LOS RETOS DE LA BIOMEDICINA: ENTRE LA CIENCIA Y LA ÉTICA

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1 AULA DE MAYORES Y DE LA EXPERIENCIA F.Córdoba, R.Torronteras, A.Canalejo Departamento de Biología Ambiental y Salud Pública LOS RETOS DE LA BIOMEDICINA: ENTRE LA CIENCIA Y LA ÉTICA Tema 1.4. La transmisión de información entre generaciones: los mecanismos de la herencia. La individualidad de los seres humanos. La complejidad de los genes. La formación de gametos. Fecundación y desarrollo embrionario. Las enfermedades hereditarias: factores genéticos y factores ambientales. Francisco Córdoba García, 2005

2 HERENCIA AMBIENTE Cada individuo es único. Las características que lo definen dependen de la combinación de factores genéticos, heredados de sus padres, y de la influencia de factores ambientales.

3 LA FORMACIÓN DEL CIGOTO óvulo cigoto espermatozoide Durante la fecundación, la información genética del padre (contenida en el espermatozoide) y de la madre (contenida en el óvulo) se combinan. Se forma una sola célula o cigoto, de la cual se derivarán todas las células del individuo. El cigoto contiene un 50% de información procedente del óvulo y un 50% del espermatozoide.

4 GENES COMPARTIDOS En una familia, cada hermano contiene un 50% de la información genética del padre y un 50% de la de la madre, pero esta información no es la misma, aunque sí coincide en muchos aspectos. Por eso los hermanos se parecen, pero siempre son diferentes (salvo gemelos monocigóticos)

5 LA COMPLEJIDAD DE LOS GENES: LOS ALELOS Y LOS GENES POLIMÓRFICOS A B El individuo es homocigótico para el gen A, y heterocigótico para el gen B El gen B es polimórfico porque en la población hay varios alelos del mismo 1 individuo 4 individuos Los genes pueden mostrar variaciones o ALELOS. Una persona sólo puede tener 2 alelos de un gen, que pueden ser iguales (gen homocigótico) o diferentes (gen heterocigótico). En una población puede haber genes que presenten muchas variaciones: se llaman GENES POLIMÓRIFICOS

6 LOS GRUPOS SANGUÍNEOS COMO EJEMPLO DE GENES POLIMÓRFICOS i I A I B ALELOS PROTEÍNAS El sistema ABO depende de la expresión de un gen, del que existen en la población 3 tipos de alelos: I A, I B, i GENOTIPOS FENOTIPOS i,i I A, I A - I A i I B, I B - I B i I A, I B Grupo O Grupo A Grupo B Grupo AB

7 LA MITOSIS vs LA MEIOSIS MITOSIS + -La meiosis da lugar a la formación de gametos. -Los gametos contienen 1 cromosoma de cada pareja (un gameto humano tiene 23 cromosomas) MEIOSIS + + +

8 LA MEIOSIS Y LA RECOMBINACIÓN 2N + -Durante la meiosis, los cromosomas homólogos se reconocen y emparejan. -Se fragmentan para recombinar sus genes. -Y en dos divisiones sucesivas, se forman 4 células que contienen un número haploide de cromosomas (23 en seres humanos) N N N N

9 LA MEIOSIS

10 LA MEIOSIS GENERA NUEVAS COMBINACIONES DE GENES Meiosis sin recombinación Meiosis con recombinación La recombinación permite generar cromosomas con combinaciones de genes que no existían previamente.

11 LA EXTRAORDINARIA VARIABILIDAD DE LOS GAMETOS Más de tipos de gametos!!! Si se consideran 23 pares de cromosomas, con genes en total ( alelos en mujeres y algo menos en hombres), de los cuales, el 10% o más son heterocigóticos, el número total de gametos que se pueden formar son, cómo mínimo: !!!

12 GAMETOS Y REPRODUCCIÓN Hombres y mujeres producen gametos en los testículos y ovarios mediante un proceso de división celular denominado meiosis, que permite reducir el juego de cromosomas (46) a la mitad (23). Los gametos (haploides por contener un solo juego de cromosomas) se fusionan durante la fecundación dando lugar al cigoto, una célula diploide (con 23 parejas de cromosomas). Esta célula se irá dividiendo mediante mitosis generando nuevas células.

13 TESTÍCULOS Y ESPERMATOZOIDES Túbulos seminíferos con espermatozoides Espermatozoides maduros Los espermatozoides son células haploides muy diferenciadas que contienen estructuras adaptadas a la locomoción, fuentes de energía y sistemas de reconocimiento del óvulo. Su supervivencia dentro del aparato reproductor femenino puede llegar a 3-5 días, aunque al aire libre mueren rápidamente.

14 OVARIOS Y ÓVULOS El ovario contiene (ya antes de nacer) grupos de células o folículos en cuyo interior se desarrollará el óvulo cuando se alcance la madurez sexual. El desarrollo de un folículo se produce cada 28 días (por término medio) en cada ciclo menstrual. Tras la ovulación (salida del óvulo del ovario), los restos del folículo que lo contenían se convierten en el cuerpo lúteo, un órgano productor de progesterona que degenera en pocos días, salvo que exista fecundación.

15 LA DETERMINACIÓN DEL SEXO Las mujeres producen exclusivamente gametos que contienen el cromosoma X (más los 22 cromosomas restantes), mientras que los hombres producen un 50% de gametos que contienen el cromosoma X y un 50% que contienen en cromosoma Y. Por tanto, la probabilidad de tener un niño o una niña es del 50%.

16 FECUNDACIÓN Y PRIMERA SEMANA DE LA GESTACIÓN La unión del óvulo y del espermatozoide se produce normalmente en la trompa de Falopio. El cigoto formado se va dividiendo, a la vez que recorre el camino hasta llegar al útero donde se implanta en forma de blastocisto.

17 EL EMBARAZO: UN LARGO CAMINO! A lo largo de nueve meses el embrión, después feto, irá aumentando de tamaño a la vez que desarrollando sus tejidos y órganos. La ecografía y otras técnicas permiten seguir su desarrollo intrauterino.

18 CUANDO ERAMOS MUY PEQUEÑOS 4 días 25 días 32 días En las imágenes se aprecia el desarrollo progresivo del embrión, así como el saco amniótico en el que se envuelve, y el cordón umbilical que lo nutre desde la placenta y por tanto a través de su madre. 8 semanas 24 semanas

19 LAS ENFERMEDADES GENÉTICAS Los errores en los genes pueden ser heredados en ciertos casos: es la causa de las enfermedades hereditarias. NO TODAS LAS ENFERMEDADES GENÉTICAS SON HEREDITARIAS. Las enfermedades genéticas se clasifican en 3 tipos: Enfermedades monogénicas o enfermedades mendelianas (ejemplos: hemofilias, anomalías congénitas del metabolismo ) Enfermedades cromosómicas: (ejemplos: síndrome de Down, síndrome de Turner ) Enfermedades multifactoriales (ejemplos: espina bífida, hipertensión, esquizofrenia ) Importancia de las enfermedades genéticas Elevada Frecuencia Elevada mortalidad precoz Compromiso de la calidad de vida Carácter hereditario Elevado coste

20 EVITANDO CONFUSIONES CONGÉNITO: Literalmente nacido con. Una enfermedad congénita se manifiesta antes o durante el nacimiento, independientemente de la causa (puede ser genética o no) GENÉTICO: relativo a los genes. Una enfermedad genética se debe a que la información contenida en los genes está ausente o ha sido modificada. Puede ser hereditaria o no serlo. HEREDITARIO: que se transmite de una generación a otra. Desde un punto de vista biológico, sólo las enfermedades genéticas pueden ser hereditarias (porque los padres transmiten genes a sus hijos). Ejemplo: un niño nace con sordera (enfermedad congénita), Causa 1: la madre tuvo rubeola durante el embarazo, que afectó al niño (enfermedad adquirida, no hereditaria), Causa 2: el niño ha heredado de la madre genes defectuosos (enfermedad hereditaria)

21 LAS LEYES DE LA HERENCIA La forma en que se hereda una enfermedad genética depende del tipo de gen dañado (dominante o recesivo) y de la situación del gen en cromosomas sexuales (X o Y) o en el resto de cromosomas (somáticos)

22 ANÁLISIS GENEALÓGICO (PEDIGREES) El análisis genealógico permite averiguar el tipo de daño genético (dominante, recesivo, ligado al sexo, etc.) así como predecir los posibles daños en las siguientes generaciones.

23 LOS MAPAS GENÉTICOS Hoy, la investigación está permitiendo averiguar donde se localizan las mutaciones responsables de las enfermedades genéticas, lo que abre una esperanza para su prevención y su posible curación. La amniocentesis es una técnica para analizar células desprendidas del feto y comprobar posibles anomalías cromosómicas

24 ENFERMEDADES GENÉTICAS MONOGÉNICAS enfermedades descritas con diferentes manifestaciones clínicas 1/3 Congénitas y 2/3 de aparición tardía Se transmiten siguiendo las leyes de Mendel HERENCIA AUTOSÓMICA DOMINANTE Alto colesterol familiar Enfermedad de Huntington, un trastorno progresivo del sistema nervioso Algunas formas de glaucoma, que causan la ceguera si no se las trata Polidactilia: existencia de dedos adicionales en las manos o en los pies HERENCIA LIGADA AL SEXO Hemofilia, en la que la sangre carece de una sustancia necesaria para la coagulación Daltonismo de los colores rojo y verde Distrofia muscular de Duchenne, que causa debilidad muscular y la muerte HERENCIA AUTOSÓMICA RECESIVA Anemia de glóbulos falciformes, una enfermedad de la sangre que afecta principalmente a personas de origen afroamericano e hispano Enfermedad de Tay-Sachs, que causa retraso mental y la muerte, principalmente en personas de ascendencia judía europea oriental o canadiense francesa Fibrosis quística, un trastorno de los pulmones y del sistema digestivo que afecta principalmente a personas de ascendencia caucásica del norte europeo Fenilcetonuria (PKU), un trastorno metabólico que afecta principalmente a los caucásicos

25 DALTONISMO Pista (izq/dcha; arriba/abajo): 25, 29, 45, 56, 6, 8

26 EJEMPLO: SÍNDROME DE FEMINIZACIÓN TESTICULAR La imagen muestra una mujer que genéticamente es un hombre (dotación cromosómica XY). El desarrollo de los caracteres sexuales típicos de una mujer se debe a la ausencia en la células de receptores proteicos de la testosterona, debido a diversas mutaciones genéticas en el cromosoma X, por lo cual, aunque se produzca la hormona masculina en cantidades normales, sólo producirán efectos las hormonas femeninas Su frecuencia es 1 de cada nacimientos. En muchos casos, las personas con este síndrome no saben que lo poseen, pero dado que carecen de menstruación y son estériles, el examen médico consiguiente demuestra la existencia de esta anomalía.

27 ENFERMEDADES CROMOSÓMICAS AUTOSOMOPATÍAS Afecta al número o estructura de los autosomas Síndrome de Down GONOSOMOPATÍAS Afecta al número o estructura de los cromosomas sexuales (X, Y) Síndrome de Edwards Síndrome del Cromosoma X frágil (o Síndrome de Martin-Bell) Síndrome de Patau Síndrome de Turner Trisomía del cromosoma 21 Trisomía del cromosoma 18 Trisomía del cromosoma 13 Síndrome de Lejeune (Maullido del gato) Deleción del cromosoma 5 Rotura del brazo largo del cromosoma X 45 XO Síndrome de Klinefelter 47 XXY

28 EJEMPLO 1: EL SÍNDROME DE DOWN Denominación:Trisomía del cromosoma 21. Tipo: Anomalía cromosómica (cromosomopatía). Existen 3 copias del cromosoma 21 (autosomopatía), que se produce por un error al fabricar los gametos (uno de los padres, generalmente la madre, produce gametos con 24 cromosomas, con 2 copias del cromosoma 21)

29 SÍNDROME DE DOWN La incidencia de nacimientos con síndrome de Down aumenta exponencialmente con la edad de la madre El niño con síndrome de Down presenta un conjunto de alteraciones que afectan a su calidad y esperanza de vida.

30 EJEMPLO 2: CROMOSOMA X FRÁGIL SÍNDROME DE MARTIN-BELL 1ª causa de Retraso Mental Hereditario Afecta a un gen del cromosoma X Incidencia: 1/2000 (hombres)-1/4000 (mujeres) recién nacidos/as vivos/as (el 2º cromosoma X protege a las mujeres) Diagnóstico tardío y erróneo Rasgos físicos en varones: Cara: Frente y/o ojos grandes con una mandíbula prominente Macroorquidismo (testículos grandes) Rasgos físicos en mujeres: Afectadas Rasgos físicos menos marcados Retraso mental Portadoras Sin rasgos físicos especiales Problemas con las matemáticas Menopausia prematura

31 CROMOSOMA X FRÁGIL PROBLEMAS CLÍNICOS EN LOS AFECTADOS Problemas Médicos Estrabismo Otitis de repetición Soplo cardíaco Pies planos Epilepsia (algunos casos) Problemas en el desarrollo Retraso Mental Retraso en el desarrollo motor Trastornos emocionales y de conducta Aparición tardía del lenguaje Hiperactividad y déficit de atención Comportamiento autista TRATAMIENTO Médico y familiar Educativo Enfoque muldisciplinar coordinado

32 GENES Y MEDIO AMBIENTE Debidas a la existencia de varias lesiones o mutaciones genéticas Diversos factores extrínsecos pueden desarrollarlas o agravarlas: Drogas y fármacos: talidomida, alcohol, tabaco, hormonas Infecciones: rubeola, toxoplasmosis, sífilis Agentes físicos: radiaciones ionizantes (rayos X ) Agentes químicos: mercurio, plaguicidas Factores nutricionales: hipo- e hipervitaminosis A

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