Heterogeneidad clínica y genética del síndrome de microdeleción 15q13.3

Abstract

La microdeleción 15q13.3 es una NVC recurrente, presumiblemente mediada por NAHR entre duplicaciones segmentarias en el cromosoma 15. La deleción y la duplicación 15q13.3 se asocian a una amplia gama de manifestaciones clínicas, como déficits intelectuales, convulsiones, autismo, retraso del lenguaje y del desarrollo, deficiencias neuropsiquiátricas y problemas de comportamiento que ilustran una penetrancia y expresividad incompletas. Este estudio comprende una evaluación de 106 pacientes sintomáticos portadores de la deleción heterocigota, así como de 21 pacientes portadores de la duplicación, que han sido descritos en estudios anteriores. El análisis muestra una considerable heterogeneidad en cuanto a la manifestación de los diferentes síntomas clave y la aparición familiar. Además, se presentan 8 nuevos pacientes. Las conexiones familiares enrevesadas aportan nuevos conocimientos sobre la complejidad de la manifestación sintomática. En estudios anteriores, se han expresado diferentes opiniones sobre la naturaleza y la ubicación precisa de los puntos de ruptura de la deleción. Aquí, mostramos que no CHRNA7 y CHRFAM7A, sino FAM7A o GOLGA8, sirven como regiones de punto de rotura en lo que respecta a nuestros pacientes. La deleción se describe como de tamaño heterogéneo. Sin embargo, suponemos que no sólo los diferentes puntos de rotura, sino también la imprecisión del análisis aCGH en el cromosoma 15 debido a las duplicaciones segmentarias, explican la variabilidad del tamaño.

© 2016 S. Karger AG, Basilea

El síndrome de microdeleción 15q13.3 (OMIM 612002), que ha sido descrito por primera vez por Sharp et al, es una NVC recurrente, presumiblemente mediada por NAHR entre duplicaciones segmentarias (BP3-BP5, BP4-BP5) en el cromosoma 15. La deleción y la duplicación 15q13.3 se asocian a una amplia gama de trastornos del neurodesarrollo, como déficits intelectuales, convulsiones, autismo, retraso del lenguaje y del desarrollo, deficiencias neuropsiquiátricas y problemas de comportamiento que muestran una penetración incompleta y una expresividad variable. La deleción típica de 1,6 Mb alberga 7 genes: ARHGAP11B, MTMR10, MTMR 15, TRPM1, KLF13, OTUD7A y CHRNA7. CHRNA7 codifica para el receptor de acetilcolina nicotínico neuronal alfa7 y, por lo tanto, se considera el principal gen candidato responsable de las características clínicas expresadas.

En este estudio, describimos 6 pacientes hasta ahora inéditos portadores de la típica microdeleción 15q13.3 entre BP4 y BP5, incluyendo una familia con 4 miembros afectados que se describen más adelante. Además, se describen 1 paciente con una duplicación de 15q13.3 y 1 paciente portador de una deleción de 3,4 Mb entre BP3 y BP5.

Además, para explicar la variedad de manifestaciones clínicas y la gravedad de los síntomas, revisamos los datos de 106 pacientes sintomáticos con deleción heterocigótica de 15q13.3 y 21 pacientes con duplicaciones de los que se ha informado.

En estudios recientes, han surgido diferentes opiniones sobre la naturaleza y la ubicación precisa de los puntos de rotura de la deleción. Hemos investigado la localización de los puntos de rotura mediante FISH para confirmar hasta qué punto estas opciones son ciertas en nuestros pacientes.

Métodos

Extracción de ADN y Array CGH

Se utilizaron leucocitos de sangre periférica como fuente de ADN. El análisis de CGH por arrays se llevó a cabo utilizando un portaobjetos de arrays Sure Print 4x180K (Agilent Technologies, Santa Clara, California, EE.UU.). El ADN de los pacientes se marcó con Cy3, el ADN de referencia con Cy5. La hibridación se realizó con ADN Cot-1 (1,0 µg/ml). Las muestras de ADN de la prueba se hibridaron con ADN de referencia del mismo sexo (Agilent). Los pasos de purificación, hibridación y lavado se realizaron según las instrucciones del fabricante. Se utilizó el Sure Scan microarray Scanner G2600D (Agilent), el software Feature Extraction (Agilent) y el Agilent Cytogenomics Software Edition 2.0.6.0.

FISH y Breakpoint Analysis

Los portaobjetos con metafases de linfocitos periféricos cultivados se habían almacenado a -70°C. Antes de la hibridación, los portaobjetos se procesaron en una serie de alcohol (70, 80 y 100%), seguido de un tratamiento con pepsina (15 min, 37°C). Se utilizaron BACs marcados con fluorescencia (Illumina®, BlueFish) como sondas FISH. La preparación de la sonda, la hibridación y los pasos de lavado se realizaron de acuerdo con las instrucciones de Illumina.

Las sondas BAC utilizadas fueron RP11-11H9, 22,067,176-22,300,706, chr.15q11.2; RP11-40J8, 30,546,758-30,724,265, chr.15q13.2; RP11-348B17, 31,281,641-31,502,115, chr.15q.13.3; RP11-265I17, 32.293.149-32.457.541, cr. 15q13.3; RP11-280K19, 32.654.212-32.821.799, cr. 15q13.3, y RP11-232J12, 53.792.861-53.948.902, cr. 15q21.3 (ver fig. 1, hg19).

Resultados

Evaluación clínica

Los pacientes fueron observados inicialmente con ocasión de un examen neuropediátrico debido a déficits intelectuales y/o retraso del desarrollo. La tabla 1 resume los hallazgos citogenéticos y clínicos.

Descripción de los pacientes

Paciente 1 (III/1)

La niña de 13 años se presentó con trastorno por déficit de atención e hiperactividad (TDAH), déficits intelectuales, retraso del desarrollo, infecciones respiratorias recurrentes y escoliosis. Su peso y su perímetro cefálico (PC) varían alrededor del percentil 10 (P), respectivamente P90. Asiste a una escuela especial. Su madre (II/2, en la fig. 2) también asistió a una escuela de educación especial y la terminó con éxito. Ambos padres no han estado disponibles para una investigación posterior. La paciente 1 es hermanastra de las pacientes 2 y 3, y prima de la paciente 4.

Paciente 2 (III/2)

La paciente femenina se presentó a la edad de 9 años y mostró un retraso en el desarrollo y el lenguaje, así como déficits intelectuales (K-ABC-Test: CI 63). Un electroencefalograma en vigilia mostró alteraciones generales, pero hasta ahora no se han producido convulsiones. Su OFC está entre P3 y P10, el peso y la altura están en rangos normales. El TDAH se trata con metilfenidato. Se describe como una persona alegre pero también agresiva e impulsiva y asiste a una escuela especial. Ambos padres no han estado disponibles para una investigación posterior.

Paciente 3 (III/3)

La paciente de 10 años fue diagnosticada de un trastorno del aprendizaje, que no se definió más. Las medidas corporales de la niña muestran una alta variación en el tiempo. Hasta los 2 años, su OFC era P<3; actualmente, su peso es P97. Es obesa, muestra un comportamiento estereotipado y asiste a una escuela especial.

Paciente 4 (III/6)

El examen de la paciente (13 años) reveló un retraso lingüístico y psicomotor, así como déficits intelectuales leves (HAWIK-IV: SW 56). Las características más notables son la dislalia múltiple y el TDAH, que se trata con metilfenidato (10-15 mg/día). El EEG del niño no es notable, su OFC es normal, su altura P90 y su peso P97. El carácter del paciente se describe como amistoso pero a veces agresivo e impulsivo. Asiste a una escuela para discapacitados. Ambos padres asistieron a una escuela especial. Su padre (II/5) está encarcelado por agresión. Sus dos hermanas (III/7, III/8) también asisten a una escuela especial, y su medio hermano (III/9) muestra un retraso en el desarrollo y el lenguaje, pero no es portador de la deleción. El paciente es primo de los pacientes 1, 2 y 3. Los padres no han estado disponibles para la investigación.

Paciente 5

El paciente (14 años) presentó un comportamiento social anormal y TDAH. Debido a su bajo rendimiento escolar y a la discrepancia entre su rendimiento intelectual (HAMIK-IV, CI 78) y la media de la familia, se inició un examen médico. Tras un ataque epiléptico, ha sido tratado con éxito con Orfiril®. El TDAH se trata con metilfenidato (5-10 mg/día). Sus padres no han estado disponibles para la investigación.

Paciente 6

Cuando era un bebé, el paciente 6 manifestó un retraso en el desarrollo y en el lenguaje. Mostraba signos de hipotonía. En el momento de la exploración, el paciente de 19 años presentaba déficits intelectuales y TDAH. El tratamiento con metilfenidato se suspendió después de que el paciente comenzara a practicar deporte de alto rendimiento, lo que resultó ser un tratamiento eficaz de los síntomas del TDAH. Su madre no es portadora de la deleción. Su padre no ha estado disponible para la investigación.

Paciente 7

El paciente fue examinado a la edad de 7 años y reveló déficits intelectuales leves (K-ABC-Test, SW: 63). Sus medidas corporales están dentro de P10. Se describe como inquieto y desatento. Asiste a una escuela especial. Sus padres no han estado disponibles para la investigación.

Paciente 8

El paciente nació con un defecto cardíaco (defecto septal ventricular y defecto septal auricular). Presenta rasgos dismórficos como orejas de implantación baja, hipertelorismo, estrabismo e hipotonía. Su desarrollo psicomotor está retrasado. La talla y la OFC de nacimiento del paciente eran P50, su peso era P10. Ha heredado la duplicación de su padre, que presenta un fenotipo sin complicaciones. Se ha informado de un tío (en el sitio materno) con epilepsia e hipertermia maligna.

Análisis del punto de ruptura

En estudios anteriores, la heterogeneidad del tamaño de la deleción ha sido un tema de interés. Shinawi et al. asumieron que FAM7A1/2 funcionaba como punto de rotura, mientras que Szafranski et al. sospecharon que CHRNA7 y CHRFAM7A eran responsables de la deleción recurrente en el locus 15q13.3. Antonacci et al. sugirieron la familia de genes GOLGA8 como posibles candidatos. Se intentó validar estas teorías mediante FISH. La sonda 4 marca CHRNA7, la sonda 5 marca FAM7A, la sonda 2 marca CHRFAM7A, y la sonda 3 marca una región distal a CHRFAM7A (fig. 1). En nuestros pacientes, FAM7A es detectable en ambos cromosomas 15. Este hallazgo indica que el punto de rotura distal está localizado entre CHRNA7 y FAM7A. El análisis de los pacientes 7 y 4 muestra que el punto de rotura proximal está localizado distalmente a CHRFAM7A (figs. 3, 4). En el paciente 7, la sonda 3 puentea el punto de rotura. Por lo tanto, CHRNA7 y CHRFAM7A no median la deleción recurrente con respecto a nuestros pacientes.

Evaluación de los pacientes sintomáticos descritos en estudios anteriores

Para los pacientes y los estudios, véase la tabla 2 y el material suplementario en línea 1 (para todo el material suplementario en línea, véase www.karger.com/doi/10.1159/000443343). El análisis estadístico se realizó mediante la prueba exacta de Fisher, utilizando el software ‘R’. Los resultados con p < 0,05 se valoraron como significativos.

Discusión

La familia que presentamos muestra características interesantes. Por un lado, el grado de parentesco varía; por otro, los síntomas también difieren (fig. 2). Sin embargo, no existe una relación demostrable entre el grado de parentesco y los síntomas. Las pacientes 2 y 3, que son hermanas, son notablemente diferentes. Varían considerablemente en las medidas corporales, el carácter y la gravedad de los síntomas, aunque están expuestas a factores ambientales similares y son portadoras del mismo tamaño de deleción. Por lo tanto, es probable que otros factores genéticos influyan en el grado de las manifestaciones clínicas. Una posible explicación podría ser una expresión alterada de sus genes en el genoma, que puede tener efectos diversos . Este planteamiento ha sido confirmado por Henrichsen et al. , que han demostrado que las regiones con VNC se expresan a niveles más bajos y variables y modifican la expresión de los genes vecinos. Chaignat et al. afirmaron que las CNVs alteran el calendario de expresión de los genes durante el desarrollo en ratones. Además, se pueden encontrar diferentes patrones temporales de expresión en diferentes individuos. Además, la expresión alterada o las mutaciones de diferentes genes que codifican diferentes pasos de la misma vía neurobiológica podrían intensificar los síntomas neurológicos. Poot et al. sugieren diferentes mecanismos que pueden conducir a la pleiotropía fenotípica de las VNCs, por ejemplo, la interacción de las VNCs, la epistasis genética o la exclusión alélica.

Tres de cada 4 miembros de la familia manifiestan TDAH; todos muestran retraso en el desarrollo. Como el origen del TDAH es aparentemente multifactorial, no es sorprendente encontrar una acumulación en una familia. Sorprendentemente, todos los niños están afectados por la deleción. Las constelaciones genéticas familiares particulares posiblemente aumentan la probabilidad de manifestar los síntomas. Además, el entorno intrauterino de la madre portadora de la deleción puede haber afectado al fenotipo de sus hijos. Sin embargo, no se pudo identificar ninguna CNV compartida que se correlacionara con la aparición de los síntomas, y no se pudo identificar ninguna segunda CNV patogénica en ninguno de nuestros pacientes.

El análisis del punto de rotura muestra que el punto de rotura distal se sitúa distalmente a CHRNA7. Las posibles localizaciones serían dentro de las familias génicas FAM7A o GOLGA8, como ya se ha sugerido, o dentro de las regiones de control del locus . El punto de rotura proximal se sitúa distalmente a CHRFAM7A. En los pacientes 1-4, que pertenecen a una familia, los tamaños de deleción detectados por el software de análisis aCGH difieren. Estas diferencias se deben a las diferencias en el patrón de distribución de los oligonucleótidos en la aCGH dentro y alrededor de las regiones del punto de rotura. Ligeros cambios en la relación logarítmica de los oligonucleótidos localizados marginalmente dan lugar a un cambio considerable del tamaño de la deleción detectada por el software de análisis. La evidente diferencia de tamaño de la deleción recurrente 15q13.3 es muy probablemente un artefacto del software de procesamiento. Asumimos que la deleción es idéntica en tamaño para todos los miembros de la familia (véase el material suplementario 2 en línea).

Diferentes estudios de VNC han revelado una asociación de la deleción 15q13.3 con esquizofrenia, epilepsia y autismo. Se han editado varias publicaciones que presentan nuevos casos y teorías sobre los puntos de ruptura y los factores que alteran los síntomas . Se ha intentado fusionar esta información para encontrar nuevas conexiones.

Los resultados dejan lugar a especulaciones. Las deleciones se heredan en un 80,88%. La decencia materna se describe desproporcionadamente más a menudo para las deleciones (54,41%, p = 0,001) y las duplicaciones (53,33%, p = 0,027).

Una explicación podría ser dada por Sinkus et al. .Estudiaron el impacto de los polimorfismos del promotor de CHRNA7, que disminuyen el nivel de transcripción en ∼25% e influyen en el nivel de cortisol en la madre y el niño. El nivel de cortisol del niño se reduce aún más, si tanto la madre como el niño son portadores del polimorfismo. El impacto del entorno intrauterino también puede influir en otros factores. La OFC se reduce en los pacientes si la deleción es heredada por la madre (P<25 en el 50%, p = 0,002). Por lo tanto, suponemos que si la aberración se hereda de la madre, el entorno intrauterino intensificará los síntomas. Dado que sólo incluimos pacientes sintomáticos en esta evaluación, esto explicaría por qué la mayoría de las aberraciones son aparentemente de origen materno (54%, p = 0,001). En este contexto, llama la atención que la distribución por sexos de la deleción sea igual. Nuestros datos confirman los hallazgos de Lowther et al. En su revisión exhaustiva de la deleción 15q13.3, combinaron pacientes sintomáticos y asintomáticos. Como nosotros sólo incluimos pacientes sintomáticos, las proporciones de los patrones de distribución de las características son similares, pero los números relativos difieren. En cuanto al aumento de la decencia materna de las deleciones, afirman una menor aptitud reproductiva en los varones como posible explicación.

El tamaño de la deleción no se correlaciona consistentemente con el grado de los síntomas. Por ejemplo, la comparación del grado de déficit intelectual con el tamaño de la deleción no muestra ninguna conexión lineal. Los pacientes con la deleción típica de 1,6 Mb muestran déficits graves con más frecuencia que los pacientes con deleciones más pequeñas o más grandes (41,07%, p = 0,00045). Los déficits intelectuales se describen con una frecuencia significativamente mayor en los pacientes con deleciones que con duplicaciones (79,78 y 55,56%, p = 0,037). Como se esperaba, la inteligencia normal se describe con mayor frecuencia en pacientes con deleciones <1 Mb (45%, p = 0,0037).

Las deleciones con un tamaño de 1-1,6 Mb son las más frecuentes (63,21%, p = 0,0002). Las duplicaciones <1 Mb (66,67%, p = 0,0004) son las más descritas. En cuanto a las deleciones, los déficits intelectuales (79,78%), el trastorno del lenguaje (75,34%), un fenotipo notable de los padres (66,67%) y los problemas de comportamiento (63,64%) se describen con mucha más frecuencia que la epilepsia (30,61%) o el autismo (27,71%) (p = 0,02-3,931E-09). Comparando duplicaciones y deleciones, las duplicaciones se asocian más a menudo con el autismo (p = 0,039) y el fenotipo de los padres es notablemente menos frecuente (p = 0,027).

La epilepsia se asocia significativamente con déficits intelectuales leves (59,09%, p = 0,0029). El trastorno del lenguaje se asocia con déficits intelectuales en el 79,24% de los casos (p = 0,003).

Para concluir, puede decirse que el fenotipo clínico de la microdeleción 15q13.3 es de origen multifactorial. Incluso los familiares cercanos expuestos a factores ambientales similares difieren significativamente en sus manifestaciones clínicas. Por lo tanto, el asesoramiento genético en familias con microdeleciones 15q13.3 o, sobre todo, con microduplicaciones, sigue siendo complejo y, en ocasiones, inadecuado. Otras investigaciones en las alteraciones genéticas relativas al alelo no suprimido o a las regiones promotoras de los genes afectados pueden ser más prometedoras a la hora de descubrir factores de influencia.

Agradecimientos

Los autores agradecen a Margot Fliegauf, Monika Heinkelein, Helga Heitzler y Claudia Ladwig del grupo de citogenética del Instituto de Genética Humana de Friburgo su asesoramiento y ayuda experimental. También agradecemos a Ekkehart Lausch, Elke Botzenhart, Susanne Munk-Schulenburg y Andreas Busche por la atención a los pacientes. Agradecemos a los pacientes y a sus familias su amable cooperación.

Declaración de ética

Los autores no tienen ningún conflicto ético que declarar.

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Los autores no tienen ningún conflicto de intereses que declarar.

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