Características Genéticas de la Osteogénesis Imperfecta. Miguel Sanjurjo Sampedro

Transcripción

1 Características Genéticas de la Osteogénesis Imperfecta Miguel Sanjurjo Sampedro

2 Antes que nada, me gustaría recalcar que este trabajo está realizado con la intención de informar, a quien esté interesado, sobre datos interesantes de la enfermedad conocida como Osteogénesis Imperfecta, principalmente a nivel genético y de diagnóstico, una información no fácilmente disponible para la mayoría. Sin embargo, no se deben extraer conclusiones preconcebidas de los datos aquí aportados sin la previa aquiescencia de un médico autorizado. Con esta idea en mente, espero que encontréis realmente información útil en esta pequeña recopilación que os muestro. Mis mejores deseos, Miguel Sanjurjo A mi pequeña prima María, que ha supuesto el pilar para la formación de este proyecto y de la que sé que llegará muy lejos en el futuro. No dejes que esta enfermedad tan dura sea un lastre para lo que quieras llevar a cabo.

3 0. Índice: 1. Historia 2. Principales características 3. Clasificación 4. Base genética 5. Del gen a la proteína: el colágeno tipo I 6. Diagnóstico a) Postnatal b) Prenatal c) Traumatismos no accidentales y OI 7. Tratamiento 8. Consejo Genético 9. Casos clínicos a) Caso I b) Caso II 10. Conclusiones 11. Bibliografía 12. Agradecimientos 13. Contacto

4 1. Historia La osteogénesis imperfecta (OI) es una enfermedad conocida en el ser humano desde hace muchísimo tiempo. De hecho, en el British Museum of History se encuentran los restos óseos de un niño momificado con síntomas claros de la enfermedad (imagen 1). Pero no es hasta finales del siglo XVIII que, por vez primera, esta enfermedad fue estudiada: lo hizo Eckman en su tesis doctoral (1788). Durante todo el siglo XIX, muchos autores de diferentes países la describieron también de forma independiente, aunque fue Vrolik quien introdujo el término actualmente conocido de Osteogénesis Imperfecta, aunque también se la refiere en su honor como Síndrome de Vrolik en algunas regiones. Ha habido diversos intentos de clasificación durante la historia de la enfermedad; Losser (1906) introdujo los términos: OI comgenita y OI tarda. Según este sistema, la primera versión aparecería en estadios tempranos de desarrollo y sería más grave que la segunda, de aparición tardía. Prevalecieron durante gran parte del siglo XX, pero finalmente se ha demostrado que realmente no se puede predecir de forma clara la gravedad según la edad de comienzo de los síntomas, por lo que se buscaron nuevas teorías. En 1979, Sillence ideó una nueva clasificación, basándose en hallazgos tanto clínicos como genéticos; a partir de este momento, se ha tratado de describir los posibles genes y mutaciones causativas para poder realizar un diagnóstico y un tratamiento adecuados a cada caso. No ha sido hasta 2006 que se empezaron a descubrir las formas recesivas de la OI, hasta entonces considerada una enfermedad exclusivamente de herencia dominante. Estos hallazgos permitieron extender la clasificación de la OI descrita por Sillence (aún en uso). Imagen 1. Restos óseos de un niño egipcio, presumiblemente afectado de OI. Se observa una clara deformación de los huesos así como malformación del cráneo

5 2. Principales características La osteogénesis imperfecta es un trastorno heredable de la formación de los huesos que afecta en promedio a 1/10000 personas en todo el mundo, independientemente de la etnia de origen, aunque algunas variantes son específicas de ciertas regiones. La característica básica en todos los casos es la fragilidad ósea debido a una disminución de masa y/o a una alteración de su estructura. Como los huesos tienen menos masa, son menos consistentes llevando a que la rotura sea más probable; los defectos estructurales son en general más graves, ya que el hueso tiende a disminuir en masa además de perder su formación óptima. Sin embargo, el efecto de la enfermedad es muy variable entre los individuos, incluso los clasificados dentro del mismo grupo: la variabilidad abarca desde muerte en el periodo perinatal (época cercana al nacimiento) hasta casi vida normal con un incremento mínimo de fracturas con respecto a lo normal. Hay ciertas características clínicas que suelen ser comunes en esta enfermedad, pero es importante tener en cuenta que la presencia o ausencia de éstas depende del caso particular y no es extrapolable al conjunto. Éstas son las más comunes: Esclerótida azul (imagen 2): Es una región en la superficie del ojo que muestra color azul en lugar del blanco normal. La esclerótida es más fina de lo normal y la pigmentación de la uvea se vuelve visible. No tiene un efecto negativo sobre la persona que la tiene, y generalmente se va aclarando con la edad, siendo más común en infantes que en adultos. Dentinogénesis imperfecta (imagen 3). Defectos en la formación de los dientes. Hipermobilidad articular. Osteoporosis. Desmineralización del hueso, favorece fracturas. Escoliosis. Desviación de la columna(imagen 4). Pérdida auditiva. Progresiva con la edad. Baja estatura. Suele incluir deformidades debidas a las roturas. Defectos cardíacos. Imagen 2. Ejemplo de esclerótida azul Imagen 3. Visión de rayos X de dentinogénesis imperfecta. Imagen 4. Joven con marcada escoliosis

6 3. Clasificación Clásicamente, la osteogénesis imperfecta es resultado de mutaciones dominantes en genes que codifican las cadenas del colágeno tipo I, la proteína estructural mayoritaria del hueso. Sin embargo, cabe tener en cuenta que puede aparecer también como resultado de mutaciones diferentes (10% casos). Hallazgos recientes muestran que mutaciones en otros genes causan formas recesivas severas de la enfermedad. Actualmente, con toda la información molecular disponible, la OI es clasificada en varios grupos diferentes, según los defectos genéticos asociados (tabla 1). A pesar de la gran cantidad de grupos, algunos presentan características clínicas similares, y la variación dentro de un mismo grupo también es considerable. Todo esto actúa de forma que obtener el diagnóstico molecular correcto puede llegar a convertirse en una complicada tarea. Tabla 1. Clasificación actual de la OI según los últimos hallazgos disponibles. NC: No clasificado AD: Autosómica Dominante AR: Autosómica Recesiva A continuación, una breve descripción de los tipos y sus características más comunes: OI tipo I. Es la forma más leve de la enfermedad. Los individuos afectados pueden tener la esclerótida azul, pero la dentinogénesis imperfecta es poco común. Además, la estatura suele ser normal. Las fracturas no suelen estar presentes al nacimiento pero aparecen cuando el paciente comienza a caminar y cae al suelo, durante el periodo de crecimiento. Generalmente, la frecuencia de fracturas disminuye en la adultez. Puede producirse pérdida auditiva. OI tipo II. Ésta es la forma más severa e implica muerte en el periodo perinatal; los pacientes apenas sobreviven más que unos pocos días tras el nacimiento. Se caracteriza por la

7 deformidad severa del esqueleto, mineralización débil del hueso y múltiples fracturas intrauterinas, previas al nacimiento. OI tipo III. Esta forma es la más severa de las 4 más comunes que es compatible con la vida tras el periodo perinatal. Se presenta una deformidad esquelética progresiva, a veces presente en el nacimiento. Debido a ello, en la edad adulta los afectados suelen presentar baja estatura, además de ser generalmente dependientes de sillas de ruedas durante el resto de su vida, sin un tratamiento adecuado. Los pacientes suelen presentar fracturas pronto tras el nacimiento y también en el periodo adulto. La dentinogénesis imperfecta es muy común, principalmente en la primera dentición, como la pérdida auditiva progresiva con la edad. OI tipo IV. Es el grupo más variable clínicamente, el efecto va de leve a severo. Suele presentarse dentinogénesis imperfecta, no tanto la pérdida auditiva; la estatura es relativamente baja según el grado de deformidad esquelética. La esclerótida suele ser normal. La mayoría pueden deambular. Estos son los 4 grupos principales, caracterizados por mutaciones en genes que codifican la proteína del colágeno tipo I (COL1A1 y/o COL1A2). Aunque son resultado generalmente de mutaciones dominantes, muy raramente también se observan casos de tipo 2 o 3 con alteraciones causativas de tipo recesivo. Aunque los expertos no están de acuerdo en la veracidad de los casos supuestamente recesivos, por lo que este extremo no está todavía aclarado. Otras formas de OI que no dependen de la proteína del colágeno tipo I directamente se clasifican en nuevos grupos, algunos de descubrimiento reciente, otros todavía no clarificados ni estandarizados: OI tipo V. Moderadamente deformante, sin esclerótida azul ni dentinogénesis imperfecta. Se caracteriza por los callos hipertróficos en los lugares de las fracturas y la mineralización de membranas interóseas. La causa molecular es desconocida pero la herencia aparenta ser autosómica dominante. OI tipo VI. De moderada a severa deformante, sin esclerótida azul ni dentinogénesis. Este tipo es similar al tipo V, pero se distingue por el patrón de escamas de pescado del hueso, una estructura específica de este tipo. OI tipo VII. Esta variante de la enfermedad se caracteriza por su severidad, incluso letal en muchos casos. Incluye también rizomelia (acortamiento del segmento proximal de los huesos). Muy infrecuente, únicamente descrita en familias de Quebec, Canadá. OI tipo VIII. Similar a la anterior, aunque no es letal en tanta frecuencia. Es más común en regiones de África Occidental y afroamericanos. OI tipo IX. Se conocen muy pocos casos. No presentan rizomelia, la osteogénesis imperfecta puede ser de moderada a severa.

8 OI tipo X. Solo hay un caso descrito, en Las mutaciones son del mismo gen que el tipo VI. Padeció una larga serie de roturas hasta la muerte por un fallo respiratorio a los 3 años de edad. Síndrome de Bruck. Se caracteriza por contracturas congénitas acompañadas de pterigión (crecimiento de tejido en el ojo, benigno; puede presentarse en otras regiones, como las rodillas). Las contracturas presentan mal pronóstico, sumadas a las roturas típicas de osteogénesis imperfecta. Osteogénesis imperfecta ocular, también conocido como síndrome de osteoporosispseudoglioma. Los pseudogliomas son inflamaciones en el ojo que se asemejan a gliomas, de ahí el nombre. Generalmente muestran problemas de visión además de fracturas severas.

9 4. Base Genética En el caso de la OI, determinar la base genética es relativamente sencillo. La causa de la sintomatología es, en todos los casos, debido a defectos concretos en un solo gen, que denominamos gen causativo. Estos defectos son de naturaleza variable: un cambio de una sola base de DNA, la pérdida de un fragmento del gen, la inserción de un fragmento, alteraciones en la región promotora (región encargada de que el gen se exprese). A su vez, según el gen concreto, la mutación puede tener un efecto más o menos reseñable. La variabilidad de la enfermedad de OI se basa precisamente en que, a nivel genético, nos encontramos con diferentes mutaciones en diferentes genes, y ambos factores se correlacionan de forma que cada caso de la enfermedad es diferente, caracterizado por mutaciones específicas, además de que hay otros factores de naturaleza aleatoria que no permiten predecir de forma clara la severidad. El gen concreto marca el tipo de OI (según la clasificación antes vista) y la mutación o mutaciones marcan la severidad, o afección fenotípica, del caso, aunque de forma limitada. Nota: Los tipos I a IV, los clásicos, surgen de variaciones en dos genes (col1a1 y col1a2, más comúnmente el primero) y la variación entre tipos depende del efecto de la mutación. Esta excepción al resto de tipos se basa en dos cosas: que son mucho más comunes y que han sido conocidos y descritos desde hace mucho más tiempo. Lo que caracteriza a todos los genes que causan la enfermedad es que codifican proteínas relacionadas con el proceso de formación del colágeno tipo I (imagen 5). Hablaremos sobre la función de esta proteína en el hueso más adelante Imagen 5. Proceso de formación de las fibras de colágeno, con varias de las proteínas involucradas en el proceso

10 5. Del gen a la proteína: el colágeno tipo I El colágeno tipo I (imagen 6) es la proteína mayoritaria del hueso y la piel; su función, en general, es mantener la estructura de estos tejidos, sobre todo en el hueso. Aunque se sabe que hay alteraciones que producen susceptibilidad a algunos tipos de cáncer de piel, éstas no tienen que ver con las alteraciones que causan OI. Esta proteína se basa en una estructura un tanto compleja: por un lado, dos cadenas α1 y una cadena α2 (obtenidas de los genes col1a1 y col1a2). Estas cadenas interaccionan en una estructura en forma de hélice, unida mediante diferentes interacciones entre las moléculas que la conforman. Principalmente, la base de esta estructura son las Glicinas (Gli), unos aminoácidos situados a distancia de 3 entre ellos, con otros dos diferentes intermedios, de tipo variable. Cualquier variación en las Gli causa que la estructura se vuelva más débil, creando una proteína deforme, que interacionará con la normal alterando la estructura normal del hueso y causando la patología. Mutaciones en otros aminoácidos son más raramente causa de la enfermedad (dentro de los tipos 2 a 4, causados directamente por mutaciones en col1a1 y col1a2). Ésta es una alteración de tipo cualitativo, cambia la calidad del hueso: en el caso de que la proteína directamente no pueda ser producida debido a la mutación (tipo I), el caso será menos grave ya que, aunque haya menos masa ósea, ésta se encontrará correctamente dispuesta. Conclusión: en el caso del hueso, es peor tener una disposición incorrecta de la estructura que la cantidad de masa ósea que se encuentra. Pero para formar esta estructura, se requiere algo más que las cadenas α1 y α2. Otras diferentes proteínas cumplen una función ayudando al correcto plegamiento de la proteína del colágeno tipo I: LEPRE1, CRTAP, entre otros. Sin su correcto funcionamiento, el colágeno tipo I no podrá alcanzar su estructura más adecuada y tendremos una patología de la enfermedad. Estas patologías suelen ser fenotípicamente severas pero sin embargo mucho más infrecuentes. Por qué? Una razón principal. Mientras en los primeros casos (por norma general, hay raras excepciones) requieren una única mutación para causar la patología, los casos que dependen de genes que no afectan directamente a colágeno tipo I, requieren mutaciones en ambas cadenas del gen, es decir, son recesivas. Ello explica que sea más común en casos de relaciones entre familiares cercanos (consanguinidad). Ambos progenitores heredan la misma mutación, son portadores al tener una copia funcional y una inactivada. Al tener un hijo, éste podría heredar las dos copias defectuosas de los padres y ser afectado del síndrome. Sin embargo, en la población general, es muy improbable encontrar esa misma mutación en otro individuo y que haya posibilidades de tener un hijo afectado, solamente portador. El portador no presentará ningún síntoma. Recalco el caso de OI tipo I, que es diferente al resto. No se produce un defecto en la estructura (cualitativo) de la proteína, sino que la causa de la patología es el silenciamiento de una de las cadenas de DNA expresando el gen col1a1/2. Se produce una menor cantidad (cuantitativo) de proteína de colágeno tipo 1 final, pero ésta es totalmente funcional. El error

11 producido es de naturaleza muy diferente al resto y resulta en un fenotipo menos grave, en general, que el resto de casos. Nota: la serie de modificaciones que requiere el colágeno tipo I es larga. Antes de formar su estructura en el hueso, la molécula recibe el nombre de procolágeno tipo I. Sin embargo, para simplificar en este trabajo me referiré a esta proteína solamente como colágeno tipo I independientemente del estado de desarrollo. Igualmente, las proteínas α1 y α2 que acaban formando este colágeno pueden llevar el pro en algún momento pero no se verá reflejado aquí. Imagen 6: Estructura de la proteína del colágeno

12 6. Diagnóstico El diagnóstico final se obtiene a partir de la suma de evidencias que se obtienen de diferentes pruebas. El diagnóstico genético es vital, tanto para determinar el tipo de OI concreto ante que nos encontramos (para emplear un correcto tratamiento) como para asegurar que nos encontramos ante un caso de OI y no otra enfermedad con síntomas solapantes. Diferenciamos el diagnóstico entre: postnatal y prenatal. a) Postnatal Tras el nacimiento, el individuo afectado presenta una serie de trazos, de características, que son síntoma de la enfermedad y pueden ser útiles para hacer un diagnóstico. Este apartado lo podemos resumir como evidencias clínicas. Además, tenemos el análisis bioquímico. Esta herramienta funciona, de forma similar a la anterior, para determinar ciertas evidencias de la enfermedad que no son evidentes externamente y requieren muestras específicas del individuo. Todo ello contribuye a decretar cuál es la enfermedad que estamos tratando. Sin embargo, generalmente no es suficiente para determinar el tipo concreto de osteogénesis ante que nos encontramos y menos para determinar el mejor tratamiento posible a efectuar. Por ello hay un tercer procedimiento indispensable en esta enfermedad: el análisis genético molecular. Evidencias clínicas Presentado un caso, para diagnosticar una OI, podemos encontrarnos con diferentes datos: Sospechas clínicas. Datos que puedan ser obtenidos con una simple consulta clínica: Historia familiar: Nos permite descartar la opción de una mutación de novo en el afectado, además de conocer posibles portadores (en un caso recesivo) y los afectados que deben ser considerados, ya que pueden transmitir la enfermedad a su descendencia y por tanto ser posibles usuarios de diagnóstico prenatal. Historia de fracturas: La cantidad de fracturas durante la vida del individuo determina la gravedad del caso y es una herramienta para tener una mejor idea de ante qué tipo de OI nos encontramos. Hallazgos físicos característicos: Se refiere a otros posibles síntomas de la enfermedad, como son la osteoporosis, la baja estatura, etc. Hallazgos radiográficos: se pueden observar fracturas en diferentes estadios de desarrollo (imágenes 7 y 8)y alguna estructura específica de algún tipo de OI: codfish vertebrae. Es un patrón anómalo de la forma de las vértebras, sobre todo observado en el adulto. Se produce por roturas vertebrales. Análisis de biopsias de hueso: Extracción de tejido óseo. Como sabemos, el colágeno tipo I compone la estructura del hueso y específicamente los tipos V y VI causan alteraciones identificativas al obtener muestras del hueso afectado.

13 Imágenes 7 y 8: Fracturas observadas por radiografía de casos de OI Análisis bioquímicos Estudio del procolágeno tipo 1 sintetizado por fibroblastos de la dermis en cultivo. Este método emplea un tipo de células específico (fibroblastos), común en capas profundas de la piel (dermis), en un cultivo in vitro, lo que significa situarlas en un medio externo al organismo vivo pero que reúna una serie de condiciones que permita su proliferación adecuada. Con estas células empleamos la técnica de la electroforesis SDS-PAGE, que permite separar las proteínas α1 y α2 y posteriormente analizarlas para ver si presentan defectos, que pueden ser de tipo cuantitativo o cualitativo. Permite detectar el 90% de individuos que han confirmado la enfermedad de osteogénesis imperfecta mediante técnicas clínicas. Defectos cuantitativos. Se produce menos proteína de la normal, alrededor de la mitad. Esto coincide con un caso de OI tipo I. Defectos cualitativos. Casos tipo II a IV. Hay que tener en cuenta que esta técnica solo es útil para los casos de 1 a 4, que son los que presentan alteraciones directamente en la molécula del colágeno tipo 1 y por tanto en los genes col1a1 o col1a2. Análisis Genéticos Moleculares El análisis (gráfica 1) se puede hacer con gdna (del genoma) o cdna/mrna (DNA retrotranscrito a partir del RNA mensajero, que codifica la proteína). Gráfica 1: Porcentajes de casos de OI analizados por secuenciación y sus resultados *Nota: Gen autosómico es un concepto no definido aquí, pero en este caso simplemente se refiere a otros posibles genes causativos conocidos además de COL1A1/2 Empleando el gdna, se deben seguir estos pasos generales para el diagnóstico: 1. Secuenciar buscando mutaciones en los genes COL1A1/2.

14 2. Emplear técnicas para detectar duplicaciones/deleciones para estos mismos genes (en caso de no detectar nada con el primer método). Estas técnicas pueden ser: MLPA, qpcr y CGH. 3. Por último la opción es la de secuenciar genes asociados a formas recesivas de OI, como los tipo VI o VII. Como estos casos son generalmente recesivos, si no se detecta ninguna alteración o solo una, se emplearán las técnicas de duplicaciones/deleciones. Recordar que las formas recesivas requieren dos alteraciones causantes, una en cada copia del gen. Aunque claro, las evidencias previas pueden llevarnos a tener información suficiente como para saber qué gen probablemente sea el causante y así ahorrar tiempo y dinero secuenciando el gen concreto. Mientras, hace unos pocos años, secuenciar era un proceso lento y costoso, las nuevas técnicas de secuenciación permiten realizar análisis más rápidos y baratos. Ello ha favorecido que el diagnóstico genético sea más común y accesible en mayor cantidad de casos. En el futuro probablemente será una de las herramientas básicas para el diagnóstico de muchas enfermedades de base genética como la OI. En cuanto al análisis de cdna o de mrna, es útil para determinar si se producen variantes de splicing. En ese caso, la secuencia que obtendremos será diferente de la normal porque se dejarán de incluir fragmentos de DNA que deberían formar parte de la proteína y/o porque se añadirán los que no debieran estar presentes, los conocidos como intrones : secuencias de los genes que realmente no forman parte del mrna sino que se pierden en un previo proceso de maduración. Podemos percibir por tanto defectos cualitativos/cuantitativos en tanto mrna como cdna, incluso sin mutaciones en la secuencia codificante, sino por mutaciones que afectan a cómo se procesa el RNA para formar la proteína final. b) Prenatal Se realiza cuando uno de los padres es afectado (caso dominante) o cuando ya hay un hermano afectado en la familia (caso recesivo). Es decir, como la enfermedad es relativamente infrecuente no se aplican estudios para toda la población, sino en casos de susceptibilidad aumentada. Las técnicas empleadas son: Ultrasonidos (imagen 9). Permite ver defectos en los huesos tales como roturas, una mineralización débil del hueso, etc. Análisis genético molecular. Si se conoce la variante causante de la enfermedad (lo más normal, ya que este diagnóstico solo se realiza si se ha caracterizado antes a un individuo afectado en esa familia, sea un padre o un hermano mayor), obtenemos DNA genómico del células coriónicas o amniocitos, diferentes tipos celulares que se obtienen del feto gestante y las secuenciamos. Se debe realizar un control para comprobar que no haya contaminación por células maternas que altere los resultados.

15 Análisis bioquímicos. En este caso solo podemos emplear células coriónicas, ya que los amniocitos no producen suficiente colágeno tipo I. Además, solo detecta alteraciones cualitativas (tipor II a IV) y tarda de 2 a 4 semanas en producir resultados, mucho más que el análisis genético. Por ello no es muy recomendable en diagnóstico prenatal. Imagen 9. Ultrasonidos empleados en un feto con deformaciones características de OI c) Traumatismos no accidentales y OI Con este concepto me refiero a violencia doméstica, por parte de los padres, hacia sus bebés e hijos de corto tiempo de vida. He incluido este apartado por la importancia que tiene durante el proceso de diagnóstico temprano. La osteogénesis es una enfermedad relativamente frecuente pero la violencia doméstica, por desgracia, es más común (una estima de 24 cada 10000, por lo que aproximadamente 24 casos de violencia por cada caso de OI) y puede ocurrir que unos padres sean acusados de agredir a un infante que, en realidad, es aquejado por un defecto genético. Clínicos y radiólogos familiarizados con casos de osteogénesis imperfecta son capaces de darse cuenta de las diferencias, ya sea por la naturaleza y localización de las fracturas como por análisis en laboratorio, pero en la mayoría de los casos, sobre todo cuando se producen las primeras roturas y no se conoce la causa, los padres pueden ser acusados de maltrato dando lugar a situaciones de gran tensión. Por ello, una sospecha de un caso de OI se debe tratar con mucha precaución a este respecto para evitar situaciones graves de perjuicio moral a los progenitores implicados.

16 7. Tratamiento No existe actualmente una cura para esta enfermedad, como pasa con la gran mayoría de enfermedades de base genética. Los tratamientos que se aplican están pensados para paliar los posibles síntomas del individuo afectado. Por tanto, no se elimina el defecto si no que se minimizan sus efectos. Según el sistema que se aplica, existen diferentes tipos de tratamiento: a) No quirúrgico. Se emplean métodos no invasivos pero a la vez eficaces para luchar contra los diversos síntomas. - Terapia física. A través del ejercicio físico se busca mejorar la fuerza muscular y ósea, para prevenir fracturas y a su vez mejorar la calidad de vida del afectado. - Útiles de soporte, como férulas, ortodoncias En los casos más graves, se tienen que emplear sillas de ruedas. b) Quirúrgico. A través de las operaciones se pretende corregir y/o paliar los efectos de las roturas y otros síntomas. - Introducción de varillas intramedulares, conocidos como clavos quirúrgicos. Principalmente se emplea en casos de deformidades importantes producidas por la enfermedad. A la vez que se realizan cirugías correctoras, se introducen las varillas para funcionar como una guía para el desarrollo del hueso. Aunque se pueden adaptar al crecimiento, según el caso, al tiempo dejan de ser efectivas. Se busca sobre todo minimizar el número de intervenciones que pueden ser perniciosas también para el afectado, pero controlando un desarrollo óseo más o menos aceptable. - Cirugía para la impresión basilar. Ésta es una deformación del cráneo que produce, entre otras cosas, una posición anómala de la cabeza por desplazamiento de las vértebras superiores. Según la sintomatología se requiere una operación correctora. c) Drogas. Substancias cuyo objetivo principal es mejorar la fuerza del hueso. Hay dos maneras principales: aumentando la síntesis de matriz ósea (promocionando las células llamadas osteoblastos) o minimizando la destrucción de ésta (trabajo de los osteoclastos). - Hormona de crecimiento. Aumenta la cantidad de osteoblastos, por lo que se produce más hueso. Se recomienda en casos de OI en que el defecto no es cualitativo sino cuantitativo; si producimos más hueso y es defectuoso, empeoramos el problema, pero si solamente falta cantidad, este tratamiento es bastante beneficioso. Además, funciona como anabolizante, mejorando la recuperación de fracturas y la masa muscular. No mejora la talla del individuo, suelen ser bajos aún con esta terapia. - Bifosfonatos. El más usado se conoce como pamidromato. Inhiben la reabsorción ósea. Es el tratamiento más empleado, sobretodo en casos graves de OI. Cuanto más joven es el afectado cuando se comienza a suministrar, mejores los efectos, ya que se previene la acumulación de defectos que acarrean las roturas producidas

17 con el tiempo. De forma anexa al tratamiento se requiere calcio y vitamina D, componentes básicos para la mineralización del hueso. El hueso con colágeno mutado tiende a descomponerlo fácilmente, lo que conlleva mayor fragilidad con desmineralización ósea. Impedir la reabsorción osteoclástica tiene por ello grandes efectos positivos, aunque requiere cierto tiempo empezar a notar los resultados. Hay que tener en cuenta que las roturas pueden seguirse produciendo, aunque se reduce en general la gravedad y la frecuencia de éstas. d) Futuros tratamientos. Actualmente las enfermedades genéticas, las que nacen contigo, no tienen una cura definitiva, lo cual supone uno de los grandes retos de la medicina y la genética. La mayoría de futuros tratamientos se investigan en ésta dirección. Se conoce como: terapia génica. Es decir, está enfocada al corregir el defecto del gen y no los síntomas, como hasta ahora. - Terapia de supresión antisentido. Dentro de los diferentes tipos de RNA, tenemos los mensajeros, que son los que expresan proteínas, pero también existen los llamados RNA antisentido. Su función es la de interactuar con RNA mensajero evitando su expresión o al menos disminuyéndola. La interacción es muy específica, por lo que se requiere conocer la mutación a tratar para poder aplicar el tratamiento. Sería útil en casos graves para convertirlos en casos leves, ya que pasaríamos de un defecto cualitativo a uno cuantitativo. - Transplante alogénico de médula ósea. Se transplantan células de un individuo no afectado, generalmente un familiar, ya que es más probable que sea compatible. Las nuevas células proliferan produciendo hueso normal. Estas terapias, entre otras, están en desarrollo. Se espera que se puedan empezar a aplicar en unos pocos años.

18 8. Consejo genético En el caso de la OI es relativamente sencillo realizar el consejo genético, ya que la causa es de origen monogénico. Es decir, un solo gen es el responsable de la patología y basta con saber su patrón de herencia específico según el caso ante el cual nos encontremos. Para ello requerimos el diagnóstico genético de la enfermedad, para saber cuál es el gen afectado y su patrón de herencia. Así, tenemos: a) Casos dominantes. La expresión de un alelo alterado causa la enfermedad. Hay varias situaciones a considerar: - Uno de los padres es afectado. El hijo habrá heredado el alelo mutado del progenitor. El riesgo de tener otro hijo afectado es del 50%, ya que es tan probable que se transmita el alelo mutado como el normal. No existen casos en que un padre tenga dos alelos mutados ya que es mortal. El hijo afectado, a su vez, tendrá un 50% de posibilidades de transmitir la mutación a su descendencia. - Ningún padre es afectado. Es posible que haya mosaicismo en la línea germinal; significa que el padre tenga algunas células germinales (espermatozoides) que tengan la mutación, aunque él no la padezca en el resto de células. El mosaicismo puede aumentar el riesgo de recurrencia, dependiendo de la frecuencia de la alteración en la línea germinal, aunque es muy poco frecuente. También puede aparecer una mutación de novo, una alteración surgida en el hijo y no heredada. Los casos tipo II por ejemplo, al ser letales, son siempre de origen de novo o por mosaicismo. Si la mutación tiene este origen, no hay riesgo de recurrencia en futuras gestaciones (el riesgo es el mismo que la población normal). Comentario: La edad avanzada de los padres es un factor de riesgo con respecto a la aparición de mutaciones deletéreas (de novo) y/o desarreglos cromosómicos (sobre todo en el síndrome de Down). b) Casos recesivos. Se requiere que los dos alelos del gen sean afuncionales para padecer la enfermedad. Se pueden producir varias circunstancias: - La más común: ambos padres son portadores. Una vez diagnosticado el afectado, sus padres deben realizar un estudio para confirmar que ambos son portadores de la enfermedad. Si es así, su riesgo de recurrencia será del 25% y el riesgo de tener hijos portadores (pero no afectados) es del 50%. El 25% restante heredarían los dos alelos normales de sus padres. Si uno de los padres es portador hay varias opciones más a considerar (es prácticamente imposible que ninguno de los padres sea portador). Solamente detallo las más probables, ya que técnicamente existen posibles variantes pero no se conocen casos reales. - Disomía uniparental. La disomía uniparental consiste en la herencia de las copias de un cromosoma de un mismo progenitor, en vez de una de cada. Si se confirma este extremo el riesgo de recurrencia sería muy bajo. Nota: Si hay consanguinidad entre los padres (parentesco cercano) es más probable que surjan este tipo de enfermedades, ya que pueden tener mutaciones que al ser recesivas no les afecten, pero sí si transmiten ese alelo a su descendencia.

19 9. Casos clínicos Presento dos casos clínicos como ejemplo de lo que se observa en circunstancias reales sobre la OI. a) Caso I Un chico de 8 años, sin historia familiar, incluyendo una hermana no afectada. No hay consanguinidad conocida, es decir, no hay parentesco entre los padres. No mostró alteraciones al nacimiento, pero ha sufrido hasta el momento un total de 59 fracturas y 5 intervenciones clínicas. Presenta además debilidad muscular, probablemente asociada a un menor ejercicio físico del normal a su edad. La facilidad para las roturas, incluso sin realizar ninguna actividad peligrosa, limitan la vida del joven, prácticamente reteniéndolo en una silla de ruedas. No ha habido análisis de tipo bioquímico. En cuanto a los genéticos, se han descartado mutaciones en los genes COL1A1/2 teniendo el joven 5 años, por lo que no es un caso tipo 1 a 4. Ante la gravedad de la situación y la imposibilidad de proporcionar un tratamiento adecuado por la falta del diagnóstico genético, finalmente, gracias al llamamiento en un congreso internacional, se pusieron en marcha los procedimientos para un nuevo análisis (imagen 10 y 11), que dio como resultado el diagnóstico de osteogénesis imperfecta tipo VI. Imagen 10: Regiones de la proteína SERPINF1 alteradas por la mutación, señaladas mediante flechas rojas Imagen 11: Mutaciones encontradas en el afectado y cambio proteico asociado. Por un lado, una duplicación de un pequeño fragmento y por otro, una mutación silenciosa. - Consejo genético. Nos encontramos ante un caso recesivo de OI, por lo que lo primero es confirmar la condición de portadores, como ocurre en este caso, donde la producción de proteína de ambos es del 50% (una copia del gen no es funcional). Como las mutaciones encontradas son diferentes, deducimos que no hay un efecto de consanguinidad, es decir, el origen de estas mutaciones es diferente, no hay parentesco:. Sabiendo que cada gen tiene un 50% de posibilidades de transmitirse y que tienen que transmitirse los dos defectuosos para dar un hijo afectado, hay un 25% de posibilidades de que naciera un hijo con la enfermedad y un 50% de que fuera portador. El restante 25% serían no afectados, con producción total de proteína. En caso de querer más descendencia,

20 por tanto, sería recomendable emplear métodos de diagnóstico prenatal/preimplantacional para evitar recurrencia de la enfermedad. En cuanto al paciente, transmitirá un alelo mutado y su descendencia siempre sería portadora, pero es poco probable que tuviera un hijo afectado al ser estas mutaciones tan poco comunes. Árbol Genealógico del caso I. Podría ser recomendable realizar un análisis genético de la hermana del afectado para saber si es o no portadora y por ello si tiene riesgo de transmitir el alelo mutado. - Tratamiento. Actualmente el pamidromato es la herramienta básica para tratar OI tipo VI, reduciendo fracturas y mejorando la capacidad de caminar. Sin embargo, este caso es reciente y los resultados no son todavía muy claros. b) Caso II Nos encontramos también con un chico de tan solo 8 años, con una severa deformidad tanto en piernas como en pelvis (imagen 12), estatura reducida para su edad e imposibilidad para caminar. No hay otros miembros afectados en la familia y los valores de calcio y sangre en orina son normales, lo que ayuda a descartar otras posibles posibilidades fuera de la OI como causa de los defectos óseos observados. Además, los resultados de las radiografías muestran alteraciones de la estructura ósea que sugieren OI y la severidad señalaría a un tipo III, aún sin el diagnóstico genético. Imagen 12: Estado de la estructura ósea del afectado previamente al tratamiento Tras sufrir una agresión por parte de otros jóvenes el paciente ingresó de urgencia; la falta de diagnóstico genético impide el tratamiento mediante drogas pero no el empleo de cirugías correctoras (ostectomía y osteotomía, métodos que buscan mejorar la posición y forma del hueso) y la inserción de varillas intramedulares, tanto en el fémur izquierdo como en la tibia derecha (imagen 13). Posteriormente el chico recibió un apropiado entrenamiento muscular que le permitió comenzar a caminar mediante el apoyo de varios sistemas de deambulación (imagen 14).

21 Imágenes 13 y 14: Estado de la estructura ósea tras el tratamiento: se observa mejora en la forma y la estructura, además de cierta capacidad de deambulación 10. Conclusiones Actualmente, las técnicas de diagnóstico y tratamiento disponibles han permitido un gran avance en la mejora de las condiciones de vida de los afectados y es probable que en un futuro surjan nuevos tratamientos que ofrezcan una cura definitiva para la enfermedad de la OI, así como para otras enfermedades genéticas de base sencilla. Sin embargo aún ocurre muchas veces que el diagnóstico es un proceso largo y complejo, como se ha visto en los casos tratados previamente, sea por la gran falta de información disponible, la falta de recursos u otras causas. Los casos de marginación y violencia son frecuentes y las perspectivas sombrías; solo con un diagnóstico y un adecuado tratamiento los casos más complicados pueden ofrecer pronósticos de calidad de vida aceptables. Cada caso se debe tratar de forma individualizada y ser monitoreado regularmente para comprobar el adecuado progreso en la sintomatología, tratando de minimizar la frecuencia de fracturas así como otros problemas asociados. La osteógenesis imperfecta es una enfermedad grave por lo general y los afectados deben ser tratados, pero en la medida de lo posible deben y pueden llevar una vida normal que les permita alcanzar sus propios logros; no son solamente enfermos, son personas. Y como tal, la enfermedad no debe ser un obstáculo insalvable.

22 11. Bibliografía Se muestran varias de las fuentes empleadas en este trabajo aunque se puede encontrar mucha más información en libros especializados así como otras revisiones temáticas, aunque generalmente el idioma es inglés. - Robert, RD et al. (2005) Osteogenesis Imperfecta. GeneticReviews - Rowe, D et al. (2002) Principles of Bone Biology (Second edition): 1177, Monti, Elena et al. (2010) Current and emerging treatments for management of osteogenesis imperfecta. The Clin Risk Manag. 6: Van Dijk, F et al. (2012) EMQN best practice guidelines for the laboratory diagnosis of osteogenesis imperfecta. European Journal of Human Genetics 20(1): Van Dijk, F et al. (2009) CRTAP mutations in lethal and severe osteogenesis imperfecta: the importance of combining biochemical and molecular genetic analysis. European Journal of Human Genetics 17(12): Cho, T et al. (2007) Interlcking Telescopic Rod for Patients with Osteogenesis Imperfecta. The Journal of Bone & Joint Surgery 89 (5) - Byers, P et al. (1992) Osteogenesis Imperfecta. Annu. Rev. Med : Roughley, PJ et al. (2003) Osteogenesis Imperfecta- Clinical and Molecular Diversity. European Cells and Materials Vol (pages 41-47) - Glorieux, F et al. (2002) Osteogenesis Imperfecta Type VI: A Form of Brittle Bone - Disease with a Mineralization Defect. JOURNAL OF BONE AND MINERAL RESEARCH. Volume 17, Number 1, Marini, C et al. (2010) Null mutations in LEPRE1 and CRTAP cause severe recessive osteogenesis imperfecta. Cell Tissue Res January ; 339(1): Expression-Using-ABI-PRISM-DNA-Sequencers-And-BigDye-Terminators

23 12. Agradecimientos Desde luego, hay mucha gente sin la que este trabajo de recopilación hubiera sido imposible, o al menos, mucho más duro de lo que ha sido gracias a su total apoyo y a su ayuda donde ha sido necesario. Entre estas personas y grupos se cuentan: - Irene Zapata. Mi compañera en el trabajo sobre el diagnóstico de OI realizado previamente a éste. Una gran profesional, la mayor parte de datos sobre diagnóstico y tratamiento provienen de su investigación. - Ahuce. La asociación española de la enfermedad OI, que me proporcionó los datos que pedía cuando los necesitaba sin pedir nada a cambio; su apoyo ha sido una especial motivación para llevar este proyecto a cabo, así como quiero enviar un especial saludo a los afectados de la enfermedad y a sus familiares, deseándoos sinceramente lo mejor y que los tratamientos den por fin con una forma más adecuada de tratar esta difícil enfermedad. - A mi familia, por estar ahí siempre que la necesito. - A la UAB, la universidad que me ha permitido crecer estudiando Genética como siempre he querido y me ha proporcionado los medios para iniciar este proyecto. - A todos los que os hayáis molestado en leer este trabajo, que espero que os haya sido de ayuda y que despeje parte de vuestras dudas sobre la OI. 13. Contacto Por si aún quedan dudas, o queréis añadir algún comentario de posible mejora o crítica, os dejo mi correo electrónico: miguel.sanjurjo.sampedro@gmail.com