes a través de una barrera (racial, cultural, geográfica) se denomina flujo génico. 4. La existencia de mutación y selección, si bien estos cam- bios en la frecuencia alélica suelen ser lentos, ocasionando desviaciones sutiles del equilibrio de Hardy-Weinberg29 . POLIMORFISMO GENÉTICO Cuando un alelo de un determinado locus está presente en más del 1% de la población general se denomina polimor- fismo genético22 . La proporción total de posiciones en las que existen pares de bases polimórficas se ha estimado en alrededor de uno de cada 1.000 pares de bases de cual- quier trozo de ADN del genoma elegido al azar. Existen di-
  • 7. NEFROGENÉTICA 9 E. Guillén-Navarro et al. Genética y enfermedad. Concepto de genética médica Nefrologia Sup Ext 2011;2(1):3-10 versos tipos de polimorfismos. Los SNP o polimorfismos de nucleótido único, mencionados previamente, están distri- buidos a lo largo del genoma y son los más frecuentes, por lo que son excelentes marcadores para generar mapas ge- néticos. A través del proyecto Genoma Humano se han identificado más de 6 millones de SNP, catalogados en ba- ses de datos accesibles21 . Los RFLP’s (Restriction Fragment Length Polymorphism) o polimorfismos del tamaño de los fragmentos de restricción son fragmentos variables de ADN generados tras el corte con una enzima de restricción que reconoce una secuencia específica de nucleótidos. Un cam- bio puntual en una diana de restricción puede alterar el ta- maño de los fragmentos resultantes31 . Son polimorfismos que presentan normalmente un número bajo de alelos y por lo tanto su utilización en el diagnóstico genético indi- recto es limitada. El diagnóstico indirecto es independiente del conocimiento previo de la naturaleza molecular de la mutación ó causal y para llevarlo a cabo sólo es preciso co- nocer la localización cromosómica del locus implicado. Di- cha estrategia consiste en estudiar, en la familia del pro- bando, la segregación conjunta de la enfermedad y secuencias polimórficas físicamente próximas (ligadas) al locus de la misma. Otros polimorfismos son los VNTR (Va- riable Number of Tandem repeats) o polimorfismos de re- petición en tándem de número variable que se caracteri- zan por la inserción en tándem de múltiples copias de una secuencia de ADN. Existen dos tipos: minisatélites y micro- satélites. Los VNTR-minisatélites corresponden a secuencias de ADN de unas pocas decenas de nucleótidos repetidas en tándem (de 10 a 100 pares de bases). No están distri- buidos por todo el genoma y por lo tanto sólo pueden ser utilizados en el diagnóstico de un número muy reducido de enfermedades y se han aplicado sobre todo a los estudios de paternidad. Estos marcadores han sido superados por los VNTR-microsatélites (más frecuentes y polimórficos). Co- rresponden a la repetición en tándem de secuencias de en- tre 2 y 5 nucleótidos. Los microsatélites están distribuidos de forma casi homogénea por todo el genoma y presentan un número elevado de alelos con frecuencias similares en- tre sí, de forma que la probabilidad de que un individuo sea heterozigoto es muy elevada (presentan una alta hete- rozigosidad, superior al 70%). Su detección se realiza nor- malmente mediante la técnica de PCR o reacción en cadena de la polimerasa, básica en genética molecular. Son por ex- celencia los marcadores utilizados en el análisis de ligamien- to genético. Los diferentes alelos de los marcadores polimór- ficos en un segmento cromosómico o en un gen forman el haplotipo, que se hereda en bloque a través de generacio- nes. En el estudio genético indirecto o de ligamiento se iden- tifica el haplotipo de riesgo asociado a la enfermedad en una determinada familia; no identifica las mutaciones de un gen. En la poliquistosis renal autosómica dominante se aplica este tipo de estudio para conocer si el haplotipo de riesgo en la familia está ligado al gen PKD1 o PKD2. En resumen, los polimorfismos tienen una gran utilidad clínica en genética, ya que pueden utilizarse para el mapeo de un gen en una determinada región cromosómica, para la detección de heterocigotos portadores de enfermedades genéticas y para el diagnóstico prenatal de enfermedades genéticas (en caso de no disponer de la posibilidad del estudio directo de la enfer- medad y siempre que se haya confirmado previamente su in- formatividad en la familia), para evaluar riesgos de predisposi- ción en ciertas enfermedades (diabetes), para pruebas de paternidad, para la tipificación de tejidos en trasplantes de ór- ganos y en medicina forense. 1. Las enfermedades genéticas renales representan una causa importante de morbimortalidad. 2. El objetivo de la genética médica es aplicar los nuevos avances en el diagnóstico y tratamiento de las enfermedades genéticas a la práctica clínica, incluyendo el asesoramiento genético como un elemento clave en el proceso asistencial y en la prevención. 3. Un asesoramiento genético correcto debe partir de un diagnóstico exacto que conlleva una anamnesis cuidadosa, una historia familiar exhaustiva de al menos tres generaciones (árbol genealógico), y una evaluación clínica y complementaria adecuada, incluyendo la estrategia más racional para la confirmación molecular de la enfermedad o la detección de portadores en los casos pertinentes. 4. Es muy importante conocer los factores que pueden modificar la expresión clínica de las enfermedades genéticas y dificultar su reconocimiento. El conocimiento de la causa primaria de la enfermedad renal es esencial para su adecuada clasificación, pronóstico y tratamiento, además de para su asesoramiento. 5. Las secuencias polimórficas en el genoma son muy útiles para el diagnóstico genético indirecto, además de tener otras muchas aplicaciones en medicina. CONCEPTOS CLAVE
  • 8. NEFROGENÉTICA10 E. Guillén-Navarro et al. Genética y enfermedad. Concepto de genética médica Nefrologia Sup Ext 2011;2(1):3-10 COMENTARIO CLAVE Las enfermedades renales hereditarias constituyen una parte importante de la consulta nefrológica diaria. Es preciso sospe- charlas para diagnosticarlas, conocer las peculiaridades básicas de los mecanismos de herencia implicados y entender las indi- caciones y limitaciones de los estudios genéticos aplicados. Es conveniente la creación de grupos interdisciplinares para su atención, entre los que se incluyan, en la medida de lo posi- ble, médicos genetistas que puedan contribuir al proceso de diagnóstico y AG familiar. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. Song R, Yosypiv I V. Genetics of congenital anomalies of the kid- ney and urinary tract. Pediatr Nephrol 2010; Aug 27. [Epub ahead of print]. 2. Hildebrandt F. Genetic kidney diseases. Lancet 2010; 375(9722):1287-95. 3. Joosten H, Strunk ALM, Meijer S, et al. An aid to the diagnosis of genetic disorders underlying adult-onset renal failure: a literature review. Clin Nephrol 2010;73(6):454-72. 4. Guillén-Navarro E. Genética clínica y dismorfologia: generalidades. Rev Esp Pediatr 2009;65(1):12-4. 5. Ars E, Torra R, Oliver A. Diagnóstico molecular de las enfermeda- des hereditarias. Nefrologia 2003; 23(Supl. 1): 2-6. 6. Dwivedi RS, Herman JG, McCaffrey TA, Raj DS. Beyond genetics: epigenetic code in chronic kidney disease. Kidney Int 2010 Sep 29. [Epub ahead of print]. 7. Asociación Española de Genética Humana (AEGH): http://www. aegh.org 8. «Boletín Oficial de las Cortes Generales», Senado, Serie I, nº 703, de fecha 7 de Mayo de 2007. (Núm. Exp. 662/000176). 9. Guillén Navarro E. Aplicaciones del genoma humano y su futuro. An Esp Pediatr 2002;56(Suppl. 6):167-71. 10. Aase JM. Diagnostic dysmorphology. New York and London: Ple- num Medical Book Company; 1990. p.1-4. 11. Jones KL. Smith´s recognizable patterns of malformation syndro- mes (6.ª ed.). Philadelphia: WB Saunders Company; 2005. 12. Winter RM, Baraitser M, Douglas JM. A computerised data base for the diagnosis of rare dysmorphic syndromes. J Med Genet 1984;21(2):121-3. 13. London Dysmorphology Database: http://www.lmdatabases.com/ 14. Possum: http://www.possum.net.au 15. Orphanet: http://www.orpha.net 16. Schwartz IV, De Souza, Giugliani R. Treatment of inborn errors of metabolism. J Pediatr (Rio J) 2008;84(4 Suppl):S8-19. 17. OMIM: http://www.ncbi.nih.gov/omim 18. Harper PS. Practical genetic counselling (6.ª ed.). Oxford: Butter- woth-Heinemann Ltd., 2004. 19. Delgado Rubio A, Galán Gómez E. Consejo genético en la prácti- ca médica. Monografías de la AEP. N.º 6. Bilbao: Imprenta Boan, S.A., 2005. 20. Brand A, Brand H, In den Baümen TS. The impact of genetics and genomics on public health. Eur J Hum Gen 2008;16:5-11. 21. Nussbaum RL, MacInnes RR, Willard HF. Capítulo 5: Modelos de herencia monogénica. En: Thompson & Thompson. Genética en Medicina (5.ª ed.). Barcelona: Elsevier-Masson, 2005;53-82. 22. Oliva R. Capítulo 6. Patrones de herencia monogénica. En: Oliva R, Ballesta F, Oriola J, Clarià J (eds.). Genética Médica (1.ª ed.). ma- drid: Editorial Díaz de Santos Ediciones, 2008;93-111. 23. Bennett RL, Steinhaus KA, Uhrich SB, et al. Recommendations for standarized human pedigree nomenclature. Pedigree standardiza- tion Task Force of the National Society of Genetic Counselors. Am J Hum Genet 1995;56:745-52. 24. Ballesta F, Cruz-Hernández M. Capítulo 3.1. Conceptos básicos. El genoma humano. En: Cruz-Hernández M (ed.). Tratado de pedia- tría (9.ª ed.). Madrid: Editorial Ergón, 2006; 205-211. 25. Ballesta-Martínez MJ. Realización e interpretación del árbol gene- alógico. Rev Esp Pediatr 2009;65(1):15-9. 26. MDICampus:http://mdicampus.com/doc.php?op=glosario2&id=171 27. Pei Y. Practical genetics for autosomal dominant polycystic kidney di- sease. Nephron Clin Pract 2011;118(1):c19-30. Epub 2010 Nov 11. 28. Ramos-Trujillo E, González-Acosta H, Flores C, et al. A missense mutation in the chloride/proton CLC-5 antiporter gene result in in- creased expression of an alternative mRNA form tha lacks exons 10 and 11. Identification of seven new CLCN5 mutations in pa- tients with Dent´s disease. J Hum Genet 2007;52:255-61. 29. Nussbaum RL, MacInnes RR, Willard HF. Capítulo 9: Variación ge- nética en los individuos y las poblaciones. En: Thompson & Thomp- son. Genética en Medicina (7.ª ed.). Barcelona: Elsevier-Masson, 2008;175-203. 30. Oliva R. Capítulo 8: Los genes en las poblaciones. En: Oliva R, Ba- llesta F, Oriola J, Clarià J (eds.). Genética Médica (1.ª ed.). Madrid: Editorial Díaz de Santos Ediciones, 2008; 113-24. 31. Guillén E, Glover G. Técnicas diagnósticas mediante ADN. An Pe- diatr Contin 2004;2(6):360-4. Enviado a Revisar: 16 Mar. 2011 | Aceptado el: 16 Mar. 2011