rol de la genetica en el analisis de riesgo...
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ROL DE LA GENETICA EN EL ANALISISDE RIESGO CARDIOVASCULAR
Dr. Francisco Pérez-BravoLaboratorio de Genómica Nutricional
Departamento de NutriciónFacultad de MedicinaUniversidad de Chile
• LA ENFERMEDAD CARDIOVASCULAR (ECV) CONSTITUYE LA PRINCIPAL CAUSADE MUERTE EN EL MUNDO
• EN EL AÑO 2002 FALLECIERON 16,7 MILLONES DE PERSONAS POR ESTACAUSA
• CONSTITUYEN EL 40% DE TODAS LAS DEFUNCIONES
• LA ECV SE DIVIDE EN CUATRO GRANDES GRUPOS:
•ENFERMEDAD ISQUEMICA DEL CORAZON•ENFERMEDAD CEREBROVASCULAR•ENFERMEDAD VASCULAR PERIFERICA•OTRAS
• EN LA ACTUALIDAD, MAS DEL 80% DE LAS DEFUNCIONES POR ECV SE PRODUCEN EN PAISES DE INGRESO SOCIOECONOMICO MEDIO Y BAJO
• ESTIMACIONES DE LA OMS CALCULAN ALREDEDOR DE 22 MILLONES DEDEFUNCIONES ANUALES PARA EL AÑO 2015
GENERALIDADES
• GENÉTICA
• HISTORIA FAMILIAR
• CARACTERÍSTICAS PERSONALES
• EDAD, GÉNERO, OBESIDAD, DIETA, EJERCICIO, ESTRÉS, TABAQUISMO……....
• MEDICIONES: PRESIÓN SANGUÍNEA,
COLESTEROL, LDL, HDL, TRIGLICÉRIDOS, PCRus, ETC…….
UNA MIRADA AL RIESGO……………
EXISTEN MUCHAS FORMAS DE ESTABLECER LA MEDIDA DE RIESGO:
• LA ECV ES MULTIFACTORIAL
• GENES + AMBIENTE
• SE PUEDE HEREDAR EL RIESGO GENÉTICO
• SE PUEDE ADOPTAR UN ESTILO DE VIDA DE RIESGO
• SI BIEN NO PODEMOS ALTERAR NUESTRA CARGA GENÉTICA, PODEMOS AMINORAR NUESTRA CARGA AMBIENTAL ASOCIADA AL RIESGO
SI PODEMOS IDENTIFICAR ESTA PREDISPOSICIÓN GENÉTICA A LA ECV A TRAVÉS DE UN “TEST GENÉTICO”, ES PROBABLE QUE SEAMOS MÁS CONCIENTES DE LAS
MODIFICACIONES QUE SE DEBEN HACER EN EL ESTILO DE VIDA
POR QUÉ IDENTIFICAR A LOS GENES INVOLUCRADOS CON LA ECV ?
ECV: UNA ENFERMEDAD COMPLEJA
50 A 100 000 GENES
POBLACIÓN GENERALX
E. MONOGÉNICAGEN MAYOR
GENES DE SUSCEPTIBILIDAD
E. COMPLEJA
1
2
3
4
INTERACTION GEN - GEN(EPISTASIS)
INTERACCIÓN GEN - AMBIENTE
GEN MAYOR
POLIGÉNICA/MULTIGÉNICA
GEN PROTECTORES
MUTACIÓN
HETEROGENEIDAD DE LA ECV
LOCUS
CHR1
CHR 4
CHR21
CHR 19
E4
E2
APOERIESGO
AUMENTADO
RIESGO REDUCIDO
MECANISMOPOLIGÉNICO
HETEROGENEIDADALÉLICA
MECANISMO POR EPISTASIS GENÉTICA
RIESGO MULTIPLICATIVO
L S = L 2 X L 3
RIESGO ADITIVO
L S = L 1 + L 2 + L 3
BASE GENETICA DE LA ECV
• LA HISTORIA FAMILIAR DE ECV SE ASOCIA CON UN SUSTANCIAL INCREMENTO DEL RIESGO
• LA HEREDABILIDAD DE LA ECV HA SIDO ESTIMADA EN UN RANGO DE 40 – 60 %
• ES UNA ENFERMEDAD POLIGÉNICA Y SÓLO EN DESÓRDENES MUY ESPECIFICOS COMO LA HIPERCOLESTEROLEMIA FAMILIAR, EXISTE UNA MUTACION CAUSAL DIRECTA DEL FENOTIPO
SE HAN PLANTEADO DOS MODELOS DE HEREDABILIDAD PARA LA ECV:
• COMMON DISEASE/COMMON VARIANT (CDCV): LA SUSCEPTIBILIDAD DE LA ECV SE DEBE A LA ACCIÓN CONJUNTA DE MÚLTIPLES VARIANTES COMUNES COMPARTIDAS POR LA POBLACIÓN
• RARE VARIANT HYPOTHESIS (RVH): LA SUSCEPTIBILIDAD DE LA ECV SE DEBE A LA HEREDABILIDAD DE ALELOS RAROS, CON GRAN IMPACTO FENOTIPICO
APROXIMACIONES METODOLÓGICAS
Existen dos aproximaciones principales que relacionan genes y enfermedad
• La selección de genes que “aparentan” un rol esencial en la ECV , de acuerdo a un presunto papel biológico (tecnología de SNPs= single nucleotide polymorphisms)
• La identificación de grandes regiones cromosómicas que muestran asociación con ECV entre familias nucleares (GWS= genome wide scan). Esta metodología ha logrado “proponer” loci mayores de susceptibilidad en varios cromosomas 2, 5, 10, 11 y 20
MUTACIONES POLIMORFISMOS
POCO COMUNES (<1%) COMUNES (10 - 20%)
ALTA PENETRANCIA BAJA PENETRANCIA
BAJO RIESGO ATRIBUÍBLE ALTO RIESGO ATRIBUÍBLE
ALTO RIESGO INDIVIDUAL BAJO RIESGO INDIVIDUAL
IMPORTANCIA A NIVEL DEL ADN
GEN
ESTUDIOS FUNCIONALES
QTL
ESTUDIOS IN VITRO
TIPOS SALVAJES Y VERSIONES ALÉLICAS
VARIACIÓN SECUENCIAS
GEN INVENTADO
SECUENCIACIÓN
ESTUDIOS CLÍNICOS
ESTUDIOS POBLACIONALES
GEN CANDIDATO
ANIMALES TRANSGÉNICOS
QUANTITATIVE TRAIT LOCUS (QTL) Y GENES CANDIDATOS
OR = 2.0
OR = 1.5
OR = 1.3
OR = 1.2
RIESGO MONOCIGOTICO
ALELOS COMUNES/ENFERMEDADES COMUNES
MAFs = Minor Alleles Frequencies
Criterios y definiciones de la ECV Diversidad de estudios no replicables
Fenotipos ? InflamaciónResistencia a la Insulina HipertrigliceridemiaHiperhomocistinemiaHipertensión
Limitados tamaños de muestra en la mayoría de los estudios
Potencial error estadístico
Sesgo en selección de familias Bias y estratificación poblacional?
Modo de Herencia? Autosómica dominante?Monogénica ?Ligada al cromosoma X?
Penetrancia Variable Dificultad para asignación fenotípica(afectados versus no afectados)
Heterogeneidad de locus genético Más de 20 regiones génicas asociadas
Interacción Ambiental Adaptación compensatoria?
CARACTERÍSTICA DEL ESTUDIO COMENTARIO
ECV: FENOTIPOS INTERMEDIOS Y FINALES
ECV
EDADDIETASEXO
Na+
EJERCICIO
FOLATOSOBESIDADESTRES
TABACO
ECA, ATE 1
HTA
RESISTENCIA
INSULINICA
METABOLISMO
LIPIDICO
LDL, ApoE, HDL
INFLAMACION
IL-6; IL-1β
FUNCION ENDOTELIAL
(NOS; NADH)
TROMBOSIS
(FGN; PAI-1)
HOMOCISTEINA
PATOLOGIA ASOCIADA GENES MUTACIONES FENOTIPO
HIPERCOLESTEROLEMIA
FAMILIAR
R-LDL NULA (112insA, W18X) C358Y, C1301G, G829A
Apo B Arg3500Gln
SINDROME DE HDL BAJA Apo A1 Deficiencia de Apo A1
ENFERMEDAD DE TANGIER Transportador ABC1 Enfermedad de Tangier
COAGULACION Protrombina
Factor de V de Leiden
PTA20210G
HIPERTENSION Sintasa de Aldosterona
11 β hidroxilasa
Canal de Na+
R. Mineralocorticoides
Mosaicismo
HOMOCISTINURIA Hiperhomocisteinemia
DIABETES TIPO 2 Glucoquinasa
Factor Nuclear Hepático
MODY 1, 2 y 3 Diabetes tipo 2 en jóvenes
ECV, ICTUS, Vascular Periférica
DEFECTO FAMILIAR de Apo B
GENES Y MUTACIONES RELACIONADAS A LA ECV
PATOLOGIA ASOCIADA GENES MUTACIONES FENOTIPO
LDL
VLDL
Apo E E4 (Cys112Arg)
E2 (Arg158Cys)
Apo B100 SpI/D
EcoRI
Msp I
R-LDL PvuII
Lp (a) Apo A Apo (a) Lp (a) > 30 mg/dl
HDL TRANSPORTE INVERSO
LPL Asp9Asn
Asn291Ser
Gly188Glu
Ser477Ter
(Hind III, Ct)
CETP TaqI-B
PON1 -192Q/R 55 L/M
ABC1
Apo A1-CIII-AIV
Lipasa Hepática
-477 T/C
Apo A1
LDL
LDL
LDL
LDL
HDL TG
HDL TG
HDL TG
HDL Apo A1
HDL
PATOLOGIA ASOCIADA GENES MUTACIONES FENOTIPO
RESISTENCIA
INSULINICA
IRS-1
IRS-2
Gly972Arg
Gly1057Asp
HTA AGT
ECA
R-AT1
CMA
CYP11B2
235 M/T
I/D
A/C
A-1905C
-344 T/C
HTA
ECA
HTA
HTA
Aldosteronismo
SISTEMA
ADRENERGICO
ADRB2 Arg16Gly
Gln27Glu
Hipertrofia
FUNCION
ENDOTELIAL
NOS3
P22fHox
NAD(P)H Oxidasa
G894T
C/T 242
Vasodilatación
Vasodilatación
INFLAMACION IL-6
IL-1β
CCR
CD14R
G/C -174
C(-511)T
CCR5
C(-260)T
IL-6
FGN
TROMBOSIS FGB
PAI-1
FACTOR VII
RECEPTOR IIb/IIIa
G/A -455
4G/5G (-675)
R353Q
GPIIIa PIA1-PIA2
Síndrome MetabólicoSOP
FGN
PAI-1FVIIa
AGREGACION
GEN100%
FUNCIÓN
“NORMAL”
DESAFIO AMBIENTAL
DIETA, TABACO, ETC……
BAJO ALTO
SALUD
ENFERMEDADGEN75-85 %
FUNCIÓN
VARIANTE
LAS VARIACIONES GENÉTICAS
PREDISPONEN A ENFERMEDAD “SOLO” EN
PRESENCIA DE UN FACTOR AMBIENTAL
SALUD
SALUD
EVC: COMPLEJA RELACION CON EL AMBIENTE
DIMENSIÓN DEL RIESGO
PREDISPOSICION GENETICA
PROTEGIDO
AMBIENTE REGULADO
PREDISPUESTO
AMBIENTE ESTRESADO
¿QUÉ GENES RECIBIMOS ?
RIESGO ALTO
RIESGO MEDIO
RIESGO BAJO
LDB Comp distance (Mb)
0 50 100 150 200 250
A
1
0.1
0.01
0.001
0.0001
0.00001
P-v
alue
AMPD1 (p=0.00006)
LDB Comp distance (Mb)
0 50 100 150 200 250
A
1
0.1
0.01
0.001
0.0001
0.00001
P-v
alue
AMPD1 (p=0.00006)
SCANING GENÉTICO AMPLIO PARA CONSUMIDORES DE GRASA LOCALIZADO EN EL CROMOSOMA 1 (SIBPAL)
“GLOTONUS GENOTYPE” CONCEPTO APOYADO POR DIVERSOS ESTUDIOS QUE DEMUESTRAN UN COMPONENTE GENÉTICO HACIA EL CONSUMO DE DIETAS RICAS EN
GRASAS, MACRONUTRIENTES Y ENERGÍA
Chromosome 2 map position, cM
0 50 100 150 200 250
p-v
alu
e
0.001
0.01
0.1
1
ESTUDIO DE LIGAMIENTO PARA INACTIVIDAD FÍSICA SOBRE EL CROMOSOMA 2 (QUEBEC FAMILY STUDY)
“PEREZOSOUS GENOTYPE” LA PRESENCIA DE COMPONENTES GENÉTICOS ASOCIADOS A LA INACTIVIDAD FÍSICA (FENOTIPO PAL) TAMBIÉN HA SIDO PROPUESTA CON
LOCALIZACIÓN CROMOSOMAL
REGULACIÓN GÉNICA POR NUTRIENTESNUTRIGENOMICA Y ECV MÁS ALLA DE LA ASOCIACIÓN POLIMORFICA
EFECTO DE LA VARIANTE (-75A G)DEL GEN APO A1 FRENTE A UN ESTIMULO DIETARIO
APO A1 + HDLc
PROTECTORCVD
EL GEN DE APOA1 ES REGULADO POR PUFAs
Dieta baja en grasa Dieta alta en grasaDieta mixta
BAJO HDL
EL CONSUMO DE LOS ÁCIDOS GRASOS EPA Y DHA INFLUENCIAN LA FUNCIÓN ENDOTELIAL EN FORMA DIFERENCIAL SEGÚN EL POLIMORFISMO DE LA ENZIMA ÓXIDO NÍTRICO
SINTETASA
SÓLO SERÁN UTILES SÍ:
• ELLAS ADICIONAN MAYOR INFORMACIÓN PREDICTIVA
• PUEDEN TOMAR EN CUENTA LA INFLUENCIA AMBIENTAL
• SON REALIZABLES, REPRODUCIBLES E INTERPRETABLES
SI ESTUVIERA DISPONIBLE, USTED TOMARÍA UN “TEST” GENÉTICO PARA RIESGO DE ECV?
SON LAS PRUEBAS GENÉTICAS LA RESPUESTA ?
DIETA
EJERCICIO
DEJAR DE FUMAR
DISMINUIR EL ESTRÉS
MEDICAMENTOS
ESTARÍA DISPUESTO A CAMBIAR SU ESTILO DE VIDA SI SEDEMUESTRA “GENÉTICAMENTE”
QUE USTED ESTÁ EN RIESGO?
GENOTIPOCOMÚN
GENOTIPOSENSIBLE
1,8
1,2
3
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
E3-E3 E3-E2 E3-E4
No Fumador Fumador
RIESGOPROMEDIO
POBLACIONAL
Rie
sgo
Re
lati
vo
FUMAR INCREMENTA EL RIESGO EN TODOS LOS GRUPOSDEJARÍA USTED DE FUMAR ?
APO E Y HÁBITO TABÁQUICO
BUENAS NOTICIAS
• ESTIMACIÓN DE RIESGO
• MUCHOS GENES CANDIDATOS
• POSIBLES DE MEDIR
• HF ES UN BUEN EJEMPLO A SEGUIR
• PRUEBA GENÉTICA, SCREENING FAMILIAR
MALAS NOTICIAS
• ECV ES COMPLEJA
• MÚLTIPLES GENES & AMBIENTE
• EFECTO DE UN GEN ÚNICO ES UNA CONDICIÓN RARA (GRAN EFECTO)
• EFECTO MULTIGÉNICO PEQUEÑO (MUCHOS GENES INVOLUCRADOS)
LA NATURALEZA CARGA EL ARMA (genes), PERO NOSOTROS PODEMOS QUITAR EL DEDO DEL GATILLO (ambiente)
GENETICA Y ECV: buenas y malas noticias
USTED PAGARÍA PORUN SNP-CARDIOVASCULAR-CHIP
Usted posee 100 variantes de riesgo para ECV
Usted posee 80 variantes de riesgo para ECV
USTED PAGARÍA PORUN ARRAY- CARDIOVASCULAR-CHIP
Cuando Usted se expone a una baja concentración
de EPA gatilla la expresión de 10 genes respuesta de alto
riesgo
Usted posee 10 variantes de riesgo (SNPs) para ECV