DERMATOLOGIA

 

TITULO : Genética Molecular de los Trastornos de la Queratina

AUTOR : Smith FJ

REVISTA : [The Molecular Genetics of Keratin Disorders]

CITA : American Journal of Clinical Dermatology 4(5):347-364, 2003

MICRO : En la última década se han identificado mutaciones en 18 genes de queratina, asociadas con enfermedades epiteliales. El diagnóstico molecular, en combinación con la histopatología clásica, será de gran ayuda diagnóstica y terapéutica.

Queratinas

El citoesqueleto de todas las células eucarióticas consiste en tres redes principales: los microfilamentos (5 a 7 nm de diámetro), los microtúbulos (alrededor de 25 nm de diámetro) y los filamentos intermedios (de aproximadamente unos 10 nm de espesor). Los microfilamentos y microtúbulos participan en la división celular, contracción, orientación y polarización, y anclaje. En cambio, la función de los filamentos intermedios no se comprendió hasta el reconocimiento de mutaciones puntuales en diversos trastornos de la piel.

Existen más de 50 proteínas de filamentos intermedios que se clasifican en 6 tipos esenciales según la secuencia de aminoácidos, la especificidad tisular y las características inmunológicas. En el citoplasma de las células epiteliales los filamentos intermedios de queratina forman una trama compleja desde el núcleo hasta la membrana celular, a cuyo nivel interactúan con proteínas específicas de unión, desmosomas intercelulares y hemidesmosomas en la superficie basal de la célula. Las queratinas (al menos unas 30 en piel y cabello) se clasifican en dos grupos (tipo I y tipo II) de proteínas de filamentos intermedios.

Las queratinas tipo I (ácidas, K9 a K20) están codificadas en el cromosoma 17q12-q21 (con excepción de K18) mientras que las del tipo II (básicas, K1 a K8) lo están por el cromosoma 12q11q-14. Estructuralmente, las queratinas consisten en un dominio central de ALFA-hélice y dos dominios laterales no helicoidales (V1 y V2). Las queratinas tipo II tienen además dos subdominios (H1 y H2).

Al inicio y fin del bastón central hay dos regiones cortas: dominios de iniciación y terminación de la hélice en los extremos amino y carboxiterminal, respectivamente. Las secuencias de estas regiones están muy conservadas en la familia de las proteínas de filamentos intermedios. Se considera que estas regiones limítrofes son esenciales durante el ensamblado de los filamentos. Todas las queratinas de un tipo determinado tienen la misma organización genómica e igual posición de intrones.

El primer paso en el ensamblado de los filamentos intermedios de 10 nm es la formación de un dímero luego de heterodímeros (con queratinas de ambos tipos), esenciales para la función. Posteriormente se forma un tetrámero.

Enfermedades de la queratina

Epidermolisis bullosa simple

La epidermolisis bullosa simple (EBS) fue el primer trastorno hereditario identificado. Hasta la fecha se han reconocido 18 mutaciones en genes de queratina asociadas con patología en el hombre. La EBS es una de las tres formas principales de epidermolisis bullosa (EB). Las otras dos formas son la EB de la unión y la EB distrófica.

La formación característica de ampollas intraepidérmicas en la EBS se debe a la citolisis en la región subnuclear de los queratinocitos basales. La EBS normalmente se hereda en forma autosómica dominante. Se la considera la forma más leve de EB y tiene una incidencia aproximada de 1 en 50000.

La EBS Dowling-Meara (EBS-DM) es la forma más grave ya que la patología ampollar puede ser intensa en el momento del nacimiento y puede llevar a la muerte en el transcurso de los primeros meses de vida. Algunos casos son esporádicos pero la mayoría se heredan en forma autosómica dominante. Las ampollas surgen con una agrupación herpetiforme en el tronco y extremidades proximales. Curan con una leve cicatriz. El compromiso bucal es común y también pueden estar afectados el esófago y los dientes. Hay hiperqueratosis progresiva de palmas y plantas. Histológicamente se observa un agrupamiento anormal de los filamentos de queratina en los queratinocitos basales que precede a la citolisis de las células basales y a la formación intradérmica de ampollas.

En la EBS Weber-Cockayne (EBS-WC) -forma más común de EBS- las ampollas afectan fundamentalmente manos y pies. Las lesiones aparecen durante la primera infancia o posteriormente, cuando el niño comienza a caminar. Los traumas mínimos originan la formación de ampollas aunque las lesiones también pueden formarse espontáneamente. Curan sin dejar cicatriz. La hiperhidrosis del pie es característica y puede haber hiperqueratosis leve de palmas y plantas. Las lesiones son más frecuentes en los meses de verano.

La EBS tipo Köbner (EBS-K) es similar a la EBS-WC pero la patología afecta toda la superficie corporal y la cavidad oral. Las ampollas aparecen en la primera infancia. Aunque curan sin dejar cicatriz, la infección secundaria es un problema frecuente.

Los estudios histológicos con anticuerpos revelaron tonofilamentos agrupados de queratinas de las células basales (K5 y K14). La genética molecular confirmó mutaciones en los genes KRT5 y KRT14 como la alteración subyacente en EBS, confirmada posteriormente en experimentos en animales transgénicos. Estas primeras mutaciones no sólo identificaron la causa de las EBS sino que permitieron confirmar la teoría de que las queratinas ejercen un papel estructural esencial en las células epiteliales. Hasta la fecha se han reconocido varias mutaciones en K5 y K14 en la EBS-DM y las formas leves (EBS-K y EBS-WC). La mayoría son mutaciones heterocigotas y ocurren en la secuencia de inicio de la hélice de K14.

Los estudios de correlación genética y fenotípica revelaron que las formas más graves obedecen a mutaciones en las secuencias limítrofes de la ALFA-hélice que parecen cruciales durante el ensamblado de los filamentos. Las mutaciones en otras regiones de la hélice central se toleran mejor.

Otras formas de EBS incluyen la EBS con pigmentación, atrofia de la piel del tronco y extremidades, hiperqueratosis de palmas y plantas y uñas distróficas y las EBS de transmisión recesiva.

Eritrodermia bullosa ictiosiforme congénita (EBIC)

También se la conoce como hiperqueratosis epidermolítica. Se presenta con eritrodermia y formación de ampollas desde el nacimiento, con progresión a hiperqueratosis generalizada grave en la vida adulta. La citolisis tiene lugar en las capas suprabasales de la epidermis, en forma diferente de lo que ocurre en las EBS. Estructuralmente, las células basales son normales mientras que en las células suprabasales hay agrupamiento de tonofilamentos con colapso del citoesqueleto. Debido a que las células migran hacia la epidermis, la expresión de K5 y K14 se reduce y la de K1 y K10 se torna predominante.

Se han identificado numerosas mutaciones en K1 y K10, habitualmente heterocigotas. Sobre la base de las alteraciones genéticas, la EBIC puede dividirse en dos grupos. Una forma se asocia con hiperqueratosis de palmas y plantas, usualmente por mutaciones en K1, mientras que la otra forma -sin compromiso palmoplantar- obedece por lo general a mutaciones en K10. La K9 es capaz de compensar en parte la anormalidad de K10 y por ello los enfermos con este segundo tipo no tienen o sólo presentan afectación leve de palmas y plantas. Una variante de la EBIC, la ictiosis anular epidermolítica, es histológicamente y clínicamente similar a la EBIC, con placas hiperqueratósicas eritematosas en tronco y extremidades superiores.

Ictiosis bullosa de Siemens

Es una forma de hiperqueratosis epidermolítica con engrosamiento epidérmico y formación de ampollas superficiales, principalmente en las zonas de flexión. Se ha observado agregación de los tonofilamentos y citolisis que se limitan a las capas superficiales espinosa y granular de la epidermis. Los estudios de ligamiento sugieren la participación del gen KRT2e en esta forma de patología. La enfermedad leve puede simular clínicamente la ictiosis bullosa de Siemens. Aunque las técnicas de genética molecular contribuyen con el diagnóstico diferencial en casos dudosos, la variación fenotípica intrafamiliar complica la identificación precisa del trastorno.

Paquioniquia congénita (PC)

Incluye un espectro de displasias ectodérmicas con distrofia hipertrófica ungueal como hallazgo principal. Se hereda en forma autosómica dominante y se clasifica en dos tipos: PC-1 y PC-2.

En la PC-1 hay además queratodermia no epidermolítica de palmas y plantas y leucoqueratosis oral. La microscopia electrónica revela tonofilamentos anormales en los queratinocitos suprabasales pero diferentes de los que se observan en EBS-DM y EBIC. La primera mutación identificada fue en los genes K6a y K16, habitualmente en las secuencias de iniciación de la hélice. Otras mutaciones en K16 explican fenotipos inusuales de PC-1 en los cuales el compromiso de la piel y de uñas no se hace evidente hasta los 6 años de vida.

En la PC-2 se observan quistes pilosebáceos múltiples que aparecen en la pubertad. Durante la primera infancia puede ser difícil la distinción entre PC-1 y PC-2.

Las alteraciones genéticas incluyen mutaciones en el gen KRT17; todas las identificadas hasta ahora afectan la secuencia de inicio de la hélice.

El esteatocistoma múltiple es una variante de PC-2 que se caracteriza por múltiples quistes pilosebáceos semejantes a los que se observan en la PC-2. La misma mutación puede originar distintos fenotipos, lo cual indica que la expresión clínica puede depender de la combinación de otros factores genéticos y ambientales.

Queratoderma palmoplantar

Abarca un grupo de patologías que pueden ser clínicamente difíciles de distinguir. La hiperqueratosis de palmas y plantas ocurre en forma difusa o focal y puede asociarse con otros hallazgos ectodérmicos. Obedece a mutaciones en K9 y K16.

La forma epidermolítica (EPPK) es una enfermedad autosómica dominante que se presenta en las primeras etapas de la vida. Hay citolisis histológica en las capas suprabasales de la epidermis gruesa; con microscopia electrónica se observan agregados de filamentos de queratina.

La hiperqueratosis difusa amarillenta de palmas y plantas sin otras manifestaciones clínicas orientó la búsqueda a alteraciones genéticas en el gen KRT9 por su expresión específica en las células suprabasales de la piel plamoplantar. El análisis de tres familias con EPPK leve reveló mutaciones en el gen KRT1. En la forma Unna-Thost se identificó una mutación inusual en el gen KRT1.

Otros tipos de queratodermia palmoplantar incluyen la variante Curth-Macklin, detectada en varias generaciones de una familia afroamericana, se caracteriza por filamentos de queratina anormales en la capa espinosa y granular. La alteración genética es en el cromosoma 12 (donde se codifican las queratinas tipo II).

La forma focal no afecta o sólo compromete en forma leve las uñas y no hay compromiso de la cavidad oral. Se identificaron mutaciones en la secuencia de iniciación de la hélice de K16.

Trastornos de la queratina no epidérmica

Otros tejidos expresan ciertas queratinas, cuyas mutaciones se asocian con fenotipos particulares de patología. El nevus blanco es un trastorno benigno autosómico dominante, por mutaciones en K4 o K13.

La distrofia corneal epitelial de Meesmann se hereda en igual forma. Se caracteriza por la presencia de quistes intraepiteliales en la córnea anterior, llenos de restos intracelulares y, probablemente, agregados de queratina. Se inicia durante la infancia pero puede comenzar más tardíamente. El trastorno habitualmente es asintomático y no hay alteraciones visuales. Los enfermos, por la fragilidad de la córnea, pueden no tolerar lentes de contacto. Las queratinas K12 y K13 se expresan específicamente en las células epiteliales de la córnea; esto permitió identificar mutaciones en los respectivos genes.

Las queratinas epiteliales K8 y K18 se expresan en hígado, páncreas y epitelio intestinal y se han encontrado mutaciones en K18 en pacientes con cirrosis criptogénica.

Los resultados de estudios en animales sugieren que mutaciones en K8 o K18 pueden predisponer a los enfermos a patología hepática de comienzo tardío.

Trastornos de la queratina del cabello

Los genes de las queratinas del pelo tipo I y tipo II se localizan en los cromosomas 17 y 12, respectivamente. El moniletrix es una patología autosómica dominante infrecuente con expresión fenotípica variable, desde pérdida leve del cabello hasta alopecía casi completa. La microscopia electrónica revela defectos en la estructura de los microfilamentos del cabello. Puede haber queratosis folicular y anormalidades de las uñas.

Genética molecular en el diagnóstico de estas patologías. Diagnóstico prenatal

Antes de la identificación de las mutaciones mencionadas, el diagnóstico sólo se realizaba mediante el análisis histológico. Aunque este estudio sigue teniendo enorme importancia, la posibilidad de realizar análisis genético permite identificar la alteración exacta.

La evidencia a la fecha (con excepción de K8 y K18) sugiere la presencia de dos "zonas calientes" que son las secuencias limítrofes de la ALFA-hélice central. Se han encontrado seudogenes de K6, K8, K14, K16, K17, K18 y K19. El avance genético también permite considerar otras posibilidades de tratamiento.

Si bien muchos de los trastornos mencionados no son lo suficientemente graves como para justificar el diagnóstico prenatal, éste puede ser necesario en formas graves como EBS-DM, EBIC o PC grave. Cuando se conoce la mutación familiar puede efectuarse diagnóstico prenatal en muestras de vellosidades coriónicas desde las primeras etapas de la gestación.

Conclusiones

Un sistema de registro continuo y accesible es esencial dado el creciente número de mutaciones identificadas. El Epithelial Genetics Group de la Universidad de Dundee estableció el Intermediate Filament Mutation Database, un catálogo de mutaciones que brinda información detallada acerca de su frecuencia, localización y expresión clínica.

En la última década se identificaron mutaciones en 18 genes de queratina. Además de permitir un mejor abordaje diagnóstico, es de esperar que el avance etiológico se asocie con otras posibilidades de terapia destinadas a aliviar la importante sintomatología asociada con estas entidades.

 

Ref : INET, SAMET, DERMA