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CAPÍTULO 5

Citogenética: parte 2, reordenamientos cromosómicos estructurales e impacto reproductivo MICHAEL T. MENNUTI, MD

REORDENAMIENTOS CROMOSÓMICOS ESTRUCTURALES Y SU FRECUENCIA EN LA POBLACIÓN GENERAL La estructura de cada cromosoma se evalúa como parte del estudio cromosómico para detectar 1) evidencia de pérdidas o ganancias de material, 2) reordenamientos internos en los cromosomas, 3) intercambio de material entre miembros del mismo par de cromosomas, o 4) intercambio de material entre cromosomas de pares diferentes. Los reordenamientos se describen en función del examen microscópico de los cromosomas y del patrón de bandas interno del cromosoma(s) reordenado(s). Dependiendo de la población estudiada y de los métodos utilizados, los reordenamientos cromosómicos se observan en 1:200-1:500 individuos 1,2. Se observan reordenamientos inesperados en los estudios cromosómicos prenatales en el extremo superior de esta estimación.

CLASIFICACIÓN DE LOS REORDENAMIENTOS CROMOSÓMICOS ESTRUCTURALES COMO EQUILIBRADOS O NO EQUILIBRADOS El análisis cromosómico con bandeo G se utiliza para determinar si los reordenamientos estructurales son equilibrados, es decir, que se conserva todo el material genético aunque una porción de material cromosómico puede estar alineada en una secuencia diferente en el cromosoma en cuestión, o puede desplazarse a otro cromosoma. La determinación de que un reordenamiento es equilibrado se basa en el bandeo de alta resolución e implica que, en la evaluación clínica, la persona con la reorganización no tiene rasgos dismórficos, malformaciones estructurales ni retrasos del desarrollo compatibles con aneuploidía. Los reordenamientos estructurales pueden producirse en un único cromosoma (p. ej., inversión equilibrada) o entre miembros de dos o más cromosomas diferentes (p. ej., translocación equilibrada). En cambio, los reordenamientos desequilibrados se definen como la pérdida o ganancia de un segmento cromo-

sómico visible mediante microscopia. La pérdida o ganancia de segmentos menores de 5-10 Mb requiere su detección por otros métodos, en particular micromatrices cromosómicas. Los reordenamientos no equilibrados pueden producirse en un único cromosoma (p. ej., una deleción terminal en el extremo de un brazo del cromosoma o cerca de este) o entre miembros de distintos pares cromosómicos, en los que hay materiales tanto eliminados como duplicados, como puede suceder en las translocaciones recíprocas no equilibradas. Las micromatrices cromosómicas (CMA, chromosomal microarray) proporcionan más precisión para definir los reordenamientos estructurales no equilibrados y suelen permitir la detección de reordenamientos más complejos de lo que se observa mediante estudios citogenéticos tradicionales con bandeo G de alta resolución.

REORDENAMIENTOS ESTRUCTURALES DE NOVO Los cambios cromosómicos estructurales equilibrados pueden considerarse de novo cuando no se heredan de un progenitor. Se producen debido a la rotura de uno o varios cromosomas en una o más localizaciones, tras la que se vuelven a unir los extremos rotos, de modo que la alineación en el estudio microscópico del cromosoma(s) es diferente a la secuencia habitual de bandas. Cuando se pierden porciones de material cromosómico en el proceso, el reordenamiento estructural es no equilibrado. Se ha estimado que los reordenamientos de novo se producen en alrededor de 1-2/1.000 estudios cromosómicos prenatales. Aunque parezcan equilibrados, se debería realizar una evaluación adicional mediante micromatrices para identificar pequeños desequilibrios que tal vez no sean evidentes mediante cariotipo con bandeo G. En ocasiones, cuando los reordenamientos estructurales de novo que parecen ser equilibrados se estudian con micromatrices, resultan más complejos de lo que es evidente mediante citogenética estándar y pueden presentar una pérdida o ganancia clínicamente significativa de material cromosómico o pueden causar

© 2020. Elsevier España, S.L.U. Reservados todos los derechos 39 04, Descargado para Santos Eduardo Toledo Campos ([email protected]) en Universidad Cesar Vallejo de ClinicalKey.es por Elsevier en septiembre 2020. Para uso personal exclusivamente. No se permiten otros usos sin autorización. Copyright ©2020. Elsevier Inc. Todos los derechos reservados.

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la alteración de un gen o región reguladora. Esta alteración puede detectarse en algunos casos mediante secuenciación.

TIPOS DE REORDENAMIENTOS ESTRUCTURALES QUE AFECTAN AUNÚNICO CROMOSOMA Las deleciones terminales de cromosomas se pueden producir debido a una única rotura en el cromosoma con pérdida del fragmento terminal, que ya no está unido al centrómero en la división celular subsiguiente. Las deleciones o duplicaciones terminales del extremo de un cromosoma pueden reconocerse citogenéticamente porque, además de un cambio del patrón de bandeo, pueden producir una modificación de la proporción de la longitud de los brazos corto y largo del cromosoma. Por lo general, las deleciones pequeñas son más compatibles con la supervivencia. Entre los ejemplos de síndromes de deleción que se han descrito mediante su detección citogenética, pueden citarse el síndrome de Wolf-Hirschhorn (deleción 4p) y el síndrome de maullido de gato (deleción 5p). El diagnóstico citogenético de deleciones es infrecuente en comparación con su detección mediante micromatrices.

CROMOSOMAS EN ANILLO Los cromosomas con roturas simultáneas en el brazo corto y el brazo largo pueden adoptar la configuración de un anillo después de que vuelvan a unirse los extremos rotos (fig. 5.1). El diagnóstico de un cromosoma en anillo implica la deleción de los fragmentos terminales que se producen por la rotura, y el anillo suele incluir segmentos de tamaño variable del brazo corto y del brazo largo de ese cromosoma. Los anillos del mismo cromosoma se manifiestan con una amplia gama de hallazgos fenotípicos. Durante la mitosis, los anillos pueden perderse, duplicarse, contraerse o formar anillos entrelazados duplicados. El mosaicismo para un anillo combinado con variaciones de la constitución del anillo en distintos porcentajes de células dificulta la predicción del fenotipo cuando se encuentra un anillo en el diagnóstico citogenético prenatal. El asesoramiento prenatal depende no solo de la revisión de la literatura, sino también de los hallazgos anatómicos mediante pruebas de imagen, como la ecografía y/o la RM. Los cromosomas en anillo diagnosticados inicialmente mediante micromatrices en la etapa prenatal suelen dar lugar a hallazgos muy inusuales que se resuelven mejor mediante la visualización citogenética confirmatoria del anillo y de las variantes observadas Los anillos implican a un miembro de un par cromosómico y se deben a eventos de novo. Su recurrencia no es probable, excepto en los casos infrecuentes de mosaicismo gonadal para el cromosoma en anillo en uno de los progenitores.

FIG. 5.1 Cromosoma 3 normal a la izquierda ycromosoma 3 en anillo a la derecha.

ISOCROMOSOMAS Los isocromosomas son cromosomas compuestos por imágenes especulares de uno de los brazos del cromosoma. Como resultado, el brazo opuesto del cromosoma puede eliminarse y las células solo tendrán una única copia del material genético en el brazo presente en el miembro normal del par homólogo. El otro homólogo tiene tanto el brazo corto normal como el brazo largo normal (fig. 5.2). Esto provoca que las células con un isocromosoma tengan una trisomía para el brazo que está duplicado en el isocromosoma y una monosomía para el brazo que no está presente en el isocromosoma. Se han propuesto varios mecanismos para la formación de isocromosomas, como la división errónea del centrómero o la rotura de la cromátida hermana y la nueva fusión en un área adyacente al centrómero. Muchos isocromosomas tienen dos centrómeros y son dicéntricos. En el cromosoma X se observa un isocromosoma del brazo largo en el 15-18% de los casos de síndrome de Turner y el fenotipo se debe a la presencia de una única copia de Xp (en el otro X normal). Los isocromosomas de Yp suelen ser dicéntricos y la pérdida de este Y estructuralmente anormal puede provocar mosaicismo para una línea celular 45,X (v. pág. 34, cap. 4) A diferencia del isocromosoma del brazo largo del X y del Y isodicéntrico, otros isocromosomas que se observan en el diagnóstico prenatal suelen ser derivados adicionales de pequeño tamaño y en mosaico. Varios de estos se clasificaron inicialmente como cromosomas marcadores hasta que se identificó la fuente del material genético y se describió un síndrome. Entre los isocromosomas que pueden encontrarse en el diagnóstico prenatal, se incluyen 1) el síndrome de ojo de gato debido a un isocromosoma consistente en una fusión del brazo corto, los centrómeros y un brazo lar-

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CAPíTULO 5 Citogenética: parte 2, reordenamientos cromosómicos estructurales

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FIG. 5.2 Cariotipo de una paciente con características clínicas de síndrome de Turner. El cromosoma X de la izquierda es normal y el de la derecha es un isocromosoma del brazo largo del cromosoma X. Laflecha señala la imagen especular del brazo largo que está por encima del centrómero.

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go proximal del cromosoma 22, 2) la tetrasomía 15q debido a un isocromosoma consistente en los brazos cortos, centrómeros y brazo largo proximal de 15q y 3) el síndrome de Pallister-Killian, que suele deberse a mosaicismo para un isocromosoma de 12 p (tetrasomía 12p). La asociación de una hernia diafragmática suele permitir el diagnóstico por amniocentesis cuando el feto tiene el síndrome de Pallister-Killian. Una característica interesante del síndrome de Pallister-Killian es que el mosaicismo está limitado a ciertos tejidos, de modo que el hallazgo no suele observarse en la sangre periférica mediante análisis cromosómico.

INVERSIONES PARACÉNTRICAS Existen dos tipos de inversiones cromosómicas que tienen efectos muy diferentes sobre el potencial reproductivo. Las inversiones paracéntricas pueden producirse cuando hay dos roturas en el mismo brazo cromosómico (es decir, a un lado u otro del centrómero) y se vuelven a unir después de que el segmento entre las roturas gire 180 grados (fig. 5.3A). Las inversiones paracéntricas equilibradas pueden heredarse mediante transmisión familiar, y el único efecto fenotípico es la disminución del potencial reproductivo. Dependiendo del tamaño de la inversión, es difícil que el segmento invertido se alinee y

se recombine con el homólogo no invertido durante la meiosis. Si existe un número par de entrecruzamientos en el segmento invertido durante la meiosis, el producto de la concepción tendrá un 50% de probabilidades de heredar la inversión paracéntrica equilibrada o el homólogo normal que no está invertido. Si se produce un número impar (p. ej., 1, 3, 5) de entrecruzamientos en el segmento invertido, las células hijas heredarán un cromosoma derivado acéntrico que se perderá en las siguientes divisiones celulares, o un gran cromosoma derivado dicéntrico con deleción de material (fig. 5.3B). En ambos casos, sería de esperar que en la fecundación estas inversiones diesen lugar al fracaso del desarrollo precoz o a un aborto.

INVERSIONES PERICÉNTRICAS Las inversiones pericéntricas son más frecuentes que las paracéntricas y se producen cuando las roturas están en brazos opuestos o lados opuestos del centrómero (fig. 5.3A). El emparejamiento durante la meiosis requiere la formación de un bucle de inversión. A semejanza de las inversiones paracéntricas, un número par de intercambios o entrecruzamientos en el bucle de inversión dará lugar a gametos normales, de los que la mitad heredarán la inversión pericéntrica equilibrada. En cambio, un número impar de

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entrecruzamientos dará lugar a gametos aneuploides, que tendrán una trisomía para la porción distal del brazo corto y una monosomía para la porción distal del brazo largo (fig. 5.3C), o bien los cromosomas derivados pueden tener una monosomía de la porción distal del brazo corto y una trisomía de la

porción distal del brazo largo. La combinación de una región monosómica y una región trisómica podría no ser compatible con el nacimiento de un niño vivo a menos que la monosomía sea pequeña. Cuanto menor sea el segmento invertido, mayores serán la trisomía parcial y la monosomía parcial, y

FIG. 5.3 (A) Las inversiones paracéntricas se producen cuando hay dos roturas en el mismo brazo cromosómico, es decir, ambas roturas están en el mismo lado del centrómero. En el ejemplo quese muestra arriba, las roturas se producen en el brazo largo entre (B-C) y (E-F). El segmento CDE se voltea a continuación 180 grados y los extremos se vuelven a fusionar. La nueva secuencia desegmentos es A-centrómero-BEDCF. Las inversiones pericéntricas se producen cuando hay una rotura a ambos lados del centrómero. En el ejemplo que se muestra arriba, la rotura en el brazo corto se produce entre A y el centrómero, mientras que la del brazo largo se produce entre D y E. Elsegmento que incluye el centrómero se voltea a continuación 180 grados y los extremos se vuelen a fusionar. La nueva secuencia se segmentos es ADCB-centrómero-EF. (B) Inversión paracéntrica heterocigota. En el apareamiento durante la mitosis se forma un bucle. Un número impar deentrecruzamientos en el bucle (se muestra uno de ellos) da lugar a un gran cromosoma dicéntrico ya un fragmento acéntrico menor. La rotura subsiguiente del gran cromosoma dicéntrico puede dar lugar a derivados con deleciones de una porción del ADN. Existe un 50% de probabilidades de que la descendencia normal herede el homólogo normal o el homólogo con la inversión paracéntrica. (C)Inversión pericéntrica. En el apareamiento durante la mitosis se forma un bucle. Un número impar de entrecruzamientos en el bucle (se muestra uno) produce homólogos con duplicación del brazo corto y deleción del brazo largo o deleción del brazo corto y duplicación del brazo largo. La descendencia normal tiene un 50% de probabilidades de heredar la inversión equilibrada. Descargado para Santos Eduardo Toledo Campos ([email protected]) en Universidad Cesar Vallejo de ClinicalKey.es por Elsevier en septiembre 04, 2020. Para uso personal exclusivamente. No se permiten otros usos sin autorización. Copyright ©2020. Elsevier Inc. Todos los derechos reservados.

CAPíTULO 5 Citogenética: parte 2, reordenamientos cromosómicos estructurales mayor será la probabilidad de un aborto espontáneo precoz. Por tanto, las inversiones pericéntricas grandes tienen una probabilidad mayor de dar lugar al nacimiento de un niño con aneuploidía, mientras que algunas inversiones pericéntricas pequeñas tienen más probabilidades de asociarse a abortos de repetición debido a la duplicación y/o deleción de segmentos cromosómicos grandes.

PREOCUPACIÓN SOBRE LASINVERSIONES PERICÉNTRICAS FRECUENTES DEL CROMOSOMA 9

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La presencia de una inversión en el cromosoma 9 es tan frecuente que se clasifica como una variante normal. Se produce en el 1-2% de la población normal. Los puntos de rotura suelen darse en p11 en el brazo corto y q12 o q13 en el brazo largo. Esta inversión no se ha asociado con ninguna característica fenotípica ni con efectos reproductivos adversos como pueden ser una mayor frecuencia de abortos o formas no equilibradas en la descendencia de los portadores. Debido a la frecuencia de este hallazgo en la población general, no es sorprendente que se hayan descrito individuos que son homocigotos para la inversión del cromosoma 9 y tampoco parecen tener características fenotípicas ni problemas reproductivos relacionados con la inversión. A semejanza de otras inversiones equilibradas, la inversión pericéntrica del cromosoma 9 se transmite de forma dominante. Es previsible que la mitad de la descendencia normal de un progenitor con esta inversión la tenga. Algunos laboratorios no describen las variantes normales en sus informes, incluida la inversión pericéntrica del cromosoma 9. Si esta se cita en el informe, la nomenclatura del cariotipo tras 46,XX o 46,XY debería indicar (inv9) (p11q12) o (inv9) (p11q13). La explicación habitual para no citar una inversión pericéntrica del cromosoma 9 es que no es susceptible de actuación médica. De forma similar, otras variantes normales no suelen indicarse.

TIPOS DE TRANSLOCACIONES EQUILIBRADAS En el ser humano, se distinguen dos tipos diferentes de translocaciones equilibradas. Las translocaciones robertsonianas, que implican la fusión céntrica de dos cromosomas acrocéntricos y se producen en alrededor de 1:1.000 personas, y las translocaciones recíprocas equilibradas que implican el intercambio de material entre cualquiera de los cromosomas y se producen en alrededor de 1:700-1:750 personas. Las translocaciones roberstonianas se producen entre dos cromosomas acrocéntricos, que son los cromosomas 13, 14, 15, 21 y 22. Mediante la fusión de dos cromosomas acrocéntricos, los portadores equilibrados solo tienen 45 cromosomas claramente independientes en sus células. Las roturas que cau-

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san la translocación suelen producirse en los brazos cortos. Cuando se produce la fusión, el material del brazo corto se pierde en las divisiones subsiguientes, pero esto carece de implicaciones clínicas. La translocación robertsoniana más frecuente en el ser humano es un cromosoma de fusión 13/14. La designación citogenética del portador equilibrado es 45,XY,rob(13;14) (q10;q10) o 45,XY,der(13;14) (q10;q10). Esta nomenclatura significa que hay 45 cromosomas en las células con un complemento cromosómico sexual masculino normal y una translocación robertsoniana con un cromosoma derivado que está compuesto por los cromosomas 13 y 14 con los puntos de rotura en q10, que está justo en el centrómero. Algunos cromosomas con translocación robertsoniana tienen solo un centrómero visible, mientras que otros son dicéntricos. Basándose en la diferencia del número de cromosomas, las translocaciones robertsonianas se detectan con facilidad mediante análisis citogenético estándar y la mayoría son familiares. La fusión de estos dos cromosomas no afecta a la función ni tiene ninguna característica fenotípica asociada. El material del brazo corto situado por encima del centrómero suele perderse en las divisiones celulares subsiguientes.

RIESGOS REPRODUCTIVOS ASOCIADOS CON TRANSLOCACIONES ROBERTSONIANAS Hay seis combinaciones potenciales de los tres cromosomas que pueden pasar a los gametos, pero no se producen con igual frecuencia (v. fig. 5.4). La segregación de los dos cromosomas independientes con una estructura normal (p. ej., en el caso de una translocación 13/14, los cromosomas individuales 13 y 14) dará lugar a un gameto que tendrá una constitución cromosómica normal y producirá la concepción de un embarazo con dotación 46,XY o 46,XX, siempre que el otro miembro de la pareja haya aportado un dotación cromosómica normal. Si el cromosoma de fusión pasa a un gameto, el producto de la concepción tendrá el mismo reordenamiento equilibrado que el progenitor. Por tanto, se puede garantizar a los individuos con una translocación equilibrada que pueden tener una descendencia normal y se les debería decir que la mitad de sus hijos normales serán portadores de la translocación. En ocasiones, el cromosoma de fusión y uno de los homólogos independientes se segreg...