Anàlisi molecular de la mucopolisacaridosi I, la mucopolisacaridosi II i la leucodistròfia metacromàtica en els pacients espanyols

Abstract

La mucopolisacaridosi l, la mucopolisacaridosi II i la leucodistròfia metacromàtica sòn tres malalties Iisosòmiques hereditàries. Totes tres són degudes al defecte funcional d'un enzim Iisosòmic que és incapaç de degradar les macromolècules procedents del recanvi cel•lular. Aquests substrats a mig degradar s'acumulen a les cèl.lules i són els causants del deteriorament i empitjorament de la clínica de forma progressiva. Els pacients amb aquestes malalites presenten un curs fatal, amb quadre degeneratiu progressiu sever i, en alguns casos, dismòrfies, alteracions òssies diverses, afectació ocular i organomegàlies.

La mucopolisacaridosi I o malaltia de HurlerlScheie (MPS I; MIM 252800) és una malaltia hereditària d'acumulació lisosòmica produïda per la deficiència de l'enzim alfa-L-iduronidasa. Aquest enzim participa en la degradació dels glucosaminoglicans heparan sulfat i dermatan sulfat. És una malaltia autosòmica recessiva. Els pacients amb MPS I presenten hepatoesplenomegàlia, deformitats esquelètiques, trets facials toscos, rigidesa d'articulacions, retard mental, sordesa i opacitat cornial. Es classifiquen els pacients en tres formes segons d'edat d'aparició dels símptomes: Forma severa o Hurler, forma íntermèdia o HurlerlScheíe i forma lleu o Scheíe.

El gen que codifica per l'alfa-L-iduronidasa (IOUA; EC 3.2.1.76) està localitzat al locus 4p16.3, ocupa 16 kb, té 14 exons i un trànscrit de 2.7 kb que codifica per una proteïna de 653 aminoàcids. Fins a l'actualitat s'han descrit una quarantena de mutacions diferents al gen IOUA i algunes d'elles s'han vist amb certa freqüència. També s'han identificat una trentena de polimorfismes al gen IOUA.

S'han estudiat 27 pacients espanyols amb MPS I; dels 54 al.lels estudiats, en 32 (un 59.3%) s'ha Identificat la mutació W402X, en 5 al.lels (9.3%) s'ha identificat la mutació P533R i en 4 (7.4%) la mutació Q70X. Així doncs, amb l'estudi d'aquestes tres mutacions es cobreix un 76% dels al.lels de la malaltia i un 63% dels genotips, el que fa recomanable començar l'estudi de nous pacients analitzant aquestes tres mutacions. Així mateix, ja anteriorment s'havia descrit que aquestes mutacions estaven associades a la forma severa de la malaltia, i els resultats en pacients espanyols reforcen aquestes observacions.

La mucopolisacaridosi II o malaltia de Hunter (MPS II; MIM 309900) és una malaltia hereditària d'acumulació Iisosòmica produïda per la deficiència de l'enzim iduronat-2-sulfatasa. Aquest enzim participa també en la degradació dels glucosaminoglicans heparan sulfat i dermatan sulfat. És una malaltia recessiva lligada al cromosoma X. Els pacients amb MPS II presenten una clínica molt similar a la que presenten els pacients amb MPS I, amb l'excepciò que els pacients Hunter no acostumen a presentar opacitat cornial. Es classifiquen els pacients en tres formes segons l'afectació neurològica: Forma severa, forma intermèdia i forma lleu.

El gen que codifica per l'iduronat-2-sulfatasa (lOS; EC 3.1.6.13) està localitzat al locus Xq28, ocupa 24 kb, té 9 exons i un trànscrit de 2.3 kb que codifica per una proteïna de 550 aminoàcids. Respecte les mutacions descrites al gen lOS, s'ha vist que entre un 15 i un 20% dels pacients presenten grans delecions o reordenaments del gen, respecte les mutacions puntuals fins a l'actualitat se n'han descrit unes dues-centes de diferents. Gairebé totes sòn de caràcter particular, o sigui que cada família presenta una mutació diferent. Els exons que presenten major nombre de mutacions són l'exó III, V, VIII i IX.

S'han estudiat 36 pacients espanyols amb MPS II,4 d'ells (11.1%) presenten una deleció total, parcial o un reordenament del gen, els 32 restants presenten 26 mutacions puntuals diferents, 21 de les quals han estat descrites per primera vegada. Totes les mutacions puntuals s'han identificat en una sola família a excepció de les mutacions G374G i R443X que s'han identificat en tres pacients cada una, i la R468Q que s'ha identificat en dos pacients. Això mostra que en aquesta malaltia existeix una gran heterogeneïtat al•lèlica. Els exons que presenten més mutacions als pacients espanyols són el VIII i el IX. L'existència d'aquesta gran heterogeneïtat genètica en aquesta malaltia dificulta el poder establir una correlació genotip-fenotip, sols els pacients que presenten grans delecions o reordenaments del gen s'ha vist que presenten sempre la forma severa de la malaltia.

El fet que cada pacient í cada família presenti una mutació diferent fa difícil el poder establir una estratègia de recerca de mutacions, ja que cada nou cas comporta l'estudi del gen sencer, és per això que es considera que una bona estratègia de cara al diagnòstic de les familiars femenines dels nous pacients és l'estudi indirecte per marcadors polimòrfics intra i/o extragènics propers al gen.

La leucodistròfia metacromàtica (LOM; MIM 250100) és una malaltia hereditària d'acumulació lisosòmica produïda per la deficiència de l'enzim arilsulfatasa A que afecta el metabolisme de la mielina. Aquest enzim participa en la degradació dels sulfolipids gaiactosil sulfat (o cerebròsid sulfat) i lactosil sulfat. La seva deficiència provoca l'acumulació en la substància blanca del sistema nerviós central i als nervis perifèrics d'aquests substrats a mig degradar i són els causants del deteriorament i empitjorament de la clínica de forma progressiva. És una malaltia autosòmica recessiva. Els pacients amb LDM presenten desmielinització progressiva, atrófia óptica, demència i moren en estat decerebrat. Els pacients es classifiquen en tres formes segons l'edat d'aparició dels slmptomes: Forma infantil, forma juvenil i forma adulta.

El gen que codifica per l'arilsulfatasa A (ARSA; EC 3.1.6.8) està localitzat al locus 22q13.31-qter, ocupa 3.2Kb, té 8 exons i un trànscrit de 2.1Kb que codifica per una proteïna de 507 aminoàcids. Fins a l'actualitat s'han descrit unes setenta mutacions diferents al gen ARSA, algunes d'elles amb certa freqüència a diferents poblacions i tambè s'han identificat nou polimorfismes diferents.

S'han estudiat 20 pacients espanyols amb LDM i s'han identificat 18 mutacions diferents en els 40 al.lels analitzats, de les quals 12 són mutacions descrites per primera vegada. Aixl mateix s'han identificat tres nous polimorfismes. De les 18 mutacions identificades, tres d'elles s'han trobat amb certa freqüència en la Nostra població. Aquest és el cas de la mutació IVS2+1G -> A que s'ha identificat en 10 dels 40 al.lels (25%), la mutació D255H que s'ha identificat en 7 dels al.lels (17.5%) i la mutació nova T3271 que s'ha identificat en 4 al.lels més (10%). Aixi, amb l'estudi d'aquestes tres mutacions es cobreix un 52.5% dels al.lels LDM. Aixi mateix s'ha pogut veure per estudi d'haplotips que aquestes mutacions freqüents estan cada una d'elles en desequilibri de lligament amb un determinat haplotip, el que indicaria un possible origen únic per cada d'aquestes mutacions. Anteriorment s'havia observat que la mutació IVS2+1 G -> A estava associada a la forma infantil de la malaltia, els resultats en pacients espanyols recolzen aquesta observació i, d'altra banda, és la primera vegada que s'estableix la correlació entre la mutació D255H i la forma infantil de la malaltia. També s'ha pogut observar que existeix una correlació clara entre l'activitat enzimàtica i ia clinica dels pacients.

Aixi doncs, en aquesta malaltia, ès recomanable iniciar l'estudi dels nous pacients analitzant les tres mutacions freqüents IVS2+1G-> A, D255H i T3271.

Mucopolysaccharidosis I (MPS I, M/M 252800), mucopo/ysaccharidosis II (MPS II, MIM 309900) and metachromatic leukodystrophy (MLD, M/M 250100) are three hereditary Iysosomal storage diseases due to the deficiency of a Iysosomal enzyme. We have studied the genes codifying the defective enzymes in the Spanish patients.

MPS / is an autosomal recessive disease. We studied 27 patients. We identified mutation W402X in 59.3% of MPS I alleles, mutation P533R in 9.3% and mutation Q70X in 7.4%. We cover 76% of the alleles and 63% of the genotypes with the analysis of these three mutations. Correlation between these three mutations and the severe form of the disease seen in the Spanish patients agrees with previous results in other populations.

MPS II is an X-Iinked recessive disease. We studied 36 patients. Four patients had a total or partial deletion or a rearrangement of the gene. These gene alterations are related with the severe form of the disease. The rest of the patients presented with a particular point mutation, showing the existence of a high genetic heterogeneity in this disease. Such heterogeneity would difficult the routine molecular diagnosis, although it remains as the best issue for detection.

MLD is an autosomal recessive disease. We studied 20 patients. Mutation IVS2+1G -> A was identified in 25% of the alleles. This change is associated with the late-infantile form of the disease. Mutation D255H was identified in 17.5% of the alleles and for the first time we have established a c1ear correlation between this mutation and MLD severe forms. The newly identified mutation T3271 was found in 10% of the alleles.

Analysis of these three mutations allows to cover 52.5% of the mutated alleles. Haplotype analyses showed that these three frequent mutations might have a unique origin.