Discinesia ciliar primaria. Ciliopatías

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1 Acta Otorrinolaringol Esp. 2010;61(2): REVISI ON Discinesia ciliar primaria. Ciliopatías Miguel Armengot Carceller a,, Manuel Mata Roig b, Xavier Milara Paya b y Julio Cortijo Gimeno c a Servicio de Otorrinolaringología, Hospital General Universitario, Facultat de Medicina, Universitat de Valencia, Valencia, España b Fundación para la Investigación, Hospital General Universitario, Valencia, España c Facultat de Medicina, Universitat de Valencia, Fundación para la Investigación, Hospital General Universitario, Valencia, España Recibido el 4 de diciembre de 2008; aceptado el 12 de enero de 2009 Disponible en Internet el 8 de octubre de 2009 PALABRAS CLAVE Síndrome de Kartagener; Sinusitis: Bronquiectasias; Situs inversus; Síndrome de Usher; Retinitis pigmentosa; Oncogenesis Resumen La discinesia ciliar primaria es un trastorno geneticamente determinado que se caracteriza por un movimiento ciliar alterado o ausente. Genera un deficit en el aclaramiento mucociliar que se manifiesta clínicamente como infecciones crónicas de vías aereas constantes desde el nacimiento, así como esterilidad masculina por inmovilidad del espermatozoide y situs inversus en el 40 50% de los pacientes (síndrome de Kartagener). El diagnóstico se basa en el estudio de la movilidad ciliar mediante vídeo de alta resolución digital y alta velocidad, complementado con el estudio de la ultraestructura ciliar. La amplia distribución ciliar en el organismo y sus numerosas funciones hacen que su patología origine, ademas de la discinesia ciliar primaria, otras ciliopatías. & 2008 Elsevier España, S.L. Todos los derechos reservados. KEYWORDS Kartagener s syndrome; Sinusitis; Bronchiectasis; Situs inversus; Usher s syndrome; Retinitis pigmentosa; Oncogenesis Primary ciliary dyskinesia. Ciliopathies Abstract Primary ciliary dyskinesia is a genetically inherited syndrome characterized by cilia immotility or dysmotility. Deficiency in mucociliary clearance produces chronic respiratory infections since birth, male sterility by spermatozoid immotility and situs inversus in 40 50% of patients (Kartagener s syndrome). Diagnosis is made by analyzing cilia motility with high-speed digital video and ciliar ultrastructure. The wide distribution and functions of the cilia in the body mean that this dysfunction can generate other ciliopathies apart from primary ciliary dyskinesia. & 2008 Elsevier España, S.L. All rights reserved. Autor para correspondencia. Correo electrónico: miguel.armengot@gmail.com (M. Armengot Carceller) /$ - see front matter & 2008 Elsevier España, S.L. Todos los derechos reservados. doi: /j.otorri

2 150 Introducción Los cilios y flagelos son proyecciones de la celula, rodeadas por la membrana celular que ejercen diversas funciones biológicas. Estan presentes en los protozoos, los animales y algunas plantas. En el organismo humano hay, al menos, 9 categorías de cilios u organelas derivadas con distintas características y funciones biológicas, aunque casi todas las celulas, en algún momento de su evolución, tienen estructuras ciliares que intervienen en la división celular 1 (tabla 1). El cilio interviene en el desarrollo embrionario, la polaridad de muchas celulas, el mantenimiento de la homeostasis, en funciones sensoriales (oído, vista, olfato), transportadoras y en la división celular. Esta amplia variedad de funciones implica una gran complejidad morfológica y genetica 2. La función transportadora imprime movilidad a la propia celula, como es el caso del espermatozoide, o a los materiales situados sobre la superficie celular, como es el caso de las celulas ciliadas del aparato respiratorio, transportadoras de moco, o las celulas de las trompas de Falopio, transportadoras del óvulo, o las transportadores del líquido cefalorraquídeo en los ventrículos cerebrales. Las funciones sensoriales visuales y homeostaticas se fundamentan en otra propiedad de los cilios: la proteína de transporte intraflagelar presente en estos genera un movimiento de moleculas y proteínas en dirección anterógrada y retrógrada, con relación a la celula, capaz de mantenerlas 3. Ademas, pueden actuar como mecano y quimiorreceptores, como acontece en los cilios del oído interno y en los olfatorreceptores, respectivamente 4. M. Armengot Carceller et al El cilio respiratorio brota como un crecimiento externo celular desde un cuerpo basal al que esta unido, al que tambien se lo conoce como centríolo, que consiste en 9 tripletes de microtúbulos perifericos. La parte que emerge de la superficie celular, conocida como axonema, tiene la clasica estructura de 9+2 : 9 pares de microtúbulos perifericos que rodean a un par central, todo ello envuelto por la membrana celular. Cada doblete de túbulos perifericos tiene dos brazos de dineína (externo e interno) que contienen la proteína motriz del cilio. Los brazos de dineína son los causales de que los microtúbulos se deslicen unos sobre otros y el cilio se mueva. Tambien estan las uniones de nexina, que mantienen el cilio intacto durante la batida. Los túbulos centrales estan rodeados de una vaina central que se une a los dobletes perifericos mediante los brazos radiales y que actúan como el esqueleto que salvaguarda la estructura del cilio (fig. 1). Junto a este patrón ciliar, encontramos tambien cilios en el organismo con estructura 9+0, es decir sin el par de microtúbulos centrales. La mayoría de ellos, exceptuando los cilios nodales del embrión, son inmóviles y sus funciones no son bien conocidas, aunque en muchas celulas tienen una función sensorial 5. La amplitud de la distribución y las funciones organicas del cilio hace que su disfunción se relacione, ademas de con la discinesia ciliar primaria (DCP), con un amplio número de enfermedades. Son las conocidas actualmente como ciliopatías 1,6 8 : Hidrocefalia congenita. Ceguera progresiva (retinitis pigmentosa). Tabla 1 Cilios u organelas derivadas de cilios en el organismo humano Categoría Patrón Móvil Tamaño Localización Cilios propulsores de moco 9+2 Sí 6 m 2 m (200/celula) Cilios respiratorios de las DY Batida ciliar vías aereas altas y bajas, oído medio Cilios propulsores de agua 9+2 Sí m (1 o mas/celula) Ependimo ventrículos DY Batida ciliar cerebrales ductos testiculares, trompas de Falopio Cilios nodales 9+0 Sí 5 m (1/celula) Embrión, 7 8 días DY En vórtice postcoito Monocilios 9+2/9+0 DY Sí 1/celula Endotelio córneafolículos tiroides Cilios rudimentarios 9+0 No DY Improbable 2 3 m (varios /celula) Celulas gliales, condrocitos, fibroblastos, casi todas las celulas Cilios olfatorios 9+2 No 50 m (20/celula) Epitelio olfatorio No DY Cilios fotorreceptores 9+0 No 1/celula Retina: conos y No DY bastones Flagelo espermatozoide 9+2 DY Sí 45 m (1/celula) Espermatozoide DY Flagelar Kinocilio 9+2 DY DY? 1/celula Oído interno DY: dineína.

3 Discinesia ciliar primaria. Ciliopatías 151 Figura 1 Corte longitudinal (A) y transversal (B) de cilios respiratorios nasales. 1: cuerpo basal. 2: axonema ciliar. 3: membrana celular. 4: pares de túbulos perifericos. 5: par de túmulos centrales. Flechas: brazos internos y externos de dineína. Hipoacusia neurosensorial (síndrome de Usher). Retraso mental. Insuficiencia renal crónica (riñón poliquístico y nefronoptisis). Polidactilia. Síndrome de Bardet Bield: obesidad, hipogenitalismo, debilidad mental, defectos craneales, retinitis pigmentosa, sindactilia. Complejas enfermedades congenitas cardíacas, especialmente desórdenes de la lateralidad. Atresia biliar. Atresia esofagica, reflujo severo. Sin embargo, la DCP es el síndrome clínico mas frecuente y con mayor repercusión relacionado con la disfunción ciliar. La DCP, tambien conocida como síndrome de inmotilidad ciliar (SIC), es un trastorno hereditario, autosómico recesivo, que afecta aproximadamente a 1/ personas 9. Incluye un grupo de enfermedades en las que los cilios respiratorios son inmóviles (SIC), el movimiento ciliar es discinetico e ineficaz (DCP) o no hay cilios (aplasia ciliar); este último supuesto es de una extrema rareza 1,6,9,10.La DCP y el SIC son terminos sinónimos desde el punto de vista clínico y patogenico: la inmovilidad y la discinesia conducen a una ausencia de transporte mucociliar, estasis de las secreciones respiratorias con sus consecuencias: infecciones crónicas de vías respiratorias altas y bajas desde el nacimiento 10,11. El trastorno de la movilidad tambien afecta al flagelo del espermatozoide y a los cilios de la trompa de Falopio, en estos casos es común la esterilidad en los varones y una fertilidad reducida en las mujeres. La ineficacia de los cilios nodales embrionarios hace que la asimetría de los órganos internos se disponga al azar, por lo que aproximadamente el 50% de estos pacientes tienen un situs inversus total. Durante muchos años se ha conocido como síndrome de Kartagener la asociación de sinusitis, bronquiectasias y situs inversus. Sin embargo, las bronquiectasias no aparecen en el nacimiento y se desarrollan posteriormente como consecuencia de la infección crónica, por lo que actualmente este síndrome queda definido por la coexistencia de DCP y situs inversus 12 13, con una prevalencia de 1/ individuos 10. Aunque su presentación clínica es bastante homogenea (tos productiva crónica, rinorrea y rinitis crónica desde el nacimiento, sinusitis crónica, agenesia de senos frontales y situs inversus en el 50% de los pacientes), su morfología es muy heterogenea. El defecto ultraestructural mas frecuente es la ausencia total o parcial de dineína, pero hay casos con una estructura ciliar normal 1,13,14. Ademas, hay multitud de defectos ciliares adquiridos por la acción de germenes o tóxicos (discinesia ciliar secundaria [DCS]) que se debe discriminar de los congenitos. La gran cantidad de polipeptidos implicados en la constitución del cilio implica tambi en un gran número de genes determinantes en su función, dificultado el tambien heterogeneo diagnóstico genetico. El diagnóstico precoz de la DCP tiene significativos efectos beneficiosos en la morbilidad de la enfermedad. La función pulmonar de estos pacientes es mucho peor cuando se los diagnostica en la edad adulta y no han llevado un tratamiento adecuado 6. Pero la escasa frecuencia de este síndrome ha hecho que su diagnóstico sea muchas veces tardío y que su incidencia este infravalorada 15,16. Es necesario, por lo tanto, establecer puntos de diagnóstico precoz de la enfermedad en todos los países. Bases geneticas de la DCP La DCP tiene un patrón hereditario autosómico recesivo, sin predilección por el sexo y la raza 9, aunque se han descrito casos con una posible herencia ligada al cromosoma X 17.La complejidad molecular del axonema ciliar, en el que se han

4 152 M. Armengot Carceller et al descrito al menos 250 proteínas, implica que haya muchos genes candidatos; por lo tanto, la DCP es geneticamente muy heterogenea 17,18. Hasta ahora, mutaciones en tres genes que codifican la dineína (DNAI1 en el cromosoma 9p13 21, DNAH5 en el cromosoma 5p15 5p14 y DNAH11 en el cromosoma 7p ) se han asociado con una minoría de casos de DCP (30%). Junto a estos se ha comunicado una variante de la DCP transmitida por el cromosoma X relacionada con la retinitis pigmentosa, causada por mutaciones del RPGR (gen regulador de la guanesina trifosfatasa de la retinitis pigmentosa) 17. Hay muchos otros genes candidatos que codifican componentes del cilio: DNAH7, DNAH9, DNNI2, AK7 6,12, Los cilios sensoriales son mas ubicuos en el organismo, y se encuentran en muchos de los tejidos: riñón, epitelio olfativo, oído interno y retina, y su disfunción da como resultado un gran número de fenotipos. Así, se han encontrado diversas mutaciones del gen RPGR en pacientes con retinitis pigmentosa, a veces en relación con hipoacusia neurosensorial (síndrome de Usher) 20,21. Tabla 2 Manifestaciones de la discinesia ciliar primaria en los distintos órganos del cuerpo humano Organo Pulmón Oído Fosas y senos Tracto genitourinario Lateralidad organica Sistema nervioso central Manifestación clínica Distres respiratorio neonatal Bronquitis recurrentes Bronquiectasias Otitis media secretoria Otitis media crónica Sinusitis crónica Hipoplasia de senos, ante todo frontales Infertilidad masculina Mujer: fertilidad disminuída, embarazo ectópico Situs inversus totalis Situs ambiguus (heterotaxia) Hidrocefalia (rara) Manifestaciones clínicas Las manifestaciones de la disfunción ciliar congenita se caracterizan porque se presentan ya desde el nacimiento, por su evolución clínica crónica y constante y por su amplia distribución (afectan de forma simultanea a todos los órganos en los que los cilios ejercen su función). La forma clínica de presentación mas característica y siempre presente es, pues, la infección respiratoria simultanea de vías altas y bajas, permanente y desde el nacimiento. Sin embargo, a lo largo de la vida el cuadro clínico puede variar, aunque persiste siempre este denominador común (tabla 2). En la tabla 3 se recogen los hallazgos clínicos que nos deben hacer sospechar una DCP en la infancia, sobre todo si se presentan de forma combinada en un mismo paciente. En el período prenatal un situs inversus es un indicio de DCP. Aunque en la mayoría de los casos con esta asimetría no hay discinesia ciliar, siempre es un signo de sospecha, dado que el situs inversus afecta al 0,001% de la población general, pero a casi el 50% de estos enfermos. Durante el periodo neonatal es común presntar disnea o neumonía sin otra causa predisponente. Un situs inversus o un antecedente familiar positivo para la enfermedad deben orientarnos en la sospecha diagnóstica. Una rinorrea constante desde el primer día de vida es un signo muy sospechoso de DCP, los padres dicen que el niño ha nacido con un resfriado. En la infancia es característica una tos productiva crónica diaria, con expectoración mucopurulenta, que se incrementa con el crecimiento del niño. La sintomatología aumenta en el curso del día, contrariamente a lo que acontece en los fumadores, en los que es mayor por la mañana. Los niños son diagnosticados, en ocasiones, de asma atípico que no responde al tratamiento habitual 6,12. Las bronquiectasias idiopaticas acontecen en el 10% de estos niños y son un importante argumento en el cribado de la DCP 22, ademas de rinitis con rinorrea mucopurulenta pertinaz, que responde mal a los tratamientos habituales, a veces complicada con sinusitis en los niños mayores, que no mejoran ni con tratamiento quirúrgico. La poliposis nasal es rara y mas Tabla 3 Síntomas y signos de sospecha de discinesia ciliar primaria en la infancia. La evidencia aumenta si se presentan combinados Rinitis neonatal y continua Distres respiratorio en recien nacido sano a termino Tos productiva desde el nacimiento y rinitis Situs inversus Otorrea prolongada tras drenaje timpanico Bronquiectasias sin causa Niños con problemas recurrentes e infecciones pulmonares recurrentes que requieren tratamiento antibiótico continuo sin causa común en la fibrosis quística. Durante la infancia es tambien característica la otitis media secretoria, complicada con otitis medias agudas de repetición. La colocación de drenajes transtimpanicos no mejora la otitis y se sigue de otorrea permanente hasta que los drenajes se extruyen. Los problemas óticos mejoran con la edad, aunque no desaparecen y una hipoacusia de transmisión permanente es la norma 23. Durante la adolescencia y la edad adulta persiste la sintomatología descrita y aparecen otros problemas. Es característica la ocupación parcial o total de todos los senos paranasales por tejido blando y secreciones, así como hipoplasia de senos paranasales en general y, sobre todo, aplasia de senos frontales, puesta de manifiesto al realizar una tomografía computarizada (TC) (fig. 2), consecuencia de la ausencia del efecto eutrófico neumatizador de la mucosa enferma. Aunque las bronquiectasias pueden aparecer ya en la infancia, es en el adulto cuando se hacen constantes en todos los pacientes y generan la clínica y las complicaciones características. A la auscultación se manifiestan por crepitantes, ocasionalmente con sibilantes que pueden simular asma. Las bronquiectasias, cilíndricas o saculares, afectan a

5 Discinesia ciliar primaria. Ciliopatías 153 Figura 2 Hallazgos radiograficos en la discinesia ciliar primaria y el síndrome de Kartagener. A: hipoplasia de senos paranasales ocupados por tejido inflamatorio. B: aplasia de senos frontales. C: dextrocardia y bronquiectasia bilaterales. los lóbulos medios e inferiores y la língula (fig. 2), a diferencia de la fibrosis quística, en la que se localizan en los lóbulos superiores. Otros hallazgos radiograficos en el tórax de estos pacientes incluyen múltiples nódulos difusos de mas de 2 mm de diametro, probablemente por bronquiolitis, hiperinsuflación de grado moderado, condensaciones peribronquiales y atelectasias 24,25. La función pulmonar puede ser normal, pero a menudo hacia la tercera decada de la vida hay una deficiente función ventilatoria pulmonar que va desde leve a severa. Es consecuencia de las elevadas concentraciones de mediadores inflamatorios generados por la infección permanente. La cefalea es una queja común entre estos pacientes. Puede estar relacionada con la reagudización de la sinusitis crónica, pero puede persistir en periodos estables. Una posible causa de la cefalea en estos pacientes es la hidrocefalia, que se ha descrito en algunos enfermos con DCP, y esta en relación con la disfunción de los cilios del ependimo y el drenaje del líquido cefalorraquídeo 26. Distintos estudios indican, sin embargo, que la incidencia de la hidrocefalia en la DCP es escasa 1. En el adulto se hacen patentes los problemas de fertilidad, cuyo estudio puede llevar al diagnóstico. La mayoría de los varones tienen espermatozoides vivos pero inmóviles, por lo que son infertiles. Un pequeño porcentaje (o 20%) son fertiles, dado que las estructuras del cilio y el espermatozoide son similares, pero su composición polipeptídica es diferente 27. Otro factor que contribuye a la infertilidad masculina es la ausencia de actividad ciliar en los ductos eferentes testiculares, que dificulta la salida de los espermatozoides 3. La deficiente actividad de los cilios en la trompa de Falopio interfiere con el normal transporte del óvulo hacia el útero, por lo que la fertilidad femenina tambien esta reducida en un 50% y el número de embarazos ectópicos, incrementado 3,9,28. Diagnóstico Salvo en los casos con evidencia clínica clara en que hay situs inversus y sintomatología respiratoria concomitantes, antes de proceder a estudios ciliares específicos sera necesario descartar otras causas de infección crónica respiratoria, fundamentalmente la fibrosis quística, la alergia respiratoria ydeficit inmunitarios 6,29. Hay tests específicos para diagnosticar estas enfermedades: Test del sudor: concentraciones de cloruros 480 mmol/l son típicas de la fibrosis quística. El diagnóstico se confirma con el hallazgo de un genotipo compatible con la enfermedad. Cuantificación en sangre de inmunoglobulinas y sus subclases para descartar un deficit inmunitario. Puede coexistir con una DCP. Pruebas alergicas para descartar una alergia. Puede coexistir con una DCP. Hay pruebas de cribado de la DCP, útiles en medios en que no se dispone de pruebas específicas. Pero el diagnóstico definitivo se basa en el estudio de la movilidad y la ultraestructura ciliares y siempre debera llevarse a cabo para confirmar la enfermedad. Pruebas de cribado Determinación del óxido nítrico nasal exhalado y medida del transporte mucociliar. 1. Oxido nítrico nasal exhalado (NOn): el NOn es muy bajo o esta ausente en pacientes con DCP. Su determinación tiene una sensibilidad del 95% y una especificidad del 90%

6 154 M. Armengot Carceller et al en pacientes con sospecha clínica de DCP Sin embargo, siempre se requiere un test de confirmación, dado que en otras condiciones, como la fibrosis quística, el NOn puede estar tambien muy bajo 6,12 y no es posible su determinación adecuada en niños pequeños 33, periodo en el que el diagnóstico es mas importante. 2. Medida del aclaramiento mucociliar: hay diversos metodos de estudio del transporte mucociliar nasal. El clasico test de la sacarina es siempre difícil de interpretar e irrealizable en niños, dado que requiere una colaboración del paciente imposible en el niño pequeño 33,34. Los metodos con trazadores radioisotópicos son los mas rentables y objetivos y pueden realizarse a cualquier edad, incluso en el recien nacido 34,35. Sin embargo, el estudio del transporte mucociliar es una prueba con alta especificidad pero con baja sensibilidad: un transporte mucociliar nasal normal descarta la DCP, pero si el test esta alterado, no podemos diagnosticar una DCP, dado que hay muchas otras enfermedades que pueden producir una alteración del transporte, sobre todo las DCS. Pruebas diagnósticas El diagnóstico de la DCP se fundamenta en el analisis de la frecuencia y la forma de la batida ciliar. El estudio de la estructura ciliar mediante microscopia electrónica (ME) es tambien diagnóstico en caso de que se encuentren defectos ciliares típicos de la DCP, pero el 10 20% de los pacientes con DCP muestran una ultraestructura normal 12, por lo que una normalidad no excluye el diagnóstico. Ambos requieren la toma de muestras de celulas ciliadas de epitelio respiratorio, de fosas nasales, mucho mas accesibles, o bronquiales. Estas muestras sólo deben contener celulas ciliadas, por lo que el cepillado y, mas rentable, el curetaje son las tecnicas indicadas para su obtención. Parte de la muestra puede utilizarse tambien para cultivos celulares sobre los que practicar estudios posteriormente. 1. Estudio de la batida ciliar: sistema de imagen mediante vídeo de alta resolución digital y alta velocidad (DHSV: digital high speed video). Permite un estudio preciso de la batida ciliar, que se puede ver en diferentes planos, a diferentes velocidades e incluso imagen a imagen 36.La muestra se deposita inmediatamente tras la toma en una solución de medio de cultivo celular, de donde se puede obtener mas muestras para su observación directa en microscopio. Una camara digital de alta velocidad acoplada al microscopio permitira grabar el movimiento ciliar para, posteriormente, analizarlo. Un programa informatico aplicado sobre las imagenes facultara la determinación de: Frecuencia de batida ciliar: cada laboratorio determinara sus valores normales. Como dato orientativo una frecuencia de batida por encima de 9 Hz (540 batidas por minuto) debe considerarse normal. Patrón-forma de la batida ciliar. Estudio preciso, imagen por imagen, para determinar que la batida es normal y en sus dos ciclos característicos: una fase de movimiento eficaz, en la que el cilio se extiende en toda su longitud, y una de recuperación, cuando el cilio se dobla y vuelve a la posición inicial para iniciar de nuevo la batida. Ambas determinaciones son necesarias, dado que la frecuencia de batida puede ser normal, pero el movimiento, discinetico 37. Hay una forma alternativa e indirecta de determinar una batida ciliar eficaz: el test de rotación celular. Si las celulas rotan sobre sí mismas en el medio de cultivo, significa que su movimiento ciliar es el adecuado 12. Si no es posible obtener celulas sueltas en la primera muestra, se practica un cultivo celular y varias semanas despues se trata con pronasa para separar las celulas: las celulas sanas rotan constantemente Estudio de la ultraestructura ciliar: en este caso la biopsia se sumerge en glutaraldehído y se procesa para su estudio mediante ME. Se examinan cortes transversales de cilios y se analizan los distintos componentes del axonema. La valoración exacta de una posible alteración requiere personal experto y criterios específicos, tanto cuantitativos como cualitativos, sobre las distintas estructuras ciliares a estudiar desde un punto de vista diagnóstico. Se debe analizar entre 10 y 100 cortes transversales por paciente. Se considera ausencia de dineína cuando el número medio de brazos de dineína contados es menor de 2 por corte tranversal. Los supuestos que vienen a continuación son deficit parciales de dineína: a) consideramos ausencia de brazos internos de dineína cuando esta media eso0,6 por corte transversal yo1,6 referido a los brazos externos; b) pocos brazos de dineína externos o internos si la media eso7 y 3, respectivemente, y c) brazos cortos de dineína significan una corta proyección de ellos en comparación con los cilios normales. La orientación ciliar determinada por la disposición de los túbulos centrales es normal si la variación es menor de 281. Alteraciones del patrón 9+2 se consideran significativas si afectan a mas del 30% de los axonemas ciliares 13,14,38. La DCP es morfológicamente heterogenea, por lo que podemos encontrar diversas alteraciones ciliares congenitas descritas en la literatura 1. Los defectos ciliares mas frecuentes, que afectan al 80 95% de los pacientes con DCP, son los deficit de dineína: ausencia completa, asociada a inmovilidad, o ausencia parcial (de brazos internos o externos, poca dineína o brazos cortos), que se asocia a discinesia (fig. 3). Otras anormalidades ultraestructurales son menos prevalentes e incluyen la ausencia de brazos radiales, la transposición ciliar y la agenesia de túbulos centrales 1,6,12,14,20,39, aunque, desde el punto de vista exclusivamente morfológico, sólo el deficit total de dineína puede considerarse diagnóstico 1. Las alteraciones numericas de los microtúbulos, los complejos ciliares, evaginaciones de la membrana ciliar y otras deben considerarse como secundarias. En caso de dudas diagnósticas, los cultivos celulares son útiles, dado que los cilios neoformados reproducen las alteraciones ciliares congenitas, no así las adquiridas 38. Aunque algunos autores consideran la ME el test definitivo para el diagnóstico 1,6,el10 20% de los pacientes con DCP muestran una ultraestructura normal 1,12,13,20,40,41, y en algunas series esta cifra llega hasta el 28% 38. De lo que se puede colegir que sólo en casos en que haya defectos ciliares congenitos seran diagnósticos, pero una ultraestructura normal no descarta la DCP.

7 Discinesia ciliar primaria. Ciliopatías 155 Figura 3 Alteraciones ultraestructurales mas frecuentes en la discinesia ciliar primaria en comparación con cilios normales. A: cilios normales. B: deficit de brazos internos de dineína (flechas). C: ausencia de dineína. Así pues, el estudio de la frecuencia y el patrón de batida ciliar aporta el diagnóstico final de la DCS. Sera complementado con estudios de la ultraestructura. En casos dudosos, ambas variables se estudiaran en cilios obtenidos de cultivos celulares a partir de las celulas ciliadas del propio individuo. Pruebas gen eticas En laboratorios especializados es posible realizar estudios de mutaciones geneticas en los genes DNAI1 y DNAH5 19.Sila mutación afecta a los dos alelos, el diagnóstico queda establecido, pero si sólo afecta a un alelo, es necesario investigar otras mutaciones transalelicas 12. Diagnóstico diferencial Se establece con alteraciones ciliares adquiridas y discinesia ciliar secundaria. Las celulas ciliadas se encuentran expuestas al medio ambiente que actúan como primera línea de defensa frente a el. Numerosos agentes, incluidos bacterias, virus, gases nocivos e irritantes, materiales en suspensión de diversa naturaleza y agentes físicos, como frío, calor y variaciones en la humedad ambiental, pueden lesionarlas. La resistencia de estas celulas es extraordinaria, pero pueden sufrir cambios en determinadas condiciones, sobre todo dependientes de la infección, que puede dañar toda la profundidad de la mucosa y generar lesiones que tardan semanas en resolverse. Es por ello muy importante aplicar la metodología diagnóstica expuesta en líneas precedentes, partiendo de la sospecha clínica, dado que en la infancia las infecciones de vías aereas se encadenan y puede ser difícil diferenciar la DCP de la DCS. Las alteraciones numericas de los microtúbulos y los complejos ciliares se consideran características de la DCS (fig. 4). Tratamiento No disponemos actualmente de tratamiento farmacológico alguno que restaure la normalidad de la movilidad ciliar. Sin embargo, las medidas terapeuticas que describiremos en las líneas que siguen mejoran la evolución de la enfermedad y disminuyen su morbilidad 42. El tratamiento de estos pacientes se fundamenta en tres acciones que se aplican de forma simultanea 6 : 1. Monitorización periódica del estado general, la función respiratoria y la función auditiva. 2. Favorecer el drenaje de las secreciones mediante fisioterapia respiratoria y ejercicio físico. 3. Tratamiento agresivo de las infecciones de las vías aereas mediante antibióticos. Monitorización m edica periódica Visitas regulares al pediatra, en el caso de los niños, neumólogo, otorrinolaringólogo y medico de cabecera, que deben estar perfectamente informados de la dolencia del paciente y los tratamientos establecidos. Evaluaciones periódicas de la ventilación pulmonar, así como realización de pulsioximetrías, con el fin de detectar precozmente deterioros de la función respiratoria. Cultivos regulares de esputos para conocer la flora infecciosa. TC de tórax sólo si hay signos de progresión de la enfermedad. Revisión otoscópica y audiometrica. Valoración regular clínica de la rinosinusitis crónica. Tratamiento medico de la DCP Hay que elegir antibióticos que penetren eficazmente en el tracto respiratorio y que permanezcan estables y bioactivos en presencia de bacterias productoras de betalactamasas.

8 156 M. Armengot Carceller et al Figura 4 Alteraciones ciliares secundarias o adquiridas. A: túbulos perifericos supernumerarios (flechas). B: túbulos centrales supernumerarios (flechas). C y D: complejos ciliares: varios axonemas rodeados por una misma membrana celular. Deben prescribirse siempre que haya signos de infección respiratoria y durante el tiempo que sea necesario. La profilaxis antibiótica debe considerarse si se precisan tandas repetidas de antibióticos. Preferentemente, se elegiran los antibióticos según los cultivos de esputo. Ocasionalmente, en niños que no expectoran, se necesitara un lavado broncoalveolar para obtener muestra. Si se detecta Pseudomonas aeruginosa, el protocolo terapeutico sera como el practicado en la fibrosis quística 6. Los germenes mas habituales detectados en las infecciones de las vías aereas de pacientes con DCP varían según se trate de un niño o un adulto 16. En los niños los mas comunes son Haemophilus influenzae y Staphylococcus aureus; en el adulto, Streptoccocus pneumoniae, P. aeruginosa y micobacterias no tuberculosas. Los broncodilatadores no son beneficiosos y deben retirarse si se los había instaurado por un diagnóstico erróneo de asma. Los aerosoles salinos son beneficiosos, ya que mejoran el aclaramiento de moco a traves de la tos. Los pacientes con DCP deben recibir todas las inmunizaciones protocolizadas, incluidas aquellas contra el virus influenza A y el neumococo A. Las complicaciones de las bronquiectasias y de la enfermedad crónica pulmonar se incrementan con la edad, pero raramente se requiere tratamiento quirúrgico (lobectomía o trasplante pulmonar). Aunque el patrón inflamatorio de la DCP y la fibrosis quística es similar, con claro predominio de los neutrófilos en las secreciones, la evolución de la DCP tiende a la estabilidad, en tanto que en la fibrosis quística la tendencia es hacia un deterioro progresivo. Fisioterapia respiratoria Los padres de los niños enfermos y los adultos deben conocer las distintas tecnicas que favorecen la eliminación de las secreciones bronquiales, aunque el efecto beneficioso de la fisioterapia respiratoria constante sigue sin demostrarse 6. Una vida saludable, evitar el consumo del tabaco y, sobre todo, el ejercicio físico han demostrado ser factores favorecedores en la estabilización de la enfermedad pulmonar 43. Tratamiento otorrinolaringológico La otitis media secretora (OMS) aparece en todos los pacientes, sobre todo en los niños. Se manifiesta por hipoacusia, con el consiguiente retraso en la adquisición del lenguaje, y por otitis medias agudas de repetición. La colocación de drenajes transtimpanicos se sigue en muchos pacientes de una otorrea mucoide pertinaz, así como de un notable incremento de las perforaciones timpanicas 44.La intervención debe evitarse en lo posible, pero las otitis medias agudas de repetición pueden hacerla inevitable. Para el tratamiento de la hipoacusia pueden ser necesarios los audífonos. Los problemas óticos experimentan una clara mejoría en el adulto 45. La rinorrea mucoide y mucopurulenta crónica se tratara con sonados nasales frecuentes y lavados con suero salino 46. Las reagudizaciones sinusíticas son escasas, se tratan con antibióticos sistemicos. Raramente se precisa tratamiento quirúrgico y los resulados son pobres en caso de practicarse. La poliposis nasal tiene una escasa frecuencia en la DCP. Tratamiento de la infertilidad La esterilidad es la norma en varones con DCP, que deben ser informados y se les debe ofrecer la posibilidad de realizar un analisis del semen. Las tecnicas de fertilización in vitro, especialmente la inyección intracitoplasmica de esperma, son útiles, aunque precedidas del correspondiente consejo genetico por tratarse de una enfermedad hereditaria. En las

9 Discinesia ciliar primaria. Ciliopatías 157 mujeres, ademas del consejo genetico, sera necesaria una monitorización estrecha del embarazo por la posibilidad aumentada de embarazo ectópico. Se debe alentar a todos los pacientes afectos de DCP, sobre todo a los niños, para que lleven una vida normal y que realicen las actividades propias de su edad ya que, con un tratamiento adecuado, disfrutan de una vida larga y activa. Otras ciliopatías Se han identificado en el organismo humano cuatro tipos de cilios relacionados con enfermedades 2 : cilios móviles de estructura 9+2 (cilios respiratorios, del ependimo, de las trompas de Falopio, de los ductos eferentes testiculares, del flagelo del espermatozoide) cuya disfunción genera la DCP. Cilios móviles 9+0 (cilios nodales embrionarios), causales de determinar la lateralidad de los distintos órganos internos. Cilios inmóviles 9+2 (quinocilios de las celulas ciliadas del oído interno), intervienen en las funciones auditivas y de equilibrio. Cilios inmóviles 9+0 (monocilios renales y cilios de los fotorreceptores retinianos) que intervienen en funciones homeostaticas y visuales. Probablemente, en el futuro, se describiran mas funciones ciliares y mas enfermedades relacionadas con ellas, dado que la mayoría de las celulas polarizadas del organismo poseen estas estructuras y tienen funciones en el desarrollo, la morfogenesis y la homeostasis 47. Las enfermedades relacionadas con el cilio ciliopatías pueden afectar a muchos órganos simultaneamente, como acontece en la DCP, en la que, a las infecciones respiratorias, se suman la infertilidad, los trastornos de la lateralidad (situs inversus) o la hidrocefalia, aspectos ya desarrollados en el apartado anterior. O bien pueden manifestarse preferentemente en un solo órgano, tal como acontece en algunos pacientes con quistes renales, trastornos oftalmicos, anosmia o alteraciones cocleovestibulares, que sólo esporadicamente se asocian a la DCP 4. Ciliopatías renales Las celulas glomerulares y tubulares producen un único cilio de estructura 9+0 que se proyecta en la luz del túbulo y funciona como mecano o quimiorreceptor 5. Los productos proteínicos de genes mutados en la enfermedad poliquística renal (policistina 1, policistina 2 y fibrocistina) y en la nefronoptisis (nefrocistina 1 e inversina) se han localizado en este cilio renal 48,49. El mecanismo por el que se producen estas enfermedades concierne a la polarización celular mediada por el calcio: normalmente la deflexión del cilio genera un influjo de calcio extracelular que culmina en una hiperpolarización de la celula, señal que se encuentra abolida en caso de ausencia o mala función del cilio 50, aunque otros mecanismos patogenicos tambien relacionados con el cilio pueden estar implicados 5. Ciliopatías oculares La asociación DCP-queratocono se ha descrito muy esporadicamente. Se cree relacionada con las celulas monociliadas del endotelio corneal y su función en el mantenimiento de la integridad de la córnea 51. Pero sin duda la ciliopatía ocular mas significativa es la retinitis pigmentosa (RP). Conos y bastones son neuronas modificadas que actúan como fotorreceptores. Ambos poseen una parte proximal interna y otra distal externa en relación con la celula, conectadas por un cilio 9+0. Los discos fotorreceptores y los pigmentos visuales son exclusivamente sintetizados en la parte interna y transportados a traves del cilio, gracias a la proteína de transporte intraflagelar (PTI), hacia el segmento externo 52. Hay un recambio continuo y muy activo entre ambos segmentos. Un fracaso en la PTI resulta en un acúmulo de sustancias en el segmento interno y un deficit en el externo que conduce a la muerte de la celula fotorreceptora 53. La degeneración de los fotorreceptores es característica de la RP, que clínicamente se traduce en una ceguera progresiva. Recientemente se han localizado las proteínas causales de la RP tipos 1 y 3 (RP1 y RPGR, respectivamente) en el cilio conector de los fotorreceptores 54,55. La RP puede combinarse con hipoacusia neurosensorial, lo que se conoce como síndrome de Usher. En el síndrome de Usher tipo 1B encontramos una mutación del gen de la miosina VIIa, que se localiza en el cilio conector del fotorreceptor y esta implicado en el transporte de opsina desde el segmento interno al externo del fotorreceptor. La RP tambien forma parte del síndrome de Bardet-Bield 5. Ciliopatías y olfato Las celulas receptoras del olfato son neuronas bipolares que poseen un penacho de entre 8 y 30 cilios de estructura 9+2, aunque sin dineína y, por lo tanto, inmóviles. Los receptores del olfato se localizan en la membrana celular del segmento apical de los cilios olfatorios 1 y funcionan como un mecanismo dependiente del calcio que se convierte en una señal electrica 56. Los pacientes con DCP sufren habitualmente hiposmia, pero probablemente consecuencia de la rinosinusitis crónica. Sólo los pacientes con aplasia ciliar son anósmicos 1. Por otra parte, en la anosmia congenita es común la aplasia de cilios olfatorios, aunque no se acompañen de DCP 57. Ciliopatías y oído interno Las celulas sensoriales del oído interno se caracterizan por tener mecanorreceptores altamente especializados en su superficie. En los vertebrados estos receptores consisten en un único quinocilio de estructura 9+2 y numerosos microvellos o estereocilios, ordenados en función del quinocilio 1,5. Se ha demostrado que el cuerpo basal del quinocilio es necesario para establecer un haz ordenado de estereocilios que funcionen como mecanorreceptores eficientes 58. Otras evidencias son el síndrome de Usher y los ratones sordos mutantes que han perdido la ordenación característica de los receptores del oído interno 59. Cilios, división celular y oncog enesis El papel del cilio en la división celular ha implicado tambien a estas organelas en la oncogenesis 2. En la mayoría de las celulas de los vertebrados se genera un cilio en las fases G0 G1 del ciclo celular. El centríolo de una división celular

10 158 M. Armengot Carceller et al previa puede actuar como cuerpo basal del que se ensamblara un cilio en una celula en estado quiescente, así como los centríolos que surgen del desensamblaje de cilios de la fase G1 o anterior o de la fase S pueden funcionar como centros organizadores de microtúbulos esenciales para la formación del huso de la división celular 60. Por lo tanto, cilios primarios son activamente ensamblados y desensamblados durante el ciclo celular. La desregulación de este proceso puede ser clave en la oncogenesis, por ejemplo, como consecuencia de la amplificación de centrosomas y la consecuente inestabilidad genómica que se observa en muchos canceres 2. Conclusiones Los cilios son organelas muy complejas involucradas en numerosas funciones biológicas, desde la división celular hasta el transporte de los espermatozoides o el aclaramiento mucociliar de las vías aereas. Su disfunción genera numerosos trastornos que conocemos como ciliopatías y que abarcan desde la discinesia ciliar primaria hasta la oncogenesis, pero cuyo número aumentara en el futuro. El otorrinolaringólogo, por la accesibilidad para la toma de muestras ciliadas en las fosas nasales y porque muchas ciliopatías se manifiestan en su campo de trabajo, tiene un papel fundamental, tanto desde el punto de vista clínico como de investigación, en el desarrollo del conocimiento de las ciliopatías. Bibliografía 1. Afzelius BA. Cilia related diseases. J Pathol. 2004;204: Fligauf M, Benzing T, Omran H. When cilia go bad: cilia defects and ciliopathies. Molecular Cell Biology. 2007;8: Eley L, Yates L, Goodship A. Cilia and disease. Current Opinion in Genetics and Development. 2005;15: Ibañez-Tallon I, Zariwala M, Knowles M. To beat or not to beat: roles of cilia in development and disease. Hum Mol Genet. 2003;12:R Eley L, Yates L, Goodship J. Cilia and diseases. 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