Genética, ¿ética?

Foto de He Jiankui . Crédito de Mark Schiefelbein disponible en apnews

Ya he publicado varios artículos sobre la técnica para editar genes en el genoma denominada CRISPr. Esta nueva tecnología ha revolucionado la posibilidad de hacer terapia génica, corrigiendo errores en cierto genes en animales. Pero en humanos aún no ha sido aprobada.

Sin embargo el año pasado en 2018 un investigador de China, anunció en los medios, incluso mediante un video en YouTube que les adjunto abajo, que había logrado editar un gen de un receptor para el virus HIV en dos embriones humanos que nacieron y se llaman Nana y Lulu.

Lo logró porque realizó la modificación genética en las niñas cuando eran embriones que luego fueron implantados en su madre. Los padres en este caso son una mujer joven de 22 años y un varón de 32 con infección de HIV. Su objetivo era que los hijos fueran resistentes al virus mediante la inutilización de un gen que codifica para un receptor de las células, que interviene en la entrada y diseminación del virus. El gen del receptor es denominado CCR5 .

Lo que no es comprensible es como ocurrió esto sin haber mediado una protocolo científico ni sus resultados fueron publicados en ninguna revista científica, por ende se realizó fuera de las normas éticas de experimentación en humanos.

Este “científico” tenía un lugar de trabajo en Southern University of Science and Technology of China in Shenzhen, luego de especializarse en el extranjero en EEUU en Universidad de Rice y Standford.

Obviamente la Universidad donde esta el laboratorio dijo no estar al tanto de estas investigaciones y que se investigaría al respecto

Si bien el dice que las bebés no han tenido ningún efecto secundario, eso no es posible saberlo ahora, sobre la técnica no se sabe tanto como para estar seguros de la posibilidad de edición del genoma en otros sitios de mismo.

Fuentes:

  1. Más información sobre el tema en Genotipia y en este otro artículo
  2. Noticia de APNws
  3. Proyecto del investigador

Avances que sugieren la posibilidad de alargar la vida en ratones

Hace tiempo que es sabido que a medida que las células envejecen los telómeros, (extremos de los cromosomas) se van acortando, es una de las razones por la que la famosa Oveja Dolly, primera clonada, vivió muy poco. Es que el clon se hizo con células de tejido adulto, ya envejecidas. Sin entrar en detalles complejos sobre los telómeros, pareciera que una de sus funciones es evitar o proteger los extremos de los cromosomas y a medida que envejecemos se acortan provocando pérdidas de información genética que llevan a la apoptosis celular.

Fuente

Sin más preámbulos quería dejarles esta noticia que leí y me pareció muy interesante

Dada la relación entre telómeros y envejecimiento -los telómeros se acortan a lo largo de la vida, así que los organismos más viejos tienen telómeros más cortos-, los científicos se han lanzado a estudiar cómo afecta a los ratones el tener telómeros hiper largos. Los resultados se publican en Nature Communications y muestran solo consecuencias positivas: los animales viven más con mejor salud, sin cáncer ni obesidad. Lo más relevante, para los autores, es que por primera vez se aumenta significativamente la longevidad sin ninguna modificación genética.

Para leer la noticia completa, está disponible en Genética Médica news y puede leerla haciendo clik aquí

Gracias Wikipedia

Siempre he dicho que el proyecto colaborativo de Wikipedia es maravilloso y sigue creciendo y creciendo. La idea de que todos pudieran contribuir a generar una enciclopedia online siempre me sorprendió por lo gigantesco del proyecto. Durante muchos años he escuchado a compañeros científicos desprestigiar a este proyecto. Sin embargo siempre digo que hay que aclararle a la gente lo complejo que es editar en wikipedia y no es que cualquiera puede hacerlo. La llegada de la versión en español fue más compleja y se retrasa un poco en las ciencias a la versión en inglés, pero sigue creciendo. Los que escriben deben tener una vasta  experiencia en escribir correctamente y saber citar bibliografía para que sea validado por los editores. Yo le he intentado alguna vez y se me hizo algo complejo así que lo descarté porque no tenía el tiempo suficiente para hacerlo bien.

Así que mi reconocimiento a todos los que aportan día a día a este proyecto.

Hoy en particular además quiero agradecer a los que han citado a este Blog en la descripción del ARN mensajero en particular a mi página de síntesis de proteínas. Esta página fue escrita en base a una guía de lectura que realicé hace unos cuantos años para mis alumnos de genética básica de la carrera de veterinaria de la Univ. de Buenos Aires La Guía se llamaba Traducción de proteínas y fué publicada por BM press (Guía de lectura de Genética Básica. BMPress Editores. 2006. I.S.B.N.: 987-97692-8-7) dentro de una guía de lectura con varios capítulos, en algunos de los cuales soy autora. Así que gracias por haberme considerado lo suficientemente confiable.

Saludos

Genes de terneza. Ejercitacion resuelta

Introducción: La calidad de la carne constituye un importante factor de interés económico y es la terneza, el atributo más apreciado por los consumidores de todo el mundo. Sin embargo, es una característica de compleja medición en el momento de la faena.

Hoy la Argentina está a la vanguardia, junto con Australia y Estados Unidos, en los análisis que determinan la capacidad genética de los rodeos para producir carne tierna.

Trabajos científicos de los últimos años han demostrado que el “tiernizado” “post mortem” de las carnes se debe a la existencia de dos enzimas, Calpaína y Calpastatina que actuando en forma coordinada degradan las fibras musculares quitándoles el “rigor mortis” luego de la faena. La Calpaína es la enzima principal de estos procesos de maduración y las variantes más activas de la enzima confieren mayor terneza a la carne. La Calpastatina codifica para una fosforilaza, enzima inhibidora de la calpaína, según el estado alélico en que se encuentre. En forma inversa a la anterior, en este caso las variantes menos activas de esta enzima confieren mayor terneza.

Para cada marcador se ha encontrado una variante más favorable a la terneza (+) y una menos favorable (-). Al tener los bovinos dos alelos de cada gen, uno proveniente del padre y otro de la madre, para un animal hay entonces tres genotipos posibles para cada marcador.

En la actualidad el componente genético de la terneza se explica con la presencia de 4 mutaciones, 2 en el gen de Calpastatina (Calpastatina 2959 y Calpastatina UoG) y 2 en el gen de Calpaína (Calpaína 316 y Calpaína 4751). Por ejemplo, para el gen de la calpaína, la mutación en la posición 316 corresponde al cambio de una base en el ADN (citosina por guanina), que produce un cambio en la estructura de la proteína al reemplazar el aminoácido alanina (GCC) por glicina (GGC).

Dado que estos genes se heredan en forma mendeliana, es importante incluir en la ficha de cada animal tanto machos como hembras su genotipo para Calpaína y Calpastatina y su Índice de Terneza combinado. La información de los genes de terneza (genotipo) se incorpora en Resumen de Padres ANGUS (Catálogos).

Es importante remarcar, que estos marcadores son mas relevantes en la comercialización de carne fresca, es decir aquella que se comercializa cerca de la faena. En nuestro país, 80 %  de la faena tiene como destino el Mercado Interno, dentro de esta modalidad.

Analizando lo anteriormente expuesto, contestar:

  1. ¿Cuáles son las características que se desean mejorar en el ganado vacuno destinado a consumo?
  2. ¿Por qué es posible mejorar esta característica en el ganado?
  3. ¿Cuál es el método tradicional para medir terneza? ¿qué aportan los marcadores moleculares en ésta área?
  4. ¿Cuáles son los marcadores moleculares ligados a la cualidad de terneza de la carne? ¿Qué rol juegan estas enzimas en el proceso de tiernización de la carne?
  5. ¿Qué beneficio trae el conocimiento de estos genes al mejoramiento de esta raza vacuna?
  6. ¿Cuál es el número de alelos favorables [+] considerando que son 4 los marcadores moleculares disponibles para los genes de terneza?
  7. Dado que la capacidad de predecir terneza de los cuatro marcadores es aditiva, a mayor cantidad de las variantes más favorables, mayor probabilidad de obtener individuos con carne tierna. Indique una metodología que pueda emplearse en la detección del número de alelos favorables para la selección de reproductores por terneza.

Bibliografía: Adaptado de:

Guitou, Horacio (2010). Marcadores Moleculares de Terneza: CALPAÍNA Y CALPASTATINA. Una nueva herramienta para el mejoramiento genético de los rodeos bovinos de carne. Revista AnGus 249. Pág. 73-77.

ACTIVIDAD RESUELTA

¿Cuáles son las características que se desean mejorar en el ganado vacuno destinado a consumo?

Para poder contestar esta pregunta, se sugiere buscar información bibliográfica. Ejemplo, del Instituto de Promoción de la Carne Vacuna Argentina (IPCVA).

Los productores desean seleccionar a los mejores animales para lograr una mayor área de ojo de bife, menor cantidad de grasa dorsal o menor porcentaje de grasa intramuscular. A estas características de interés para los consumidores, se sumó la terneza de la carne. La terneza de la carne se define, como la dificultad o la facilidad con la que una carne se puede cortar o masticar.

¿Por qué es posible mejorar esta característica en el ganado?

El mejoramiento es posible porque esta característica se encuentra gobernada por ciertos genes, con lo cual la terneza es un carácter heredable, sensible al mejoramiento.

Además, estos genes se heredan en forma mendeliana, y la descripción del genotipo para estos genes de terneza ya se está incluyendo en el Resumen de Padres ANGUS (Catálogos).

¿Cuál es el método tradicional para medir terneza? ¿qué aportan los marcadores moleculares en ésta área?

El método de “Warner-Bratzler” es el tradicional para medir la terneza de la carne y consiste en cortar la carne con una guillotina al momento de la faena y medir la fuerza de corte en kilogramos. Debido a que este método es poco práctico en estudios genéticos en donde se deben medir los caracteres en los progenitores y la progenie, la utilización de los marcadores moleculares permite ganar en tiempo y en costo y evita la faena de ejemplares.

¿Cuáles son los marcadores moleculares ligados a la cualidad de terneza de la carne? ¿Qué rol juegan estas enzimas en el proceso de tiernización de la carne?

Los marcadores moleculares son las distintas variantes alélicas de los genes que codifican para las enzimas Calpaína y Calpastatina. Las diferencias en los alelos se deben a mutaciones puntuales (SNPs o Single Nucleotide Polymorfhism).

Trabajos científicos de los últimos años han demostrado que el “tiernizado” “post mortem” de las carnes se debe a la existencia de dos enzimas, Calpaína y Calpastatina que actuando en forma coordinada degradan las fibras musculares quitándoles el “rigor mortis” luego de la faena. La Calpaína es la enzima principal de estos procesos de maduración y las variantes más activas de la enzima confieren mayor terneza a la carne. La Calpastatina codifica para una fosforilaza, enzima inhibidora de la calpaína, según el estado alélico en que se encuentre. En forma inversa a la anterior, en este caso las variantes menos activas de esta enzima confieren mayor terneza.

¿Qué beneficio trae el conocimiento de estos genes al mejoramiento las raza vacunas?

La identificación en las diferentes razas bovinas de mutaciones puntuales (SNPs o Single Nucleotide Polymorfhism) asociadas a variantes genéticas de mayor o menor terneza en los genes de CALPAÍNA y CALPASTATINA, ha sido el puntapié inicial para el mejoramiento genético de los rodeos en lo que respecta a la terneza de su carne. Los animales que poseen las variantes más favorables de cada gen tienen más probabilidades de generar carne tierna que los que poseen las variantes menos favorables.

¿Cuál es el número de alelos favorables [+] considerando que son 4 los marcadores moleculares disponibles para los genes de terneza?

El componente genético de la terneza se explica con la presencia de 4 mutaciones, 2 en el gen de Calpastatina (Calpastatina 2959 y Calpastatina UoG) y 2 en el gen de Calpaína (Calpaína 316 y Calpaína 4751).

Un individuo como máximo puede presentar las 8 variantes favorables (individuo diploide).

Entre los individuos con los genotipos más y menos favorables (8 genes favorables vs 0 genes favorables), existe una diferencia en la terneza de más de 1,4 Kg (30%) medida con el método de Resistencia al Corte de Warner – Bratzler a los 14 días post faena. Las VARIANTES MÁS FAVORABLES de un gen o marcador se designan [+] y las MENOS FAVORABLES [-], los bovinos poseen una copia de cada gen provenientes del padre y otra de la madre, el genotipo óptimo de cada gen o marcador es [++], el genotipo intermedio es [+ -] y el genotipo menos favorable es [- -]. Un GENOTIPO [++] significa que el animal que lo posee es homocigota para la variante de mayor terneza para los dos genes y por lo tanto es un individuo con un 100% de capacidad para transmitir dichas características genéticas a su descendencia.

Dado que la capacidad de predecir terneza de los cuatro marcadores es aditiva, a mayor cantidad de las variantes más favorables, mayor probabilidad de obtener individuos con carne tierna. Indique una metodología que pueda emplearse en la detección del número de alelos favorables para la selección de reproductores por terneza.

Para la detección e identificación de las variantes alélicas de los genes que codifican para calpaína y calpastatina, respectivamente, se puede diseñar una metodología que abarque la amplificación por PCR de ambos genes, y una digestión con enzimas de restricción que permita discriminar que variante alélica está presente, siempre y cuando las mutaciones coincidan con sitios de reconocimiento de enzimas de restricción conocidas, creando un sitio nuevo, y/o eliminando otro existente. Por ejemplo, para el gen de la calpaína, la mutación en la posición 316 corresponde al cambio de una base en el ADN (citosina por guanina), que produce un cambio en la estructura de la proteína al reemplazar el aminoácido alanina (GCC) por glicina (GGC).  Alternativamente, se puede mandar a secuenciar el fragmento amplificado.

Parálisis Periódica Hiperkalémica (HYPP) en equinos. Monografías de alumnos

En esta ocasión les dejo la monografìa realizada por la alumna Betiana Tscherig acerca de la  Parálisis Periódica Hiperkalémica (HYPP) en equinos y su forma de diagnóstico por técnicas de biología molecuar. Espero les sirva a todos aquellos en el camino de aprender y los interesados en aprender sobre el tema

Saludos

Gaby

Tscherig. Imagen 2

Escuela de Medicina Veterinaria y Producción agroindustrial.

arálisis periódica hipercalémica (HYPP) en equinos.

Con la presente monografía se darán a conocer con detalles, aspectos propios de la Parálisis Periódica Hipercalémica (HYPP) haciendo especial hincapié en el área genética. Se trata de una enfermedad genética de tipo autosómica dominante presente en los equinos que básicamente afecta los canales de sodio en las células del músculo y la capacidad para regular los niveles de potasio en la sangre.

Esta enfermedad presenta una amplia variedad de síntomas clínicos y se generalizó cuando los criadores trataron de producir caballos con musculatura pesada. Hipótesis que posteriormente se descartó.

Se debe tener presente que dicha afección no solo se produce en equinos sino que también lo hace en los seres humanos, en los cuales se denomina Gamstorp adynamy episódica.

Características propias de la Parálisis Periódica Hipercalémica.

Herencia.

La Parálisis Periódica Hipercalémica es una enfermedad muscular que se presenta en los descendientes del semental  Cuarto de Milla “Impressive” (AQHA 767246), oriundo Oklahoma, Estados Unidos. El semen de este equino fue seleccionado y utilizado de manera intensa gracias a las cualidades de conformación de dicho semental, desconociendo aún la mutación. Tal es así que a partir del año 2003 se registraron más de 55.000 equinos vivos relacionados en su genealogía con Imprenssive (según registros de la AQHA), pero se sabe que contribuyó a la composición genética de 2.9 millones de caballos registrados (Rudolph et al., 1992).

En la actualidad se dice que la Parálisis Periódica Hipercalémia equina se presenta en 1 de cada 50 caballos cuarto de milla. También se ha reportado su presencia en varias líneas de caballos tales como Apaloosa y Pintos (Church 1995, Rudolph et a/, 1992).

En 1996, el Dr. Naylor sugirió como hipótesis que las anomalías en la transmisión del potencial de membrana de los caballos HYPP-positivo podrían conducir a la hipertrofia muscular característica en esta línea. Doctores expertos de la Universidad de California Davis y de la Universidad de Valberg, Minnesota, llevaron a cabo los análisis musculares para apoyar o refutar esta hipótesis mediante biopsias del músculo glúteo pero no encontraron ninguna diferencia en cuanto al porcentaje de contracción, edades o tamaño de las fibras y ninguna asociación con la gravedad clínica. Por lo tanto, su investigación descartó la hipótesis del Dr. Naylor.

Características genéticas.

La parálisis periódica hipercaliémica (HYPP) es una enfermedad genética de herencia autosómica dominante, es decir que es requerida una sola copia del gen (alelo) para que se presente la enfermedad.

Durante un estudio genético llevado a cabo en Stichting Klinisch Genetisch Centrum de Leiden (Holanda) en humanos se determinó que la enfermedad está causada por mutaciones en el gen SCN4A, que codifica la subunidad alfa (α) del canal de sodio muscular o canal de tipo IV. Se trata de una proteína transmembrana de 1.836 aminoácidos que, junto a la subunidad beta (β) del canal, media la permeabilidad de las membranas musculares excitables a los iones de sodio. El canal adopta conformaciones abiertas o cerradas en función de las diferencias de voltaje y el sodio pasa a través del poro de acuerdo con su gradiente electroquímico. El gen, que tiene 24 exones y se localiza en el cromosoma 17q23.3, fue identificado como la causa de la enfermedad mediante cartografía genética y análisis mutacional. (B. Narberhaus; 2008)

Normalmente para evitar que el músculo se contraiga continuamente, el canal de sodio se cierra mediante su compuerta de inactivación rápidamente después de que se abra y tome contacto con el ion. Con el tiempo, los iones de potasio salen de las células musculares, repolarizando así a las células y provocando el bombeo de calcio fuera del aparato contráctil para relajar el músculo. (Ganong, 2010)

Mediante el estudio génico de Narberhaus y otros investigadores, se determinó además que se presenta un cambio en heterocigosis, una transición nucleotídica de Citocina a Timina en el exón 13 del gen, que resulta en una sustitución aminoacídica de treonina (Thr) a metionina (Met) en el residuo 704 de la proteína (c.2111C>T, p.Thr704Met).

En cambio, en el equino esta mutación de punto consiste en una sustitución de Citosina a Guanina en el gen que codifica el dominio transmembranal de la sub-unidad alfa del canal de sodio muscular. El intercambio de citosina por guanina de la proteína SCN4A resulta en la sustitución de un residuo fenilalanina por leucina el cual es más pequeño que el residuo de la fenilalanina, resultando fisiológicamente o electroquímicamente en la fuga del ion sodio, a través del poro de la membrana celular que debería permanecer cerrado cuando no está bajo estimulación nerviosa (que generaría una contracción muscular) (Reynolds, 1997). La mutación en esta especie fue aislada en 1994 por investigadores de la Universidad de Pittsburgh, con una subvención de diversas organizaciones de equinos; los mismos desarrollaron un análisis de sangre el cual es utilizado actualmente para la identificación de los individuos afectados.

Las mutaciones, alteran la estructura normal y la función del canal de sodio e interrumpen de este modo la regulación de la contracción muscular, originando así cierta susceptibilidad a los episodios de parálisis del mismo.

“La sustitución aminoacídica impide la inactivación del canal que sigue normalmente a un potencial de acción, dando lugar a un flujo incontrolado de sodio hacia el interior de la fibra muscular. Como consecuencia, la fibra se despolariza activando la entrada de calcio desde el retículo sarcoplasmatico para causar la contracción del músculo, impidiendo la generación de nuevos potenciales de acción. La entrada masiva de sodio dentro de las células provoca una salida de potasio que explica los niveles aumentados de este catión en sangre que son característicos de la enfermedad.” (B. Narberhaus; 2008)

El fallo de los canales de sodio para inactivar correctamente se ve favorecido frente a  factores como el estrés o cuando los niveles de potasio en la sangre fluctúan. Esto último puede ocurrir con el ayuno seguido por el consumo de un alimento rico en potasio, como la alfalfa. (ucdavis.edu., 2015)

Descendencia.

Desde el año 1998, la AQHA (American Quarter Horse) exige revelar la condición genotípica de la HYPP en los documentos de registro de todos los potros que descienden de alguna línea genética identificada como portadora del gen portador. Si un potro y sus progenitores no han sido analizados para el gen HYPP, los documentos de registro deberán llevar la leyenda: “Este caballo tiene un ancestro conocido como portador del gen HYPP, designado de a cuerdo a las reglas de la AQHA como un defecto genético. La AQHA recomienda realizar el examen respectivo para confirmar la presencia o ausencia de este gen” (Crabbe, 1998).

Según los resultados de los análisis realizados a los equinos para el gen HYPP el documento de registro del animal llevará la designación “N/N”, “N/H” o “H/H”. (Ayala, M., 2005)

Homocigota recesivo: N/N. resulta negativo para la enfermedad, lo cual significa que no es portador del gen HYPP y por ende no lo transmiten, aunque sean descendientes de Impressive.

Heterocigota: N/H. si tiene una copia o alelo del gen el caballo resulta positivo a la mutación. Estos caballos se ven afectados en un grado menor.

Homocigota dominante: H/H. Si tiene dos alelos del gen. Darán lugar a toda la descendencia que lleva el gen defectuoso, independientemente del estado del otro progenitor. El fenotipo se muestra como severamente afectado.

Se concluye con esto que los animales homocigótos para la mutación (H/H) son severamente más afectados que los heterocigótos (N/H) (Beech et al., 1993) y por esto se deben de tener en cuenta las siguientes posibilidades de apareamiento:

  • Un equino (♂ o ♀) heterocigótico para la mutación (N/H), tiene un 50% de probabilidad de transmitir una copia del gen anormal (H) a su descendencia cuando es apareado con un equino normal (N/N) mientras que el otro 50% lleva la mutación (N/H).
  • Un equino (♂ o ♀) heterocigótico para la mutación (N/H), tiene un 75% de probabilidad de procrear un potro con HYPP (50% N/H; 25% H/H), cuando es apareado con otro equino también heterocigótico (N/H)
  • Un equino (♂ o ♀) homocigótico para la mutación (H/H), tiene un 100% de probabilidad de procrear un potro con HYPP (100% N/H), cuando es apareado con un equino normal (N/N). . (Ayala, M., 2005)

De esta forma, sólo cruzando animales sanos (N/N), previamente detectados por diagnóstico molecular de Parálisis Periódica Hipercalémica, podría reducirse la incidencia de la mutación y eventualmente eliminarse (Naylor, et al. 1999, Spier, et al. 1990), a la vez que se conservan los rasgos deseables de la línea del semental Impressive. (Spier, 1993).

Sintomatología.

Los síntomas principales de la enfermedad en el animal son la rigidez, tremor (hiperexcitabilidad) o debilidad muscular, prolapso del tercer párpado, relincho anormal (por afección de los músculos de la laringe) y convulsiones en ocasiones acompañadas de parálisis de músculos respiratorios y cardiacos que pueden derivar en la muerte por falla cardiaca o respiratoria (Bowling et al., 1996). Estos síntomas se manifiestan principalmente en la etapa adulta de los animales afectados, pero pueden aparecer algunos de ellos  entre los dos a tres años de edad dependiendo de la influencia que tienen las prácticas de manejo como el transporte y la alimentación que estimulan dicha alteración (dado que puede ser agravada por incremento de potasio o frío). Factores como la edad, el género, y la cantidad de músculo no son importantes para la predicción de síntomas HYPP.

La HYPP en ocasiones es confundida con el síndrome de cólico ya que los animales afectados normalmente caen por la debilidad muscular, presentando similar incoordinación de las extremidades y los sonidos respiratorios. Pero a diferencia del cólico, la duración de una convulsión es muy rápida y el caballo está totalmente normal después de la recuperación. (ucdavis.edu, 2010)

El ataque convulsivo se produce cuando el potasio sale de la célula al torrente sanguíneo y la célula se llena de sodio produciendo una alteración en la conducción eléctrica hacia los músculos, esto surge como mecanismo compensatorio fisiológico para tratar de evitar el acumulo excesivo de cargas positivas en el interior de la célula. Los equinos son plenamente conscientes y lúcidos durante un ataque. (ucdavis.edu, 2010)

Así mismo, se han reportado manifestaciones subclínicas de animales afectados. (Citado por Moreno Chapa, J. 2007)

Diagnostico de la enfermedad

Una forma de llegar al diagnóstico de la enfermedad es analizando una muestra de sangre conservada en citrato sódico tomada durante uno de los ataques, para confirmar la hipercalemia, ya que en ese momento siempre se manifiesta un repentino incremento en la concentración de potasio en suero (por arriba de 8 a 9 mEq/L). Tal aumento indica que se ha alterado la entrada y salida convencional del electrolito. (Wikipedia, 2014)

El genotipo de los individuos también puede determinarse mediante una Prueba de Reacción en Cadena de  Polimerasa y Polimorfismo de Longitud en Fragmentos de Digestión (PCR-RFLP), que consiste en una amplificación in vitro de un fragmento específico del gen (Ácido DesoxirriboNucléico -ADN) del canal de sodio seguida de una separación electroforética de los productos de PCR digeridos por la enzima de restricción Taq I de los productos amplificados (Rudolph et al., 1992). De esta forma, para distinguir entre un individuo que presenta una mutación y otro que no, se elige la enzima de restricción que reconozca su sitio de corte (en un genotipo u otro), de forma que el corte se efectúe sólo en los individuos de un genotipo determinado. Posteriormente se visualizara este polimorfismo de longitud de fragmento de restricción (RFLP) del ADN amplificado a través de un corrimiento electroforético en gel de agarosa (Rudolph et al. 1992) mostrando en una o dos bandas los productos de PCR digeridos (Griffiths et al 1995, Puertas 1999). Esta técnica muestra una precisión de 99% (citado por Moreno, J. 2007 desde Bowling et al. 1996).

El fragmento del gen donde se da la mutación a través de la amplificación originada por la enzima termoestable Taq polimerasa, proveniente de una bacteria (Thermus aquaticus),  efectúa el proceso de polimerización de una cadena complementaria de ADN, obteniéndose millones de copias del fragmento de interés. (citado por Moreno, J.)

“La enzima de restricción Taq I lo corta si no existe la mutación, originando dos fragmentos, mientras que si la hay sólo se genera un fragmento para encontrar la mutación dentro del gen específico. Esto consiste en una amplificación de un fragmento específico del gen del canal de sodio, el cual es después digerido con una endonucleasa (enzima de restricción Taq l) que lo corta si no existe la mutación, originando dos fragmentos, mientras que si la hay solo se genera un fragmento” (Rudolph et al. 1992).

Los iniciadores a utilizar permiten la amplificación, por la técnica de Reacción en Cadena de la Polimerasa, de la secuencia correspondiente al segmento del gen donde ocurre la mutación, específicamente en la base nitrogenada 2188 de su ADNc. Los iniciadores de PCR son los siguientes (Rudolph et al. 1992):

IVS2F: 5′-GGGGAGTGTGTGCTCAAGATG-3′

IVS3R: 5′-AATGGACAGGATGACAACCAC-3′

La mezcla de reacción se ejecuta mediante el empleo del estuche para PCR Taq & Go para la amplificación.

Para llevar a cabo la verificación del genotipo las bandas observadas por efecto de la digestión de los productos de PCR por la enzima de restricción, deben evidenciar los siguientes genotipos (Rudholp et al. 1992):

  • Normal (homocigoto recesivo, N/N): una banda de 64 pares de bases (pb) y una banda de 28 pb.
  • Afectado (heterocigoto, N/H): una banda de 92 pb, una de 64 pb y una de 28 p.b.
  • Afectado (homocigoto dominante, H/H): una banda de 92 pb. (Figura 6 del anexo)

Tratamiento.

Los equinos afectados pueden ser tratados con  posibilidad de reducir los signos clínicos, pero el grado que ayuda a tratamiento médico varía entre los individuos. No existe una cura.

Algunos, se ven más afectados por la enfermedad que otros y algunos ataques serán más graves que otros, incluso en el mismo individuo.

Para un atraque leve el tratamiento indicado es un poco de ejercicio, ingestión de alimentos ricos en carbohidratos o suplementados con glucosa. Se pueden necesitar diuréticos como la furosemida para detener los ataques. Acetazolamida y diuréticos de tiazida, tales como clorotiazida también son eficaces.

En cambio, el tratamiento para un ataque severo usualmente consiste en la administración intravenosa de reconstituyentes de dextrosa, calcio y sodio. El calcio intravenoso disminuye la actividad de los canales de sodio pudiendo detener los ataques. (Carlos, J., 2015)

La glucosa por vía intravenosa y la insulina estimula la captación de potasio en la célula por la Na-K ATPasa y pueden reducir la debilidad sin una pérdida de potasio corporal total.

Se debe considerar también, la implementación de las buenas prácticas en las explotaciones equinas tales como inocuidad de alimento de los equinos; salud e higiene del personal; calidad del agua de bebida de los equinos; programa para el control de fauna nociva; manejo de excretas y uso apropiado de medicamentos veterinarios (después de realizado el diagnóstico) siendo utilizados de acuerdo a las recomendaciones, dosis, tiempos de retiro y caducidad. (Carlos, J., 2015)

A modo de conclusión y síntesis.

En los pacientes con mutaciones en SCN4A, el canal no es capaz de inactivar, la conductancia de sodio es sostenido y el músculo permanece permanentemente tensa. Como la placa de extremo del motor es despolarizadas, más señales al contrato no tienen ningún efecto. La condición es hiperpotasemia debido a una concentración de iones de potasio extracelular alta hará que sea aún más desfavorable para el potasio a salir de la celda con el fin de repolarise que el potencial de reposo, y esto aún más prolonga la conductancia de sodio y mantiene el músculo contraído. Por lo tanto, la gravedad se reduciría si las concentraciones de iones de potasio extracelulares se mantienen bajos.

Ésta mutación no se originó como el producto de endogamia, sino que se empezó a manifestar debido a las cruzas selectivas de buscar animales con mejor musculatura (Moreno, J., 2007). Además, como la HYPP es una enfermedad de herencia dominante puede transmitirse a otras razas de caballos que utilicen Cuarto de Milla en su conformación genética.

Dada la propagación de la enfermedad en el mundo se vuelve más relevante la identificación del genotipo de los equinos para determinar así cuan intensa puede llegar a ser la afección que se presenta con mayor intensidad a los caballos homocigoto dominante (H/H) que los heterocigotos (N/H) y que solamente queda exento de padecerla aquel que posea el gen el homocigoto recesivo (N/N).

Anexo

Tscherig. Imagen 1.
Figura 1: Fotografia del semental  Impressive (1969-1995) de raza Cuarto de Milla. Campeón y padre de caballos campeones en conformación.
Tscherig. Imagen 2

Tscherig. Imagen 3

Figura 2: Extraída del artículo Parálisis periódica hipercaliémica: presentación de una familia española con la mutación p.Thr704Met en el gen SCN4A en el cual se muestra el ideograma del cromosoma y un esquema del gen que se presenta de manera similar en los equinos.

Tscherig. Imagen 4

Figura 3: Ejemplo de interpretación de resultados del tratamiento de los productos de PCR con la enzima de restricción Taq I. Se muestra los genotipos homocigoto dominante (normal, NN) en el carril 1, heterocigoto (portador, NH) en el carril 2 y homocigoto recesivo (afectado, HH) en el carril 3. Se utilizó el marcador de peso molecular Hiperladder V para verificar el tamaño de los productos de PCR (Moreno Chapa, J. 2007).

Tscherig. Imagen 5

Figura 4. Ejemplo de visualización en el fotodocumentador  Fluor- S Multimager*1 (Bio- Rad) de la purificación de ADN a partir de muestras sanguíneas. Carriles 1 y 10: Marcador de peso molecular; carriles 2 a 8: productos de PCR; Carril 9: control negativo. Puede verse que todas las muestras, excepto la del carril 3,(quizá debido a errores de preparación de la mezcla de reacción para PCR siendo ideal que se repitiera el proceso de amplificación)  mostraron el producto de PCR esperado de 92 p. b. (Moreno Chapa, J . 2007)

Tscherig.Imagen 6

Figura 5: Ejemplo de visualización de análisis RFLP. Puede verse que la Muestra 1 tiene las bandas de 92 y 64 pb., mientras que la muestra 2 solo tiene la banda de 64 pb. La banda de la muestra 3 es un dímero de iniciador. (Moreno Chapa, J., 2007)

Bibliografía

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– Ayala-Valdovinos MA, Villagómez, DAF, Galindo-García J, y Sánchez-Chiprés DR. Diagnóstico molecular (PCR-RFL) de parálisis periódica hipercaliémica equina. XXV Congreso Anual de la Asociación Mexicana de Médicos Veterinarios Especialistas en Equinos, A. C. Octubre 8-11 de 2003:141–144. México.

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-Página oficial Universidad de California, Davis: Medicina Veterinaria.

– http://www.aqha.com//

– Hyperkalemic Periodic Paralysis Disease

Parálisis Periódica Hipercalémica (HYPP) en Equinos.

Curso de Genética básica a cargo de Iglesias, Gabriela, año 2015.

Alumna Tscherig Betiana.

Síndrome del potro lavanda. Monografìas de alumnos

En este ocasión, una de mis alumnas Micaela Tessan desarrolló una monografía de esta enfermedad hereditaria en equinos.

Mis felictaciones a ella y espero les sea útil a muchos.

Saludos

Gaby

Alumna: TESAN, Micaela Yanina

UNRN

Cátedra: Genética Básica

Fecha de entrega: 9/11/2015

Profesora: IGLESIAS, Gabriela

“Síndrome del potro lavanda”

La siguiente monografía se realiza dentro del marco de la carrera de Medicina Veterinaria, para la cátedra de Genética Básica, con el objetivo informar la investigación sobre el tema: Síndrome del potro lavanda (EPA). Es un trabajo en el que se expone en forma explícita las características y datos de una enfermedad genética, a partir de la investigación de diferentes fuentes sobre la misma.

El Síndrome Potro Lavanda (EPA) o también conocido como capa de color de dilución letal (CCDL), es un trastorno neurológico fatal que afecta a los potros recién nacidos. El trastorno se ha reconocido desde la década de 1950 y es una enfermedad rara pero significativa en el caballo árabe, principalmente en el subgrupo egipcio. En el texto: Whole-Genome SNP Association in the Horse: Identification of a Deletion in Myosin Va Responsible for Lavender Foal Syndrome, se define que aproximadamente el 10% de los árabes con líneas genéticas egipcias se cree que lleva a la mutación genética responsable del EPA.

El trastorno es causado por una mutación en Miosina-Va, una proteína motor que se encuentra en las células nerviosas, y causa problemas neurológicos graves inmediatamente después del nacimiento, aunque estos no son terminales para el potro se lleva a cabo la eutanasia del animal por los distintos efectos que producen. Aparte de los signos neurológicos, la característica más llamativa de esta condición es el pelaje o color de capa diluido. En unos pocos casos, el color es un muy llamativo plata pálida tonalidad lavanda, de ahí el nombre de “síndrome del potro lavanda”. El nombre más apropiado es dilución del color de escudo letal, ya que muchos potrillos afectados no muestran el sorprendente  color lavanda. Otros colores de la capa diluida observados en esta afección son de peltre (gris claro pizarra) y castaño claro (rosa). Ver Figuras 1 y 2 ilustrativas.

Potro lavanda

Figura 1: Potro afectado con Síndrome del potro lavanda. Fuente: Whole-Genome SNP Association in the Horse: Identification of a Deletion in Myosin Va Responsible for Lavender Foal Syndrome.

Figura 2:Síndrome del potro lavanda. Fuente: Equimed

Fuente: MiKael’s Mania – Arabian Horses

Según explica BELLONE: “Los melanocitos se derivan de células embrionarias de origen en la cresta neural. Los melanocitos derivados de la cresta neural se encuentran en la piel, pelo, ciertas capas del ojo (melanocitos ovales), la oreja y leptomeninges interiores. En adición, las células madre embrionarias de origen en la cresta neural también dan lugar a hueso, cartílago, tejido adiposo, células endocrinas y varios tipos de neuronas y células gliales. Por lo tanto, no es sorprendente que las mutaciones en genes que funcionen en el desarrollo de melanocitos o la melanogénesis con frecuencia causan efectos pleiotrópicos que involucran la vista, el oído y la neurología del funcionamiento.” (BELLONE, 2010). Esto explica la relación entre el color de pelaje y piel con las afecciones neurológicas, ya que provienen del mismo origen embrionario en el desarrollo del potro. El aspecto neurológico de la condición surge de transporte aberrante de orgánulos en las neuronas, que a su vez perjudica la regulación sináptica. El color observado no es diluido debido a la producción de pigmento anormal, sino a una incorrecta dispersión de los melanosomas dentro de los ejes del pelo.

El síndrome es caracterizado por varios signos neurológicos que involucran tetania (contracciones musculares involuntarias), opistótonos (hiperextensión de la cabeza y el cuello), nistagmos (movimientos involuntarios de los ojos), y el movimiento de remar de los miembros. La temperatura, el pulso, la frecuencia respiratoria son normales al igual que las mucosas aparentes orales y la elasticidad de la piel. Los potros presentan un fuerte reflejo de succión y borborigmos audibles con estado de alerta, pero debido a la tetania no pueden incorporarse y mantenerse en pie.

Según lo que expresa FANELLI, en su artículo Coat colour dilution lethal (‘lavender foal syndrome’) a tetany syndrome of Arabian foals, es importante resaltar que la tetania no se ha observado en potros con EPA en el útero, por lo cual parece estar desencadenada luego del parto. Debido a la longitud de las extremidades del potro, el confinamiento del potro dentro del útero y a la naturaleza violenta de los episodios tetánicos, sería de esperar que la hembra tuviera una ruptura del útero.

Siguiendo con el artículo de FANELLI, es útil aclarar, los potros afectados pueden ser diagnosticados erróneamente que sufren de síndrome de inadaptación neonatal (SMN), septicemia neonatal o encefalopatía neonatal. Para ellos debe tenerse en cuenta que, potros septicémicos, no suelen ser afectados en el nacimiento y poseen convulsiones que puede verse con meningitis; muchos son afebriles, pero con hematología generalmente indican que son potros infectados. Los potros con EPA, que se mantienen con vida durante varios días, a menudo muestran lesiones de septicemia neonatal, aunque esta no la hayan adquirido antes de nacer. Los potros afectados con NE (encefalopatía neonatal) por lo general parecen normales al nacer, pero dentro de las primeras 24 horas muestran una pérdida completa y repentina del reflejo de succionar, disfunción cerebral, convulsiones con depresión respiratoria. Muchos potros afectados con NE pueden recuperarse pasando los 30 días desde el nacimiento. Los que mueren tienen lesiones en el SNC, pulmones y posiblemente otros órganos.

Herencia:

El Síndrome Potro lavanda es un trastorno autosómico recesivo. El término autosómico recesivo describe a uno de los patrones de herencia mendelianos y se caracteriza por no presentar el fenómeno de dominancia genética. En este patrón de herencia el fenotipo que caracteriza al alelo recesivo se encuentra codificado en un gen cuyo locus está  ubicado en alguno de los autosomas o cromosomas no determinantes del sexo, en este caso el cromosoma equino 1. Este alelo recesivo no se manifiesta si se encuentra acompañado por un alelo dominante.

Es decir, que por este mecanismo determinado síndrome heredable, se transmite en una forma que puede ser predecido sin tener en consideración el sexo del descendiente. Además para que esta característica heredable se exprese es necesario que el descendiente reciba el gen de ambos progenitores (Fig.: 3). Los adultos pueden llevar a una sola copia del gen mutado sin mostrar ningún síntoma, pero cuando dos caballos que son portadores son cruzados, un cuarto de la descendencia resultante se ven afectadas por el llamado síndrome del potro lavanda.

pedigree
Herencia del gen Figura 3: Pedrigree de herencia autosómica recesiva. Fuente: Lavender Foal Syndrome- MYO5a.

Gen:

Los caballos son animales mamíferos provenientes de la familia de los équidos, tienen 32 pares de cromosomas ó 64 cromosomas 2n=64.

cariotipo equino
Figura 4: Cariotipo equino. Fuente: Genetics and Horses.

Como se explicó anteriormente el EPA es una condición autosómica recesiva y está causada por una deleción de una sola base de el gen en el cromosoma 1 MYO5A del caballo, que codifica la proteína de miosina Va. Esta proteína se mueve a lo largo de la actina vinculando los filamentos uno con otros, impulsados ​​por la hidrólisis de ATP. Miosina-Va se expresa en el cerebro y piel donde funciona en el transporte de orgánulos y tráfico de membrana, además juega un papel en la transporte axonal y dendrítico en neuronas. La miosina posee varias partes: la cadena pesada se compone de una cabeza globular N-terminal que es conservadas a través de las distintas clases de miosina, una región del cuello con una estructura alfa-helicoidal y un dominio de cola que consiste en un espiral helicoidal intercalados con dominios globulares y que termina en una cola globular C-terminal. La cabeza de la proteína contiene, los sitios para la hidrólisis de ATP y vinculante de actina y contiene aproximadamente 765 aminoácidos de longitud. La región del cuello contiene a la calmodulina con 147 aminoácidos. La estructura alfa-helicoidal es el sitio de dimerización, mientras que su segmento globular distal es responsable de la unión a carga y proteínas. La cola globular contiene al menos dos sitios de unión separada con una alta posibilidad para interactuar con una amplia gama de diferentes moléculas de carga.

En el texto: Lavender foal syndrome in Arabian horses is caused by a single-base deletion in the MYO5A gene, se describe la mutación de este síndrome dentro del cola de dominio globular de la proteína miosina Va.

Como expresa en su investigación BROOKS, “La deleción de una sola base en el exón 30 (ECA1 g.138235715del) se sospecha que provoca un cambio de marco que lleva a un codón de parada prematuro en una altamente conservada región del gen” (Brooks, 2010). Esto explica porque en la comparación de las secuencias de nucleótidos entre los equinos afectados y los individuos normales se revelaron solamente una variación de la secuencia en el fragmento amplificado. Por el desplazamiento del marco, que resulta en un codón de stop prematuro el ácido amino sustituido, arginina, y el truncamiento resultante de casi la mitad de la cola de proteína es la causante de mutación de la enfermedad.

Por lo tanto, esta parada de traducción prematura en la miosina produce que no sea capaz para el transporte intracelular. En el caso de melanocitos, a diferencia de aquellas mutaciones que los alteran en su migración y diferenciación, esta supresión alteraría la función de los melanocitos maduros, en los que el tráfico de melanosomas a la periferia de la célula por lo que la transferencia de  queratinocitos será interrumpida. Del mismo modo, en las células del sistema nervioso central, receptoras de glutamato y secretoras, los gránulos no serían transportados correctamente, y por lo tanto este podría explicar los diferentes defectos neurológicos del EPA.

Según BELLONE: “La mutación genética que causa este trastorno ha sido descubierto muy recientemente por un genoma completo a base de SNP enfoque de asociación. El rasgo mapeada a una región 10.5 -MB en ECA1 que contiene el candidato gen miosina VA (MYO5A) y la proteína ras-asociados RAB27A (RAB27A), que causan trastornos similares en ratones y los seres humanos (síndrome Griscelli). Además de neurológica anomalías, las mutaciones en RAB27A a menudo causan trastornos inmunológicos” (Bellone, 2010). Esto ubica a la mutación dentro del cromosoma 1 del equino donde se presenta el gen MYO5A.

cromosoma equino 1
Figura 5: Ubicación del gen MYO5A. Fuente: MYO5A Gene (protein coding).

BIERMAN, GUTHRIE Y HARPER aclaran, sobre la secuenciación directa de la región que contiene la delección, que los individuos afectados y portadores eran homocigotos y heterocigotos para la eliminación, respectivamente, mientras que la eliminación no se produjo en los individuos normales.

Además como exponen en su investigación BIERMAN, GUTHRIO Y HARPER: “Para identificar el defecto molecular que subyace a este trastorno, se produjo el secuenciado de la región codificante del gen en MYO5A, de los animales afectados y portadores normales. Se extrajo el ADN a partir de tejidos y muestras de sangre de cuatro potros afectados, sus padres y madres portadoras. Llevándose a cabo luego la amplificación por PCR de la

región de codificación MYO5A se realizó utilizando 12 conjuntos de cebadores”. La técnica de PCR junto con el conocimiento del genoma equino pudieron exponer cada parte del cariotipo con sus mutaciones más importantes, entre una de ellas el síndrome del potro lavanda o EPA, intentando evitar que se presenten nuevos casos de animales afectados por el alto porcentaje que presenta esta afección en la población total de caballos árabes.

La forma en la que se realiza el análisis por PCR se describe, según lo publicado por IGLESIAS, en el audio visual PCR o Reacción en cadena de la Polimerasa.
La PCR o reacción de la cadena de la polimerasa, es un método muy utilizado para amplificar y duplicar una determinada región de ADN, a partir de una muestra de tejido en este caso de pelo de la cola o crin del caballo a analizar. Esa región especifica que se quiere amplificar o secuenciar es llamada secuencia target, de la misma se pueden hacer millones de copias sin necesidad de purificar la muestra.

La técnica por PCR cuenta con la realización de distintos ciclos. El primer paso consta de elevar la temperatura a 95ºC para que se separen las cadenas o se desnaturalicen; luego se baja la temperatura a 60ºC para que se unan los primer específicos a cada una de las cadenas complementarias. Estos primer sirven como molde para que la polimerasa sintetice ADN hacia el extremo 3´usando nucleótidos libres a una temperatura de 72ºC. Solo esta región será amplificada por la polimerasa, debido a que solo puede hacerlo atraves de los primer específicos, en algunas cadenas no se detendrá hasta que la misma no se descarrile. Al final de este primer ciclo se ha formado dos cadenas doble hélice a partir de una.

En el segundo ciclo los tres pasos se repiten: desnaturalización a los 95ºC, unión de los primer específicos a 60ºC y síntesis de la polimerasa elevando la temperatura a 72ºC, de modo que se sintetiza de 3´a 5´obteniendose cuatro cadenas con un extremo 3´mas largo.

Al principio del ciclo tres vuelven a repetirse los pasos, al final podrán observarse dos moléculas doble cadena cortas especificas o target y seis moléculas doble cadena con extremo 3´mas largo. A medida que avanzan los ciclos la cantidad de moléculas crece exponencialmente, con lo cual, alrededor del ciclo treinta obtendremos mil millones de moléculas target o especificas y solo sesenta moléculas de cadena 3´mas larga que permanecen en la reacción, de esta manera es muy difícil que se produzca un error en la toma de target.

Debido a que rara vez el ADN de un individuo tiene las mismas secuencias de sitios de restricción y de distancia entre estos sitios, es que se procede a la técnica de fragmentos de restricción de longitud polimórfica (RFLP). Al cortar una muestra de ADN con enzimas de restricción concreta, se obtienen fragmentos de ADN de distinta longitud. Estos se separan por electroforesis que los ordena según la longitud de los mismos, utilizando una corriente eléctrica que los hace mover hacia el polo positivo sobre una hoja de gel.

La presencia o ausencia de delección se determina por el ensayo PCR-RFLP utilizando una endonucleasa que reconoce el sitio Fau I (CATATG). En el patrón de separación electroforética de un individuo normal (homocigoto dominante) comprende dos productos de PCR-RFLP, cada uno de longitud distinta; mientras que el análisis en un individuo que contiene la deleccion (homocigoto recesivo) posee una longitud equivalente a la suma de las longitudes de las dos obtenidas en un animal normal. En cambio un caballo portador (heterocigoto para ambos) tendrá tres productos, teniendo cada una uno longitud distinta. Ver figura 6 ilustrativa

PCR-RFLP
Figura 6: representación fotográfica de separación electroforética de muestras de varios individuos equinos, luego de haber sido sometido a la técnica de fragmentos de restricción de longitud polimórfica (RFLP). B: individuo homocigota recesivo portador del síndrome de potro lavanda. C: individuo heterocigota portador del síndrome. D y E: individuos homocigotas dominantes normales. Fuente: Identification of mutation and method for detecting lavender foal syndrome in the horse.

Conclusiones:

En esta monografía se expuso la información más importante del tema investigado. Debido a que el genoma equino fue descripto hace muy poco aún no se conocen todas las posibles mutaciones y sus relaciones, aunque una de las más importantes y sobre todo en los potros de raza árabe, es el síndrome del potro lavanda. Las afecciones que provocan no son totalmente letales pero dejan al animal imposibilitado para pararse y alimentarse por sí solo, debido a las afecciones neuronales, por lo cual el animal debe ser sacrificado. Como el gen MYO5A posee un alto porcentaje de herencia (10% en la población árabe y 25% en herencia mendeliana) es recomendable hacer análisis de pedigree en la busca de animales que no posean este gen recesivo oculto. Con técnicas de PCR se puede analizar no solo la secuenciación de los genes sino también el análisis funcional de los mismos en busca de mutaciones. En el caso de EPA la mutación del gen MOY5A, ubicado en el cromosoma 1 de los equinos, es una mutación maligna que causa la imposibilidad de mantener al potro con vida.

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*IGLESIAS, Gabriela. Audio visual: PCR o Reaccion en Cadena de la Polimerasa (audio latino). 9 de Marzo 2008. Pág. Web:

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  • OPEN ACCESS. “Whole-Genome SNP Association in the Horse: Identification of a Deletion in Myosin Va Responsible for Lavender Foal Syndrome”. Samantha A. Brooks, Nicole Gabreski, Donald Miller, Abra Brisbin, Helen E. Brown, Cassandra Streeter, Jason Mezey, Deborah Cook, Douglas F. Antczak. Gregory S. Barsh, Stanford University School of Medicine, United States of America. Published April 15, 2010.

Paladar hendido y labio leporino en Caninos. Monografìas de alumnos

http://www.seamosmasanimales.com/2014/10/el-triunfo-de-ruby-la-pit-bull-que-quisieron-sacrificar-por-tener-el-paladar-hendido.html
El triunfo de Rudy. Fuente:

Nuevamente les dejo la monografía de una de mis alumnas de este año sobre una patología hereditaria en caninos:

Paladar hendido y labio leporino en Caninos

Monografía de Genética

Universidad Nacional de Rio Negro

Profesora: Iglesias,Gabriela

Alumna: Aciar, María Belén

Introducción:

El paladar hendido se caracteriza porque existe una comunicación anormal entre las cavidades oral y nasal que afecta a paladar blando, duro, hueso pre maxilar y labio. Se clasifica en paladar hendido primario y secundario y ambos están en íntima relación pues tienen el mismo origen embrionario. 

Desarrollo:

El paladar se divide en paladar duro y paladar blando. El primero es la estructura formada por huesos incisivo, maxilar y por mucosa nasal y bucal que separa la cavidad nasal de la bucal. Mientras que el paladar blando es la continuación caudal que divide la nasofaringe de la oro faringe y no presenta estructuras óseas .En pequeños animales las alteraciones más frecuentes del paladar son: paladar hendido (que puede afectar tanto el paladar duro como blando) y paladar elongado (que solo afecta al paladar blando)

El paladar hendido es una comunicación anormal entre las cavidades bucal y nasal que implican el paladar blando, paladar duro, pre maxilar y labio . El paladar primario lo constituyen el labio y el pre maxilar, si cierre incompleto es lo que se llama hendidura primaria o labio partido (Labio leporino).

Mientras que el paladar secundario lo constituye el paladar duro, paladar blando; y el cierre incompleto de cualquiera de estas dos se denomina hendidura secundaria o paladar hendido.[1]

http://www.uco.es/organiza/departamentos/anatomia-y-anat-patologica/peques/curso08_09/paladar1.pdf
Fuente: Aquí 

Los defectos se producen cuando las dos capas palatinas no logran fusionarse totalmente durante el desarrollo fetal ocurriendo aproximadamente entre los 25 o 28 días de la gestación en los perros. El riesgo grave de esta malformación reside en la dificultad que tienen las crías para su alimentación, ya que les es imposible succionar siéndole imposible realizar dicha acción ,generando que muchos animales mueran a los pocos días de nacer o bien son sacrificados. Las complicaciones de esta alteración son, fundamentalmente, problemas de naturaleza respiratoria como rinitis irritativas crónicas, faringitis, laringitis, otitis medias con síndrome vestibular periférico y neumonías por aspiración, que pueden llegar a ser mortales.

Estos defectos se han observado sobre todo en razas braquicéfalos con una incidencia mayor en razas puras que mestizas, entre estas razas las de mayor riesgo son: Terrier de Boston, Pekines, Bulldog, Schnauzer miniatura, Beagle, Cockerspaniel.[2]

http://www.diagnosticoveterinario.com/paladar-hendido/782
Crédito Lourdes Delgado. Fuente aqui:

Razas susceptibles: 

En los seres humanos y los perros, el labio leporino y paladar hendido ocurren naturalmente con diferentes grados de gravedad, y puede ser causada por varios factores genéticos y ambientales (carencias de minerales, de vitamina A, exposición de la madre a rayos X, tóxicas, corticoides, influencias hormonales y causas mecánicas). Con el fin de comprender mejor el paladar hendido en ser humanos se ha llevado a cabo varios estudios y trabajo de investigación con el mejor amigo del hombre “el perro” siendo un modelo único para ayudar a comprender las bases genéticas de origen natural.[4]

Razas susceptibles.

Con el fin de estudiar el paladar hendido en un sistema de modelo natural se utilizó el Retriver de Nueva Escocia (NSDTR)

http://www.venfido.com.mx/raza.php?nombre=cobrador-de-nueva-escocia
Fuente aqui:

DLX es una familia homeodominio. Estos genes DLX en vertebrados se expresan principalmente a nivel craneofacial, involucrado en el desarrollo del cerebro y extremidades del cuerpo, incluyendo Cresta Ectodérmica Apical. Los miembros conocidos de la familia incluyen desde DLX1 hasta DLX6.

DLX5 y DLX6 se seleccionaron para la secuenciación, estos genes codifican un miembro de un homeobox (secuencia de AN que se encuentran involucrados en la regulación de los patrones de desarrollo anatómico) siendo una familia de genes de factor de transcripción.

DLX5 y DLX6 se pueden ver para trabajar en conjunto y son esencialmente necesarias para el correcto desarrollo craneofacial, axial, y el esqueleto apendicular, cuando se produce la inactivación selectiva de dichos genes pueden conducir a tener una gran probabilidad de letalidad perinatal.[6]

En el siguiente gráfico veremos lo dicho anteriormente: (IMAGEN 7)

Esta imagen demuestra un Pedigree de 7 familias de NSDTR que representan la segregación del alelo mutante con la LINE-1 elemento de inserción. Los símbolos llenos representan NSDTRs con el fenotipo CP1. Las líneas diagonales indican que el NSDTR ha fallecido. “+” Representa el alelo de tipo salvaje. “M” representa el alelo mutante.[7]

El análisis de segregación y alelo de frecuencia, se llevó a cabo en el gen DLX6 Line-1 indicando que dicha inserción segrega tanto con el fenotipo y con modo de herencia autosómico recesivo. En dicha imagen también podemos observar que en cada familia del pedigree hay cierta probabilidad de letalidad.[7]

 

También se realizó un PCR de amplificación y análisis de la inserción LINEA en el CP1 y NSDTR. 

 journal.pgen.1004257.g003.png

Fuente aqui

Se realizó en DNA a partir de la corteza cerebral, tanto para DLX5 y DLX6. DLX5 y DLX6 fueron secuenciados en un neonatal NSDTRCP1 con la inserción LINE- 1 y se compararon con un solo neonatal NSDTR de control no afectado. No se identificaron polimorfismos dentro de DLX5 .El ADNc a partir del CP1 NSDTR mostró tanto la transcripción DLX6 de tipo salvaje y una transcripción más grande que contenía 1281 pares de bases de la intrónica LINE- 1 de inserción.[7]

El análisis de secuencia y la traducción de los aproximadamente 1,2 kilobases LINE- 1 de inserción predicen un codón de stop después de la inserción de un nuevo exón.[7] 

journal.pgen.1004257.g004
Fuente: aquí

Esquema de la estructura del gen genómico y DNA del DLX6 no afectado y (CP1) NSDTR afectado. La región de la conservación representada en rojo es la región interrumpido por la inserción LINE- 1. [7]

Materiales y métodos:

Muestras caninas y extracción de ADN

Se extrajeron muestras de sangre y tejidos de NSDTRs con paladar hendido (n = 14), hermanos de camada sanos ( n = 24) , padres (n = 11), NSDTRs no afectadas (n = 153 ). El tejido se recogió en el examen post mortem y flash congelado . Las evaluaciones de las hendiduras orofaciales se realizaron por inspección visual de los perros afectados.[8]

Imagen Computarizada

Tomografía computarizada micro-de alta resolución (micro-CT) se utilizó para evaluar las estructuras craneofaciales en 4 NSDTRs CP1 que eran homocigotos para la inserción LINE-1, y en 3 NSDTRs normales homocigóticos para el alelo de tipo salvaje.

Tomografía computarizada micro-de alta resolución (micro-CT) se utilizó para evaluar las estructuras craneofaciales en 4 NSDTRs CP1 que eran homocigotos para la inserción LINE-1, y en 3 NSDTRs normales homocigóticos para el alelo de tipo salvaje. [8]

journal.pgen.1004257.g002
Fuente: aquí

Conclusión

En resumen, la identificación de una mutación en un modelo de animal siendo el perro presentando defectos congénitos de origen natural ha permitido la identificación de nuevos genes en las personas, ayudando a comprender e informarnos más sobre este tema.

En relación a los animales es un estudio muy complejo llevando a cabo diferentes métodos de investigación, cumpliendo ampliamente con el objetivo de informar, presentar y llevar a cabo datos relevantes e informativos sobre este caso viéndose en mayor frecuencia en aquellos perros de razas con características braquicéfalos.

Referencias bibliográficas

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[2]Jesús Fernández Sánchez;Fidel San Román Ascaso;Nicolás Israeliantz Gunz;Alejandra Galiñanes Plaza;Marta Pedraja Marqués; María de la Morena Cabanillas. Patología de la cavidad oral: Tratamiento quirúrgico del paladar hendido secundario congénito en perro. Pag: 2

[3]Terry Brown. (2008).Genome (3ra edición ).Editorial Medica Panamericana.

[4] Tratamiento quirúrgico del paladar hendido secundario congénito en perro. Hospital Clínico Veterinario Dr Jesús Mª Fernández Sánchez Facultad de Veterinaria. UCM. Madrid.

[5] Panganiban, G .; Rubenstein, JL (2002). “Funciones del Desarrollo de los genes homeobox distal-less / Dlx” Development (Cambridge, Inglaterra) 129 (19):.. Desde 4.371 hasta 4.386 PMID 12223397.

[6] “Entrez Gene: DLX5 distal-less homeobox 5”.

[7] Wolf ZT, Leslie EJ, Arzi B, Jayashankar K, Karmi N, Jia Z, et al. Published: April 3, 2014. A LINE-1 Insertion in DLX6 Is Responsible for Cleft Palate and Mandibular Abnormalities in a Canine Model of Pierre Robin Sequence. PLoS Genet 10(4): e1004257. doi:10.1371/journal.pgen.1004257

[8]- Purcell S, Neale B, Todd-Brown K, Thomas L, Ferreira MA, et al. (2007) PLINK: a tool set for whole-genome association and population-based linkage analyses. Am J Hum Genet 81: 559–575

Espero les haya gustado y les sirva a muchos otros en el camino de aprender

Saludos

Gaby