Espectro mutacional de los genes ATL1, SPAST y SPG7 e influencia de la variación genética mitocondrial en pacientes españoles con paraparesia espática hereditaria

Abstract

La Paraparesia Espástica Hereditaria (PEH) agrupa un conjunto de desórdenes neurodegenerativos caracterizados por una dificultad insidiosa, progresiva, en ocasiones severa, para la marcha. Todos ellos están relacionados, clínica y patológicamente, y su rasgo común es la degeneración retrógrada de los axones más largos del tracto corticoespinal (TCE) y las columnas dorsales de la médula espinal. Esto ocasiona un síndrome piramidal caracterizado por la aparición de paresia y espasticidad crecientes en los miembros inferiores. Algunos pacientes desarrollan además síntomas adicionales, neurológicos o no, como ictiosis, neuropatía periférica o síndrome cerebeloso. También existe una gran variabilidad en cuanto al grado de afectación, la edad de inicio de los síntomas y la velocidad de progresión de la enfermedad. Esta heterogeneidad clínica se debe, en parte, a las bases genéticas de la enfermedad ya que hasta el momento se han descrito 48 loci asociados a la enfermedad, para los que se han descubierto 27 genes. Sus mutaciones afectan a diversas funciones intracelulares como el transporte intracelular, la biogénesis de los orgánulos membranosos o la función mitocondrial. El patrón de herencia puede ser autosómico dominante (PEH-AD), autosómico recesivo (PEH-AR) o ligado al cromosoma X en función del locus, e incluso se ha descrito una forma de herencia materna ligada a una mutación en el genoma mitocondrial. Las formas dominantes son las más frecuentes en los países occidentales, donde comprenden casi el 80% de los casos; mientras que las formas recesivas constituyen alrededor del 15% y el 5% restante correspondería al resto de patrones de herencia (ligada al sexo, mitocondriales). También se ha descrito que aproximadamente un 5-10% pacientes sin antecedentes familiares o esporádicos son portadores de mutaciones en alguno de los genes ya identificados. Destacan los genes SPAST/SPG4 y ATL1/SPG3A, pues en conjunto se encuentran mutados en alrededor del 50% de las formas dominantes. El gen SPAST se asocia al 40% de los casos de PEH-AD y codifica para la proteina espastina, una ATPasa de la familia de las AAA, con diversas isoformas e implicada en el corte de microtúbulos, el transporte intracelular y el remodelado de ciertos orgánulos. El gen ATL1 codifica para la atlastina-1, una GTPasa que participa en la biogénesis del retículo endoplásmico y resulta esencial en el desarrollo de nuevas neuritas. Se estima que sus mutaciones afectan al 10% de los casos dominantes y suele asociarse a una edad de inicio juvenil inferior a los 20 años. Un gen mutado tanto en formas recesivas como esporádicas es SPG7. Éste codifica para la paraplegina que forma parte del complejo mAAA y participa en la síntesis y degradación de algunos componentes de los complejos respiratorios y los ribosomas mitocondriales. Por otro lado, la elevada frecuencia de casos aparentemente esporádicos y el hallazgo de familias con una gran heterogeneidad fenotípica, sugieren la existencia de factores ambientales o genéticos capaces de modular el desarrollo de la enfermedad. La genética mitocondrial podría ser una fuente de heterogeneidad clínica ya que numerosas mutaciones asociadas a la PEH se encuentran en genes codificantes de proteínas mitocondriales (SPG7, Hsp60 y ATP6) y muchos casos de fenotipo complicado presentan similitudes con ciertos desórdenes mitocondriales. Además numerosos estudios han relacionado diferentes haplogrupos, o combinaciones de polimorfismos del genoma mitocondrial, con la etiología de otras enfermedades neurodegenerativas como la enfermedad de Parkinson o de Huntington. En base a estos datos establecimos como objetivo general de este estudio determinar la frecuencia, tipo y correlación con el fenotipo clínico de las mutaciones en los genes SPAST/SPG4, ATL1/SPG3A y SPG7 en una cohorte de pacientes españoles con PEH, y establecer si los haplogrupos mitocondriales pueden actuar como factor de riesgo y/o modular el fenotipo de la enfermedad. En el estudio se incluyeron 511 pacientes españoles diagnosticados de PEH y no emparentados entre sí. También se incluyó una población control de 400 individuos sin historial de enfermedad neurológica. Para cada individuo se recopiló la información clínica relevante así como una muestra de ADN extraída a partir de sangre periférica. Cada gen fue analizado, en un conjunto de pacientes seleccionados por sus características clínicas, mediante secuenciación automática y MLPA. En aquellos casos en que se halló una variante potencialmente patogénica se procedió a su caracterización mediante el estudio de la segregación con la enfermedad en los familiares disponibles y el análisis de la población control. También se utilizaron herramientas bioinformáticas para realizar predicciones del efecto de estas nuevas variantes en la estructura y función del ARN mensajero o la proteína codificados por el gen. Para analizar la influencia de la variación mitocondrial seleccionamos los polimorfismos mitocondriales determinantes de los haplogrupos más comunes y los analizamos mediante digestión enzimática. El análisis de las frecuencias de las diferentes variantes halladas y su correlación con las diferentes variables clínicas se realizó mediante el paquete estadístico SPSS, recurriendo a los tests de Chi-cuadrado y ANOVA en función de las necesidades. Entre los resultados de este estudio cabe destacar que, aunque nuestra serie de pacientes es similar a otras poblaciones caucásicas en cuanto a su estructura genética y características clínicas, presenta un porcentaje de casos juveniles y de casos con herencia recesiva y fenotipo puro mayores que en otras poblaciones. El gen SPAST fue el más frecuentemente mutado en la población española y presentó una mayor penetrancia entre los hombres. Las mutaciones en el gen ATL1 se asociaron a una edad de inicio juvenil y destacó la mutación p.Arg239Cys como punto caliente mutacional. El análisis de los genes SPAST y SPG7 mediante la técnica de MLPA es imprescindible en casos con claros antecedentes familiares, dada la frecuencia relativamente alta de grandes reordenamientos hallados. Hallamos una asociación entre las mutaciones en SPG7 y un patrón de herencia dominante con penetrancia incompleta mientras que su asociación al desarrollo de fenotipo complicado fue menor a la descrita en otras poblaciones. Además confirmamos el efecto deletéreo del alelo p.510Val del gen SPG7 en presencia de otras mutaciones y su papel como factor de riesgo para el desarrollo de PEH. Un 9% de los pacientes esporádicos o de historia familiar desconocida fueron portadores de mutaciones en uno de los 3 genes analizados, por lo que sería recomendable abordar su estudio molecular aún en ausencia de antecedentes familiares. Finalmente, los haplogrupos mitocondriales europeos más comunes no contribuirían a la patogenia de la PEH en la población española. Sin embargo, tanto el haplogrupo J como el polimorfismo mitocondrial que lo define (m.A10398G) parecieron relacionarse con desarrollo de síntomas adicionales.