Instituto Superior de Ciencias Médicas de La Habana. Centro Nacional de Genética Médica (CNGM)

El estado heterocigótico para mutaciones del gen fenilalanina hidroxilasa como factor de riesgo fetal

Lic. Enna Gutiérrez García,1 Dra. Bárbara Barrios García2 y Gretsy Arcas Ermeso3

 

Resumen

Las hiperfenilalaninemias son errores congénitos del metabolismo muy heterogéneos, tanto genética como clínicamente. Actualmente se conocen más de 450 mutaciones en el gen de la fenilalanina hidroxilasa y se definen como la elevación de los niveles de fenilalanina por encima de 120 µmol / L (2 mg / dL). La descendencia de las mujeres con hiperfenilalaninemias puede afectarse debido a la elevación de fenilalanina dentro del útero por el gradiente transplacentario a favor del feto. En nuestra investigación se realizó un estudio por prueba de tolerancia a la fenilalanina en 37 madres de niños con retraso mental inespecífico, y se encontró que 5 eran heterocigóticas y 2 homocigóticas para la mutación del gen de la fenilalanina hidroxilasa, lo que indica una frecuencia mayor que en la población general. En nuestra muestra se encontró relación entre el estado de heterocigosis de las hiperfenilalaninemias y el daño fetal.

Palabras clave: Hiperfenilalaninemias, enzima fenilalanina hidroxilasa, aminoácido fenilalanina, mutación, gen.

 

Las hiperfenilalaninemias son errores congénitos del metabolismo muy heterogéneos, tanto genética como clínicamente. Actualmente se conocen más de 450 mutaciones en el gen de la fenilalanina hidroxilasa,1 de las cuales el 60 % son mutaciones sin sentido.2 La elevación de los niveles de fenilalanina por encima de120 µmol / L (2 mg / dL), define este grupo de trastornos.3 La descendencia de las mujeres con hiperfenilalaninemia puede afectarse como resultado del gradiente transplacentario de fenilalanina a favor del feto.4 Esto produce diversos trastornos en el desarrollo fetal, fundamentalmente a nivel del sistema nervioso central (SNC).5

Para evitar el daño fetal es importante disminuir los niveles séricos de fenilalanina a niveles cercanos a la normalidad. La forma más efectiva es la aplicación de una dieta restrictiva en fenilalanina, capaz de reducir el exceso de este aminoácido.6 Los valores séricos de fenilalanina cercanos a la normalidad se han convertido en un predictor del coeficiente de inteligencia de los niños que sufren hiperfenilalaninemia o que están expuestos a cifras elevadas de fenilalanina en alguna etapa de su vida.7 Mar González y otros8 en una muestra de niños con alteraciones del SNC tomada en Holguín, encontraron que las madres eran heterocigóticas para la fenilcetonuria. Estos resultados nos motivaron a realizar otro estudio con madres de niños que sufren algún tipo de retraso mental (RM) de causa desconocida, para definir la posibilidad de que estas fueran heterocigóticas para la fenilcetonuria. Este análisis nos ayudó a considerar una relación causal entre el estado de heterocigosis de la madre y la presencia de RM en sus niños. La investigación nos ayuda a estudiar la conducta a seguir en embarazadas heterocigóticas, al valorar la posibilidad de una dieta restrictiva en fenilalanina, antes y durante la gestación, con el objetivo de garantizar el desarrollo adecuado del feto.

 

MÉTODOS

Población:

-55 madres de niños que sufren RM de causa desconocida.
-60 madres de niños que padecen fenilcetonuria.

Muestra:

-37 madres, del total de 55, y 40 hijos. Estas tenían alguna disfunción neurológica de causa desconocida.
-Los 40 niños estudian en escuelas de enseñanza especializada y se les había indicado con anterioridad, pruebas genéticas que ayudaban a descartar causas frecuentes de retraso mental y que resultaron negativas. Además, se les indicó electroencefalogramas que en todos los casos fueron normales.
-10 madres heterocigóticas “obligadas”, por ser madres de niños enfermos. A su vez, entre todas tenían 12 hijos sanos.
-Los 12 hijos sanos de madres heterocigóticas “obligadas” por tener algún hijo con fenilcetonuria. Estos fueron sometidos a un examen neurológico donde no se constataron alteraciones; se les indicaron electroencefalogramas que también fueron normales.

A todas las madres se les realizó una encuesta en la que se indagó acerca de sus hábitos alimentarios, durante los embarazos, tanto de sus hijos con RM como de los niños sanos. No se encontraron diferencias entre los embarazos.

A las 37 madres se les aplicó el test de tolerancia a la fenilalanina descrito por Hsia,9 que consiste en una sobrecarga de fenilalanina en ayunas, por vía oral, de 0,1 g/kg de peso. Se extrajo 1 mL de sangre venosa a las 1, 2, 3 y 4 h después de ingerido el preparado, para luego medir la concentración del aminoácido mediante el método fluorimétrico de Mac Caman y Robins.10

 

RESULTADOS

En la tabla 1 se presentan los datos de las frecuencias de madres portadoras, homocigóticas y normales, que encontramos en el grupo de madres estudiadas, cuyos hijos tenían alguna disfunción neurológica.

Tabla 1. Madres de niños con retraso mental analizadas en el estudio

Madres de niños con alteraciones del SNC		Frecuencia (%)	Frecuencia en la población general (%)
Estudiadas	37	100,0	-
Normales	30	81,1	99,15
Heterocigóticas	5	13,5	0,80
Con hiperfenilalaninemia	2	5,4	0,004

En la tabla 2 se muestran las 5 madres que resultaron heterocigóticas, la cantidad de hijos de cada una y el total de hijos entre todas (8). Cinco hijos presentaron RM y dos otras alteraciones.

Tabla 2. Trastornos del SNC y otras alteraciones encontradas en los hijos de las 5 mujeres heterocigóticas para mutaciones del gen de la fenilalanina hidroxilasa

Madres heterocigóticas	No. de hijos	No. de hijos con retraso mental	No. hijos con otras alteraciones
1	2	1	-
2	2	1	-
3	1	1	1
4	1	1	-
5	2	1	-
Total	8	5	1

En la tabla 3 se aprecian los resultados de los estudios realizados a los 12 hermanos fenilcetonúricos. Se observa que no presentaron trastornos del sistema nervioso central ni otras alteraciones.

Tabla 3. Estudios realizados a hermanos de niños fenilcetonúricos

Total de madres con niños fenilcetonúricos	No. de hermanos no fenilcetonúricos	Trastornos encontrados en hermanos no fenilcetonúricos
10	12	Ninguno

En la tabla 4 se muestran los resultados de laboratorio en dos de las madres con hijos con retraso mental, las cuales resultaron tener valores de fenilalanina correspondientes con hiperfenilalaninemia.

Tabla 4. Valores séricos de fenilalanina en mujeres hiperfenilalaninémicas y trastornos hallados en sus hijos

Madres	Valores séricos de fanilalanina	No. de hijos	No. de hijos con retraso mental	No. de hijos con microcefalia y otras alteraciones
1	216 µm / L	1	1	-
2	444 µm / L	2	1	-

 

Total con retraso mental: 2

DISCUSIÓN

Hiperfenilalaninemia es el término utilizado para definir el fenotipo dado por una elevación persistente de la concentración de fenilalanina en suero. La heterogeneidad fenotípica que la caracteriza es causada por mutaciones en los loci de los componentes que participan en la reacción de hidroxilación de la fenilalanina.

En 1994, Levy HL y otros11 estudiaron 86 madres con hiperfenilalaninemia y valores séricos de fenilalanina entre 2,78 mg/dL (166,8 µmol / L) y 11,9 mg / dL (714 µmol / L). Al analizar a los descendientes de estas, arribaron a la conclusión de que los hijos de madres que mantuvieron niveles séricos por encima de 6,6 mg / dL (396 µmol / L) tuvieron una circunferencia cefálica, una longitud supina y un coeficiente de inteligencia inferior a los hijos de madres con niveles de fenilalanina menores de 6,6 mg / dL (396 µmol / L). Este estudio corrobora que la elevación de los niveles séricos de fenilalanina en etapas embrionarias de la vida, puede provocar alteraciones en el SNC.

En un estudio en Brasil realizado por Jardim LB y otros12 fueron investigadas 161 madres de niños con RM acompañado o no de signos dismórficos. A estas madres se les realizó el test de tolerancia a la fenilalanina y se encontraron 2 casos de madres con hiperfenilalaninemia y 6 con cifras de fenilalanina similares a las heterocigóticas. La descendencia de las 5 madres encontradas heterocigóticas por nosotros fue de 8 hijos, 5 de los cuales presentaban RM y sólo 1 microcefalia. Los otros 2 resultaron normales, para una frecuencia de heterocigóticas de 13,5 %, que es superior a la frecuencia de heterocigóticas en la población general (0,8 %).

El hecho de que una madre pueda tener hijos con RM e hijos normales puede ser explicado por las diferencias metabólicas individuales de cada persona. Recordemos que existe cierta disposición de los valores plasmáticos de fenilalanina (así como de cualquier otro aminoácido) y estas representan las variaciones intra e interindividuales. Se ha observado que los valores plasmáticos de este aminoácido, tienen mayor similitud entre gemelos monocigóticos que entre hermanos no gemelos. Por lo que no es sorprendente que cada individuo presente su fenotipo aminoacídico privado en plasma, y que queden en el rango correspondiente al resto de la población.13 Esto se debe a que en la expresión de las mutaciones del gen de la fenilalanina hidroxilasa, también influyen la expresión de otros genes que contribuyen a la homeostasia de la fenilalanina en cada persona. Por tanto cada feto tiene una sensibilidad diferente a la elevación de los valores de fenilalanina durante el embarazo cuando se encuentran en el límite de la normalidad y lo patológico, como sucede con las madres heterocigóticas. Esto puede ser lo que ocurrió con las 10 madres con hijos fenilcetonúricos y 12 hijos normales a los que no se les encontró ninguna alteración (tabla 3).

De las 37 madres estudiadas inicialmente, 2 resultaron ser hiperfenilalaninémicas con valores séricos de fenilalanina de 3,6 mg / dL (216 µmol / L) y 7,4 mg / dL (444 µmol / L) lo que indica una frecuencia de 5,4 % mientras que en la población cubana es de 0,004 % (tablas 1 y 4). Los hijos de las 2 madres hiperfenilalaninémicas presentaban RM, sin ninguna otra alteración apreciable. Esto demuestra que cuando los genes de la fenilalanina hidroxilasa sufren mutaciones capaces de reducir la actividad de la enzima y elevar los niveles séricos de la fenilalanina, al menos por encima de 3 mg / dL (180 µmol / L), en las embarazadas, el riesgo de afectación del SNC en el feto se incrementa.

 

THE HETEROCYGOTIC STATE FOR MUTATIONS OF THE PHENYLALANINE HYDROXYLASE GENE AS A FETAL RISK FACTOR

Hyperphenylalaninemias are very heterogenous congenital errors of metabolism, both genetical and clinically. At present, more than 450 mutations are known in the phenylalanine hydroxylase gene and they are defined as the elevation of the phenylalanine levels above 120 µmol/L (2 mg/dL). The offspring of women with hyperphenylalaninemias may be affected due to the elevation of phenylalanine within the uterus by the transplacental gradient in favor of the feto. As part of our research, a study was conducted by the test of tolerance to phenylalanine in 37 mothers of children with unspecific mental retardation. It was found that 5 were heterocygotic and 2 homocygotic for the mutation of phenylalanine hydroxylase gene, which indicates a frequency higher than that of the general population. In our sample, it was observed a relation between the heterocygosis state of hyperphenylalaninemias and fetal damage.

Key words: Hyperphenylalaninemias, phenylalanine hydroxylase enzime, phenylalanine aminoacid, mutation, gene.

 

Referencias bibliográficas

1. Nowacki P, Byck S, Prevost, Scriver SR. The PAH mutations analysis consortium database: update 1996. Nucleic Acid Res 1997; 25(1): 139-42.

2. Waters SP, Perniak MA, Akerman BR.Characterization of phenylketonuria missense substitution, distant from the phenylalanine hydroxylase active site illustrate a paradigm for mechanism and potential modulation of phenotype. Mol Genet Metab 2000; 9(2): 101-10.

3. Scriver CR, Kaufman S, Eisensmith RC. The metabolic and molecular basis of inherited disease. 5 ed. New York: Mac Graw- Hill; 2001.

4. Gutiérrez EA, Barrios B. Estudio de las concentraciones de fenilalanina en suero de gestantes y sus fetos. Rev Cubana Pediatr 1994; 66(1): 32-5.

5. Superti-Furga A, Steuman B, Duc G. Maternal phenylketonuria syndrome in cousing cause by mild unrecognised phenylketonuria hydroxylase Arg 261to gen mutation. Eur J Pediatr 1991; 150:493-97.

6. Widaman KF, Coleen A. Relation of prenatal phenylalanine exposure to infant and childhood cognitive outcomes: results from the international maternal PKU collaborative study. Pediatrics 2003; 112(6): 1537-43.

7. Lee P, Lilburn M, Baudin J. Maternal phenylketonuria: experience from United Kingdom. Pediatrics 2003; 112(6): 1553-55.

8. Mar J, Llauradó R, Gutiérrez E. Mujeres heterocigóticas para la phenylketonuria: una nueva causa de daño cerebral. Rev Esp Pediatr 1995; 51(1):130-32.

9. Hsia DYY. The laboratory detection of heterozygotes for phenylketonuria. Am J Hum Genet 1957; 9:97-116.

10. Mc Caman A, Robins F. Fluorimetric method for determination of phenylalanine in serum. J Lab Clin Med 1962; 59:885-9.

11. Güttler F, Collen A, Gulberg P, Romstad A, Hanley W, Levy H, et al. Impact of the phenylalanine hydroxylase gene on maternal phenylketonuria outcome. Pediatrics 2003; 112(6): 1530-33.

12. Jardim LB, Palmas R Silva L. Maternal hyperphenylalaninemia as a cause of microcephaly and mental retardation. Med Genet Unit 1995; 85:943-46.

13. Kasnaukiene J, Cimbalistiene L, Kucinskcas V. Validation of HPA genotype based predictions of metabolic phenylalanine hydroxilase deficiency phenotype: investigation of PKU/MHP patiens from Lithuania. Med Sci Monit 2003; 9(3): 142-6.

 

Recibido: 12 de diciembre de 2003. Aprobado: 15 de noviembre de 2004.
Lic. Enna Gutiérrez. Centro Nacional de Genética Médica, Ave. 31 No.3 102. Esquina a 146, Reparto Cubanacán, Playa 16. Ciudad de La Habana, Cuba.
E. mail. [e-mail]

 

1Licenciado en Ciencias Biológicas e Investigador Auxiliar. CNGM
2Doctora en Ciencias Biológicas y Profesora Titular de Genética Médica. CNGM
3Especialista de I Grado en Genética Clínica. CNGM.