INTRODUCCIÓN:

Resulta paradójico que el descubrimiento de la base genética del síndrome de Noonan (SN; MIM #163950) haya sido un logro de tan reciente adquisición cuando se trata de una enfermedad con una historia tan dilatada. Los primeros casos fueron descritos ya en el siglo XIX (1) y principios del XX (2), pero no fue hasta la aparición de los trabajos de Noonan y Ehmke en la década de los 60 (3), cuando se elevó este fenotipo a la categoría de entidad clínica independiente caracterizada por la existencia de una  dismorfia facial típica, talla baja y cardiopatía (especialmente la estenosis pulmonar (EP) y la miocardiopatía hipertrófica (MCH) (4). Van der Burgt et al. propusieron un método de diagnóstico clínico basado en la valoración de rasgos fenotípicos mayores y menores (5, 6).

A partir de ahí, con el desarrollo de la genética molecular, fueron varios los intentos de identificar el gen responsable de este rasgo no infrecuente y de herencia dominante. La forma en la que se decidió abordar esta incógnita fue empleando estrategias de mapeo por ligamiento, basados en la identificación de asociación entre marcadores genéticos polimórficos y el fenotipo patológico, en los distintos miembros de una misma familia preferentemente amplia. Jamieson et al. lograron definir un locus diana en la región distal del brazo largo del cromosoma 12 (12q22-qter) (7), aunque percibieron que existía una cierta heterogeneidad genética, ya que no en todas las familias estudiadas existía co-segregación de los marcadores que definían esa región diana con el fenotipo patológico. Otros grupos llegaron a conclusiones similares, pero no lograron identificar el gen responsable (8, 9).

En 2001, Tartaglia et al. (10) identificaron por primera vez mutaciones germinales de ganancia de función en el gen PTPN11 en dos familias no relacionadas con SN. Dada la implicación de su producto génico (la proteína SHP-2) en procesos centrales del desarrollo embrionario, PTPN11 fue  propuesto como gen candidato. Este hallazgo situó en el centro de la diana a la vía Ras/MAPK, tradicionalmente ligada a cáncer, en la cual se identificaban por primera vez alteraciones en línea germinal asociadas a una patología congénita. Ahora sabemos que el gen PTPN11 es responsable de hasta un 50% de los casos de SN (11) y que además también se encuentra alterado en el síndrome LEOPARD (SL; MIM #151100). Esta patología, a diferencia de lo que ocurre en el SN, se debe a la pérdida de función del alelo mutado (12–14). El SL es una entidad clínica mucho más infrecuente que presenta un fenotipo parcialmente solapado al SN, especialmente durante la infancia. El SL posee características diferenciales como la lentiginosis, la presencia de manchas café con leche, la sordera y la asociación a la miocardiopatía hipertrófica (15). La ausencia o aparición tardía de alguna de estas manifestaciones, puede conducir a errores en el diagnóstico.

El reciente descubrimiento de mutaciones en otros genes de esta vía (KRAS, BRAF, SOS1, RAF1 o HRAS, entre otros) (16–22), enfatizan la relación entre hiperactividad de la vía Ras/MAPK, la patogénesis del SN y la genética del cáncer. Esta conexión se extiende a otros síndromes parcialmente solapantes con el SN (síndrome cardiofaciocutáneo, SCFC; #MIM115150 y síndrome de Costello, SC; #MIM218040), que también se deben a mutaciones hipermórficas (sobreactivadoras) en genes de esta ruta (23, 24). El caso de la Neurofibromatosis tipo I, que también comparte características con el SN es análogo, y se debe en este caso a la pérdida de función de una proteína (Neurofibromina) inhibidora de la vía Ras/MAPK (25). Nuestro grupo ha documentado tres casos erróneamente diagnosticados de síndrome de neurofibromatosis-Noonan que finalmente fueron diagnosticados de SL en parte gracias al apoyo de los datos moleculares (26).

El análisis de las primeras series poblacionales, pusieron de manifiesto la dependencia entre gen mutado y severidad clínica. Las alteraciones en los primeros genes de la cascada Ras/MAPK (PTPN11 y SOS1, figura 1) generan cuadros típicos del SN, caracterizados por la existencia de talla baja, facies típica, estenosis pulmonar y retraso mental leve o ausente. En cambio, mutaciones en KRAS o en genes que están por debajo en la vía de señalización (BRAF, RAF1 o HRAS), se asocian con más frecuencia a formas graves de la enfermedad, con aparición de facies más tosca, cardiopatías complejas y retraso mental grave (27–29).

En enfermedades genéticas tales como éstas, potencialmente graves y originadas por mutaciones dominantes de penetrancia completa, resulta habitual identificar alteraciones de novo (aquellas generadas durante las etapas iniciales del desarrollo embrionario), ya que los pacientes afectos ven seriamente comprometida su capacidad para generar descendencia. Sin embargo, las mutaciones asociadas al SN generan un espectro clínico continuo, que va desde formas letales perinatales con hallazgos ecográficos prenatales, hasta formas oligosintomáticas o fenotipos evolutivos con escasa repercusión clínica en el adulto. Son éstos casos más leves, los que pueden llegar a transmitir la mutación, dando lugar a una forma familiar de la enfermedad. Esta expresividad variable, que sería consecuencia del efecto modulador de otros factores genéticos y/o epigenéticos, puede entrar en conflicto con la concepción clásica del SN como enfermedad monogénica. Recientemente han sido descritos varios pacientes con dos mutaciones en genes Ras/MAPK (30–33). Sin embargo, esto no ha servido para aportar luz a la comprensión de la contribución parcial y el efecto aditivo de las mutaciones en los genes involucrados.

La proporción de formas familiares descrita en el SN con mutaciones en PTPN11 es muy diversa (30–75%)  (34). Esta disparidad puede deberse a las dificultades que plantea un abordaje puramente clínico, lastrado por la escasez de rasgos clínicos objetivables, y la ausencia de marcadores bioquímicos específicos, que limitan el acceso a las pruebas moleculares que permiten confirmar la enfermedad. Desde nuestro grupo, se está intentado avanzar en esta dirección mediante la introducción de herramientas de análisis morfométrico para la valoración objetiva de los fenotipos faciales del SN y relacionados (35).

Las formas familiares del SN merecen nuestra atención porque nos permiten identificar las mutaciones recurrentes, evaluar su distribución y estudiar su comportamiento diferencial o expresividad. En este trabajo, nos hemos planteado determinar en los estudios familiares realizados, la tasa de mutaciones esporádicas y recurrentes y obtener información sobre la expresividad de estas alteraciones en las familias con más de un caso positivo, así como presentar una pequeña selección de casos representativos que reflejen las particularidades del estudio del SN.

PACIENTES Y MÉTODOS:

Se ha llevado a cabo un estudio retrospectivo de todas aquellas familias en las que se solicitó el análisis genético de al menos un pariente, además del caso índice, recopilando información tanto clínica como genotípica. En total se seleccionaron 76 familias (148 familiares) con sospecha de SN familiar. El análisis de mutaciones se llevó a cabo mediante PCR y secuenciación bidireccional de los exones recurrentes y regiones intrónicas adyacentes de los genes más prevalentes en SN. Para el gen PTPN11 se estudiaron los exones 2, 3, 4, 7, 8, 12 y 13; en el gen RAF1 los exones 7, 14 y 17; en el gen SOS1 los exones 3, 4, 6, 7, 10, 13, 14 y 16 y para BRAF los exones 6, 11, 12, 14 y 15. La valoración clínica de los pacientes fue realizada en origen por pediatras endocrinólogos y dismorfólogos pertenecientes a hospitales terciarios del ámbito nacional.

Los estudios genéticos se realizaron previo consentimiento informado por parte del clínico solicitante. Este estudio ha sido realizado en conformidad con la declaración de Helsinki y la legislación local vigente.

RESULTADOS:

Tasa de mutaciones recurrentes y distribución:

El rango de fenotipos observados varía desde formas letales perinatales con sospecha prenatal (higroma quístico o hydrops fetalis), hasta fenotipos adultos atenuados/crípticos. Un 26,31% (20/76) de los estudios familiares solicitados fueron negativos (caso índice negativo). Entre las restantes 56 familias, se detectaron 37 casos índice con mutaciones de novo (PTPN11: 66,66%; 53,16% - 80,16%, incluido un paciente con mutación en RAF1), 15 formas familiares (PTPN11: 25,92%; 13,31% - 38,54%), con casos de herencia paterna (4/15) y materna (11/15), uno de ellos positivo para SOS1 y 4 casos positivos indeterminados, debido a que sólo fue posible el estudio de un único progenitor y además fue negativo.

La tabla 1 muestra un resumen de las formas familiares. En ella es posible evaluar la expresividad de las mutaciones heredadas, aunque se debe tener en consideración el carácter evolutivo de los fenotipos. Habitualmente nos encontramos con que el fenotipo de los hijos es más florido que el de sus padres porque suelen ser el caso índice familiar y por lo tanto quienes motivan en primer lugar el estudio genético. En 6/21 familiares con mutación no se informó de la presencia de fenotipo. En la figura 2 se representa la distribución de las mutaciones detectadas en formas familiares y de novo por dominios estructurales del gen PTPN11. En las formas de novo, se puede observar que el dominio que aglutina un mayor número de mutaciones es el N-SH2, especialmente el exón 3. Sin embargo, sólo representa el 50% (18/36) de los casos por la alta prevalencia de las mutaciones p.N308D y p.N308S (10 casos), que recaen sobre el exón 8 (dominio PTP). Las mutaciones en el dominio C-SH2 no son frecuentes en el SN como así queda demostrado en esta serie (1 caso). En las formas familiares la distribución de las mutaciones está mucho más sesgada. Once de catorce (78,6%) de las mutaciones familiares recaen sobre el dominio PTP, mientras que sólo 3/14 lo hacen sobre el N-SH2. En el dominio C-SH2 no se registró ningún caso familiar positivo.

Casos representativos:

1-       FAMILIA 65: Formas heredadas y de novo en una familia con mutación en PTPN11.

El caso índice, un varón de 9 años, presenta un fenotipo típico de SL con cardiopatía, talla baja, dismorfia facial, manchas café con leche, lentiginosis e hipoacusia. Su madre, sin cardiopatía, presenta también rasgos faciales y cutáneos. El estudio molecular del gen PTPN11 en esta familia puso de manifiesto la existencia de la mutación p.Y279C en el caso índice, heredada por vía materna. El análisis de los abuelos maternos no reveló ninguna alteración, lo que confirma que la mutación materna se originó de novo.

2-       FAMILIA 192: Síndrome de Noonan esporádico por mutación en PTPN11 en familia con sospecha de síndrome LEOPARD.

Estamos ante un caso de sospecha de SL familiar por la existencia de fenotipo en el caso índice y en su padre. El probando presenta un fenotipo completo con facies típica, estenosis pulmonar y criptorquidia. En su madre, la sospecha se origina por la existencia de múltiples efélides. El análisis mediante secuenciación del gen PTPN11 puso de manifiesto la existencia de la mutación p.N308D de novo en el hijo. Este caso pretende ilustrar cómo la inespecificidad de algunos rasgos y la dificultad para valorarlos (efélides), pueden conducir a una sospecha diagnóstica equivocada por la dificultad que plantea el diferenciarlos de los verdaderos signos clínicos (lentiginosis). Es este caso, de una sospecha inicial de SL familiar, se pasó a un diagnóstico confirmatorio de SN de novo.

3-       FAMILIA 215: Síndrome de Noonan en familia con fenotipo en ambos progenitores.

Se trata de un varón con cardiopatía, facies sugestiva, microcefalia y retraso mental leve (valorado a los 6 años) remitido para estudio molecular del SN, junto con sus padres, ambos con fenotipo. La madre presenta talla baja, dismorfia facial y retraso mental, y el padre tiene talla baja y retraso mental. El interés de esta familia estriba en la necesidad de recalcar la inespecificidad de los criterios clínicos diagnósticos, que pueden generar ambigüedad, cuando los fenotipos no son completos o poco expresivos. La confirmación diagnóstica se obtuvo tras el análisis del gen PTPN11, que concluyó la existencia de la mutación p.N308D en el caso índice y en su madre.

4-       FAMILIA 328: Forma familiar de síndrome de Noonan por mutación en SOS1.

El impacto de otros genes de la vía Ras/MAPK, aparte de PTPN11, es variable. La repercusión de ciertos genes como KRAS que inicialmente en esta patología había sido sobrevalorada, han quedado como genes de menor prevalencia. Otros, de reciente descubrimiento como SOS1, son mucho más recurrentes y se deben tener presente por la similitud de los fenotipos que origina respecto a PTPN11. El caso índice es un varón de 5 años con estenosis pulmonar, dismorfia facial típica y criptorquidia. Su padre refiere antecedentes de criptorquidia, intervenida en su infancia, y tiene talla normal. El  estudio de PTPN11 no desveló ninguna alteración. La existencia de cardiopatía y criptorquidia motivaron el posterior análisis del gen SOS1, que reveló la presencia de la mutación p.R552W en ambos individuos.

5-       FAMILIA 403: Forma letal perinatal en familia con mutación en PTPN11 de expresividad variable.

Las mutaciones en PTPN11 pueden originar cuadros muy graves, con malformaciones asociadas visibles incluso prenatalmente. Este es el caso de una gestante con “fenotipo Turner” (talla baja, hipertelorismo, hendiduras palpebrales antimongoloides, implantación baja de orejas e implantación baja del cabello) con alteraciones ecográficas durante la gestación (hydrops fetalis). Tras el nacimiento, se remitieron muestras de madre e hijo para estudio molecular. Se detectó la mutación p.Y63C en ambos, confirmándose el diagnóstico de SN. El hijo falleció al mes de vida a consecuencia de la severidad de las múltiples malformaciones. La expresividad variable es un rasgo característico de las mutaciones relacionadas con el SN. Por el momento, resulta imposible predecir el efecto de una alteración heredada.

6-       FAMILIA 494: Mutación y polimorfismo de novo en PTPN11.

La aparición de una nueva variante genética, salvo que existan mecanismos subyacentes que favorezcan su aparición, ha de considerarse como un evento fortuito, cuya frecuencia se estima en 10^-8 a 10^-9 nucleótidos. La singularidad de este caso radica en la detección de dos eventos de novo en el caso índice: c.179G>C (p.G60A) y c.195G>C (p.65L) sobre el mismo gen, este caso sobre PTPN11. Respecto a la valoración del hallazgo, éste no supone ningún reto añadido, ya que la segunda variante es neutra. Sin embargo, aún hoy en día se siguen detectando nuevas variantes genéticas, cuyo efecto es en ocasiones difícil de predecir. Para su valoración, existen aproximaciones in vitro (estudios de expresión) e in silico (software de predicción), cuyos resultados deben trasladarse al ámbito clínico con cautela.

DISCUSIÓN:

La reciente incorporación de las herramientas de diagnóstico molecular al estudio del SN, había limitado, hasta el momento, el acceso al conocimiento de su base genética. Se han identificado algunos genes de la vía Ras/MAPK como responsables del desarrollo de la enfermedad, sin embargo, aproximadamente un 30% de los pacientes que reúnen los criterios clínicos de diagnóstico no tienen alteraciones en los genes estudiados. El diagnóstico genético confirmatorio permite plantear estrategias terapéuticas (quirúrgicas y farmacológicas) más específicas, proporciona información a la familia sobre el riesgo de transmisión de la  enfermedad y permite realizar ciertas predicciones sobre la evolución de la enfermedad (riesgo de cáncer, cardiopatías, etc.) (36; 37). A la espera de la identificación de nuevos genes diana en otras vías de señalización relacionadas, no debemos descartar que parte de los casos no caracterizados se puedan tratar de fenocopias, con una base genética totalmente diferente y que se asemejen clínicamente al SN.

Las formas familiares del SN no son infrecuentes (aproximadamente un cuarto de los casos en nuestra serie) y se relacionan habitualmente con genes cuyas mutaciones originan los fenotipos menos severos (PTPN11 y SOS1). Sin embargo, como hemos documentado, estos genes también pueden generar cuadros muy graves de la enfermedad e incluso formas letales. En la literatura hay referencias acerca de la existencia de un sesgo en la proporción de afectos por sexo, a favor de los hombres en relación 2:1, que en teoría tendría su explicación en una mayor supervivencia de los embriones de sexo masculino. Sin embargo, parece que es más frecuente que sean las madres quienes transmiten el síndrome, alegando una disminución de la fertilidad de los varones, debida en parte a la criptorquidia (38). Con el paso del tiempo no se han hecho nuevas apreciaciones al respecto. En nuestra serie, hemos encontrado también un predominio materno en la segregación de los alelos mutantes (11/15 casos familiares de herencia materna). En cambio, resulta llamativo que dos de los cuatro padres afectos tenían criptorquidia.

Cabe destacar que en 6 de las 15 familias no se informó de fenotipo en algún pariente afecto, es decir, más de un tercio son casos detectados a raíz del resultado positivo de un familiar. Este dato puede ser interpretado a dos niveles: por un lado, pone de manifiesto que la evolución favorable de los fenotipos faciales limita la sospecha diagnóstica en el adulto; y por otro, remarca la necesidad del estudio de familiares directos (padres, hijos o hermanos) tras la identificación de un caso positivo, por las repercusiones de la existencia de una forma familiar en el consejo genético. La incidencia del SN documentada en los trabajos clásicos se ha estimado aproximadamente en 1:2.000 (39). Este dato, que incluso podría estar infraestimado por la existencia de pacientes oligosintomáticos que pueden transmitir la enfermedad, resulta sorprendentemente alto por la importancia de los genes implicados y por las potenciales repercusiones clínicas en los pacientes. Hasta el momento, no se han identificado mecanismos que favorezcan la aparición de mutaciones en los genes involucrados en el SN. 

Un 25% de los estudios familiares solicitados no estaban justificados ya que el caso índice era negativo. La ansiedad en los progenitores, junto con la segregación de la mutación detectada para consejo genético, los estudios prenatales y la confirmación de fenotipos parciales fueron los motivos de estudio más frecuentes. A pesar de que en los estudios moleculares limitados al análisis de regiones recurrentes, la existencia de un resultado negativo no descarta la enfermedad, los nuevos abordajes masivos basados en la tecnología de arrays de ADN o secuenciación de nueva generación, tampoco están recomendados por la complejidad del análisis de los datos que generan y la valoración de las variantes detectadas (40).

Con este trabajo hemos podido documentar una distribución diferencial de las mutaciones esporádicas y heredadas del gen PTPN11 en las familias con SN. La proteína codificada por PTPN11, posee dos dominios reguladores (N-SH2 y C-SH2, ambos imprescindibles para el mantenimiento de la estructura auto-inhibida de la proteína) y un dominio catalítico (PTP). Hemos detectado una mayor prevalencia de las mutaciones del dominio PTP en las formas familiares, por lo que se podría especular que su efecto patogénico debe ser menor. Las mutaciones germinales de PTPN11 asociadas a síndromes mieloproliferativos se localizan en el exón 3 (dominio N-SH2). Para estas variantes, el nivel de actividad in vitro es mayor que el documentado para variantes que inciden sobre otros dominios. Por lo tanto, resulta coherente que la mayor parte de las mutaciones más patogénicas aparezcan como eventos de novo. La probabilidad de existencia de un mosaicismo germinal, aunque es remota, debe tenerse en consideración puesto que ha sido ya documentado en el SN (41). Los casos clínicos presentados pretenden abundar sobre aspectos relevantes del SN: la presencia de formas de novo/familiares, la  expresividad variable de las mutaciones relacionadas, la implicación de otros genes relacionados, las limitaciones del diagnóstico clínico y la valoración de los hallazgos moleculares.

Los hallazgos de los últimos años, engloban al SN dentro con una constelación de síndromes polimalformativos asociados a cardiopatía, retraso mental y predisposición al desarrollo de neoplasias, cuyo denominador común es la existencia de alteraciones en los genes de la vía de transducción de señales Ras/MAPK. A medida que se avanza en el conocimiento de la base molecular, se hace más evidente la dificultad que supone el abordaje de estas enfermedades desde un punto de vista clínico. El análisis molecular se ha vuelto tan complejo como necesario, puesto que aporta evidencias diagnósticas objetivas y permite una clasificación más precisa de los pacientes. Para llevarlo a cabo de forma eficiente, es imprescindible la incorporación de herramientas de cribado genotípico. El análisis de curvas de fusión de alta resolución (en inglés High Resolution Melting o HRM) es una alternativa sencilla, económica y eficaz a otras técnicas como SSCP, DGGE o DHPLC para el despistaje de mutaciones/variantes. Pese a los avances, aún persisten muchas cuestiones por resolver. La existencia de un 30% de pacientes SN sin caracterización genotípica o la existencia de patrones pseudo-autosómico-recesivos o las variantes de expresividad, motivan aún más si cabe, los esfuerzos en esta línea de investigación. Quizás, nuestro trabajo sobre la determinación de los perfiles de expresión de los genes Ras/MAPK en estos pacientes, permita la identificación de marcadores bioquímicos para la valoración a priori de la potencial implicación de estos genes y por lo tanto de la conveniencia de su estudio (42). De un mejor abordaje molecular se beneficiará el diagnóstico clínico, por las asociaciones entre genotipo y fenotipo que se podrán derivar. Todo ello redundará en una mejor estratificación clínica de los pacientes a quienes se les podrá aplicar algoritmos diagnósticos más dirigidos.

Conclusiones:

• El porcentaje de formas familiares en nuestra población es similar al documentado previamente y las mutaciones asociadas a éstas afectan con menor frecuencia al dominio N-SH2.
• La expresividad de las alteraciones en PTPN11 es muy variable, según los estudios comparativos intra/inter-familiares. 
• La existencia de fenotipos parciales/oligosintomáticos en el adulto sugiere que la detección real de la enfermedad podría haber estado infraestimada y justifica el estudio molecular en los familiares.
• El diagnóstico molecular proporciona información diagnóstica objetiva, de gran interés por la existencia de fenotipos que se solapan parcialmente con otras patologías que involucran a la vía RAS/MAPK.

Abreviaturas:

SN: Síndrome de Noonan; SL: Síndrome LEOPARD; SC: Síndrome de Costello; SCFC: Síndrome cardiofaciocutáneo; EP: Estenosis de la válvula pulmonar; MCH: Miocardiopatía hipertrófica; PCR: Reacción en cadena de la polimerasa; HRM: High resolution melting (análisis de curvas de fusión de alta resolución).

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