CARIOTIPO HUMANO
El material genético de las células que constituyen un individuo se encuentra localizado en el núcleo formando la cromatina, cuyo componente principal es el DNA; éste, además de tener codificado el mensaje genético en los genes, tiene la capacidad de duplicarse de forma semiconservadora aportando a las dos células hijas el mismo material genético que la célula recibió de sus predecesoras.
Los genes se encuentran situados uno a continuación de otro en los cromosomas. Cada gen es una unidad funcional de DNA y ocupa un lugar preciso en el cromosoma. Los genes situados en un mismo locus en un par de cromosomas se denominan alelomorfos. El número de genes que integran el cariotipo humano no se conoce, pero se supone que oscila entre 50.000 y 100.000.
El cariotipo humano normal está constituido por 46 cromosomas (22 pares de autosomas y un par de cromosomas sexuales).
Métodos de estudio
Los cromosomas que se estudian habitualmente para evaluar el cariotipo constitucional se obtienen de células somáticas, cada una de las cuales, al entrar en mitosis, da origen a dos células hijas con la misma dotación genética que la célula de la que proceden.
Los estudios citogenéticos deben realizarse por método directo o por cultivo. En el método directo hay que partir de células en actividad proliferativa. Las células hematopoyéticas del aspirado de médula ósea reúnen estas condiciones, y para obtener los cromosomas basta con someterlas a la acción de la colchicina para detener la mitosis en metalase; después sólo es preciso aplicarles un choque hipotónico y más tarde fijarlas en metanol acético para obtener los cromosomas.
Desde 1960, cuando se descubrió en forma casual que la fitohemaglutinina estimula en los linfocitos la síntesis de DNA y la división en medio de cultivo a 37 °C, el cariotipo constitucional se obtiene de los linfocitos de la sangre periférica, que es un material más fácil de conseguir que la médula ósea.
Las células de la gónada en la cual se producen los gametos con una dotación haploide (n) experimentan una división especial: la meiosis. Los métodos para estudiar los cromosomas meióticos difieren ostensiblemente de los empleados para el estudio de los cromosomas mitóticos. Desde el punto de vista técnico resultan poco reproducibles; sin embargo, son interesantes para conocer los mecanismos de producción de las cromosomopatías.
Identificación de los cromosomas
Las técnicas de identificación de los cromosomas se describieron al comienzo de la década de los años setenta y se caracterizan por producir en los cromosomas una secuencia de bandas que es específica para cada par. Estas técnicas se clasificaron en la Conferencia de París de acuerdo con las bandas obtenidas y los métodos empleados. Se designaron como bandas Q las obtenidas mediante la técnica que utiliza mostaza quinacrina y microscopía de fluorescencia y como bandas G las que se obtienen con soluciones de colorante Giemsa, después de un tratamiento previo que produce un listado en bandas similar al de las bandas Q. Las bandas R originaban una secuencia que era el negativo o reverso de las bandas G. Las bandas C mostraban la heterocromatina localizada en los centromeres de los cromosomas, en las regiones paracentroméricas de los cromosomas 1, 9 y 16 y en los dos tercios distales de los brazos largos del cromosoma Y. Las bandas N (organizadores nucleolares) se describieron más tarde y están asociadas con los tallos de los cromosomas acrocéntricos localizados entre los brazos cortos y los satélites. Cuando estos cromosomas se tiñen con Giemsa los tallos muestran una constricción secundaria. Con tinción de plata los organizadores nucleolares aparecen sobre las cromátides como pequeñas esferas de color castaño oscuro. Uno de los dos cromosomas X en la mujer se inactiva para compensar la diferencia de material genético que ésta tiene, con su dotación XX, con respecto al varón XY. Este cromosoma X inactivado se puede reconocer porque es más pálido que los demás cromosomas cuando se lo identifica con una variante técnica de bandas R. Además, dado que el material genético de este cromosoma está integrado por heterocromatina facultativa, tiene una apetencia especial por algunos colorantes, lo que produce en las células en interfase un corpúsculo heteropignótico que se conoce comúnmente como corpúsculo de Barr. Este fenómeno tiene importantes repercusiones desde el punto de vista genético y clínico.
PUNTOS FRÁGILES
La expresión morfológica del punto frágil es una constricción secundaria que se encuentra en el mismo nivel en ambas cromátides y que puede localizarse en puntos muy diversos del cariotipo. Estos puntos frágiles se clasifican en tres grupos: a) sensibles al folato; b) inducibles por distamicina A, y c) dependientes de la 5-bromodesoxiuridina.
La mayor parte de estos puntos frágiles, con excepción del localizado en la banda Xq27 (que identifica el síndrome del cromosoma X frágil), no están asociados a ningún síndrome clínico.
VARIANTES POLIMÓRFICAS
Las regiones paracentroméricas de los cromosomas 1, 9 y 16 se comportan de manera peculiar con los distintos métodos de identificación, como puede verse mediante la tinción secuencial de los cromosomas 1, 9 y 16 con bandas R/C, G/C y Q/C. Al estar integradas por heterocromatina que no codifica información genética, estas regiones paracentroméricas, los brazos cortos de los cromosomas acrocéntricos y los dos tercios distales de los brazos largos del cromosoma Y pueden presentar variaciones en el tamaño o en la intensidad de la fluorescencia. Estas modificaciones morfológicas de la heterocromatina no tienen repercusión sobre el fenotipo del portador, son variantes polimórficas y se transmiten a la descendencia según herencia mendeliana simple.
TIPOS DE CROMOSOMOPATIAS
En las tablas y en las figuras se encuentran y describen la nomenclatura de las diversos hallazgos citogenéticos (banda, región, centrómero, brazo), así como la definición de las anomalías más frecuentes (alteración numérica, deleción, cromosoma en anillo, inserción, inversión, translocación). Tanto las inversiones como las translocaciones son compatibles con un fenotipo normal; sin embargo, la deleción, el cromosoma en anillo y la inserción producen en el portador un desequilibrio genético y son concomitantes con alteraciones fenotípicas.
En cuanto a la nomenclatura seguida, se citarán a continuación varios ejemplos.
Las alteraciones numéricas por exceso se expresan en el cariotipo del paciente con el número del cromosoma extra precedido por el signo +. Una alteración numérica por defecto se expresa con el número del cromosoma que falta precedido por el signo; así, los cariotipos 47,XY,+21 y 45,XX,-7 corresponderían a una célula de varón con trisomía 21 y a una célula de mujer con monosomía 7.
Las alteraciones estructurales se expresan también con el número total de cromosomas, seguido por los cromosomas sexuales y después por una descripción de la anomalía:
1. Si se tratara de una deleción, se pone el número del cromosoma afectado entre paréntesis y finalmente se especifica el punto de rotura. En el ejemplo 46,XX,del(6)(ql5), la deleción se ha producido en los brazos largos (q) de un cromosoma 6, en la región 1, banda 5. Esta deleción puede describirse también en una forma breve: 46,XX.
2. Cuando la alteración detectada en el cariotipo es una translocación (t), se especifican primero los dos cromosomas implicados y a continuación se indican los puntos de rotura. Este ejemplo, 46,XX,t(8;14)(q24;q32), corresponde a una mujer en la que se ha producido una translocación que afecta a los cromosomas 8 y 14. Los puntos de rotura están localizados en los brazos largos (q) del cromosoma 8 a nivel de la región 2, banda 4, y en los brazos largos (q) del cromosoma 14, región 3, banda 2.
3. Si la alteración citogenética fuera una inserción (ins) en la que se hubiera insertado material genético de un cromosoma 3 en otro autosoma 3, la fórmula sería 46,XY,ins(3;3)(q21; q21q27); en ella se especifica, después de la abreviatura ins, primero el número que ha recibido el modificaciones morfológicas de la heterocromatina no tienen repercusión sobre el fenotipo del portador, son variantes polimórficas y se transmiten a la descendencia según herencia mendeliana simple.
TIPOS DE CROMOSOMOPATÍAS
La nomenclatura para otras cromosomopatías ha sido proporcionada en la Conferencia de París.
ENFERMEDADES DEBIDAS A CROMOSOMOPATÍAS
Se estima que en el 0,5 % de los recién nacidos, el 6 % de los nacidos muertos, el 6 % de los nacidos con malformaciones importantes y el 60 % de los abortos existe una cromosomopatía responsable del cuadro malformativo.
La trisomía 21 es la autosomopatía más frecuente, presente en el 0,6-1 %o de todos los nacidos; la siguen la trisomía 18 (0,2 %o) y la trisomía 13 (0,1 %o). Para los síndromes debidos a un cromosoma X extra (síndrome de Klinefelter y triple X) la frecuencia se aproxima al 1 %o, mientras que para la monosomía X es de 1 por 2.500. Esta baja frecuencia de nacimientos de mujeres con cariotipo 45,X (síndrome de Turner) se debe a que el 4 % de los abortos espontáneos presentan esta cromosomopatía. Las mujeres triple X manifiestan una mayor predisposición para padecer retardo mental y trastornos neuropsiquiátricos que las que tienen cariotipo normal. Los estudios realizados en instituciones psiquiátricas muestran que el 0,4 % de las mujeres tienen un cromosoma X extra.
Además de las cromosomopatías debidas a no disyunción durante la gametogénesis, pueden producirse otras como consecuencia de mala segregación en portadores normales de cromosomopatías equilibradas (translocaciones, inversiones).
Los síndromes clínicos producidos por cada una de estas cromosomopatías, así como también los mecanismos de producción, han sido objeto de un elevado número de publicaciones que surgieron, sobre todo, a raíz del descubrimiento de los métodos de identificación de los cromosomas.
Los métodos de alta resolución son muy útiles cuando se aplican en síndromes malformativos de los cuales se piensa que son esporádicos o que se deben a un gen mutante. Empleando estos métodos ha sido posible conocer que el síndrome de Prader-Willi y también el de Angelman cursan con deleciones que afectan a material genético de la banda 15ql2. Los estudios de genética molecular con marcadores polimórficos muestran que en el síndrome de Prader-Willi el cromosoma 15 aberrante es siempre de origen paterno, aunque el síndrome también puede surgir al heredar los dos cromosomas 15 de la madre (heterodisomía). Por el contrario, en el síndrome de Angelman es el cromosoma 15 materno el que presenta la delecion, si bien también puede producirse al heredar los dos cromosomas 15 del padre. La interpretación de estos hallazgos ha llevado a la conclusión de que los dos síndromes se deben a genes distintos, posiblemente muy próximos, y que ambos se inactivan de manera diferente en la mujer y en el varón por el fenómeno de genomic imprinting.
Otros ejemplos en los cuales pequeñas porciones de material genético se relacionan con síndromes malformativos son el síndrome de Langer-Giedion, con delecion del cromosoma 8 (q22-q23); el síndrome de DiGeorge, con delecion del cromosoma 22 (qll.2), y el síndrome de Miller-Dieker, donde se ha detectado una delecion 17pl3.
Los estudios citogenéticos realizados en linfocitos de pacientes con cuadros malformativos asociados con tumores han permitido establecer relaciones entre el retinoblastoma y la delecion intersticial (13ql4) de los brazos largos del cromosoma 13; el tumor de Wilms y la delecion intersticial de los brazos cortos del cromosoma 11; el meningioma y la delecion distal de los brazos largos del cromosoma 22; la poliposis intestinal y la delecion intersticial de los brazos largos del cromosoma 5.
Gracias al estudio citogenético constitucional también se han localizado genes relacionados con enfermedades ligadas al cromosoma X; tal es el caso de la distrofia muscular tipo Duchenne y de una de las variantes genéticas de la retinitis pigmentaria.
síndrome del cromosoma x frágil
La citogenética permite identificar un síndrome relacionado con retardo mental que describieron Martin y Bell en 1943. Este síndrome se asocia a un marcador citogenético: se trata de un punto frágil localizado en los brazos largos del cromosoma X en la banda Xq27.3.
El estudio del árbol genealógico en familias con pacientes afectados por el síndrome sugiere un patrón de herencia dominante ligado al cromosoma X, con penetrancia incompleta; por lo tanto, también las mujeres pueden resultar afectadas. La experiencia obtenida del estudio citogenético realizado en distintas familias, aun en las condiciones más favorables para detectar el cromosoma X frágil (medio de cultivo carente de ácido fólico), demuestra que la utilidad del marcador citogenético para el diagnóstico de las portadoras es limitada, dado que aproximadamente el 50 % de éstas manifiestan un fenotipo normal y no presentan el X frágil, ni siquiera en el 1 % de las metalases analizadas; su utilidad para el diagnóstico prenatal también ha resultado poco fiable. Además, no permite detectar a los varones transmisores no penetrantes.
Las modernas técnicas de genética molecular permiten realizar el estudio y el diagnóstico de los portadores del gen responsable de este síndrome de una manera segura. Con las técnicas de genética molecular y mediante el empleo de sondas adecuadas es posible diferenciar distintos síndromes de X frágil.
SÍNDROMES
debidos a genes contiguos
En este grupo se incluye un conjunto de entidades causadas por deleciones mínimas, en general no detectables por métodos citogenéticos, en las cuales pueden estar afectados un número variable de genes próximos entre sí; son las siguientes: retinoblastoma, del(13)(ql4); síndrome de Prader-Willi, del(15)(qll-ql2); síndrome de DiGeorge, del(22)(qll), y síndrome de Angelman, del(15)(qll), entre otras. Desde el punto de vista clínico estas deleciones son las responsables de entidades aisladas o asociadas en varias combinaciones, según la cantidad de genes que intervienen.
La parte distal de los brazos cortos del cromosoma X es otra de las regiones que por sus peculiaridades genéticas presenta deleciones producidas por distintos mecanismos. Las entidades clínicas (síndrome de Kalman, ictiosis, condrodisplasia punctata) originadas por estas deleciones también pueden incluirse en el grupo de síndromes debidos a genes contiguos.
La estrecha interacción entre la clínica, la citogenética y la genética molecular ha facilitado la clonación de estos genes. Los logros que se derivan de estos estudios y otros relacionados con ellos permitirán conocer los mecanismos etiopatogénicos de estas enfermedades.
