BIOLOGIA MOLECULAR DE LAS GLOMERULOPATIAS HEREDITARIAS
J. Rodríguez Soriano
Departamento de Pediatría, Hospital de Cruces y Universidad del País Vasco,
Bilbao. ESPAÑA
email: opzvegaa@lgdx04.lg.ehu.es
Biología molecular y nefropatías hereditarias
La moderna biología molecular, con la posibilidad de localizar y clonar los genes así como de determinar sus mutaciones o deleciones, ha revolucionado el campo de estudio de las nefropatías hereditarias. En este sentido, la publicación de Reeders et al. en 1985 localizando el gen de la poliquistosis renal autosómica dominante en el brazo corto del cromosoma 16, mediante estudios de "linkage" genético, abrió un nuevo periodo histórico. Cabe, por lo tanto, hablar de un pasado, antes de esta fecha, un presente, en el que se ofrecen ya posibilidades, en algunas nefropatías hereditarias, de diagnóstico presintomático o prenatal, y un futuro, aún lejano, en el que se pondrán a punto nuevas y revolucionarias posibilidades terapéuticas.
Estudios clásicos de descripción de fenotipos, definición del tipo de herencia y conocimiento fisiopatológico adquieren nuevas e importantes interpretaciones, en la época presente, cuando se combinan con estudios de genética molecular. Estos, por ejemplo, han añadido nuevas dimensiones al concepto de heterogeneidad genética, ya que además de la heterogeneidad genética clínica (es decir, un mismo fenotipo con diversos tipos de herencia, lo que sugiere diferentes genes causales), han permitido establecer el concepto de heterogeneidad genética molecular (es decir, un mismo fenotipo causado por alteraciones estructurales diferentes del mismo gen).
La aplicación de la genética molecular al estudio de las enfermedades hereditarias sigue hoy día varios caminos paralelos y complementarios:
1) En los estudios de clonación funcional se identifican primero los productos del gen y se definen las propiedades estructurales y funcionales de dichos productos antes de localizar el gen y proceder a su clonación. Para esto se utilizan anticuerpos monoclonales o policlonales específicos dirigidos contra la proteína y se construyen sondas de oligonucleótidos a partir de la secuencia de aminoácidos del producto génico, para obtener un fragmento de cDNA e hibridar el gen en el genoma. La existencia de animales mutantes contribuye ocasionalmente a mejor definir la anomalía bioquímica causal.
2) En la llamada clonación posicional, se parte del fenotipo para, sin conocimiento del gen causal ni de su producto, identificar dicho gen en el genoma mediante análisis del polimorfismo de longitud de los fragmentos de restricción (RFLP) en familias afectas, y de su "linkage" a diversos marcadores de DNA de localización conocida. Cuanto más cercano se encuentre el gen buscado al marcador, mayor es la probabilidad de que ambos se transmitan conjuntamente en la meiosis. Una vez localizado el gen, puede ser clonado y determinarse la estructura y función de su producto proteico, así como crear animales transgénicos. En Nefrología, su aplicación permitió inicialmente localizar el gen alterado en la poliquistosis renal autosómica dominante y posteriormente clonar el mismo e identificar su producto proteico, la llamada policistina.
3) Un tercer camino combina las dos técnicas anteriores y constituye el llamado estudio de los genes candidatos posicionales. A partir de un fenotipo conocido, se seleccionan posibles genes candidatos que son estudiados mediante estudios de "linkage" en familias afectas. Si inicialmente no se posee ningún gen candidato se determina un posible locus cromosómico mediante estudios de clonación posicional para posteriormente seleccionar el gen candidato entre los genes que se sabe están situados en dicho segmento. Las propiedades de cada gen candidato se comparan con las del fenotipo en estudio para determinar el candidato más plausible. Recíprocamente, a medida que nuevos genes se identifican y localizan en dicho segmento pueden ser estudiados como nuevos genes candidatos.
Síndrome de Alport
Se caracteriza clínicamente por la ocurrencia familiar, con herencia dominante ligada al sexo, de una nefritis de evolución progresiva asociada a sordera neurosensorial y anomalías oculares. El defecto primario está situado a nivel de la estructura de las membranas basales glomerulares y del órgano de Corti, en la fracción colágena tipo IV. En microscopía electrónica, la membrana basal está marcadamente adelgazada con zonas en las que, por el contrario, aparece muy engrosada, con laminaciones o desdoblamiento (splitting ) y presencia de densidades granulares en su interior. La alteración bioquímica hereditaria consiste en una ausencia o alteración estructural de la cadena a5 del colágeno IV, causadas por mutaciones del gen correspondiente situado en Xq22. Por el momento, se han descrito más de 200 mutaciones diferentes en aporximadamente el 85% de los pacientes afectos de esta forma dominante ligada al sexo. En la forma que asocia leiomiomatosis difusa existe una deleción que afecta al gen contiguo, que codifica la síntesis de la cadena a6 del colágeno IV.
En las variantes de síndrome de Alport, con herencia autosómica recesiva o autosómica dominante, se ha demostrado la existencia de mutaciones en los genes codificadores de las cadenas a3 y a4 del colágeno IV, que están situados contiguamente en la zona 2q34.
La hematuria recurrente benigna, también denominada hematuria benigna familiar, consiste en la aparición en diversos miembros de una familia de episodios de hematuria macroscópica o en el hallazgo de hematuria microscópica en exámenes rutinarios de orina. Parece responder a herencia autosómica dominante. La biopsia renal es completamente normal o puede mostrar zonas de adelgazamiento de la membrana basal glomerular ("thin membrane disease"). Pueden también observarse en algunos casos zonas de engrosamiento y laminación, pero en mucha menor extensión que en el síndrome de Alport. De hecho en algunas familias se ha podido demostrar anomalías genéticas en los genes codificadores de la cadenas a3 y a4 del colágeno IV.
Onico-osteodisplasia familiar
Este síndrome (también llamado síndrome "nail-patella"), de herencia autosómica dominante, viene definido por la asociación de onicodisplasia, anormalidades óseas y nefropatía proteinúrica que puede evolucionar a la insuficiencia renal crónica en un 15%, aproximadamente, de los pacientes. Existe una anomalía estructural de las membranas basales glomerulares que muestran engrosamiento irregular de la lámina densa con hiperlucencia focal e inclusiones colágenas.Estudios recientes han localizado el gen causal en la zona 9q34 y definido el producto génico, que consiste en una proteína reguladora (LMX1B). Por el momento se han identificado 25 mutaciones diferentes de este gen en 37 familias.
Síndromes nefróticos familiares
Entre los síndromes nefróticos congénitos el más característico es el llamado síndrome nefrótico congénito tipo finlandés, que se hereda con carácter autosómico recesivo. La proteinuria aparece ya intrauterinamente (puede ser detectada por la elevación de la a-fetoproteina en líquido amniótico), y la enfermedad se asocia con asfixia neonatal, prematuridad y gigantismo placentario. Los edemas aparecen muy precozmente, y el cuadro es resistente a todo tipo de tratamiento. El pronóstico es malo, ya que, aunque no suelen evolucionar rápidamente hacia la insuficiencia renal, fallecen de infección intercurrente y malnutrición proteica. Hasta muy recientemente sólo un 3 por 100 de los casos sobrevivían por encima de los 2 años de edad, pero hoy día el pronóstico ha mejorado, ya que técnicas de hiperalimentación parenteral y enteral permiten la sobrevivencia hasta edades en las que es posible el trasplante renal.
Estudios recientes en Finlandia, donde la enfermedad ocurre en 1/10.000 nacimientos, han demostrado que es consecuencia de una anomalía estructural de la membrana basal glomerular. El gen implicado, situado en 19q13.1, codifica una proteína (nefrina ) que ese expresa específicamente en los podocitos de la célula epitelial y que parece contribuir a anclar dichos podocitos a la membrana basal, estableciendo así la barrera de filtración. Se han descrito ya más de 40 mutaciones diferentes de est gen en niños afectos de esta forma de síndrome nefrótico congénito.
El síndrome de Denys-Drash viene definido por la asociación de un seudohermafroditismo masculino, una glomerulopatía y un tumor de Wilms. La lesión renal se manifiesta en forma de un síndrome nefrótico congénito primario con lesiones glomerulares de esclerosis mesangial difusa. La herencia no está bien determinada, ya que la mayoría de casos adoptan un carácter esporádico. Las mutaciones del gen WT1 parecen comportarse de manera dominante en lo que respecta a sus efectos sobre el sistema urogenital, pero de manera recesiva en lo que respecta al desarollo del tumor de Wilms. Se ha demostrado que virtualmente todos los pacientes analizados con el síndrome de Denys-Drash presentan nutaciones del gen WT1, localizado en la región 11p13. Se trata de un gen supresor tumoral que se expresa preferentemente en gónadas y tejido renal embrionarios, por lo que parece ser importante para el desarrollo del sistema génito-urinario.
Se han descrito síndromes nefróticos familiares, córticorresistentes, con lesiones renales de gloméruloesclerosis focal y segmentaria. Por el momento se han localizado dos posibles genes causales en las regiones 1q25-31 y 19q13.1.
Complejo nefronoptisis-enfermedad medular quística
El término nefronoptisis juvenil (NPH) designa una nefropatía túbulointersticial crónica familiar, con herencia autosómica recesiva, que evoluciona a la insuficiencia renal de manera progresiva e inexorable. Existen formas renales aisladas (NPH1) o asociadas a degeneración tapeto-retiniana (síndrome de Senior-Loken), fibrosis hepática congénita, lesiones óseas del tipo de epífisis en cuña, retraso mental y anomalías cerebrales o cerebelosas. Estudios de biología molecular han localizado el gen causal de la NPH1 en 2q13. Se han descrito sobre todo deleciones extensas de gen, que codifica una proteína de 732 aminoácidos (nefrocistina ) que parece anclar las membranas basales tubulares al matrix conjuntivo circundante.
Existe una forma de nefronoptisis infantil que debuta en los primeros meses de vida y que evoluciona a la insuficiencia renal crónica terminal antes de los 2 años de edad. Esta forma infantil depende de una anomalía genética diferente, que parece estar localizada en la región 9q.
Existe otra forma, también clínicamente idéntica, pero que debuta en la edad adulta y se hereda de manera autosómica dominante.Esta entidad, descrita en USA con la denominación de enfermedad medular quística, es genéticamente heterogénea ya que en dos familias chipriotas el gen ha podido ser localizado en 1q21, pero no así en otras tres familias provenientes de Alemania y Gran Bretaña.
Poliquistosis renal autosómica dominante
La poliquistosis renal tipo adulto (autosómica dominante) es una de las nefropatías hereditarias más frecuentes ya que tiene una incidencia de 1/1000. Se manifiesta clínicamente en la edad adulta, a partir de los 30-40 años de edad, y evoluciona lentamente a la insuficiencia renal crónica terminal. Excepcionalmente, puede descubrirse precozmente a lo largo de la infancia, ya sea por manifestaciones clínicas tales como hematuria, o como hallazgo ocasional al practicarse una ecografía en hijos de un padre o una madre afectos. Existen incluso casos que se manifiestan durante el periodo neonatal.
Se conocen al menos tres tipos genéticos diferentes. El más frecuente (representa un 85-95% de los casos) depende de mutaciones del gen PKD1, localizado en 16p13.3. Este gen codifica una proteína transmembranosa de 460 Kd (policistina-1 ), que interviene en la interacción entre las células y el tejido vecino. Esta proteína se expresa no sólo en el epitelio tubular renal sino también en tejidos epiteliales y no epiteliales de otros órganos.Se han descrito deleciones y numerosas mutaciones diferentes del gen PKD1. Cuando una deleción extensa afecta también al gen contiguo, TSC2, aparece un cuadro neonatal asociando lesiones de esclerosis tuberosa y poliquistosis renal.
Un 5-15% de las familias afectas, especialmente en Europa, dependen de mutaciones del gen PKD2. Este gen, localizado en 4p21-22, codifica una proteína diferente o policistina--2. Esta proteína, de 110Kd, posee una zona transmembranosa idéntica a la de la policistina-1, y guarda similitud con la familia a1 de canales de sodio y calcio. Por lo tanto, la policistina-1 podría funcionar como un regulador de un canal iónico representado por la policicistina-2. Existe un tercer locus genético (PKD3) que aún no sido localizado.
Poliquistosis renal autosómica recesiva.
La poliquistosis renal infantil (autosómica recesiva) se manifiesta ya durante la época fetal y neonatal por la presencia de enormes masas renales dentro de un contexto clínico de síndrome de Potter. La mayoría de casos fallecen en la edad neonatal por la asociación de hipoplasia pulmonar, aunque un cierto número pueden presentar una insuficiencia renal en época más avanzada o, incluso, sobrevivir a lo largo de la infancia para desarrollar un cuadro más tardío de hipertensión portal (debido a lesiones asociadas de fibroadenomatosis biliar). Estudios de linkage han mostrado que esta enfermedad es genéticamente homogénea, a pesar de las diferentes presentaciones fenotípicas, y que el gen causal se localiza en la región 6p21-cen. Este linkage permite el diagnóstico prenatal de estos enfermos. El producto génico es aún desconocido. Este gen es diferente del gen Tg737 que da origen a ratones transgénicos con poliquistosis renal autosómica recesiva, ya que el homólogo humano está localizado en el cromosoma 13 y su screening en familias afectas no ha revelado la existencia de mutaciones.
TABLA 1. GENETICA MOLECULAR Y GLOMERULOPATIAS HEREDITARIAS
