Síndrome de Prader-Willi

II

Índice:

Página

Introducción 3-4

Incidencia 5

Signos y síntomas 5

Diagnostico 6-7

Aspectos Genéticos 8-9

Estructura de la región SPW 10

Genes relacionados con SPW 10

Pruebas genéticas para la detección de SPW 10-11

Anejos 12-15

Bibliografías 16

III

Introducción:

La enfermedad o Síndrome de Prader-Willi, mejor conocido como PWS, es un trastorno

congénito no hereditario y poco común que no está relacionado con sexo, raza o condición de

vida. Su descubierto fue en el año 1956 por el Dr. Prader, junto a los profesores Alexis Labhart

y Heinrich Willi en la Universidad de Zúrich en Suiza. Estos publicaron un trabajo investigativo

el cual describió unos patrones inusuales o anomalías en el periodo neonatal1.

Estas anomalías incluyen las siguientes condiciones: disminución en la actividad fetal,

problemas de alimentación en la infancia, órganos sexuales poco desarrollados, baja estatura,

retraso en el desarrollo, aparición de obesidad grave en la infancia temprana entre otros. En

1981, el Dr. David Ledbetter y sus colegas reportaron el primer descubrimiento de esta

condición, ellos descubrieron una deleción en el cromosoma 15 que cuenta con un 70% de los

casos en pacientes con SPW. Desde entonces investigadores han tenido una serie de

descubrimientos importantes como por ejemplo en 1993 la Dra. Holm en su estudio llamado

PWS: Consensus diagnostic criteria el cual describe a groso modo una lista de los criterios

mayores y menores del discernimiento diagnostico e indicadores preexistentes de la

enfermedad.

Aunque los pacientes con SPW comparten algunas pero no todas de las características

y síntomas de la enfermedad muchas de estas resultan en un malfuncionamiento del

hipotálamo que además de controlar la temperatura corporal, conducta y el apetito también

controla la liberación de varias hormonas secretadas por la glándula pituitaria anterior, las

cuales incluye la hormona de crecimiento (GH), gonadotropinas (FSH/LH), hormona

estimulante de la esteroide (TSH),prolactina y la hormona corticoadrenal (ACTH).

Estas hormonas son de vital importancia para la elaboración de un crecimiento

adecuado, desarrollo sexual y también para otras funciones importantes del cuerpo. Es por esto

1 American Academy of Pediatrics (1993)

IV

que en este trabajo se descubrirán algunos conceptos relacionados con la condición, como por

ejemplo: la incidencia, diagnostico, aspectos genéticos de la enfermedad, técnicas de

diagnostico y por ultimo vamos hacer una comparación de una secuencia normal y una

secuencia mutada por esta enfermedad para luego hacer un pedigrí de la condición.

V

Incidencia:

SPW es identificado en aproximadamente en 1:25,000 nacimientos2, esto debido a que

muchas personas afectadas por la condición no son diagnosticadas a una edad temprana, es

por esto que esta cifra probablemente sea una subestimación de la misma. Por lo tanto el

estimado de prevalencia puede rondar entre 1:10,000 o 1:15,0003 nacimientos diagnosticados

anualmente.

Signos y Síntomas:

En el útero:

Disminución del movimiento fetal, frecuentes posiciones anormales del feto, polihidramnio (exceso de fluido amniótico).

Al nacer:

Parto por cesárea, letargo, hipotonía (disminución del tono muscular), dificultades en la alimentación (debido a la falta de tonicidad muscular que afecta el reflejo de succión), dificultades para establecer la respiración, hipogonadismo.

Infancia temprana:

Retraso en el desarrollo, retardo intelectual, exceso de sueño, estrabismo, escoliosis (a menudo no se detecta en el nacimiento)

Niñez:

Retraso del habla, coordinación física deficiente, hiperfagia (comer en exceso) a partir de 2 a 8 años, aumento de peso excesivo, trastornos del sueño.

Adolescencia:

Retraso en la pubertad, estatura baja, obesidad, flexibilidad extrema

Adultez:

Infertilidad (Hombres y mujeres), hipogonadismo, escaso vello púbico, obesidad, hipotonía, problemas de aprendizaje/ limitado funcionamiento intelectual (pero en algunos casos con una inteligencia media), propensos a diabetes, puente nasal prominente, manos y pies pequeños, exceso de grasa especialmente en la parte-central del cuerpo, frente alta y estrecha, ojos de forma almendrada, falta de desarrollo sexual completo y retraso en el desarrollo motor. (ver anejo 1 y 2)

2 Síndrome de Prader-Willi- Guía para Familiares y Profesionales (2005)3 Síndrome de Prader-Willi- Guía para Familiares y Profesionales (2005)

VI

Diagnostico:

El estudio de criterios de consenso para el diagnostico del SPW desarrollado en 1993

(Holm y asociados 1993) ha demostrado ser exacto al estudio realizado de (Gunay- Aygun y

asociados 2001). Sin embargo, la confirmación del diagnostico requiere de pruebas de genética

molecular. Los criterios mayores se ponderan en 1 punto cada uno mientras que los criterios

menores son marcados a ½ punto. Los hallazgos de apoyo solo aumentan o disminuyen el

nivel de sospecha del diagnostico.

Para niños menores de 3 años, 5 puntos son requeridos para su diagnosis, solo 4 de

estos tienen que ser criterios mayores. Para pacientes mayores de 3 años solo 8 puntos son

requeridos para su diagnosis por lo menos 5 de estos tienen que estar localizados en la

categoría de criterios mayores.

I. Criterios mayores: (1 punto cada uno)4

a. Hipotonía en el periodo neonatal

b. Falta de desarrollo en la infancia y la niñez temprana

c. Aumento rápido de peso después de un año de edad.

d. Rasgos faciales característicos

e. Hipogonadismo

i. Falo pequeño (hombres), criptorquidia (testículos ocultos)

f. Retraso en el desarrollo

g. Hiperfagia- comportamiento agresivo en la búsqueda de alimentos

h. Delesion en el cromosoma15 región 15q11-13 o evidencia de disomía maternal.

II. Criterios menores: (1/2 punto cada uno)5

a. Disminución en la actividad del útero

4 National Library of Medicine, National Institute of Health (2009)5 National Library of Medicine, National Institute of Health (2009)

VII

b. Anormalidades en la conducta: rabietas, estallidos violentos, comportamiento

obsesivo- compulsivo, argumentativa rígida, oposicionales, tercos, mentirosos (5

puntos o mas son requeridos).

c. Trastornos de sueño/apnea

d. Baja estatura-(en relación a la edad ósea)

e. Hipopigmentación-(decoloración en la piel)

f. Manos y pies pequeños

g. Manos pequeñas con borde cubital recto

h. Estrabismo, miopía

i. Saliva viscosa

j. Dificultad en las articulaciones

k. Rascado compulsivo en piel.

III. Hallazgos de apoyo: (No puntos)6

a. Pueden mostrar insensibilidad al dolor

b. Inestabilidad de temperatura

c. Dificultad para el vomito

d. Escoliosis/ cifosis (curvatura de la columna que produce un arqueamiento en la

espalda llevando a que se presente una postura jorobada o agachada) esto

puede ocurrir en la segunda década de vida del paciente.

e. Osteopenia- (disminución en la densidad mineral ósea) precursor de

osteoporosis.

f. Adrenarquía precoz- (aumento en producción de las hormonas sexuales).

g. Gran destreza en rompecabezas

h. Estudios neuromusculares normales.

6 National Library of Medicine, National Institute of Health (2009)

VIII

Aspectos genéticos:

La evaluación y el diagnostico del SPW inicialmente y por muchos años fue basado en

las manifestaciones clínicas. Debido a la variedad en la presentación del cuadro clínico,

muchos de estos niños en el pasado no fueron diagnosticados con la condición y por

consiguiente la incidencia se consideraba más baja que en la actualidad.

Mediante estudios cromosómicos de alta resolución por Ledbetter y asociados en 1981,

demostraron que pequeñas deleciones en el brazo largo del cromosoma 15 (15q-11-q13)

causaban el SPW en aproximadamente 60 a 70% de los casos. El análisis de los cromosomas

de ambos padres revelaba estructuras normales sin deleciones. Subsiguientemente con los

avances en la rama de la biología molecular, se demostró que tal microdeleción ocurría

solamente en el cromosoma 15 heredado del padre y que en 25% de los pacientes afectados

recibían ambas copias del cromosoma 15 de la madre (disomía unipaternal de la madre

conocida como DUP) y ninguna del padre.

Un pequeño porcentaje de los casos con SPW, son causados por otros mecanismos

incluyendo defectos de “imprinting”, que son pequeñas deleciones y translocaciones que

comprometen la región crítica del SPW en el cromosoma 15 del origen paterno. El SPW es de

las primeras condiciones genéticas en el ser humano atribuidas a una microdeleción

cromosómica y alteraciones del “imprinting” genómico. Por lo tanto el SPW resulta en la

ausencia de expresión de genes paternos localizados en el brazo largo del cromosoma 15

(15q11-q13) a través de varios mecanismos genéticos.

La expresión de genes del padre en la región 15q12-q13 es de vital importancia para el

desarrollo normal del hipotálamo del niño (a). Contrario a la forma tradicional, los genes que

sufren “imprinting” son expresados en distinta forma, dependiendo del origen paterno. Los

genes son la unidad esencial de la herencia en el ser humano y estos se componen de DNA.

IX

Los genes de cada célula se localizan en los cromosomas, los cuales son en cierta manera

moléculas gigantes de DNA a través del mRNA envía información genética para la síntesis de

proteínas.

La ausencia o los cambios del DNA esencial “mutaciones” alteran la síntesis de

proteínas. Las transformaciones del DNA en las células germinales (ovulo y espermatozoide) a

través de metilación u otro mecanismo se conoce como “imprinting”. Bajo condiciones normales

los genes en el cromosoma 15q11-q13 materno de las células germinales, reciben una

metilación excesiva y por lo tanto se inactivan. Cuando existe una deleción en la región del

cromosoma 15q11-q13 localizado en el cromosoma 15 de la madre, resulta ser otro síndrome

completamente diferente llamado Síndrome de Angelman (SA). Esto es así debido a que

también afecta la misma región en el cromosoma 15 materno por lo tanto en pacientes que

carecen de este gen descendiente de la madre tienen SA en vez de SPW. Este descubrimiento

explica porque existe una deleción en el cromosoma 15 pero estos no desarrollan las

manifestaciones clínicas antes mencionadas. Según State- Dykens 2000, estos errores

genéticos ocurren en la misma sección del cromosoma 15, es por esto que ambos trastornos

tienen ciertas características en común.

En el padre por el contrario ocurre una de-metilación “perdida de grupos metilos” y

como por consiguiente la activación de la región 15q11-q12 en las células germinales.

Normalmente cada niño (a) que nace hereda los genes activos de la región de SPW del

cromosoma 15q11-q13 paterno y la región inactiva del cromosoma materno. Cierto número de

genes se han descubierto en la región crítica del cromosoma 15q11-q13 incluyendo SNURF-

SNRPN los cuales sufren “imprinting” con metilación excesiva en la madre y de-metilación en el

padre. Por lo tanto el SPW ocurre como consecuencia de la ausencia o de alteraciones de la

región crítica en el cromosoma 15 del padre. (Ver anejo # 2)

X

La estructura en la región de SPW:

En la mayoría de los casos existe una deleción de 5-7 Mb en el cromosoma 15q11.2-

q13. Esta región es altamente compleja y contiene un número de genes “imprinting” y de “no

imprinting”. La mayoría de los individuos con estas deleciones tienen 1 o 2 puntos de ruptura

proximal común [BP-1 & BP-2] y puntos distales de ruptura en común [BP-3]. Esto es debido a

la presencia de secuencias bajas de copias repetidas que rodean la región suprimida dando

como resultado una recombinación aberrante del segmento durante la etapa de meiosis en la

división celular.

Genes relacionados con SPW:

La región 15q11.2-q13 está dividida en cuatro áreas: (1) la región proximal “no

imprinted” entre BP-1 y BP-2 la cual contiene 4 genes bipaternales expresados, (2) una región

de SPW paterna que contiene 5 proteínas que codifican los genes [MKRN3, MAGEL2, NECDIN

y bicistrónicos SNURF-SNRPN], un grupo de 5 repeticiones de los genes snoRNA [HBII-436,

HBII-13, HBII-438, HBII-85 y HBII-52] y varios transcriptos antisentido (incluyendo la

transcripción antisentido a UBE3A). y (3) una región SA que contiene los genes de la madre

dominantemente expresados por UBE3A y ATP10A (relacionados a SA) y por ultimo una región

distal no “imprinted” que contiene un grupo de tres receptores GABA, el gen para el tipo de

albinismo 2 oculocutáneo (OCA2) y el gen HERC2. La exacta función de cada uno de estos

genes en el fenotipo de SPW todavía no ha podido ser interpretado. (Ver anejo # 3)

Pruebas genéticas para la detección de SPW:

a) Análisis cromosómico de alta resolución (HRCA) – esta técnica se basa en el análisis de

células blancas (linfocitos) en sangre y puede detectar una amplia deleción del brazo

largo del cromosoma 15 (15q11-13) en aproximadamente 50-60% de los pacientes

XI

afectados. No puede detectar deleciones muy pequeñas las cuales pueden escapar a

esta técnica dando resultados falsos negativos o falsos positivos.

b) Hibridación in situ fluorescente FISH/PCR cuantitativo - esta técnica fue creada después

del descubrimiento de ciertos genes en la región 15q11-q13 y puede detectar con mayor

precisión la presencia o ausencia de la deleción, a través de sondas tales como D15S10

y SNRPN. Esta técnica tiene una aplicación más científica que clínica y puede detectar

aproximadamente un 70% de los pacientes con SPW.

c) Metilación de DNA: es la causa más conocida de “imprinting”, esta técnica utiliza

enzimas de restricción y sondas específicas incluyendo SNURF-SNRPN y PW71B las

cuales reconocen el DNA con exceso y bajo grado de metilación. El patrón de

metilación va a transformarse de acuerdo al origen paterno o materno. Los genes

sobremetilados en el DNA son inactivados y por consiguiente no siguen la cascada

normal en la síntesis de proteínas. Habitualmente la región crítica de PWS en el brazo

largo del cromosoma 15 de origen materno es sobremetilado (inactivado) y el paterno

desmetilado (activado). El análisis con esta técnica es que muestra solamente bandas

sobremetiladas de origen materno implicando que los genes paternos se encuentran

ausentes (deleción), defectuosos (defectos del centro de “imprinting”) o son el resultado

de una UPD (Disomía unipaternal), lo cual confirma el diagnostico de SPW. A pesar de

que esta técnica no detecta la alteración causante, la metilación de DNA es considerado

como un examen muy efectivo detectando un 99% de los casos. Si los resultados de

análisis con metilación se reportan normales, es muy probable que el paciente no tenga

la condición.

d) Expresión de RNA- esta técnica utiliza Transcriptasa en reverso y reacción de

polimerasas en cadena para detectar la presencia o ausencia de expresión del mRNA,

tales como SNURF-SNRPNm u otros genes en la región de PWS. La presencia de

SNURF-SNRPNm significa que el gen esta activo y se puede expresar normalmente.

XII

Basándonos en el principio que la metilación inactiva y bloquea la expresión normal de

los genes, la ausencia de SNURF-SNRPNm confirma la prognosis de SPW. Esta

técnica al igual que la metilación de DNA es muy efectiva en el diagnostico pero

tampoco detecta la alteración especifica causal del síndrome.

XIII

Anejos:

Anejo # 1

La obesidad en SPW (a) niña de 2 1/2 años (b) un varón de 21 años, se notan similitudes en

apariencia física, lesiones activas en la piel y una cicatriz de una sonda gástrica en la niña

mientras que en el varón se puede apreciar una ginecomastia (desarrollo anormal de glándulas

mamarias en hombres) y genus valgo (deformidad caracterizada en el muslos y piernas los

cuales se encuentran desviados)7

7 European Journal of Human Genetics (2009)

XIV

Anejo # 2

Hipotonía en un varón de 1 mes de edad con PWS, tenga en cuenta la posición de las piernas

y la necesidad de una sonda gástrica para su alimentación, además de que tiene dolicocefalia

(malformación congénita del cráneo) y los testículos no han descendido.8

8 European of Human Genetics (2009)

XV

Anejo # 3:

Causas de PWS: Este diagrama representan los cromosomas 15 de un padre no afectado (de

color azul con la región de SPW puesta en relieve) y al otro extremo los genes de la madre

(rosa). Los niños representan los 3 tipos de mecanismos diferentes para el SPW. (A) una

deleción en la región del SPW en el cromosoma 15 que se hereda del padre (70% de los

casos). Ambos cromosomas son heredados de la madre y la región del SPW del padre ha

desaparecido (presente en 25% de los casos). (B) un defecto en la metilación heredado del

padre (Presente en 5% de los pacientes). (C) En este caso, los genes en la región crítica del

cromosoma 15 heredado del padre se inactivan, similar a los de la madre.9

9 American Family Physician (2005)

Padre Madre

Región critica PWS

A

Disomía maternal uniparental (UPD)

B C

Deleción

Defecto de metilación

XVI

Anejo # 4:

Resumen del mapa genético y la expresión en la región cromosómica 15q11.2-q13

La posición de los genes y los marcadores genéticos se encuentran en círculos de color azul y

rojo. En la región localizada como SPW (círculos azules) existen solo seis genes paternos

expresados como una copia única (MKRN3, MAGEL2, NECDIN, C150RF2 y SNURF-SNRPN)

además de una familia de cinco genes paternos conocidos como los genes snoRNA.

Solamente UBE3A y ATP10A (círculos rojos) están relacionados con el Síndrome de Angelman

(SA) expresado en ratones y seres humanos y este “imprinting” se limita a tejidos o regiones

específicas (cerebro). El centro de “imprinting” o de impresión bipartita (IC) se encuentra

localizado próximo a SNURF-SNRPN y dentro de la región de “imprinting” de los 3Mb de

SPW/SA. El grupo de genes de los receptores GABA (GABRB3, GABRA5 Y GABRAG3), OCA2

(albinismo tipo II) y HERC2 estos genes no hacen “Imprinting” y tienen una expresión biparental

(como se muestran de color negro) mientras que las líneas verticales irregulares denotan los

puntos de ruptura entre los 5-7 Mb del SPW/SA y estos se encuentran dentro de las

duplicaciones de segmentos asociados con BP1, BP2 y BP3. Existen dos puntos de ruptura

común proximal y distal entre BP1 y BP2 y se localizan cuatro genes adicionales que no

lograron hacer “imprinting” GCP5. (TUBGCP5), CYFIP1, NIPA2 Y NIPA1. La deleción de tipo 1

se extienden desde BP1 hasta BP3 y la de tipo 2 se extiende desde BP2 a BP3. Nótese que

existen más copias de los genes HBII-85 y HBII-52 los cuales se muestran en la foto.10

10 European Journal of Human Genetics (2009)

XVII

Bibliografía:

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