Diagnóstico y asesoramiento genético en trastornos del gen FMR1. Dos casos muy distintos en la misma familia

Nº de DOI: 10.34896/RSI.2025.65.65.001

AUTORES

1. Carmen Gracia Puerto Cabeza. Residente de Bioquímica Clínica. Hospital Universitario Miguel Servet, Zaragoza. España.
2. Celia García Carro. Residente de Bioquímica Clínica. Hospital Universitario Miguel Servet, Zaragoza. España.
3. Gema González Fernández. Residente de Endocrinología. Hospital Clínico Universitario Lozano Blesa, Zaragoza. España.
4. Julia Arias Pérez. Médico Adjunto de Alergología. Hospital Royo Villanova, Zaragoza. España.
5. Sheila Larrayad Sanz. Residente de Oncología Radioterápica. Hospital Clínico Universitario Lozano Blesa, Zaragoza. España.
6. Silvia Izquierdo Álvarez. Jefa de Sección de Genética Clínica, del Servicio de Bioquímica Clínica. Hospital Universitario Miguel Servet, Zaragoza. España.

RESUMEN

El gen FMR1 (Fragile X Messenger ribonucleoprotein 1) se localiza en el cromosoma Xq27.3. Una de las alteraciones más frecuentes en dicho gen es la expansión del trinucleótido Citosina-Guanina-Guanina (CGG) en la región promotora. Dependiendo del número de repeticiones CGG presentes en cada alelo, se pueden producir diferentes entidades clínicas como son la Insuficiencia Ovárica Primaria asociada al X Frágil (FXPOI), el Síndrome de Temblor/Ataxia asociado al X Frágil (FXTAS) y el Síndrome de X Frágil (FXS). Además, dentro de una misma familia, puede haber individuos con alelos de diferente tamaño y, por tanto, diferentes manifestaciones clínicas. El diagnóstico se realiza mediante análisis genético del gen FMR1 y es de vital importancia para proporcionar un adecuado asesoramiento genético a los pacientes y sus familias.

Se presentan dos casos de una familia: un niño de 2 años con retraso psicomotor y alteraciones conductuales diagnosticado de FXS y su madre de 26 años, asintomática hasta el momento, pero con riesgo aumentado de desarrollar FXTAS y/o FXPOI.

PALABRAS CLAVE

Expansión repetida de trinucleótidos, proteína de retraso mental X frágil, síndrome de X frágil, síndrome de temblor/ataxia asociado al X frágil, insuficiencia ovárica primaria.

ABSTRACT

The FMR1 (fragile X messenger ribonucleoprotein 1) gene is located on chromosome Xq27.3. One of the most frequent alterations in this gene is the expansion of the Cytosine-Guanine-Guanine (CGG) trinucleotide in the promoter region. Depending on the number of CGG repeats present in each allele, different clinical entities can occur, such as Fragile X-associated Primary Ovarian Insufficiency (FXPOI), Fragile X Tremor Ataxia Syndrome (FXTAS) and Fragile X Syndrome (FXA). Furthermore, within the same family, there may be individuals with alleles of different sizes and, therefore, different clinical manifestations. The diagnosis is made through genetic analysis of the FMR1 gene and is crucial to provide appropiate genetic counseling to patients and their families.

We present two clinical cases from a family: a 2-year-old child with psychomotor delay and behavioral alterations diagnosed with FXS and his 26-year-old mother, asymptomatic until now but at risk of developing FXTAS and/or FXPOI.

KEY WORDS

Trinucleotide repeat expansion, fragile X mental retardation protein, fragile X syndrome, fragile X tremor/ataxia syndrome, primary ovarian insufficiency.

INTRODUCCIÓN

El gen FMR1 (Fragile X Messenger ribonucleoprotein 1) se localiza en la citobanda 27.3 del brazo largo del cromosoma X (Xq27.3) y codifica para la proteína FMRP o Proteína de Retraso Mental X frágil. Se trata de una proteína de unión al ARN cuya función es la regulación traduccional de numerosos ARNm involucrados en el desarrollo neuronal y plasticidad sináptica¹.

Se distinguen varios trastornos asociados al gen FMR1: el síndrome de X frágil (FXS) (OMIM 300624), el síndrome de temblor/ataxia asociado al X frágil (FXTAS) (OMIM 300623) y la insuficiencia ovárica primaria asociada al X frágil (FXPOI) (OMIM 311360). La principal causa que provoca dichas entidades, en el >99% de los casos, es la expansión del trinucleótido CGG en la región 5’ no traducida (región promotora) del gen FMR1 con hipermetilación. Las manifestaciones clínicas dependerán del número de repeticiones CGG que presente cada alelo, distinguiendo:

• Alelos normales: presentan <45 repeticiones del trinucleótido CGG. Suelen ser estables durante la replicación del ADN. La mayoría de la población tiene alelos con 29-31 repeticiones aproximadamente.
• Alelos intermedios: entre 45 – 54 repeticiones de CGG. Estos alelos no están claramente asociados a un fenotipo determinado. Sin embargo, presentan inestabilidad dinámica durante la meiosis y mitosis, especialmente durante la gametogénesis femenina. Esto puede provocar la expansión del alelo a rango de premutación en sucesivas generaciones, sobre todo cuando la transmisión de dicho alelo se produce vía materna.
• Alelos premutados (PM): entre 55-200 repeticiones de CGG. Estos alelos también presentan inestabilidad replicativa y la expresión de la proteína FMRP suele presentar niveles bajos. Los pacientes portadores de un alelo PM tienen un riesgo elevado de presentar FXTAS y/o FXPOI.
• Alelos con mutación completa (MC): >200 repeticiones del trinucleótido CGG. En estos alelos, se suele producir una hipermetilación de la isla citosina-fosfato-guanina (CpG) localizada en la región promotora del gen FMR1, lo cual inhibe casi por completo la transcripción del gen, generando niveles muy bajos o nulos del ARNm y reduce significativamente o incluso por completo la expresión de la proteína FMRP. Los pacientes portadores de un alelo con MC presentan FXS^1,2.

Ante la sospecha de un cuadro clínico compatible con alguna de estas entidades, es importante realizar un adecuado estudio genético para establecer el diagnóstico, así como realizar un adecuado asesoramiento genético, que deberá ser personalizado en función del estado genético y situación personal de cada paciente.

PRESENTACIÓN DEL CASO CLÍNICO

Niño de 2 años es derivado a consulta de Genética Clínica, desde Neuropediatría, por presentar importante retraso psicomotor con bipedestación inestable sin apoyos, fenotipo peculiar (epicantus, hipertelorismo, macrocefalia, pabellones auriculares de implantación baja y despegados, nariz ancha y plana, labios gruesos y diastema) y trastorno del sueño. Destaca un comportamiento inquieto, no habla ni interactúa con otros niños y sólo se comunica con sonidos.

Antecedentes familiares: 2 hermanos sanos. Padres no consanguíneos. Tío materno con discapacidad intelectual.

Se realizó estudio genético de la mutación dinámica en el gen FMR1 para descartar el estado de portador de la expansión del triplete CGG (Citosina-Guanina-Guanina) en dicho gen. Se detectó que el paciente presenta un único alelo de 306 +/-10 repeticiones CGGs, caracterizado como alelo mutado completo (MC). Este resultado permitió establecer el diagnóstico de Síndrome de X Frágil en nuestro paciente, justificando así el cuadro clínico.

Posteriormente, se realizó el mismo estudio genético en la madre del paciente, de 26 años de edad, para confirmar el estado de portadora de la expansión CGG. Se detectaron dos alelos correspondientes a cada cromosoma X:

– Alelo 1: normal, con 28 +/-1 repeticiones CGGs y 2 interrupciones AGGs.

– Alelo 2: en rango de premutación (PM), con 88 +/-3 repeticiones CGGs y ninguna interrupción AGG.

Por tanto, se confirmó que la madre presenta en heterocigosis la premutación en el gen FMR1. Esta condición conlleva riesgo de desarrollar Síndrome de temblor/ataxia asociado a X frágil e Insuficiencia Ovárica Precoz asociada a X Frágil, así como el riesgo de transmitir la expansión completa en sus hijos/as, tal y como ha ocurrido en este caso.

DISCUSIÓN

Sospecha clínica:

El FXS es la forma más común de discapacidad intelectual, con una prevalencia estimada de aproximadamente 1/2400-1/6000. Las manifestaciones clínicas suelen diferir entre hombres y mujeres: los hombres afectados suelen presentar discapacidad intelectual leve-moderada, trastornos del comportamiento y del sueño. Fenotípicamente, destacan rasgos craneofaciales que se vuelven más evidentes con la edad, además de hipotonía, reflujo gastroesofágico, estrabismo, crisis epilépticas y macroorquidismo. El trastorno del espectro autista se manifiesta en el 89% de varones y sólo el 30% de mujeres con FXS^1,2. Aunque nuestro paciente no presentaba hipotonía ni reflujo, el resto de las manifestaciones eran indicativas de la realización del estudio genético para descartar FXS³.

En la madre del paciente, aunque no presentaba ningún síntoma, el reciente diagnóstico de su hijo es indicativo de la realización del estudio genético, con el fin de confirmar su estado de portadora de alelo MC o PM, y así poder establecer el riesgo de desarrollar sintomatología clínica asociada a los trastornos por la expansión en FMR1³.

Diagnóstico molecular: nº de repeticiones CGGs e interrupciones AGG:

El diagnóstico molecular se realizó mediante la técnica de TP-PCR (Triplet Repeat Primed-Polymerase Chain Reaction), en la que se utilizan tres cebadores:

• Un cebador adyacente a la zona repetida, en sentido Forward (F).
• Un cebador adyacente a la zona repetida, en sentido Reverse (F).
• Un cebador diseñado sobre la repetición. Es decir, su secuencia es homóloga a los tripletes de la expansión. Dicho cebador hibridará en distintas zonas de la secuencia expandida, dando lugar a una serie de amplificadores de diferente longitud.

A continuación, se realizó una electroforesis capilar (EC) para analizar el tamaño (en nº de pares de bases) de los fragmentos amplificados y poder calcular el nº de repeticiones CGGs, con el correspondiente software de análisis informático⁴.

En el genotipado de estos pacientes, además del número de repeticiones del trinucléotido CGG es importante el análisis de los tripletes AGG: en alelos normales y estables, la región CGG es interrumpida por un triplete AGG cada 9-10 repeticiones de CGG. Se sabe que estas interrupciones aportan estabilidad a la secuencia de CGG, evitan el deslizamiento de la enzima ADN polimerasa en la cadena de ADN durante la replicación, reduciendo así el riesgo de expansión a una mutación completa en alelos en rangos de premutación con repeticiones de CGG <100⁵. Sin embargo, el impacto clínico de dichas interrupciones aún es desconocido^2,6.

En el electroferograma obtenido a partir de la muestra del paciente, se obtuvo un pico correspondiente al alelo MC de 306 +/-10 repeticiones CGG, además de un patrón de picos característico conocido como cola de dragón, correspondiente a cada uno de los fragmentos amplificados según la unión del tercer cebador a lo largo de la secuencia expandida.

Por otra parte, el electroferograma correspondiente a la muestra de ADN de la madre del paciente mostró un pico correspondiente al alelo normal (28 +/-1 repeticiones CGGs y 2 interrupciones AGGs) y otro pico correspondiente al alelo PM (88 +/-3 repeticiones CGGs y ninguna interrupción AGG), además del patrón de picos de cola de dragón que alerta de la expansión.

Algunos estudios establecen el rendimiento diagnóstico del estudio X frágil en varones con discapacidad intelectual y retraso del aprendizaje en un 2,5% ⁶. Debido a la inestabilidad mitótica de la expansión CGG, pueden producirse mutaciones en mosaico. Se estima que el 12% de los pacientes afectados de FXS presentan alelos con MC y alelos con PM. En estos casos, la cantidad de proteína FMRP es variable y el coeficiente intelectual suele ser mayor¹.

También se han descrito tanto variantes de secuencia como deleciones/duplicaciones completas y parciales en FMR1 (<1% de los casos). En casos en los que se obtenga un resultado negativo de la expansión del trinucléotido CGG pero siga existiendo una fuerte sospecha clínica de alguno de los trastornos mencionados, se debe plantear la continuación del estudio genético mediante otras técnicas (secuenciación, MLPA (Multiplex ligation-dependent probe amplification, microarray…) para detectar otras posibles variantes².

Asesoramiento genético: patrón de herencia, interrupciones AGG y anticipación materna:

Los trastornos asociados al gen FMR1 presentan una herencia ligada al cromosoma X, aunque este patrón puede verse influido por diversos factores como la inestabilidad de la secuencia expandida, las interrupciones AGG, anticipación materna e inactivación del cromosoma X en mujeres^2,6.

Nuestro paciente, al ser un varón con un alelo MC en hemicigosis es afecto de FXS. En cuanto a su descendencia, el 100% de sus hijos serán sanos, ya que él les transmitirá su cromosoma Y. Sin embargo, el 100% de sus hijas heredarán el alelo expandido y las manifestaciones clínicas que presenten podrían variar desde déficit intelectual leve hasta sintomatología tan grave como los varones. Además del correspondiente seguimiento por Neuropediatría, se recomendó el análisis genético a su madre y familiares directos, especialmente tías maternas en edad fértil y tío materno con discapacidad intelectual. También debería considerarse un diagnóstico prenatal en caso de deseo de tener descendencia en el futuro⁶.

Por otro lado, la madre del paciente, al ser portadora de un alelo con PM en heterocigosis, presenta un riesgo aumentado de desarrollar los síndromes FXTAS y FXPOI, cuyas características clínicas se describen a continuación:

• Síndrome de temblor/ataxia asociado al X frágil (FXTAS): es un desorden neurodegenerativo caracterizado por ataxia cerebelosa progresiva, temblor intencional, deterioro cognitivo y trastornos psiquiátricos. La edad de aparición suele rondar los 60 años y es menos común en mujeres (16% portadoras en heterocigosis) que en hombres (40% portadores en hemicigosis).
• Insuficiencia ovárica primaria asociada al X frágil (FXPOI): se caracteriza por la aparición de hipogonadismo hipergonadotrópico antes de los 40 años en el 20 % de las mujeres portadoras. Estas mujeres sufren altas tasas de infertilidad, síntomas de tipo menopáusico y osteoporosis debido al entorno hipoestrogénico. La insuficiencia ovárica también puede producirse en la niñez, presentándose como amenorrea primaria y retraso de la pubertad. Aun así, se estima que hasta el 12% de las mujeres conciben después de un diagnóstico de FXPOI. Cabe destacar que las mujeres con alelos MC no presentan riesgo de sufrir FXPOI ni signos de reserva ovárica disminuida.

Por tanto, debido al mencionado riesgo aumentado de desarrollar FXTAS, se recomendó valoración y seguimiento por Neurología. Uno de los mecanismos que explica la expresividad variable de los síntomas en mujeres portadoras de alelos expandidos es la inactivación del cromosoma X También se ha descrito que tanto hombres como mujeres portadoras de PM tienen mayor frecuencia de enfermedades autoinmunes, como hipotiroidismo y fibromialgia².

Por último, se realizó un asesoramiento reproductivo:

• A pesar de su joven edad (26 años), debe tenerse en cuenta el riesgo de desarrollar un fallo ovárico precoz.
• En caso de nuevo embarazo, debería considerarse un diagnóstico prenatal. El riesgo de transmisión del alelo expandido a su descendencia es del 50%, independientemente del sexo. Es importante señalar que, tal y como se ha producido en este hijo, debido a la ausencia de interrupciones AGG en el alelo PM, el riesgo de expansión del alelo PM durante la gametogénesis femenina es elevado y, por tanto, se podría volver a transmitir un alelo con MC. Se estima que para un alelo PM con 75 repeticiones de CGG, el riesgo de expansión a MC si no presenta ninguna interrupción AGG es del 77%, mientras que este riesgo disminuye al 12% si contiene 2 interrupciones AGG⁵.
• La anticipación materna en este caso se explica por dicho mecanismo. Normalmente, en las familias se transmite el alelo PM del gen FMR1 durante varias generaciones con manifestaciones clínicas leves o nulas, hasta que se genera un alelo MC dando lugar a un individuo con mayor sintomatología y diagnóstico de FXS².

CONCLUSIONES

Los trastornos asociados a la expansión del trinucleótido CGG en el gen FMR1 pueden ser muy variados:

– Los pacientes portadores de alelos expandidos MC (>200 repeticiones CGGs) desarrollarán FXS, que suele manifestarse con síntomas más graves en varones que en mujeres.

– Los pacientes portadores de alelos PM (54-200 repeticiones CGGs) no presentan FXS pero sí tienen un riesgo aumentado de desarrollar FXTAS y FXPOI, además del riesgo de transmisión de un alelo con MC a la descendencia, especialmente si no presentan interrupciones AGG y si la transmisión del alelo PM se produce vía materna.

El diagnóstico se puede realizar mediante la técnica de TP-PCR. Para realizar un adecuado asesoramiento genético a los pacientes y sus familias, se debe tener en cuenta el tamaño en número de repeticiones CGG de cada alelo del gen FMR1, el número de interrupciones AGG y la posible inactivación del cromosoma X en mujeres.

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