seminario de fibrosis quistica terminado
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SEMINARIO DE BIOQUÍMICA N° 08
FIBROSIS QUÍSTICA
Docentes:
Dr. César Guzmán Vigo
Integrantes:
Capuñay Effio Leonardo
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ÍNDICEObjetivos……………………………………………………………………………
Resumen…….…………………………………………………………………..…
Abstract……………….…………………………………………………………...
Introducción……………………………………………………………………….
¿A que se deben las infecciones respiratorias repetidas ?..............................................
¿A qué se debe la elevación del Cloro en el sudor ?……………………………………
¿A qué se debe las heces voluminosas y fétidas del paciente?..........................................
¿En qué consiste la técnica PLFR (polimorfismo longitudinal de fragmentos restrictivos)?
¿Cuáles son las características de la proteína CFTR.?.....................................................
¿Qué papel tendría esta proteína ?.....................................................................................
Caso clínico………………………………………………………………………………
Conclusiones……………..………………………………………………………….
Bibliografía…………………..……………………………………………………...
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OBJETIVOS
Conocer cómo afecta la fibrosis quística
Explicar a qué se deben ciertos eventos relacionados con la fibrosis quística
Dar a conocer la técnica PLFR
Comprender la función de la proteína CFTR
Explicar la función de dicha proteína
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RESUMEN
La fibrosis quística es un trastorno hereditario caracterizado por la congestión pulmonar, así como
la infección y mala absorción de nutrientes por parte del páncreas
Es una enfermedad de transmisión autonómica recesiva, se sabe que el gen defectuoso está
localizado en el cromosoma 7 humano, conocido como gen regulador de la conductancia
transmembrana de la fibrosis quística (CFTR). Afecta fundamentalmente a los aparatos digestivo y
respiratorio y suele caracterizarse por Enfermedad Pulmonar Obstructiva Crónica (EPOC),
insuficiencia pancreática y niveles muy elevados de los electrólitos del sudor.
En la fibrosis Quística, un defecto genético altera una proteína que regula la circulación normal de
sal entrando y saliendo de la célula. Como resultado se producen secreciones más viscosas y
pegajosas en las vías respiratorias y digestivas, sobre todo. También hay un aumento de la cantidad
de sal en el sudor.
Como consecuencia de la producción de secreciones espesas en los bronquios hay obstrucción de
estos con riesgo alto de infecciones por bacterias, aparición de neumonías recurrentes severas que
van dañando progresivamente el árbol bronquial con desarrollo posterior de bronquiectasias,
destrucción progresiva del tejido pulmonar con mala oxigenación del organismo y finalmente
hipertensión pulmonar.
La sospecha diagnóstica se basa fundamentalmente en la presencia de las manifestaciones clínicas
características y se debe confirmar mediante el estudio de electrolitos en el sudor.
PALABRAS CLAVE: Dominios transmembranales, Nucleótidos, fibrosis, deleción, homocigotos,
fibrosis quística , electrolitos , espacio paracelular, Esteatorrea, fétido
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ABSTRACT
Cystic fibrosis is an inherited disorder characterized by pulmonary congestion and infection
and malabsorption of nutrients by the páncreas.
It is an autosomal recessive disease transmission; it is known that the defective geneis
located on human chromosome 7, known as conductance regulator gene for cystic
fibrosis transmembrane regulator (CFTR). It mainly affects the digestive and respiratory
systems and is often characterized by chronic obstructive pulmonary disease (COPD), pancreatic
insufficiency and very high levels of electrolytes in sweat.
In cystic fibrosis, a genetic defect alters a protein that regulates the normal movement of salt in and
out of the cell. As a result there are more viscous and sticky secretions in the respiratory and
digestive tracts, especially. There is also an increase in the amount of salt in sweat.
As a result of the production of thick secretions in the bronchi there is blockage of these high risk
of bacterial infections, the appearance of severe recurrent pneumonia
are progressively damaging the bronchial tree with subsequent development of bronchiectas
is, progressive destruction of lung tissue with poor oxygenation body and finally pulmonary
hypertension.
The suspected diagnosis is mainly based on the presence of clinical features and should be
confirmed by the study of electrolytes in sweat.
KEY WORDS: Transmembrane domains, Nucleotides, fibrosis, deletion, homozygous cystic
fibrosis, electrolytes, paracellular space, steatorrhea, foul
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INTRODUCCIÓN
La fibrosis quística es una enfermedad autosómica recesiva, es decir para que un niño padezca la enfermedad es imprescindible que ambos padres le hayan transmitido el gen de la enfermedad. Afecta principalmente a los lóbulos superiores.
La fibrosis quística también conocida como MUCOVISCIDOSIS que hace alusión, precisamente, a ese aspecto esencial de la enfermedad que ya he mencionado: el carácter viscoso del moco o de las secreciones que segregan estos enfermos.Aparece en 1 persona por cada 2000 o 3500 de raza blanca
Se considera una enfermedad hereditaria, crónica y progresiva, que cuando se desarrolla plenamente, afecta, cuando menos, a tres sistemas del organismo humano: El pulmón ,el aparato digestivo y en especial, aunque no de forma exclusiva, al páncreas. A las glándulas sudoríparas, es decir, las encargadas de producir sudor.
El riesgo de tener otro hijo enfermo es del 25%, es decir 1 entre 4. El riesgo de tener un portador sano del gen de la FQ, del 50% (2 entre 4). Estos hijos aunque no padecen la enfermedad sí que pueden transmitirla. La posibilidad de tener un hijo que ni padece la enfermedad ni es portador del gen (es decir que es sano y no va a transmitirlo) es del 25% (1 entre 4).
El gen defectuoso que lleva al cuerpo a producir un líquido anormalmente espeso y pegajoso llamado moco. Este moco se acumula en las vías respiratorias de los pulmones y en el páncreas, el órgano que ayuda a descomponer y absorber los alimentos
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RESOLUCIÓN DEL CUESTIONARIO
1. ¿A qué se deben las infecciones respiratorias repetidas?
Por lo general, la fibrosis quística es una enfermedad hereditaria autonómica recesiva que se
caracteriza por infecciones pulmonares repetivas .
Las manifestaciones respiratorias son la principal causa de morbilidad y mortalidad en la fibrosis
quística. En el aparato respiratorio se producen secreciones mucosas deshidratadas, extremadamente
viscosas, que obstruyen las vías aéreas y secundariamente se infectan. La infección crónica
persistente inicialmente es por Staphylococcus aureus y Haemophilus influenzae y finalmente
coloniza la Pseudomonas aeruginosa
2. ¿A qué se debe la elevación del Cloro en el sudor?
La mayor parte de las mutaciones como la G542X o la F508 producen una FQ clásica , es decir una
con insuficiencia pancreática exocrina, enfermedad pulmonar crónica, elevación de los electrolitos
en el sudor y por lo tanto asociados a formas graves de la enfermedad. Las alteraciones
electrolíticas producen un aumento del cloro y sodio en el sudor.
El defecto se debe a una alteración en el transporte de cloro a través del epitelio de las glándulas
sudoríparas, vías aéreas, páncreas y glándulas intestinales. A nivel de las células epiteliales
respiratorias se produce un transporte activo de cloro desde el intersticio hacia la luz y de
reabsorción de sodio en dirección opuesta, arrastrando agua por el espacio paracelular. El transporte
de cloro y sodio se acompaña de modificaciones en la diferencia de potencial entre la célula
epitelial y la sangre.
La pérdida de la función del CFTR (regulador de la conductancia transmembrana de la fibrosis
quística) significa que el cloro existente en el conducto de glándulas sudoríparas no puede ser
reabsorbido, lo que da una disminución del gradiente electroquímico que permite normalmente que
el sodio atraviese la membrana apical. Este defecto entonces induce a un incremento de
concentraciones de sodio y cloro en el sudor.
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3. ¿A qué se debe las heces voluminosas y fétidas del paciente?
Las heces voluminosas y fétidas del paciente son producto de una
insuficiencia pancreática, lo cual se presenta generalmente en un
80-95% en pacientes con fibrosis quística. Esta enfermedad se
trata de una disfunción de las glándulas productoras de moco,
trayendo consigo un problema de mal absorción, como
consecuencia, llega a bloquearse el conducto pancreático, se
forman quistes en su interior, y termina incluso fibrosando todo
el páncreas, por lo que no habrá ni tripsina, ni lipasa, ni amilasa,
entonces no podrán absorberse ni las grasas ni las proteínas.
Incluso la mantención de un pH ácido en segmentos altos del
intestino facilitaría la inactivación de la lipasa y favorecería la
precipitación de sales biliares, contribuyendo aún más a la mal
digestión de grasas. Todo esto clínicamente evidenciado como esteatorrea (deposiciones
voluminosas, aceitosas y de muy mal olor).
4. En qué consiste la técnica del PLFR (polimorfismo longitudinal de
fragmentos restrictivos).
Los detectores de DNA también pueden usarse paraencontrar secuencias de DNA íntimamente
enlazadas al gen que interesa, pero en realidad no dentro de él.Los análisis pueden extenderse a la
identificación devariaciones específicas de cromosomas (diferencias en la secuencia entre
cromosomas homólogos). La digestión del DNA con una endonucleasa de restricción genera
diferentes mapas (patrones de fragmentosde DNA) de genes homólogos que contienen secuencias
diferentes de bases. Este fenómeno se denomina"polimorfismo de la Longitud del fragmento
de restricción" (PLFR). En una enfermedad genéticaligada a un polimorfismo de la longitud de
restricción,el portador de la enfermedad poseerá un cromosoma con un gen normal y uno con un
gen defectuoso. Cuando los fragmentos de restricción se analizan y sondean, se detectan dos
bandas de hibridación (que es distinto a una sola banda cuando ambos genes sonidénticos). Los
Fig. Que ocurre en una insuficiencia pancreática
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descendientes que heredan el cromosoma portador del defecto exhiben una sola banda
dehibridación que difiere de la producida por cromosomas normales.
El polimorfismo de longitud de fragmentos de restricción (PLFR) se basa en el hecho de que las
secuencias nucleotidicas de DNA de diferentes individuos no son idénticas. En realidad, uno de
cada 103nucleótidos es diferente, generalmente en una región no codificante de DNA. Se genera un
PLFR cuando una diferencia individual de este tipo crea o elimina un sitio de reconocimiento para
una encima de restricción. Si se crea un sitio extra, aparecen dos fragmentos de menor tamaño que
los habituales en una hibridación Southernblot. Si se elimina un sitio, aparece un fragmento mayor
en lugar de dos puntos pequeños. Este enfoque puede utilizarse para la detección indirecta de
mutaciones causantes de enfermedades. Es importante comprender que el PLFR en sí mismo no
está relacionado con la mutación. Estos pueden utilizarse como marcadores dentro de una familia
para distinguir quién es propenso a ser portador de una mutación causante de enfermedad y quien
no lo es.
5. Cuáles son las características de la proteína CFTR.
La proteína tiene un peso molecular de 170,000 daltons y está conformada por dos dominios
transmembranales (MSD1 y MSD2), con seis subdominios transmembranales (TM), dos dominios
enlazadores de nucleótidos (NBD1 y NBD2), un dominio regulador R. Se encuentra mayormente
embebida en la membrana, que provee al canal o poro de intercambio de iones Cl - a través de ella.
Cada MSD está conformado por 6 hélices transmembranales y, aparte de los “giros” que intervienen
entre las hélices TM 1 y 2 en el MSD1 y entre 7 y 8 en la posición correspondiente en el MSD2.
Diagrama que muestra los cinco
dominios de la CFTR.
La proteína CFTR intacta forma un canal permeable de
cloruro en la membrana externa de muchas células.
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La estructura completa de la proteína CFTR todavía no se ha determinado experimentalmente. Esto
es porque las proteínas de las membranas, como CFTR, con regiones substancialmente hidrofóbicas
son extremadamente difíciles de cristalizar, y la cristalografía de rayos x se puede realizar solo en
proteínas cristalizadas.
Se han propuesto algunos modelos de la estructura de la proteína CFTR por comparación con otras
proteínas conocidas como transportadores ABC.
Mientras que la mayoría de transportadores ABC consisten de cuatro dominios (dos que atraviesan
la membrana y dos dominios de enlace con nucleótidos), la CFTR es la única que se conoce que
posee un dominio regulador. Las modificaciones en el dominio regulador, ya sea por adición o
remoción de grupos fosfato, se ha demostrado que controla el movimiento de iones cloruro a través
de la membrana.
Con la CFTR normal, una vez la proteína es sintetizada, es transportada al retículo endoplásmico
(RE) y aparato de Golgi para procesamiento adicional antes de ser integrada en la membrana
celular. Cuando la proteína CFTR con la mutación delta F508 llega al retículo endoplásmico, el
mecanismo de control de calidad de este componente celular reconoce que esta proteína no tiene la
conformación correcta y marca la proteína como defectuosa para su degradación. De esta manera, la
delta F508 nunca llega a la membrana celular.
Las personas que son homocigotos para la mutación F508 tienden a tener los síntomas más severos
para la fibrosis quística debido a la pérdida crítica del transportador de iones cloruro. Esto altera el
balance iónico de sodio y cloruro y crea una capa de moco denso y pegajoso que no puede ser
removida por los cilios atrapando bacterias, resultando en infecciones crónicas. Mientras que el
mecanismo que lleva a daño pulmonar no esta completamente comprendido, las enfermedades
pulmonares es la causa más importante de morbilidad y mortalidad entre los pacientes de fibrosis
quística.
Los dominios transmembrana forman un "canal de cloro". Cuando se produce una fosforilación del
dominio R y el ATP se uno a los 2 dominios NBF, el canal de cloro se abre y los iones Cl- salen de
la célula.
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6. ¿Qué papel tendría esta proteína (CFTR)?
Los avances en torno al conocimiento de la proteína de regulación de transmembrana de la fibrosis
quística (CFTR) han permitido entender mejor la fisiopatología de ésta enfermedad y la compleja
relación genotipo-fenotipo. Hoy se han reportado más de 1710 mutaciones distintas de ésta
proteína; sin embargo, sólo algunas de ellas se asocian a enfermedad respiratoria. Se reconoce que
CFTR es responsable de la adecuada secreción y absorción de electrolitos a través del epitelio (no
sólo respiratorio); y por ello, la enfermedad se caracteriza por una secreción defectuosa de Cl-
epitelial y una absorción de Na+ aumentada. Estudios recientes muestran que el CFTR interactúa
con otras proteínas a través de los dominios PDZ. Finalmente el rol de la proteína CFTR en muchas
condiciones específicas es motivo de investigación actualmente.
Por otro lado se sabe que la Fibrosis Quística (FQ) es la enfermedad autosómica recesiva letal más
frecuente en la raza caucásica. Su evolución crónica, progresiva y compromiso multisistémico
presenta grandes variaciones fenotípicas entre individuos afectados. Un avance importante en el
entendimiento de la FQ fue sin lugar a dudas la clonación del gen en 1989. Este gen se encuentra
localizado en el brazo largo del cromosoma 7 y codifica una proteína de 1480 aminoácidos
denominada CFTR (Cystic Fibrosis Transmembrane Regulator) situada en la porción apical de la
membrana de las células epiteliales, que se expresa en las células secretorias, senos paranasales,
pulmones, páncreas, hígado y tracto reproductivo.
La proteína CFTR fue descrita inicialmente como un canal de cloro (Cl-) regulado por AMPc y la
proteinquinasa A (PKA). Se reconoce que CFTR es un regulador de otros canales Iónicos. En
células epiteliales normales sin FQ y en células recombinantes que sobreexpresan CFTR, las
grandes corrientes de Cl-, a través de la membrana, son activadas con el incremento en el AMPc
intracelular. En registros de canales individuales con la técnica patch-clamp (pinzamiento), se
observan corrientes de Cl- dependientes de CFTR de baja conductancia que no pueden ser
detectadas en células epiteliales provenientes de pacientes con FQ. La proteína CFTR se expresa en
la porción luminal de las membranas de epitelios secretores y de absorción, y cumple un rol
predominante en la secreción de electrolitos activada En células epiteliales normales sin FQ y en
células recombinantes que sobreexpresan CFTR, las grandes corrientes de Cl-, a través de la
membrana, son activadas con el incremento en el AMPc intracelular. En registros de canales
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individuales con la técnica patch-clamp (pinzamiento), se observan corrientes de Cl- dependientes
de CFTR de baja conductancia que no pueden ser detectadas en células epiteliales provenientes de
pacientes con FQ. La proteína CFTR se expresa en la porción luminal de las membranas de
epitelios secretores y de absorción, y cumple un rol predominante en la secreción de electrolitos
activada por AMPc y calcio (Ca2+) intracelular. CFTR constituye la vía de salida luminal para Cl-,
el que ha sido captado por el cotransportador Na+-K+-2Cl-. Además de su función secretora, el
CFTR también regula la función de electrolitos al controlar la actividad del canal de Na+ epitelial
(ENaC) en células epiteliales de absorción del colon, vías aéreas y conductos sudoríparos.
Al contrario del colon y las vías aéreas, en los cuales el CFTR tiene un efecto inhibidor sobre la
activación de ENaC con la activación por PKA, el CFTR es necesario para la activación de ENaC
en los conductos sudoríparos.
Secreción defectuosa de Cl- y absorción de Na+ aumentada en FQ