Del genóma a la molécula: Genética de los Trastornos Bipolares

Introducción

La genética ha contribuido durante los últimos años al esclarecimiento de muchas enfermedades. La fibrosis quística y la corea de Huttington son una buena muestra de ello.
Las enfermedades psiquiátricas no han estado ajenas a este proceso. Sin embargo los objetivos de la investigación genética en psiquiatría no se limitan exclusivamente al estudio del componente genético sino también se centran en el estudio de los factores no genéticos, que actuando independientemente o interactivamente con los genotipos vulnerables, facilitan la aparición de la enfermedad.
Los objetivos de los estudios genéticos en psiquiatría son múltiples, una simple enumeración nos permitirá valorar hasta que punto el campo de la genética abre perspectivas esperanzadoras al estudio de las enfermedades mentales:

- Análisis de los componentes genéticos en la etiología de los síndromes psiquiátricos
- Establecer y especificar los componentes etiológicos no genéticos que incrementan el riesgo de padecer un trastornos
- Analizar la adecuación de la entidad diagnóstica y sus subtipos
- Analizar la contribución genética no solo a los síndromes sino también a los rasgos y síntomas.
- Diagnóstico presintomáticos de algunas enfermedades
- Desarrollo de nuevos medios de tratamiento.

Ya en los años 30 (Goodwin, 1990) diversas observaciones clínicas llevaron a que diversos investigadores plantearan la hipótesis del origen genético del trastorno bipolar. Estas observaciones fueron confirmadas en buena medida por los estudios epidemiológicos realizados en las décadas posteriores.
Durante los últimos quince años el descubrimiento y desarrollo de diversas técnicas de genética molecular han supuesto avances muy significativos, y si bien los resultados son todavía pocos concluyentes dejan entrever una futuro muy esperanzador.

Si bien los estudios de agrupamiento familiar, de gemelos y de adopción, de forma reiterada han mostrado resultados coincidentes, los estudios de genética molecular se han caracterizado por la aparición de hallazgos que si en un principio parecían muy significativos posteriormente no pudieron ser replicados.
Esto ha hecho que entre los investigadores se intercalen episodios de exaltación con episodios de desesperanza que remedan la clínica de la misma enfermedad. Más tarde analizaremos algunas de las causas de estas decepciones.

El estudio de la genética del trastorno bipolar va mucho más allá del conocimiento del origen de la enfermedad, su esclarecimiento supondrá importantes avances en el conocimiento fisiopatológico de la misma y nos dirigirá hacia el desarrollo de psicofármacos mucho más específicos. (Drevets, 1997)

LAS CARACTERÍSTICAS DE LA HERENCIA DE LOS TRASTORNOS BIPOLARES.

El caracter multifactorial de la enfermedad.

Los estudios de gemelos monozigotos presentan tasas de concordancia entre el 50 y el 70%, esto si bien apunta a la importancia genética en la etiopatogenia de la enfermedad se aleja del 100% esperable si el origen de la enfermedad fuera exclusivamente genético.
Estos datos parecen orientar a modelos de herencia multifactorial en la que la acción de los genes sería un elemento de vulnerabilidad, necesario pero no suficiente, sobre el que actuarían otros factores.

La posible heterogeneidad genética.

Es posible que diferentes presentaciones alélicas ubicadas en dos o más genes puedan producir una misma presentación clínica (heterogenidad de locus).
Esto podría darse si una vía bioquímica pudiera interrumpirse en varios puntos, así la interrupción de la vía implicaría la aparición clínica, pero esta interrupción podría darse en diferentes niveles y mediada por diferentes genes ubicados en varios cromosomas.
Tambien es posible que diferentes presentaciones alélicas de un solo gen dieran todas ellas una misma presentación clínica (heterogeneidad alélica) o varias formas clínicas distintas que podrían relacionarse con la distinta edad de aparición, resistencia o no a determinados fármacos, así comno a distintas formas evolutivas (cicladores rápidos).

La penetrancia incompleta.

Esta penetrancia viene definida por el porcentaje de individuos de un determinado genotipo presentan un mismo fenotipo. Los estudios de concordancia de gemelos monozigotos hablan de penetrancias de entre 50-70%.
Esto puede estar mediado por factores ambientales y tambien por factores genéticos, de caracter protector desconocidos en la actualidad.

El efecto aditivo.

Es posible que el desarrollo del trastorno bipolar intervengan varios genes mediante un efecto aditivo en mayor o menor medida. Cuantos más genes puedan estar implicados menor podría ser la fuerza de cada uno de ellos, si bien su importancia relativa puede ser variable.
Este efecto aditivo puede explicar no solo la génesis de la enfermedad sino determinadas varibles clínicas ( edad de inicio, intensidad del cuadro, aparición de ciclos rápida, respuesta o no a determinados tratamientos) y dificultar sobremanera determinados estudios genéticos.

- ESTUDIOS EPIDEMIOLÓGICOS.

- Estudios de agrupamiento familiar.
El objeto de estos estudios no es tanto demostrar la existencia de factores genéticos en el origen de las enfermedades mentales, sino tan solo estudiar la existencia o no de un agrupamiento de casos en determinados grupos familiares. Este agrupamiento puede deberse a factores genéticos pero tambien a factores medioambientales.
En estos estudios se analizan las tasas de enfermedad en familiares, especialmente de primer grado, de probandos afectos de un trastorno bipolar y se comparan respecto a las tasas de enfermedad en personas no afectas.
En estos estudios se ha apreciado un riesgo de aproximadamente 7% en familiares de primer grado de probandos enfermos, entre 8 y 18 veces más alto que el apreciado en familiares de controles sanos y entre un 2 y un 10 veces más alto que el apreciado en familiares de probandos afectos de trastorno depresivo.
Si uno de los progenitores tiene la enfermedad existe un 25% de posibilidades que alguno de sus hijos la padezcan, esta posibilidad se eleva enter el 50-75% si ambos progenitores estan afectados. (Winokur,1982)

En familiares de primer grado de probandos afectos de trastorno bipolar no solo esta elevado el riesgo de padecer trastorno bipolar sino tambien de una amplia gama de trastornos afectivos, destacando el trastorno depresivo. Estos hallazgos sugieren un solapamiento en la heredabilidad de estos trastornos.


- Estudios de gemelos.
Estos estudios analizan la tasa de concordancia entre gemelos bien sean monozigotos (MZ), que comparten idéntica carga genética, y dizigotos (DZ) cuya carga genética difiere.
Altas tasas de concordancia entre gemelos MZ frente a tasas menores de gemelos DZ sugieren un alto componente genético en el origen de la enfermedad.
Al tratarse de gemelos la importancia de los factores ambientales parece menor, pero no puede ser excluida del todo, y en principio la misma o muy semejante tanto en un grupo de gemelos (MZ) como en otro (DZ).
Tasas de concordancia de trastorno afectivo en gemelos. (Winokur,1982)

	% concordancia
	MZ	DZ
Luxenburger, 1930	75	0
Rosanoff,1935	69,5	16,5
Slater,1953	57	23,5
Kallman, 1954	92,5	23,5
Allen,1974	33,3	0
Harvald,1975	66,5	5
Bertelsen,1977	58,5	17,5

Estos estudios muestran una mucho mayor tasa de concordancia entre los gemelos monozigotos, de idéntica carga genética que entre los gemelos dizigotos. El promedio de concordancia difieren en un amplio rango (33-90%), que puede ser debido a las características metodológicas de los estudios, y la tasa de concordancia promedio es de 65%, frente a un promedio del 15% (rango entre 5-20%) en gemelos dizigotos.
La concordancia entre los monozigotos se incrementa espectacularmente cuando se utilizan criterios de gravedad en el trastorno. Así dentro de la gama de los trastornos afectivos, el trastorno bipolar tipo I presenta concordancias de más del 80%, algo mayor que en los de tipo II (78%), y mucho mayor que en trastornos depresivos unipolares con más de tres episodios (59%) y en trastornos depresivos con menos de tres episodios (33%). Esto parece orientar a que la carga genética tiene mayor importancia cuanto más grave es el trastorno.

- Estudios de adopción.
En estos estudios se minimizan la posible influencia de factores medioambientales al ser diferentes los padres biológicos (aquellos que aportan la carga genética) de los que realizan la crianza (padres adoptivos).
En estos estudios se analiza tanto la tasa de enfermedad en hijos adoptados cuyos padres biológicos presentan la enfermedad, como la tasa de enfermedad en padres biológicos de niños adoptados afectos de trastornos bipolar. (Cadoret, 1978)
Las mismas características del diseño hace sumamnete complicado encontrar amplias muestras de población, lo que hace que estos estudios sean muy difíciles de llevar a cabo. Casi todos los estudios de este tipo estan realizados respecto a todos los trastornos afectivos y no tanto para los trastornos bipolares.
En estos estudios las diferentes edades de adopción pueden ser un sesgo significativo, sin embargo paracen minimizados los factores medioambientales,sugiriendo el origen genético del trastorno.
A pesar de que existen escasos estudios de adopción, y aún estos hacen referencia a todo tipo de trastornos afectivos, de forma reiterada se aprecia que los hijos de padres afectos tienen un alto riesgo de presentar la enfermedad aún si están viviendo en familias adoptivas sanas.
Asimismo se ha mostrado que la tasa de enfermedad en padres biológicos de niños adoptados que sufren trastornos bipolar es muy semejante a la observada en los padres biológicos de niños no adoptados que sufren la misma enfermedad.

ESTUDIOS DE GENÉTICA MOLECULAR.

En los últimos 20 años se han realizado importantes avances en el desarrollo de técnicas en biolog¡a molecular.
Estas técnicas utilizan marcadores genéticos, un caracter clásico de herencia mendeliana polimorfo, esto es con dos o más alelos cuya frecuencia en la población sea mayor del 1%.
Hasta los años 80 existían pocos marcadores genéticos, algunos estaban centrados en características observables ( la existencia o no de ceguera a los colores) y otros parecían relacionados con grupos sanguíneos o antígenos de histocompatibilidad.
El descubrimiento de las enzimas de restricción permitió el desarrollo de muchos más marcadores genéticos.
Estas enzimas de restricción tienen capacidad para unirse y cortar en determinadas ubicaciones de la cadena de ADN y permiten comprobar la existencia de muchas regiones de DNA genómico que estaban constituidas por fragmentos de DNA de diferente tamaño atendiendo a variaciones individuales y que podrían ser utilizadas como marcadores genéticos.
Estos nuevos marcadores genéticos se clasificaron en tres grupos:

- RFLP (restriction fragment lenght polymorphism), estos marcadores genéticos se trasmiten de forma codominante, se forman por la sustitución simple de una base en la secuencia de reconocimiento de las enzimas, suelen ser bialélicos, y si bien permitieron el inicio del desarrollo de mapa genético humano la información que aportan es limitada.

- Minisatélites o VNTR (variable number of tandem repeat) fragmentos del genoma, polimorfos, que contiene un número variable de repeticiones de una secuencia de nucleótidos (más de 8), así se genera un sistema multialélico que ofrece más posibilidades de estudio, desgraciadamente su distribución no es uniforme, sino telomérica lo que supone un problema para su utilización en zonas alejadas del telómero.

- Microsatélites o STRP (short tandem repeat polymorphism) fragmentos del genoma polimorfos que contienen un corto número de repeticiones en serie de un número corto de nucleótidos (entre 2 y 6). Al presentar una distribución uniforme a lo largo del cromosoma y ser muy polimórficos son los marcadores genéticos más utilizados en los últimos años y han permitido aumentar la resolución del mapa del genoma humano.

Estudios de linkage
Los marcadores genéticos han permitido el desarrollo de los estudios de linkage ó ligamiento. Esta técnica implica que los genes localizados en un mismo cromosoma cercanos el uno del otro tienen una mayor probablidad de segregarse juntos en el proceso de meiosis.

Estudiando un número suficiente de familias se podría medir la frecuencia de recombinación y en función de ella calcular la distancia que separa a este marcador genético del gen supuestamente causante de un trastorno.
El instrumento estadístico para calcular la probabilidad de la recombinación es el lod score, por convención valores de tres o superiores sugieren una alta probabilidad de ligamiento, y valores de -2 lo excluirían.
Posteriormente se han ido desarrollando metodos no paramétricos como el de pares de gemelos afectados ( affected sibling pair) o miembros afectados del pedigrí (affected pedigree member) estos estudios analizan las zonas de genoma idénticos de los gemelos, planteando que en dichas zonas es donde se encuentran los genes causantes de la enfermedad, explicando la concordancia.
Una vez identificada una posible región del ADN el sistema de clonaje posicional podría permitir identificar los genes responsables, según su posición física en el genoma.
Así sería posible estudiar la enfermedad aún en ausencia de conocimientos sobre los mecanismos patogénicos involucrados.

Estudios de asociación.
Estos estudios se basan en el análisis de grupos de población no emparentada tanto enferma como controles sanos. En ambos grupos de población se estudia la distribución y frecuencia de un amplio arsenal de marcadores genéticos. Esto permite la determinación de asociaciones positivas, neutras o incluso negativas (aquellos genes que podrían actuar como factores protectores).
A la hora de analizar los resultados se debe ser cauto dado que algunos genes identificados pueden no tener relación causal con el trastorno sino actuar como un factor de susceptibilidad. Otro sesgo importante puede estar determinado por la utilización de subpoblaciones con un alto grado de emparejamiento interno lo que provoca que puedan tener frecuencias alélicas distintas a la población general lo que puede dar resultados erróneos.
Para evitar estos problemas se sugiere la utilización de genes candidatos, genes identificados, que presumiblemente tienen un papel mayor o menor en la etiopatogenia de la enfermedad
Los estudios de asociación son especialmente útiles en el análisis de enfermedades con patrones complejos de herencia, al facilitar la detección de genes susceptibles. La genética de las enfermedades en general y de las mentales en particular puede beneficiarse mucho de este tipo de abordaje, que superando el modelo de búsqueda de gen productor de enfermedad, pasa al análisis de una desfavorable combinación de distintas variantes alélicas polimórficas que se encuentran en el conjunto de la población y no constituyen un hallazgo excepcional si se analizan separadamente.

PROBLEMAS METODOLÓGICOS

Independientemente de los sesgos que pueden estar producidos por el mismo diseño de las investigaciones también debemos analizar los importantes problemas metodológicos del estudio genético del trastorno bipolar y que en parte explican la variablidad de resultados y las dificultades para replicarlos.
Algunos de estos factores vienen determinados por la misma enfermedad, y la en ocasiones falta de estabilidad de los disgnósticos en cortes transversales.
Así un trastorno depresivo unipolar pasa a bipolar si, años después del inicio de la psicopatología, aparece un episodio maniaco, o un trastorno tipo II puede pasar a tipo I tras la aparción de un episodio maniaco franco. En ocasiones y especialmente en cuadros de inicio precoz, es difícil diferenciar un trastorno psicótico de un trastorno bipolar, el diagnóstico puede realizarse solo de forma longitudinal. Esto puede ocasionar que diversos estudios puedan considerar como no afectado a alguien que después de un tiempo puede considerarse afecto del trastorno, dificultando seriamente el análisis de los resultados.
Asimismo la distinta edad de inico y que puede estar determinada por la existencia de factores genéticos protectores, pero tambien ambientales, puede facilitar que una enfermedad se exprese en épocas tardías de la vida, esto conllevaría errores en los estudios, dado que pueden catalogar como sujetos no afectados aquellos que presentan el trastorno de forma tardía.

Los estudios de linkage están basados en técnicas diseñadas para el estudio de genopatías debidas a un solo gen, la posible herencia poligénica del trastorno puede facilitar la no replicación de los estudios realizados.

Estudios de Linkage

Los primeros estudios (Smeraldi,1978; Weitkamp,1981,1983, 1989; Feder, 1985)) intentaron encontrar ligamiento entre el sistema HLA y los trastornos afectivos.
Stancer (1988) intentó demostrar esta asociación específicamente con el trastorno bipolar. Wetkamp y el mismo Stancer señalaron que el sistema HLA parecía estar más relacionado con los trastornos afectivos de tipo unipolar que bipolar y más en familias con pocos miembros afectados que aquellas con intensa carga de enfermedad.

El estudio de Egeland (1987) fue el primero que despertó una gran expectativa. Utilizando un grupo de Amish del Condado de Lancaster (Pensilvania), y utilizando el método de RFLP, apreció una alta probabilidad de linkage con determinadas zonas del cromosoma 11. Este autor sugirió que el gen de la tiroxina hidroxilasa, ubicado en dicha zona del cromosoma 11 podría ser el gen candidato al tener un importante papel regulador en el metabolismo de la dopamina.
Estos hallazgos, que llegaron a despertar una aventurada expectación, por la posible aplicación de métodos de clonación para el diagnóstico de los trastornos psiquiátricos no fueron replicados posteriormenete (Gill, 1988, Neiswanger, 1990; Pauls, 1991). Un estudio posterior utilizando el mismo pedigrí fracasó a la hora de mostrar evidencias de linkage (Pauls, 1991, 1995; Pakstis,1991; Law,1992).
Sirva añadir que en durante el período de cuatro años entre un estudio y otro alguno de los Amish que en el primer trabajo no se identificaron como caso, habian iniciado la enfermedad. Esto parece resaltar la importancia de los problemas metodológicos que hemos señalado anteriormente.
Posteriormente LaBuda (1996) Ginns (1996) y Gerhard (1994) han apreciado signos de linkage en el mismo grupo de Amish en los cromosomas 1, 6,11,13, 15 lo que puede orientarnos sobre el grado de complejidad de la herencia de trastorno bipolar, al menos en el grupo Amish.

Algo similar ocurrió con el cromosoma X, diversos estudios, algunos iniciados en los años 30 sugerían una baja heredabilidad en la línea padre-hijo. Remarcando el papel del cromosoma X en la trasmisión del la enfermedad. Estos hallazgos fueron sido corroborados mucho después por Mcmahon (1995) que observó una menor heredabilidad del trastorno a través de la vía paterna y una mucho mayor heredabilidad a través de la via materna (madres y tía maternas).
Baron (1987) utilizando como marcador el gen de la glucosa-6 fosfato y la deficiencia de deshidrogenasa encontró fuertes evidencias de ligamiento en un grupo de familias israelies en la región Xq28, este estudio no fue replicado posteriormenere e incluso una revaloración posterior mostró una significación mucho menor que la descrita.

Estos reveses si bien crearon un cierto desaliento entre los investigadores propició que se abordara el problema desde diferentes puntos de vista.
Así diversos autores plantearon que la buena respuesta a un fármaco podría implicar grupos homogeneos, útiles para precisar más el ligamiento (O´reilly,1994; Hodge, 1995; McInnis,1993). Hodge (1995) comparando la edad de inicio y la severidad de cuadro en 34 líneas familiares apreció que la segunda generación del cuadro se iniciaba antes, unos diez años, y el cuadro era significativamente más severo que en la primera. Esto le llevó a sugerir que fenómenos de expansión ( genes expanding trinuclaer repeats) podrían estar involucrados en la génesis de estos trastornos.

De dificil interpretación pero sugerentes son los hallazgos de Grof (1994) que en un grupo de probandos, de los que 71 habían tenido buena respuesta al litio, y 50 no respond¡an, apreció diferencias muy significativas en los familiares de primer grado de ambos grupos. Así los familiares de quienes daban respuesta al litio mostraron altas tasa de trastorno bipolar, pero los que no respondían presentaban alta tasa de esquizofrenia en los familiares de primer grado.
Otros autores (Blackwood, 1996) han apreciado sugerencias de linkage en el cromosoma 4p, sin embargo estos resultados están en espera de posteriores verificaciones.
Pasaremos a analizar las ubicaciones que en la actualidad se consideran como más probables:

Cromosma 18 p

Berrettini (1994) describió un locus susceptible en la región pericentromérica del cromosoma 18 mediante la utilización de métodos estadísticos no paramétricos.
Estos hallazgos fueron reforzados por Stine (1995) que confirmó estos resultados apreciando además un patron de tranmisión paternal. (padre-hijo/a)
Desgraciadamente estos resultados no han sido confirmados por Knowles (1998) en una reevaluación de 1013 genotipos pertenecientes a 51 distintos pedifrís de carácter unilateral.
Cabe destacar los estudios de Freimer (1996)y McInnes (1993, 1996) estudiando dos grupos de población costaricenses apreciaron signos de ligamiento tambien en 18q21 pero en zonas más teloméricas que las descritas anteriormente por Stine


Cromosma 21
Straub (1994) apreció signos de ligamiento en el locus 21q21. Estos hallazgos han sido confirmados por Smith (1997), apreciando asimismo una transmisión preferentemente materna.
Estos estudios sugieren que la linea de origen (paterna o materna) puede ser un buen factor diferenciador para distinguir ambos tipos de herencia, la mediada por el cromosoma 18 de predominio paterno, o la mediada por el cromosoma 21 de predominio materno.
Estos estudios han sido recientemenente confirmados por Aita (1999).

Cromosma X
Una tercera zona de interés es la Xq26-27 ya descrito por Mendlewicz (1987) ligada inicialmente al factor IX pero que posteriormente mediante reanálisis utilizando microsatélite parece más bien relacionada con el locus de la hipoxantina fosforibosil transferasa (HPRT) tambien ubicada en Xq26.

CONCLUSIONES

La genética abre una campo esperanzador par el estudio del origen de las enfermedades mentales, sin embargo su utilidad rebasa el estudio etiológico y deberá dotarnos de instrumentos sumamente útiles para el análisis de la fisiopatologia asi como podrá validar lo adecuado de las clasificaciones diagnósticas.
Si bien no existen dudas sobre el componente genetico del trastorno bipolar no existe todavía indicios claros que nos hablen de un determinado tipo de transmisión. La herencia poligenica, la penetrancia incompleta y el probable efecto aditivo pueden explicar la complejidad de algunos hallazgos, así como relacionarse con diversas variaables clínicas.
Los datos actuales no son todavía consistentes con un tipo determinado de herencia, ni siquiera con una localizaciónn definitiva de los genes candidatos.
Los cromosmas 18q, 18p, 21 q y Xq26 pueden ser algunas de las ubicaciones que en la utilidad tienen máss probabilidades de estar asociadas con los trastornos bipolares.

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