Rev Esp Endocrinol Pediatr

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Rev Esp Endocrinol Pediatr 2017;8(1):42-48 | Doi. 10.3266/RevEspEndocrinolPediatr.pre2017.Mar.385
Nueva mutación de transmisión autosómica dominante en el gen COL1A2: c.2440G>A (p.Gly814Arg) causante de Osteogénesis Imperfecta tardía tipo I
Novel COL1A2 gene autosomal dominant mutation: c.2440G>A (p.Gly814Arg) causing late-onset Osteogenesis Imperfecta type I

Enviado a Revisar: 19 Dic. 2016 | Aceptado el: 16 Mar. 2017  | En Publicación: 5 Jul. 2017
Nuria Espinosa Segui1, José David Coves Mojica2, Noelia Rubio Puche3, maría Martínez-Villar3, Fernando Goberna Burguera3,
1 Pediatría. Hospital Vega Baja. Servicio de Pediatria.. Orihuela, Alicante
2Traumatología. Hospital Vega Baja. Servicio de Traumatología . Orihuela, Alicante
3 Pediatría. Hospital Vega Baja.Servicio de Pediatria. Orihuela, Alicante
*PEDIATRIA.
Correspondencia para , PEDIATRIA, carretera Orihuela-Almoradí sin numero, Hospital Vega Baja (San Bartolome) Alicante, 03314
E-mail: nuriaespinosa30@yahoo.es
E-mail: davidcoves@yahoo.es
Tabla 1 - Clasificación de la osteogénesis imperfecta por Sillence
Tabla 2 - Clasificación de la osteogénesis imperfecta por Van Dijk en 2010
Figura 1 - Fractura de fémur
Figura 2 - Fractura de tibia
Figura 3 - Escleras azuladas en el paciente
Figura 4 - Escleras azuladas en la madre
Figura 5 - Árbol genealógico familiar
Resumen

La osteogénesis imperfecta (OI) o “enfermedad de los huesos de cristal” es la causa más frecuente de osteoporosis hereditaria, siendo la herencia en el 90%  autosómica dominante y en el 10% debida a mutaciones autosómicas recesivas o desconocidas . Constituye un conjunto de trastornos congénitos de las fibras del colágeno tipo I caracterizado por una expresividad variable y heterogeneidad genética-bioquímica. El colágeno tipo I es una proteína de soporte presente en todos los tejidos de sostén, especialmente en el hueso, en el que dicho colágeno es el principal componente de la matriz orgánica. Este colágeno también está presente en piel, tendones, ligamentos, fascia, córnea, escleras, dentina y vasos sanguíneos, y su alteración es la responsable de las manifestaciones extraesqueléticas de la OI. Presentamos el caso de un paciente con historia personal de fracturas múltiples desde el año de edad relacionadas  con traumatismos de baja energía, escleras azules, hiperlaxitud articular, con dentición y audición normales acompañado de antecedentes familiares que sugieren una herencia autosómica dominante. Se realiza estudio molecular hasta en 2 ocasiones para el análisis de las duplicaciones/deleciones en  COL1A1 y COL1A2 mediante la técnica MLPA, mostrando un patrón normal en estos genes. Recurrimos a la  secuenciación masiva, observándose un cambio en heterocigosis en el gen COL1A2,  no descrito previamente en la bibliografia,  c.2440G>A (p.Gly814Arg),   tratándose éste de un cambio patogénico al afectar a la región  en la que han sido descritos la mayoría de los cambios asociados a esta enfermedad y confirmándose la mutación al ampliar el estudio genético a la madre del  paciente.

Abstract

Osteogenesis Imperfecta (OI) or "crystal bone disease" is the most common cause of hereditary osteoporosis, with inheritance being 90% autosomal dominant and 10% due to autosomal recessive or unknown mutations. It is a set of congenital disorders of type I collagen fibers characterized by variable expressivity and genetic-biochemical heterogeneity. Type I collagen is a protein present in all supporting tissues, specially in bone, where collagen is the main component of the organic matrix. This collagen is also present in the skin, tendons, ligaments, fascia, cornea, sclera, dentin and blood vessels, and its alteration is responsible for the extraskeletal manifestations of OI. We present the case of a patient with a personal history of multiple fractures since the year of age related with low energy trauma, blue sclera, joint hypermobility, normal dentition and hearing accompanied with a family history suggesting an autosomal dominant inheritance. Molecular study was carried out up to twice for the analysis of duplications/deletions in COL1A1 and COL1A2 genes using the MLPA technique that showed a normal pattern in these genes. We used a massive sequencingntechnique for these gene analysis, observing a heterozygous change in COL1A2, not previously described in the literature, c.2440G>A (p.Gly814Arg), this being a pathogenic change affecting the region where most of the changes associated with this disease have been described and confirmed the mutation by extending the genetic study to the patient's mother.

Palabras clave: Osteogénesis imperfecta, colágeno tipo 1, fracturas óseas, COL1A2 gen, osteocondrodisplasias Key Words: Osteogenesis imperfecta, collagen Type 1, bone fractures, COL1A2 gene, osteochondrodysplasias

INTRODUCCIÓN

La osteogénesis imperfecta (OI) constituye, dentro del grupo de las osteocondrodisplasias, un conjunto de trastornos congénitos de las fibras del colágeno tipo I  caracterizado por una gran expresividad y heterogeneidad genética-bioquímica. La herencia es en el 90% de los casos autosómica dominante, aunque también hay casos con herencia autosómica recesiva. 1,2,3.

Las mutaciones detectadas en la OI se encuentran en un 90% en los  genes implicados en la formación del colágeno tipo I: el gen de la cadena α1 ( COL1A1) en el cromosoma 17 y   el gen  que codifica  las cadenas α2 ( COL1A2) en el cromosoma 7 4  . En menos del 10% se describen mutaciones en otros genes relacionados con formas recesivas de la enfermedad como  CRTAP y LEPRE1/ P3H1 5,6.

Sillence en 1979 7 presentó una clasificación de las OI que aún permanece en vigor a la que en los últimos años se han añadido nuevos tipos 8,9,10. (Tabla 1). En 2009 5, Van Dijk et al. propusieron una clasificación revisada de la osteogénesis imperfecta (OI) que incluía los tipos I, II-A, II-B, II-C, III, IV propuestos por Sillence junto a los tipos V y VI añadidos en 2004 por la revista médica The Lancet 9 , añadiendo las mutaciones causales de cada tipo (Tabla 2). Los tipos VII y VIII serían excluídos en esta clasificación ya que fueron añadidos en un primer momento sólo por criterios genéticos, pero ambos son indistinguibles, tanto clínica como radiológicamente, de los tipos II-IV 5.

En el 2014, Eugenia R. Valadares et al.11 concluyeron que, en la práctica, a pesar de la compleja variabilidad genotípica de la OI demostrada en los últimos años, sus fenotipos se siguen clasificando según Sillence. La recomendación de la Sociedad Internacional de Displasias Óseas es mantener dicha clasificación para clasificar el grado de gravedad de la OI, manteniendo al margen las referencias moleculares de cada tipo 11.

 

CASO CLÍNICO

Nuestro paciente era un varón  remitido a la edad de  4 años a la consulta de endocrinología infantil para estudio  por una historia personal de fracturas de repetición desde el año de edad, todas asociadas a traumatismos de baja energía, fracturándose hasta en dos ocasiones  la diáfisis del fémur (Figura 1), la diáfisis/metáfisis de la tibia con refractura posterior (Figura 2) e incluso la clavícula. 

Los antecedentes personales perinatales no mostraban datos de interés, presentando un buen desarrollo psicomotor  y una adecuada deambulación a los 13 meses.

Los datos antropométricos mostraban un peso de  22,8 kg (+1,47 DS),  una talla  de 1,14 m (+1,12 DS) y un IMC de 17,5 m (+1,2 DS), con una normal velocidad de crecimiento. En la exploración física destacaban unas escleras azuladas (Figura 3),  una hiperlaxitud articular generalizada,   dentición y  audición normales, con resto de la exploración física por aparatos sin hallazgos patológicos de interés.

Como antecedentes familiares, la madre, el tío y el abuelo maternos tenían escleras azuladas (Figura 4), sordera por la que habían requerido prótesis de estribo e historias de fracturas de repetición según se aprecia en el árbol genealógico (Figura 5).

 

EVOLUCIÓN

Tras ser intervenido por varias fracturas que requirieron intervención quirúrgica de huesos largos y otras fracturas que precisaron tratamiento ortopédico, se solicitó estudio genético por  alta sospecha de OI; sin embargo, a pesar de contar con una historia familiar sugerente de la enfermedad, no se había diagnosticado hasta la fecha en ningún familiar.

Se remitió al paciente al servicio de  rehabilitación para su recuperación y se iniciaron modificaciones en la alimentación y en el estilo de vida, con el fin de tratar y prevenir la osteoporosis asociada a la enfermedad.

Se realizó  una valoración de la audición con audiometrías normales  y valoración cardiológica que descartó la afectación valvular subclínica con ecocardiografía normal.

 

PROCEDIMIENTOS DIAGNÓSTICOS

En las radiografías efectuadas se detectó una morfología ósea normal con muy sutiles signos de  osteopenia, habitual en la OI tipo I, no se apreciaban en la serie ósea alteraciones en la morfología ni disminución de la altura de los cuerpos vertebrales como era de esperar por la edad del paciente 4.

Los estudios de laboratorio incluyeron la realización de un hemograma y una bioquímica que incluyó calcio, fósforo, PTH, magnesio, fosfatasa alcalina y proteínas totales, todos ellos con resultados normales.

En cuanto a los estudios genéticos, el procedimiento se inició  realizando  estudios moleculares  para el análisis de las duplicaciones/deleciones de los exones de los genes COL1A1 y COL1A2, mediante aplicación de la técnica MLPA (Amplificación de sondas dependientes de ligando múltiples). Ésta mostró un patrón normal, sin deleción ni duplicación de los genes estudiados, por lo que no permitió confirmar ni descartar el diagnóstico clínico a pesar de repetir este estudio molecular al obtener un resultado negativo inicialmente.

Fue necesario un tercer estudio, mediante secuenciación masiva de dichos genes, en el que se observó un cambio en heterocigosis en el gen COL1A2, no descrito previamente ni en la bibliografía ni en las bases de datos consultadas: c.2440G>A (p.Gly814Arg). Hipotetizamos que se trata de un cambio patogénico al afectar a la proteína en la región en la que han sido descritos la mayoría de los cambios asociados a OI, con una sustitución de una glicina por una arginina, y al confirmarse exactamente la misma mutación en el estudio efectuado en la madre también por secuenciación masiva.

 

TRATAMIENTO

El tratamiento  médico en nuestro paciente se enfocó  a la profilaxis de la osteoporosis, insistiendo en la adecuada exposición solar, el ejercicio físico, la ingesta de  alimentos ricos en calcio y suplementos de vitamina D .          

El abordaje de la OI debe ser multidisciplinar 9, a cargo de rehabilitadores, traumatólogos, fisioterapeutas, psicólogos y  pediatras-endocrinólogoa, derivando casos graves a hospitales con centros de referencia para la enfermedad. Por otra parte, es importante la valoración de comorbilidades realizando las interconsultas a otras especialidades como cardiología por la afectación valvular subclínica 12 (prolapso mitral e incompetencia aórtica/mitral), otorrinolaringología 13 (hipoacusia conductiva y neurosensorial).

En cuanto al tratamiento de las fracturas podemos distinguir entre tratamiento no quirúrgico, encaminado a la prevención de fracturas y   rehabilitación física adecuada para estimular el desarrollo motor, la fuerza muscular y la prevención de contracturas o deformidades y, por ello, la intervención de los servicios de fisioterapia, de rehabilitación y de cirugía ortopédica resulta uno de los principales pilares en las OI como en nuestro caso 14, 15. El tratamiento quirúrgico de nuestro caso fué encaminado a la consolidación de las fracturas y a evitar las deformidades, principalmente en fémures, recomendándose tratamiento inmediato de las fracturas con férulas o yesos y que el período de inmovilización sea el menor posible para evitar más osteoporosis 2,4. Para corregir las deformidades de los huesos largos se realizaron osteotomías múltiples y colocación de clavos intramedulares.

En nuestro caso, al  tratarse de una forma de OI tipo I  leve que no compromete la talla final ni asocia deformaciones óseas no se indican en principio  otros tratamientos farmacológicos. Los mejores resultados en el tratamiento farmacológico se han obtenido con los bifosfonatos, que actúan inhibiendo la resorción ósea, mediante la supresión de la actividad de los osteoclastos; otros tratamientos incluyen los inhibidores del RANKL, los inhibidores de CATK e incluso la  hormona del crecimiento. El tratamiento en cualquier caso es sintomático al no existir tratamientos curativos de la OI, al no poder actuar directamente  sobre la formación del colágeno tipo I. En la actualidad la terapia génica está avanzando bastante en este campo pero se encuentra aún en fase de experimentación 4, así como el transplante de médula ósea 8.

 

DISCUSIÓN Y CONCLUSIONES

La prevalencia de la OI tipo I es de 1/15.000-20.000, aunque es probable que sea superior por la existencia de formas no diagnosticadas de OI tipo I al tratarse de  una  variante leve y no deformante de la enfermedad 8.

El colágeno tipo I tiene una estructura helicoidal, está formado por dos cadenas de proteína alfa-1 codificado por COL1A1 y una cadena de proteína alfa-2 codificado por COL1A2. Estos genes tienen un número relativamente elevado de exones, lo que los hace complicados de secuenciar por métodos convencionales tipo Sanger, como ocurrió en nuestro caso, con dos estudios moleculares negativos previos a la secuenciación masiva, lo cual hizo que el diagnóstico se retrasara. Tanto COL1A1 como COL1A2 contienen 52 exones, además, no se han identificado "puntos calientes" de mutación con efectos graves dentro de estos genes. Debido a esto se han detectado casi 2.500 diferentes COL1A1 y COL1A2 mutaciones y se enumeran en la Osteogenesis Imperfecta Variant Database 16 (http://www.le.ac.uk/ge/collagen/).

En últimos estudios realizados en los que se analizan las mutaciones en los genes COL1A1/2 en pacientes con OI,  se detecta que las sustituciones del aminoácido glicina componen el 64% de las variantes patogénicas de COL1A1/2.  En cuanto a la sustitución de la glicina, la serina sería la más prevalente (63,9%), seguida de valina (11,1%) y cisteína o ácido aspártico (8% cada uno). Otros estudios anteriores coinciden en que sería la serina  el residuo sustitutivo más común de glicina. La causa de la variación en las sustituciones de aminoácidos entre poblaciones de diferentes regiones geográficas sigue siendo amplia y desconocida 17.

Las mutaciones del  COL1A1 son más patógenas y causan OI más a menudo que las mutaciones en  COL1A2. Un tercio de las sustituciones de glicina  en el gen COL1A1 son letales, mientras que sólo 1/5 de las variantes patógenas de glicina en el gen COL1A2 son fatales. Además, la sustitución de los residuos glicina con aminoácidos ramificados no polares o cargados cambia la estructura helicoidal del colágeno a voluminosa y no estructurada. De esta manera, la fuerza de la hélice del colágeno tipo I y la estabilidad disminuirían, alterando la función y dando paso a  la enfermedad 6,17.

Nosotros presentamos en el presente caso el cambio en heterocigosis en el gen COL1A2: c.2440G>A (p.Gly814Arg) como una nueva mutación causante de OI tardía tipo IA, de transmisión autosómica dominante. Por lo tanto, una mutación en el gen COL1A2, como se ha descubierto en nuestro paciente con la sustitución de glicina por arginina, se ajusta a la bibliografía al ser la glicina  el aminoácido más frecuentemente sustituído en los casos de OI, pero es infrecuente la sustitución de glicina por arginina y nunca se había descrito hasta la fecha en esa posición. COL1A2 puede estar vinculado a la displasia de cadera o escoliosis de inicio temprano, lo que no ha ocurrido hasta ahora en nuestro paciente 6.

A nivel clínico los pacientes afectos de OI presentan escleras azules y  fracturas fundamentalmente en la infancia, presentando una talla final normal o con escasa afectación, aunque  ésta es menor que en los miembros familiares no afectos de OI. La sordera neurosensorial aparece en un 50% de los casos aunque también puede ser conductiva, comienza al final de la primera década de vida, llegando a requerir en ocasiones audífonos en la pubertad y va empeorando progresivamente hasta producir una sordera profunda al final de la 4º-5º década de la vida 13. La dentinogénesis puede verse afectada subdividiéndose la OI tipo I en 2 subtipos: 1 A sin afectación de la dentinogénesis y la tipo 1B con afectación de ésta. Otros hallazgos clínicos incluyen hipermovilidad articular, aumento de hematomas cutáneos y afectación valvular cardíaca por lo general subclínica con incompetencia aórtica o mitral.1 ,4,12

Las fracturas en la OI tipo I son excepcionales en el período neonatal,  ocurriendo sobre todo  con el inicio de la deambulación y en la edad escolar, mejorando en la pubertad, lo que hace pensar que las hormonas sexuales puedan aumentar la fuerza del hueso, ya que las fracturas óseas vuelven a aparecer en la menopausia en mujeres y más tarde en hombres. Las fracturas afectan sobre todo a los huesos largos de las piernas y brazos curando con apropiado callo de fractura sin apenas dejar deformidad ósea ni afectar a la talla final 2,4 .

La morfología ósea radiológica generalmente es normal, aunque siempre existe osteopenia, no siempre es posible observarla en las radiografías ó en las densitometrías óseas. Es frecuente la disminución de los cuerpos vertebrales en la edad adulta con aparición de cuerpos vertebrales en forma de pez, “codfish”, no apareciendo normalmente cifoescoliosis en la evolución de la enfermedad 4.

Podemos concluir que la OI tipo I está muy probablemente infradiagnosticada, como sucedió en nuestro caso a pesar de contar con un importante número de familiares con historia clínica sugerente de OI, además, no siempre es fácil conseguir un resultado positivo en la realización de un estudio genético debido a la gran heterogeneidad genética de la enfermedad y la existencia de mutaciones familiares no identificadas, como ocurrió en nuestro paciente en el que se detectó en el tercer intento de estudio genético gracias a una secuenciación masiva de genes.

La OI es un ejemplo perfecto para mostrar el potencial de las actuales técnicas de secuenciación masiva para ser utilizado de manera efectiva; de hecho, el avance vertiginoso de las tecnologías de secuenciación masiva se dirige hacia el diagnóstico con una especificidad cercana al 100% y hacia el estudio de cualquier trastorno molecular en un solo proceso, tal es el caso de expansiones, deleciones o duplicaciones. Es relativamente fácil establecer el diagnóstico clínico de OI, pero es realmente difícil identificar  la alteración genética causante  de la enfermedad en cada paciente ya que cada vez  se encuentran  más genes y variaciones que juegan un papel en el desarrollo de la enfermedad. La secuenciación masiva aporta un nuevo conocimiento genético, permite realizar el diagnóstico molecular de un número mayor de pacientes, explicando la variabilidad fenotípica, ayuda a establecer medidas preventivas en familiares de riesgo, a acceder al asesoramiento genético familiar y a la disminución de los costes sanitarios en familiares de riesgo 18.

 

AGRADECIMIENTOS

Al paciente y a su familia que han permitido la publicación de estos datos, así como a los otros firmantes de esta publicación que han intervenido en la elaboración de este artículo y en la valoración del paciente de diferentes maneras.


FINANCIACIÓN 

No ha habido financiación en la presentación de éste artículo.

 

CONFLICTOS DE INTERESES

Los autores declaran no tener ningún conflicto de interés.

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