ARTÍCULO ORIGINAL

LOCI GENÉTICOS ASOCIADOS AL TRASTORNO BIPOLAR ESTUDIOS EN POBLACIÓN COLOMBIANA

GENETIC LOCI ASSOCIATED TO BIPOLAR DISORDER. STUDIES IN COLOMBIAN POPULATION

OSPINA-DUQUE J. MD¹, OCHOA L. MD¹, GARCÍA J. EST. MSC¹, LÓPEZ C. MD¹, CALLE J. MD¹, CARVAJAL L. EST. PHD^2,3, SOTO I. EST. MSC², PINEDA N. MSC.², DUQUE C. EST. MSC², MIRANDA A. EST. MSC¹, CUARTAS M. PSIC. Y BIOL.² , GOMEZ, J. RES. III¹, AGUDELO A. RES. III¹, MONTOYA, G. RES. III¹, LÓPEZ M. TS¹, GALLO A. TO¹, MONTOYA P. HIST.¹, PALACIO C. EST. MSC¹, BEDOYA G. BIOL. MSC.², MCCARTHY M. MD. PHD⁴, REUS V. MD⁵, FREIMER N. MD. PHD⁵, RUIZ-LINARES A. MD. PHD^2,3

¹ Programa de Investigación Psiquiatría Genética, Departamento de Psiquiatría, Facultad de Medicina, Universidad de Antioquia. Medellín, Colombia. E-mail: jhospina@epm.net.co

² Laboratorio de Genética Molecular (GENMOL), Facultad de Medicina, Universidad de Antioquia. Medellín, Colombia

³ Galton Laboratory, University College of London. Londres, Reino Unido.

⁴ Complex Traits Analysis Group, Imperial College Genetics and Genomics Research Institute Imperial College School of Medicine. Londres, Reino Unido.

⁵ Department of Psychiatry, University of California, San Francisco (UCSF). EEUU.

Objetivos: Caracterizar una muestra de familias y tríos de una población colombiana aislada para mapear loci involucrados en la vulnerabilidad al Trastorno Afectivo Bipolar tipo I (TABI). Métodos: Se recolectan tríos y genealogías utilizando las entrevistas FIGS-DIGS en miembros de las familias y posibles afectados. El poder para detectar ligamiento (PDL) se estima por simulación. El modelo utilizado asume una frecuencia para el alelo afectado de 0.003, penetrancias de 0.01, 0.81 y 0.9 y un marcador de cuatro alelos a 5cM del locus. Resultados: Se identificaron 28 familias con TAB-I, con 3.603 individuos y 160 afectados, y 246 tríos. Asumiendo homogeneidad genética y teniendo en cuenta la evidencia genética del mestizaje, las simulaciones mostraron PDL significativos de 100% para un LOD-score>3. Estamos examinando el desequilibrio promedio en tríos y tamizando en familias los cromosomas 12, 18 y 21. Conclusión: Tenemos un grupo significativo de familias y trios pertenecientes a una población aislada con un poder para detectar ligamiento al Trastorno Afectivo Bipolar. Esto permite realizar estudios de ligamiento buscando genes involucrados en la vulnerabilidad al TAB-I en población Colombiana.

Palabras clave: Trastorno Afectivo Bipolar, Locus, Genética.

Objectives: To characterize a sample of families and trios from an isolated colombian population, in order to map loci involved in vulnerability to Bipolar Mood Disorder type-I (BD-I). Methods: Trios and pedigrees using FIGS-DIGS interviews to family members and possibly affected were collected. Power to detect linkage (PDL) was estimated by simulation. Model used supposes an effecter allele frequency of 0.003, penetrances of 0.01, 0.81, 0.9 and a 4-allele marker at 5cM of the locus. Results: 28 BD-I families including 3.603 individuals and 160 affected, and 246 trios were identified. Assuming genetic homogeneity and our recently found genetic cross breeding, simulations revealed meaningful PDL of 100% for LOD-score>3. We are now assessing background unbalance in trios, and screening families for chromosomes 12,18 and 21. Conclusion: We have an informative set of BD-I families and trios belonging to an isolated population, which allow further linkage studies associated with BD-I in Colombian population.

Key words: Bipolar Mood Disorder; Locus; Genetic.

INTRODUCCIÓN

Uno de los mayores compromisos para la ciencia en este nuevo siglo es el estudio de los rasgos genéticamente complejos involucrados en las enfermedades humanas más comunes y de mayor impacto epidemiol ógico. Las enfermedades complejas (1) son aquellas que siguen un modelo de herencia no mendeliano o de tipo poligénico multifactorial, las cuales estan condicionadas por la interacción no lineal de diferentes rasgos entre sí, resultantes de la acción combinada de varios genes (2), y de factores epigenéticos que determinan diferentes variables como la vulnerabilidad o protección a la enfermedad, las características clínicas, la edad de inicio y la repuesta terapéutica entre otras (3). Para su investigación ofrecen retos mayores tales como la pureza en la definición del fenotipo, la determinaci ón del estado de afección, la existencia de fenocopias, es decir de cuadros clínicos similares no asociados a susceptibilidad genética, y la heterogeneidad genética cuando diferentes mutaciones causan fenotipos similares (4).

Los hallazgos en este campo muy seguramente producirán cambios significativos en los paradigmas actuales de la medicina y las neurociencias básicas, en cuanto a la filosofia y conceptualización de salud y enfermedad, de la nosologia, la clínica y el manejo de las afecciones más comunes de la humanidad.

El Trastorno Afectivo Bipolar (TAB) y la mayoría de las principales psicopatolog ías son entonces enfermedades complejas. En las cuales, a pesar de haberse identificado un componente genético, ningún gen mayor implicado ha sido descubierto hasta el momento (5-9). Dadas las características de un rasgo complejo, el mapeo de loci (varios locus, o sitios específicos de un gen dentro de un cromosoma) involucrados en TAB puede ser complicado.

Ante la incertidumbre en la estimaci ón de los parámetros de un modelo genético para rasgos complejos, el uso de la metodología de LOD Score (logaritmo del odds) en genealog ías grandes ha sido bastante eficiente para poder iniciar un tamizaje o barrido genómico y detectar regiones cromosómicas con desequilibrio de ligamiento entre afectados y no afectados (9). El LOD (LS) score es un término estadístico que indica que tan ligados o no estan dos loci o un rasgo, en este caso el fenotipo bipolar, a determinados locus. Un LS igual a tres (Z=3), especialmente en enfermedades complejas, indica 1.000 veces mas probabilidades de encontrar ligamiento que no encontrarlo.

Así mismo, a fin de evitar la heterogeneidad de locus, es de gran utilidad la recolección de una o más genealog ías extendidas, especialmente en poblaciones genéticamente aisladas (9) en las cuales la probabilidad de tal heterogeneidad es presumiblemente más baja. Entre los esfuerzos que en la actualidad se hacen para identificar el patrón de herencia de TAB-I, se destaca el del grupo, colaborador nuestro, de Nelson Freimer en San Francisco, que estudiando un aislado genético humano de Costa Rica, encontró que el modo de herencia más probable es el dominante con penetrancia incompleta.

Las condiciones históricas de ese grupo humano se asemejan a las de la población del departamento de Antioquia, en la cual se ha documentado un aislamiento relativo desde la fundación por un grupo de Españoles e Indígenas, entre los siglos XVI y XVII y a finales del siglo XIX (10). Además en Antioquia se ha probado un efecto fundador para enfermedades monogénicas tales como Alzheimer de inicio temprano (11, 12) y Parkinson juvenil (13), lo que indica la presencia de posibles focos genéticamente aislados dentro de la población. Recientemente, proporcionamos fuertes evidencias genéticas de mestizaje en Antioquia (14), lo que sumado a los indicios de aislamiento propicia las condiciones para encontrar altos niveles de desequilibrio de ligamiento en la poblaci ón.

En particular, al estudiar la procedencia geográfica de los casos de TAB-I en este departamento, encontramos un alto porcentaje de casos en los municipios del oriente antioque ño, específicamente en aquellos que descienden del municipio de Marinilla, cuyo tronco es históricamente diferente al gran conglomerado antioqueño (paisa).

Debido a las condiciones de aislamiento de Antioquia, semejantes a las del Valle Central de Costa Rica y a la disponibilidad de pacientes con TAB-I en este departamento, hemos adoptado el modelo de herencia dominante con penetrancia incompleta propuesto por Freimer, para el estudio de la enfermedad en familias antioqueñas.

Aquí reportamos los poderes de las simulaciones para detectar ligamiento. Esto nos proporciona la informaci ón requerida para encontrar genes asociados a un rasgo en las familias, usando el modelo de un solo locus. Debido a que pueden existir diferentes genes involucrados en la heterogeneidad etiológica de TAB-I y otras enfermedades relacionadas, escogimos un fenotipo extremo de TAB que cumpliera con todos los criterios para TAB-I, es decir pacientes con historia clara de episodios de mania (no solo hipoman ía) y depresión primarias.

MÉTODOS

SELECCIÓN FAMILIAS

Seleccionamos familias antioqueñas con al menos cuatro individuos afectados por TAB-I en dos generaciones adyacentes. Los casos fueron identificados mediante los registros clínicos de tres instituciones hospitalarias del Valle de Aburrá: el Hospital Universitario San Vicente de Paúl, la Clínica Samein y el Hospital Mental de Antioquia. Los familiares posiblemente afectados se identificaron a traves de la entrevista FIGS (Familiar Interview for Genetic Studies) realizada por el equipo de trabajo social. Cuatro psiquiatras clínicos realizarón la entrevista diagnóstica DIGS (Diagnostic Interview for Genetic Studies) (15) a los casos índices y a los posibles afectados. Luego un grupo de 3 clínicos expertos en Trastornos del Afecto realizan un sistema de Mejor Estimativo Diagnostico (MED) por unanimidad o consenso evaluando el DIGS y todo el material clínico recolectado. De modo sistemático recolectamos información sobre cada familia, los nombres, fechas y lugares de nacimiento de los ancestros, comenzando con los parientes en primer grado hasta incluir los ocho bisabuelos, extendiendo las genealog ías mediante los programas Cyrillic 2.1.3 y Family Origins 5.0. Para documentar la composición y los ancestros comunes entre familias utilizamos también registros parroquiales y civiles. Los individuos seleccionados tenían al menos seis bisabuelos nacidos en Antioquia y cumplían los criterios diagnósticos del DSM IV para TAB-I con base en los registros hospitalarios y en la entrevista diagnóstica.

ESTIMACIÓN DEL PODER PARA DETECTAR LIGAMIENTO

Las simulaciones de poder se realizaron usando el programa SLINK (16,17) con 100 réplicas, asumiendo un modelo dominante con penetrancias de 0.01, 0.81 y 0.9 (genotipos NN-ND-ND), correspondiente a 81% en heterocigóticos y 90% en homocig óticos dominantes. Presumimos una frecuencia de 0.003 para el alelo afectado y una tasa de fenocopias de 0.01. Las simulaciones se hicieron asumiendo un marcador de cuatro alelos de frecuencias iguales y a una distancia de 5 cM (q=0.05) del locus de la enfermedad. En las simulaciones sólo los pacientes vivos con TAB-I fueron tomados como afectados, aquellos con TABI muertos fueron simulados como desconocidos y el resto de individuos, incluyendo aquellos con otros transtornos psiquiátricos, fueron asumidos como no afectados.

RESULTADOS

Se evaluaron 28 familias, todas originarias del oriente del departamento de Antioquia, específicamente de municipios en el área de colonizaci ón del municipio de Marinilla, esperando con esto evitar la heterogeneidad de locus. Al rastrear las estirpes de los fundadores de la zona de colonización de Marinilla encontramos ancestros comunes para las familias bip7 y bip8 en el siglo XVIII. En la actualidad estamos estudiando la posible existencia de ancestros comunes en las dem ás familias y entre éstas con una serie de casos esporádicos y de tríos existentes en nuestra base de datos, esto podría disminuir la posibilidad de heterogeneidad y aumentar el poder de de las familias.

Hemos clasificado nuestras familias en categorías A, B y C de acuerdo al LOD Score (LS) promedio obtenido por las simulaciones de poder (q = 0.05), al análisis de la genealogía y a la disponibilidad de la familia, jerarquizadas de mayor a menor informatividad para los objetivos del estudio. Las caracteristicas generales de estas familias se muestran en la tabla 1 y los resultados del la simulaci ón en la tabla 2.

Dentro de las familias tipo A, la más informativa es la familia bip7 (tabla 2 y figura 1), que muestra un 51% de probabilidad de alcanzar un LS mayor de 3. La familia bip27 es la segunda más informativa y presenta un 37% de probabilidad de obtener LS mayor de 3. En caso de que los individuos sospechosos para TAB-I, tanto vivos como muertos, lograran confirmarse, se obtendría un total de 121 pacientes con la enfermedad, lo que representaría aproximadamente el 10% del total de individuos existentes en las diez familias tipo A (tabla 1). La mayor densidad de individuos con TAB-I se observó en la familia bip14 (18%), seguida por las familias bip18 y bip27, en contraste con el 4.4% en la familia bip7, que es la familia más informativa y extensa de las presentadas aquí. La densidad de individuos con TAB-I es en promedio de 8.2% en las familias tipo A.

Otros trastornos psiquiátricos, diferentes de TAB-I, encontrados en nuestras familias, fueron TAB-II, Trastorno depresivo mayor y Transtorno por abuso de sustancias, siendo el último el más frecuente.

Al analizar en conjunto el grupo de familias tipo A, el LS promedio obtenido fue de 12.3 (tabla 2 y figura 2) con un q = 0.05, que corresponde a la máxima distancia posible entre un marcador y el locus para TAB-I en un mapa con marcadores en una densidad promedio de 10cM. Si se asume la posibilidad de homogeneidad genética la probabilidad de alcanzar un LS de 3 es del 100%, esto plantea una excelente perspectiva ya que los altos valores de LS disminuyen la probabilidad de falsos positivos.

DISCUSIÓN

Aunque ha habido discusión acerca del uso del método del LS en este tipo de estudios debido a que los par ámetros genéticos, principalmente el modo de herencia, deben ser especificados previamente, éste se acepta teniendo en cuenta que el máximo LS corregido no disminuye sustancialmente el poder para detectar ligamiento, comparado con el obtenido si se pudiera usar el verdadero modo de herencia, y que asumir un modelo mendeliano simple funciona bastante bien aun cuando el modelo real sea mucho más complejo (18).

Nuestros resultados son una aproximaci ón cautelosa porque el fenotipo de los afectados fue definido estrechamente y la mayor parte del poder para detectar ligamiento se deriva de los individuos afectados, como propuso McInnes (9).

En conclusión, hemos evaluado 28 familias extendidas con por lo menos cuatro individuos con TAB-I, de las cuales las más informativas, las de categoría A, son suficientes para detectar claves de ligamiento usando la metodología del LS. Hay una alta probabilidad de confirmar nuestras suposiciones dado que se ha demostrado herencia por un único locus mayor para TAB-I, aunque no para otros trastornos psiquiátricos (6, 7).

Recientemente hemos documentado evidencia de mestizaje genético existente en la población antioque- ña (14) y teniendo en cuenta que la mayoría de las familias provienen del área de colonización de Marinilla, es posible que se den dos condiciones. La primera que no existe heterogeneidad de locus en la muestra de nuestro estudio, lo que garantiza la obtención de un LS muy similar al de las simulaciones, en caso de que se logre probar la existencia de un locus ligado en estas familias. La segunda que puede encontrarse desequilibrio de ligamiento en nuestra población, lo cual podría ayudarnos en el mapeo de algún locus mayor para TAB-I en familias antioqueñas. En la actualidad estamos determinando el desequilibrio de ligamiento promedio en las familias antioqueñas. También se est án comenzando estudios con endofenotipos (19) y la genotipificación de marcadores en regiones candidatas de los cromosomas 12,18 y 21 (9, 18).

AGRADECIMIENTOS Y RECONOCIMIENTOS

Este trabajo fue realizado con aportes de la Universidad de Antioquia (Grants del CODI: CIM 9948, CIM 9911 y otros), Colciencias (Grant #1115-04-414-98, Cto. 324-98) y Wellcome Trust de Londres (Grant #056081, DFCM 3354). A quienes damos el reconocimiento por su valiosa ayuda y su confianza en nuesto programa de investigación.

Ofrecemos nuestros profundos agradecimientos a los pacientes, familias y comunidades que han colaborado con esta iniciativa, esperando contribuir más con su salud mental. Así como al Hospital San Vicente de Paúl, el Hospital Mental de Antioquia y la Clínica Samein.

REFERENCIAS

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