La disqueratosis congénita ( DKC ), también conocida como síndrome de Zinsser-Engman-Cole , es un trastorno congénito progresivo poco frecuente con un fenotipo muy variable . [3] La entidad se definía clásicamente por la tríada de pigmentación anormal de la piel, distrofia ungueal y leucoplasia de la mucosa oral , y síndrome mielodisplásico (SMD) o leucemia mieloide aguda (LMA), pero estos componentes no siempre ocurren. [3] La DKC se caracteriza por telómeros cortos . La enfermedad inicialmente puede afectar la piel , pero una consecuencia importante es la insuficiencia progresiva de la médula ósea que ocurre en más del 80%, causando mortalidad temprana. [3]
La DKC se puede caracterizar por pigmentación cutánea, encanecimiento prematuro, distrofia de las uñas , leucoplasia de la mucosa oral, lagrimeo continuo debido a atresia de los conductos lagrimales , a menudo trombocitopenia , anemia , atrofia testicular en los portadores masculinos y predisposición al cáncer . [4] [5] Además, las anomalías hepáticas se asocian con este síndrome, la hipoplasia nodular regenerativa del hígado, aunque rara, es una de las muchas manifestaciones de los trastornos hepáticos que pueden causar los telómeros cortos. [6]
Se cree [7] que sin la telomerasa funcional, los cromosomas probablemente se unirán entre sí en sus extremos a través de la vía de unión de extremos no homólogos . Si esto resulta ser una ocurrencia lo suficientemente común, es posible la malignidad incluso sin la presencia de telomerasa. El síndrome mielodisplásico se asocia con este síndrome que generalmente se presenta como una médula ósea hipoplásica que puede parecerse a la anemia aplásica, pero se puede diferenciar con >10% de displasia en las líneas celulares afectadas, aunque a veces no es posible debido a la médula ósea hipoplásica que reduce las células sanguíneas que se observan, los clones genéticos generalmente no están presentes con mayor frecuencia que no con el trastorno mielodisplásico hipoplásico asociado con la disqueratosis congénita.
De los componentes del componente ARN de la telomerasa (TERC), uno de importancia clave es el dominio box H/ACA . Este dominio H/ACA es responsable de la maduración y estabilidad de TERC y, por lo tanto, de la telomerasa en su conjunto. La ribonucleoproteína H/ACA de los mamíferos contiene cuatro subunidades proteicas : disquerina, Gar1, Nop10 y Nhp2. Se ha demostrado que las mutaciones en Nop10, [8] Nhp2 [9] y disquerina1 [10] provocan síntomas similares a los de la DKC.
La forma mejor caracterizada de disqueratosis congénita es el resultado de una o más mutaciones en el brazo largo del cromosoma X en el gen DKC1. [7] [10] Esto da como resultado la forma recesiva ligada al cromosoma X de la enfermedad en la que la principal proteína afectada es la disquerina. De las cinco mutaciones descritas por Heiss y colegas en Nature Genetics , [10] cuatro fueron polimorfismos de un solo nucleótido, todos ellos resultando en el cambio de aminoácidos altamente conservados . Un caso fue una deleción en marco que resultó en la pérdida de un residuo de leucina , también conservado en mamíferos. En tres de los casos, los aminoácidos específicos afectados ( fenilalanina , prolina , glicina ) se encuentran en el mismo locus en humanos que en levaduras ( S. Cerevisiae ) y la rata parda ( R. Norvegicus ). [10] Esto establece la conservación de la secuencia y la importancia de la disquerina dentro de los eucariotas. La naturaleza relevante de la disquerina en la mayoría de las especies es catalizar la pseudouridilación postranscripcional de uridinas específicas que se encuentran en ARN no codificantes, como el ARN ribosómico (ARNr). Se sabe que Cbf5, el análogo de levadura de la disquerina humana, está asociado con el procesamiento y la maduración del ARNr. [7] En los humanos, esta función se puede atribuir a la disquerina. [10] Por lo tanto, la forma ligada al cromosoma X de esta enfermedad puede dar lugar a problemas específicos relacionados con el ARN disfuncional y quizás un fenotipo más grave. En los vertebrados, a diferencia de los eucariotas unicelulares, la disquerina es un componente clave del componente ARN de la telomerasa (TERC) en forma del motivo H/ACA. [11] Esta variedad ligada al cromosoma X, al igual que las mutaciones Nop10 y Nhp2, muestra telómeros acortados como resultado de concentraciones más bajas de TERC. [12]
3 genes: TERC, TERT, TINF2 La evidencia que apoya la importancia del dominio H/ACA en la telomerasa humana es abundante. Al menos un estudio [13] ha demostrado que estas mutaciones afectan la actividad de la telomerasa al afectar negativamente el ensamblaje de pre-RNP y la maduración del ARN de la telomerasa humana. No obstante, presumiblemente existirían mutaciones que afectan directamente a los componentes del ARN de la telomerasa y también deberían causar envejecimiento prematuro o síntomas similares a los de la DKC. De hecho, se han estudiado tres familias con mutaciones en el gen TERC humano con resultados intrigantes. [7] En dos de estas familias, estaban presentes dos polimorfismos de un solo nucleótido específicos de la familia, mientras que en la otra persistía una deleción a gran escala (821 pares de bases de ADN) en el cromosoma 3 que incluye 74 bases que codifican una sección del dominio H/ACA. Estas tres mutaciones diferentes dan como resultado una forma leve de disqueratosis congénita que sigue únicamente un patrón de herencia autosómico dominante. El encanecimiento prematuro, la pérdida temprana de dientes, la predisposición al cáncer de piel, así como el acortamiento de la longitud de los telómeros siguen siendo característicos de esta enfermedad. [14]
6 genes: El verdadero fenotipo de los individuos con DKC puede depender de qué proteína ha sufrido una mutación. Se ha encontrado una mutación autosómica recesiva documentada [8] en una familia que porta DKC en NOP10. Específicamente, la mutación es un cambio de base de citosina a timina en una región altamente conservada de la secuencia NOP10. Esta mutación, en el cromosoma 15 , resulta en un cambio de aminoácido de arginina a triptófano . Los individuos homocigotos recesivos muestran los síntomas de la disqueratosis congénita en su totalidad. En comparación con los individuos normales de la misma edad, aquellos que sufren de DKC tienen telómeros de una longitud mucho más corta. Además, los heterocigotos, aquellos que tienen un alelo normal y uno que codifica para la enfermedad, también muestran telómeros relativamente acortados. Se determinó que la causa de esto era una reducción en los niveles de TERC en aquellos con la mutación Nop10. Con los niveles de TERC bajos, se presumiría que el mantenimiento de los telómeros, especialmente en el desarrollo, sufriría en consecuencia. Esto conduciría al acortamiento de los telómeros descrito. [8]
Las mutaciones de NHP2 son similares en caracterización a las de NOP10. Estas mutaciones también son autosómicas recesivas y se reconocen tres polimorfismos de un solo nucleótido específicos que dan lugar a la disqueratosis congénita. Además, al igual que NOP10, los individuos con estas mutaciones de NHP2 tienen una reducción en la cantidad del componente ARN de la telomerasa (TERC) presente en la célula. De nuevo, se puede suponer que una reducción en TERC da lugar a un mantenimiento aberrante de los telómeros y, por tanto, a telómeros más cortos. Los homocigotos recesivos para las mutaciones de NHP2 sí muestran telómeros más cortos en comparación con los individuos normales de la misma edad. [9]
La disqueratosis congénita es un trastorno de mantenimiento deficiente de los telómeros [7], debido principalmente a una serie de mutaciones genéticas que dan lugar a una función anormal de los ribosomas, denominada ribosomapatía . En concreto, la enfermedad está relacionada con una o más mutaciones que afectan directa o indirectamente al componente ARN de la telomerasa de vertebrados (TERC). [15]
La telomerasa es una transcriptasa inversa que mantiene una secuencia de repetición específica de ADN , el telómero, durante el desarrollo. Los telómeros son colocados por la telomerasa en ambos extremos de los cromosomas lineales como una forma de proteger el ADN lineal de formas generales de daño químico y para corregir el acortamiento de los extremos cromosómicos que ocurre durante la replicación normal del ADN . [16] Este acortamiento de los extremos es el resultado de que las ADN polimerasas eucariotas no tienen un mecanismo para sintetizar los nucleótidos finales presentes en el extremo de la "cadena rezagada" del ADN bicatenario. La ADN polimerasa solo puede sintetizar ADN nuevo a partir de una cadena de ADN antigua en la dirección 5'→3'. Dado que el ADN tiene dos cadenas que son complementarias, una cadena debe ser 5'→3' mientras que la otra es 3'→5'. Esta incapacidad de sintetizar en la direccionalidad 3'→5' se compensa con el uso de fragmentos de Okazaki , fragmentos cortos de ADN que se sintetizan 5'→3' desde el 3'→5' a medida que se mueve la horquilla de replicación. Como la ADN polimerasa requiere cebadores de ARN para la unión del ADN con el fin de comenzar la replicación, cada fragmento de Okazaki está precedido por un cebador de ARN en la cadena que se está sintetizando. Cuando se llega al final del cromosoma, el cebador de ARN final se coloca sobre esta región de nucleótidos y se elimina inevitablemente. Desafortunadamente, una vez que se elimina el cebador, la ADN polimerasa no puede sintetizar las bases restantes. [16] [17]
Se ha demostrado que los pacientes con DKC tienen una reducción en los niveles de TERC que afecta invariablemente la función normal de la telomerasa, que mantiene estos telómeros. [7] [8] [10] Cuando los niveles de TERC disminuyen, el mantenimiento de los telómeros durante el desarrollo se ve afectado en consecuencia. En los seres humanos, la telomerasa es inactiva en la mayoría de los tipos de células después del desarrollo temprano (excepto en casos extremos como el cáncer). [11] Por lo tanto, si la telomerasa no puede afectar eficazmente al ADN al comienzo de la vida, la inestabilidad cromosómica se convierte en una posibilidad grave en los individuos mucho antes de lo esperado. [18]
Un estudio muestra que los defectos proliferativos en los queratinocitos de la piel de las DC se corrigen mediante la expresión de la transcriptasa inversa de la telomerasa , TERT, o mediante la activación de la telomerasa endógena a través de la expresión del componente del ARN de la telomerasa del virus del papiloma E6/E7 , TERC. [19]
Dado que la enfermedad presenta una amplia variedad de síntomas debido a la afectación de múltiples sistemas del cuerpo, las pruebas diagnósticas dependen de los hallazgos clínicos en cada paciente individual. Las pruebas que se utilizan comúnmente incluyen un hemograma completo (CSC), un examen de médula ósea, una prueba de longitud de telómero leucocitario (p. ej., Flow FISH), una prueba de función pulmonar y pruebas genéticas . [20] [21]
El pilar del tratamiento de la disqueratosis congénita es el trasplante de células madre hematopoyéticas , y los mejores resultados se obtienen con un donante hermano. La terapia a corto plazo en las etapas iniciales se realiza con esteroides anabólicos [oximetolona, danazol] o con hormonas similares a la eritropoyetina o con factor estimulante de colonias de granulocitos [filgrastim); todas estas terapias están dirigidas a hacer frente a los efectos de la insuficiencia de la médula ósea que se manifiesta como recuentos bajos de glóbulos rojos y blancos. Estos medicamentos ayudan a aumentar los componentes sanguíneos y compensan las deficiencias causadas por la insuficiencia de la médula ósea. La disqueratosis congénita en relación con el trasplante de células madre debe tratarse con mucho cuidado con radioterapia/quimioterapia de baja intensidad para evitar los efectos potencialmente catastróficos de la enfermedad del huésped contra el injerto y la toxicidad para otros órganos afectados por telómeros cortos que los hacen muy sensibles a cualquier radiación, especialmente los pulmones y el hígado. [22]
La DC se asocia con una menor expectativa de vida, pero muchos viven al menos hasta los 60 años . [23] La principal causa de mortalidad en estos pacientes está relacionada con la insuficiencia de la médula ósea. Casi el 80% de los pacientes con disqueratosis congénita desarrollan insuficiencia de la médula ósea. [24]
En investigaciones recientes se han utilizado células madre pluripotentes inducidas para estudiar los mecanismos de las enfermedades en humanos y se ha descubierto que la reprogramación de células somáticas restaura la elongación de los telómeros en las células de disqueratosis congénita (DKC) a pesar de las lesiones genéticas que afectan a la telomerasa. Las células DKC reprogramadas pudieron superar una limitación crítica en los niveles de TERC y restauraron la función (mantenimiento y autorrenovación de los telómeros). Terapéuticamente, los métodos destinados a aumentar la expresión de TERC podrían resultar beneficiosos en la DKC. [25]