Distrofia muscular facio-escápulo-humeral (Facioscapulohumeral muscular dystrophy - FSHD-) – Genes DUX4, SMCHD1 y cromosoma 4

La distrofia muscular facio-escápulo-humeral (FSHD: FacioScapuloHumeral Dystrophy) es un proceso caracterizado por debilidad y atrofia muscular. Su nombre viene determinado por las áreas del cuerpo que se afectan con mayor frecuencia: músculos de la cara (facio-), músculos de alrededor de las hombros (escapulo-), y extremidades superiores (humeral-). Los signos y síntomas de esta distrofia suelen presentarse en la adolescencia, pero tanto el momento de comienzo, como la gravedad varían mucho; así, los casos leves pueden comenzar en edad avanzada, mientras que los casos graves, aunque raros, pueden presentarse en la infancia o a comienzos de la niñez.

La debilidad de los músculos faciales y de los hombros suelen ser los primeros síntomas, y suele dificultar la elevación de las comisuras bucales al sonreír; la debilidad de los músculos oculares puede impedir cerrar los ojos completamente al dormir, con la consiguiente sequedad ocular y los problemas derivados de ella. La manifestación puede afectar más a una mitad de la cara respecto a la otra. La debilidad de la musculatura de los hombros hace que las escápulas se separen de la espalda (escápulas aladas), lo que impide levantar los brazos por encima de la cabeza para lanzar un objeto. La debilidad muscular empeora con los años y puede extenderse a otras zonas del organismo. En las extremidades inferiores, cuando se afectan, da lugar al pie caído, afectando la marcha y aumentando el riesgo de caídas. La debilidad muscular de las caderas y pelvis puede dificultar subir escaleras o caminar distancias largas. Además, los individuos afectados pueden presentar lordosis debido a la debilidad de los músculos abdominales. Otros signos y síntomas adicionales pueden incluir la pérdida leve de la audición y anomalías que afectan la retina. En raras ocasiones, la distrofia muscular facio-escápulo-humeral afecta al músculo cardíaco o a los músculos respiratorios.

Se han descrito dos tipos de distrofia muscular facio-escápulo-humeral: tipo 1 (FSHD1) y tipo 2 (FSHD2). Los dos tipos tienen los mismos signos y síntomas y se distinguen por su causa genética. Ambos tipos son debidos a cambios en una región del brazo largo del cromosoma 4 denominada D4Z4 (macrosatélite), localizada cerca del extremo de este cromosoma. Esta región, en condiciones normales posee entre 11 y más de 100 (incluso 150) segmentos de ADN repetidos, cada uno de ellos con 3.300 pb (3,3 kb) de longitud.

Normalmente, toda la región D4Z4 está hipermetilada, es decir tiene un gran número de grupos metilo unidos al ADN. La adición de grupos metilo detiene la expresión génica, por lo que las regiones de ADN hipermetiladas tienden a expresar menos genes. La distrofia muscular facio-escápulo-humeral se desarrolla cuando la región D4Z4 tiene menor número de grupos metilo unidos. En FSHD1, la hipometilación se debe a que la región D4Z4 en una de las copias del cromosoma 4 es anormalmente corta, con sólo 1 a 10 repeticiones en lugar de las 11 a 100 repeticiones habituales. En FSHD2, la hipometilación es debida con mayor frecuencia a mutaciones en el gen SMCHD1, situado en el brazo corto del cromosoma 18 (18p11.32), que codifica una proteína implicada en la regulación de la actividad génica mediante la alteración de la estructura del ADN. Específicamente, esta proteína desempeña un papel en la hipermetilación de la región D4Z4 cerca del extremo del cromosoma 4. Sin embargo, aproximadamente 20% de las personas con FSHD2 no tienen una mutación identificada en el gen SMCHD1, y la causa de la hipometilación se desconoce.

La hipermetilación de la región D4Z4 normalmente mantiene un gen llamado DUX4, situado en el cromosoma 4, silenciado en la mayoría de las células y los tejidos adultos. El gen DUX4 se encuentra en el segmento de la región D4Z4 más próximo al extremo del cromosoma 4. En las personas con distrofia muscular facio-escápulo-humeral, la hipometilación de la región D4Z4 evita que el gen DUX4 sea silenciado en las células y tejidos en los que por lo general no se expresa. Aunque se sabe poco acerca de la función del gen DUX4 cuando está activo, se cree que influye en la actividad de otros genes, en particular en las células musculares.

Se han identificado más de una docena de mutaciones en el gen SMCHD1 como responsables de la distrofia muscular facio-escápulo-humeral. Los cambios en el gen SMCHD1 parecen desempeñar un papel en ambos tipos: FSHD1 y FSHD2, Sin embargo, las mutaciones genéticas en el gen SMCHD1 causan la mayoría de los casos de FSHD2. Estas mutaciones reducen la cantidad de proteína SMCHD1 disponible para añadir grupos de metilo a la región D4Z4. La hipometilación resultante de esta región impide que el gen DUX4 sea silenciado en las células y tejidos en los que por lo general no se expresa, como ocurre en las células del músculo adulto.

El gen DUX4 está situado junto a una región reguladora del ADN en el cromosoma 4 conocida como una secuencia de pLAM, que es necesaria para la codificación de la proteína DUX4. Algunas copias del cromosoma 4 tienen una secuencia pLAM funcional, mientras que otras no la tienen. Las copias del cromosoma 4 con una secuencia pLAM funcional se describen como 4qA o "permisiva". Las que no tienen una secuencia pLAM funcional se describen como 4qB o "no permisiva." Sin una secuencia pLAM funcional, no se codifica ninguna proteína DUX4. Debido a que hay dos copias del cromosoma 4 en cada célula, los individuos pueden tener dos copias "permisivas" del cromosoma 4, dos copias "no permisivas", o una de cada una. La distrofia muscular facio-escápulo-humeral sólo puede ocurrir en personas que tienen al menos una copia "permisiva" del cromosoma 4. Si un individuo afectado tiene una región D4Z4 acortada o una mutación genética SMCHD1, la enfermedad se expresa sólo si una secuencia pLAM funcional también está presente para permitir la codificación de proteína DUX4. Además, se cree que las mutaciones en el gen SMCHD1, que causan FSHD2, también pueden aumentar la gravedad de la enfermedad en personas con FSHD1. Es probable que la combinación de una región D4Z4 acortada y una mutación genética SMCHD1 hace que la región D4Z4 tenga menos grupos de metilo unidos, lo que permite que el gen DUX4 sea altamente activo. Aunque se cree que la proteína DUX4 influye en la actividad de otros genes, en particular en las células musculares, no se sabe cómo la presencia de esta proteína daña o destruye estas células, lo que lleva a la debilidad muscular progresiva y atrofia.

También se han relacionado los casos de FSHD con determinados haplotipos del cromosoma 4, situados a nivel subtelomérico en 4q. En este sentido, se ha estudiado la existencia de variaciones largas en la secuencia (SSLP: Single Sequence Length Polymorphism) de unos 3 kb en D4Z4, así como las diferencias en una región rica en polimorfismos de nucleótido único (SNPs: Single Nucleotide Polymorphisms) adyacente al extremo proximal de D4Z4.

Los análisis de la relación que existe entre los hallazgos obtenidos, respecto a estas diferentes posibilidades, han permitido encontrar que en muchos pacientes afectos de FSHD existe relación con el haplotipo 4qA161, aunque este haplotipo también se ha encontrado en la población control no afectada. Este haplotipo 4qA161, se diferencia del haplotipo 10qA166 correspondiente a 10q (cromosoma 10), que representa el 96% de los alelos de este cromosoma, con lo que se podría excluir con bastante probabilidad esta posible fuente de confusión. La identificación del haplotipo 4qA161 posee un nucleótido G (guanosina) en lugar de A (adenosina) en el SNP3, y un nucleótido de A (adenosina) en lugar de un nucleótido de G en el SNP6. Se ha encontrado que todos los casos de FSHD tienen al menos uno de estos dos alelos, mientras que en los controles, aproximadamente la mitad de ellos tienen únicamente un nucleótido de A (adenosina) en SNP3, y únicamente un nucleótido de G (guanosina) en SNP6, por lo que no existiría el alelo 4qA161. El alelo 4qA161 se ha encontrado en el 70% de los pacientes con FSHD y en el 33% de los casos control, no afectos de FSHD, por lo que su presencia indica una probabilidad considerablemente superior a favor del diagnóstico de FSHD.

La distrofia muscular facio-escápulo-humeral tipo 1 (FSHD1) se hereda con un patrón autosómico dominante, lo que significa que una copia de la región D4Z4 acortada en un cromosoma 4 "permisivo" es suficiente para expresar la enfermedad. En la mayoría de los casos, una persona afectada hereda el cromosoma alterado de un progenitor afectado. Otras personas con FSHD1 no tienen antecedentes de la enfermedad en su familia. Estos casos se describen como esporádicos y son debidos a una nueva contracción D4Z4 en una copia de un cromosoma 4 "permisivo". FSHD2 se hereda con un patrón digénico, lo que significa que son necesarios dos cambios genéticos independientes para expresar la enfermedad. Para tener FSHD2, una persona debe heredar una mutación en el gen SMCHD1 y, por separado, deben heredar una copia de un cromosoma 4 "permisivo". Los individuos afectados normalmente heredan la mutación del gen SMCHD1 de un progenitor y el cromosoma 4 "permisivo" del otro progenitor.

Pruebas realizadas en IVAMI: en IVAMI realizamos la detección del número de secuencias repetidas en el macrosatélite D4Z4 del cromosoma 4 (4q35) mediante PCR de larga secuencia, seguido de electroforesis en gel para determinar su tamaño, y la detección del haplotipo 4qA161, con sus correspondientes polimorfismos de nucleótidos únicos (SNPs), mediante amplificación por PCR y secuenciación directa. Los resultados de estas dos pruebas, cuando son conformes con lo encontrados en los casos de FSHD, avalan el diagnóstico clínico, pero su hallazgo sin clínica no implica la existencia del proceso, ya que pueden encontrarse  algunos casos en la población normal.

Muestras recomendadas: sangre extraída con EDTA para separación de leucocitos sanguíneos, o tarjeta impregnada con muestra de sangre desecada (IVAMI puede enviar por correo la tarjeta para depositar la muestra de sangre).