Genética poblacional para el sistema sanguíneo ABO en una población con malaria endémica

Population Genetics for the ABO Blood System in a Population with Endemic Malaria

Luis Enrique Almaguer Mederos ¹, Pablo Betancourt Álvarez ²

1. Doctor en Ciencias Biológicas. Profesor Auxiliar. Investigador Auxiliar. Centro para la Investigación y Rehabilitación de Ataxias Hereditarias. Holguín. Cuba.
2. Especialista de Primer Grado en Bioquímica Clínica. Asistente. Instituto de Ciencias Médicas Carlos Juan Finlay. Camagüey. Cuba.

RESUMEN

Introducción: el sistema sanguíneo ABO es un factor de riesgo para la malaria. Esta asociación afecta la estructura genética de poblaciones donde la malaria es endémica. Se desconoce la estructura genética para el sistema ABO en pacientes de Gambia.
Objetivo: caracterizar la estructura genética para el sistema ABO de la población gambiana.
Métodos: se realizó un estudio transversal en una muestra de 739 individuos admitidos en el Hospital Docente Reina Victoria, Gambia, desde diciembre de 2011 hasta septiembre de 2012. Los grupos del sistema ABO fueron determinados con el uso de antisueros comerciales. Los datos fueron digitalizados en forma de archivos Excel y procesados con el software SPSS y GDA.
Resultados: las frecuencias para la grupos A, AB, B y O fueron: 0,24; 0,06; 0,22 y 0,48, respectivamente. Se asumió un equilibrio de Hardy-Weinberg, las frecuencias alélicas estimadas fueron de 0,16; 0,15 y 0,69 para los alelos I^A, I^B e I^O, respectivamente. Esta distribución no mostró desviación significativa del equilibrio genético (p=0,9978). La heterocigocidad observada  (H_O=0,4804) mostró un ligero incremento respecto a la esperada (H_E=0,4796). El mayor valor para el índice de fijación global correspondió al alelo I^O (F_ST=-0,002594).
Conclusiones: existió un ligero incremento en la diversidad genética para el sistema ABO en pacientes de Gambia, que favoreció la transmisión del alelo I^O y que sugirió la ocurrencia de cambios micro-evolutivos en respuesta a la presión selectiva impuesta por la malaria endémica, que significó el grupo O protector frente a la infección por el Plasmodium falciparum.

Palabras clave: diversidad genética, heterocigocidad, índice de fijación, malaria, presión selectiva, sistema sanguíneo ABO.

ABSTRACT

Introduction: the ABO blood system is a risk factor for malaria. This association affects the genetic structure of populations where malaria is endemic. Genetic structure for the ABO system in Gambia is unknown.
Objective: to characterize the genetic structure for the ABO system of the Gambian population.
Methods: a cross-sectional study was performed in a sample of 739 individuals admitted to the Reina Victoria Teaching Hospital , Gambia , from December 2011 to September 2012. ABO groups were determined using commercial antiserum The data were digitized in the form of Excel files and processed with SPSS software and GDA.
Results: frequencies for groups A, AB, B and O were 0.24, 0.06, 0.22 and 0.48, respectively. A balance of Hardy -Weinberg equilibrium was assumed, estimated allele frequencies were 0.16, 0.15 and 0.69 for I^A, I^B and I^O, respectively alleles. This distribution showed no significant deviation from genetic equilibrium (p = 0.9978). The observed heterozygosity (H_O = 0.4804) showed a slight increase from the expected one (H_E = 0.4796). The highest value for the overall index corresponded to first allele fixation (F_ST = -0.002594).
Conclusions: there was a slight increase in genetic diversity for the ABO system in Gambia, favoring transmission first allele and suggested the occurrence of micro - evolution changes in response to selective pressure imposed by endemic malaria, which represented the group O protector against infection by Plasmodium falciparum.

Keywords: genetic diversity, heterozygosity, fixation index, malaria, selective pressure, ABO blood system.

Los marcadores genéticos son variaciones en la secuencia de bases nitrogenadas en el ADN que resultan de mutaciones, tienen una expresión fenotípica que de forma relativa muestran fácil identificación y patrones de herencia simples, además de ser polimórficos en las poblaciones humanas. Los marcadores genéticos tienen numerosas aplicaciones, que incluyen el mapeo de genes, el establecimiento de la identidad genética, el diagnóstico de enfermedades hereditarias, y el esclarecimiento del origen de mutaciones y de procesos evolutivos ¹.

El sistema sanguíneo ABO en particular, es ampliamente utilizado como marcador genético para estudios de genética poblacional y antropológicos. Este sistema es controlado por un gen que codifica para una glicosiltransferasa y tiene tres formas alélicas: I^A, I^B e I^O, donde los alelos I^A e I^B son co-dominantes y ambos son dominantes sobre I^{O 2}.

El sistema ABO es uno de los elementos más importantes a considerar en la medicina transfusional ². Constan, también, numerosas evidencias de asociación entre el sistema ABO y enfermedades humanas, que incluyen malignidades como el cáncer gástrico, pancreático, de piel y carcinoma hepatocelular ³. Existe, adicionalmente, una asociación demostrada entre este marcador genético y enfermedades infecciosas humanas. En particular, numerosas evidencias apuntan a una asociación entre el sistema ABO y la susceptibilidad de contraer malaria en individuos expuestos a la infección por Plasmodium falciparum ⁴.

La evidencia disponible sugiere que la supervivencia a la malaria es la fuerza selectiva más significativa que afecta el origen, distribución y frecuencias relativas de los grupos sanguíneos ABO en poblaciones humanas ⁵. En consideración con lo anteriormente planteado, el conocimiento de la distribución de los grupos del sistema ABO en las poblaciones y particularmente en aquellas en las que la malaria es endémica, resulta vital para el aseguramiento de servicios especializados de salud y para la comprensión de los mecanismos moleculares y evolutivos que median su distribución mundial.

Si bien, la distribución de las distintas variantes fenotípicas del sistema ABO es descrita en importantes estudios con amplios resultados para poblaciones americanas, europeas y asiáticas, al establecer una comparación, se conoce menos en relación con las poblaciones africanas ^6-10. En particular, en Gambia se desconocen las frecuencias de estos grupos sanguíneos y las frecuencias alélicas y genotípicas asociadas. Por tanto, se propuso caracterizar la genética poblacional para el sistema sanguíneo ABO en Gambia.

MÉTODOS

Se realizó un estudio transversal en una muestra de 739 individuos admitidos en el Hospital Docente Reina Victoria, Gambia, desde diciembre de 2011 hasta septiembre de 2012. Del total de sujetos incluidos en el estudio 156 (21,1%) eran de sexo masculino y 583 (78,9%) de sexo femenino. La edad varió entre 18 y 86 años, con una media y desviación estándar de 33,87±13,67 años.

Determinación de los grupos sanguíneos del sistema ABO
Se obtuvieron dos gotas de sangre por punción del dedo índice de cada participante, que fueron colocadas sobre un portaobjetos limpio. Luego, fue añadida una gota de antisuero anti-A o anti-B (Plasmatec  Kent,  UK). Los grupos sanguíneos fueron determinados sobre la base de la existencia o no de aglutinación.

La heterocigocidad hace referencia a la frecuencia de individuos heterocigóticos en la población en estudio; la heterocigocidad observada es la que resulta del procesamiento de los datos primarios del estudio, mientras que la heterocigocidad esperada es la que teóricamente se esperaría bajo condiciones de equilibrio genético. El índice de fijación fue calculado a través de la siguiente ecuación: F_IS=1-(H_O/H_E).

Los datos fueron digitalizados en forma de archivos Excel. Se realizó una prueba de Chi-cuadrado para evaluar la influencia del sexo sobre la distribución de frecuencias para los grupos del sistema ABO; se empleó un a=0,05 como nivel de significación estadística. El procesamiento estadístico se realizó con el uso del paquete SPSS v.20 (Statistic Package for Social Sciences). Se calcularon la heterocigocidad observada y esperada, así como el índice de fijación a través del uso del software GDA (Genetic Data Analysis). Se obtuvo el consentimiento de todos los sujetos incluidos en la investigación.

RESULTADOS

La determinación de los grupos sanguíneos en la muestra estudiada arrojó que el grupo más frecuentemente observado fue el “O”, seguido por el “A”, “B” y “AB”. Este ordenamiento por frecuencias se sostuvo al realizar el análisis en consideración al sexo de los individuos, en los sujetos de sexo femenino los grupos sanguíneos “A” y “B” tuvieron igual frecuencia. La distribución de frecuencias para los grupos sanguíneos en los individuos de sexo masculino fue significativa, diferente a su distribución en individuos de sexo femenino (tabla).

Tabla . Distribución de frecuencias para los grupos sanguíneos del sistema ABO en la muestra estudiada

Fuente: datos del autor

A través de la estimación de las frecuencias alélicas para el locus ABO se obtuvo que el alelo más frecuente fue el I^O, con una frecuencia más de cuatro veces mayor a la del alelo que le sigue en frecuencia, el I^A; el alelo observado menos frecuente fue el I^B (fig. 1-A). Se obtuvo que la muestra estudiada se encuentra en equilibrio genético (p=0,9978).

El genotipo más frecuente fue el I^OI^O, que representó aproximadamente el 48% del total. El genotipo menos representado fue el I^BI^B, para el 2,3% del total (fig. 1-B). Sobre la base de estas frecuencias genotípicas fueron calculadas la heterocigocidad observada y la esperada. De esto último resultó que la heterocigocidad observada (H_O=0,480379) mostró un ligero incremento a la heterocigocidad esperada (H_E=0,479620). El índice de fijación promedio fue de -0,001583, si bien el mayor valor para el índice de fijación correspondió al alelo I^O (F_ST=-0,002594).

DISCUSIÓN

El sistema sanguíneo ABO es de profuso estudio en diversas poblaciones del mundo. La distribución mundial de los diferentes fenotipos de este sistema varía entre regiones geográficas y grupos étnicos, lo que está condicionado, en esencia, por  la distribución mundial de la malaria ^{5, 12}. Se reporta que el grupo sanguíneo “O” es protector contra esta enfermedad infecciosa, por lo que es usual que alcance elevadas frecuencias en regiones dónde es endémica ^13-16.

En el continente africano existen regiones dónde la frecuencia de la malaria es baja, marginal o endémica. En Egipto ⁷, se presenta con baja incidencia y coincide, además, que la frecuencia del grupo sanguíneo “O” está por debajo del 45% y casi a la par de la frecuencia del grupo sanguíneo “A” (fig. 2). En Kenya ⁸ y en dependencia de la región, la malaria puede aparecer con frecuencia baja, marginal o ser endémica, mientras que el grupo “O” cifra el 45% en cuanto a la frecuencia. En Malawi ¹⁰, es mayoritariamente endémica, la frecuencia del grupo “O” es del 49,3%. En países del oeste africano, dónde la malaria es, también, en su mayoría endémica, el grupo sanguíneo “O” alcanza una periodicidad superior al 45%, que llega a ser del 55,3% en Nigeria ⁹. Estos resultados coinciden con lo observado en Gambia, también endémica y el grupo “O” alcanza una frecuencia del 48%.

En el estudio realizado en este país, se encontró la existencia de diferencias significativas en la distribución de los grupos sanguíneos del sistema ABO. Este resultado coincide con otros previamente reportados ^{18, 19}, si bien la mayoría de los estudios realizados sobre la distribución de frecuencias de los grupos del sistema sanguíneo ABO, apunta a la no existencia de diferencias significativas entre individuos de sexo masculino e individuos de sexo femenino ^{9, 20-23}. Existió una diferencia apreciable entre ambos grupos de estudios, que está relacionada con el balance entre el número de individuos de cada sexo incluido: en el segundo grupo de estudios la cifra de sujetos de cada sexo incluidos en aproximadamente el mismo, mientras que en el primer grupo no es balanceado el número de individuos de cada sexo incluido en el estudio.

En la investigación realizada en Pakistán ¹⁸, el 74,9% de los sujetos incluidos fueron de sexo masculino, mientras que en la India ¹⁹, los hombres representaron el 95,8% del total de la muestra estudiada. En el estudio realizado en Gambia, tanto como el 78,9% de los individuos incluidos fue de sexo femenino, de modo que las diferencias encontradas entre los sexos en cuanto a la distribución de los grupos sanguíneos del sistema ABO, probablemente, represente un artefacto estadístico más que un fenómeno con fundamento biológico. No obstante, no se debe descartar a priori la posibilidad de que la evolución del sistema ABO transcurra de modo diferente en las líneas masculina y femenina y se sugiere replicar el estudio en una muestra más extensa y balanceada.

En correspondencia con la distribución de las diferentes variantes fenotípicas para el sistema ABO, el alelo con la mayor frecuencia estimada en Gambia fue el I^O, lo que concuerda con estudios previos realizados en Iraq ²⁴, Bahréin ²⁵, la India ²⁶ y Nigeria ²⁷. El genotipo con mayor frecuencia estimada fue el I^OI^O, mientras que los individuos heterocigóticos (I^AI^O, I^BI^O, I^AI^B) representaron el 47,6% del total.

Esto último unido a una heterocigocidad observada ligeramente mayor a la heterocigocidad esperada y a un índice de fijación negativo, demuestra la existencia de un exceso de heterocigocidad en la muestra estudiada, lo que se traduce como un incremento en la diversidad genética para el sistema ABO en Gambia y una tendencia a la exogamia. Este comportamiento se inscribe en la tendencia actual de una transición de las meta-poblaciones históricas consistentes en pequeñas comunidades endogámicas rurales a grandes poblaciones urbanas con tendencia a la panmixis; proceso que conduce a un incremento en la exogamia, que a su vez debe resultar en la disminución de la ocurrencia de enfermedades recesivas y debe tener un impacto positivo sobre enfermedades complejas influidas por variantes recesivas con efectos fenotípicos pequeños ²⁸.

En el contexto de Gambia, una población dónde la malaria es endémica, la elevada frecuencia del alelo I^O sugiere que este tiene un efecto protector para el individuo portador, contra la malaria. Esta asociación ha sido sugerida previamente para otras poblaciones mundiales, a partir de estudios de susceptibilidad genética a enfermedades infecciosas ^29,30.

CONCLUSIONES

Se demostró que el grupo sanguíneo “O” es el más frecuente observado en Gambia y que existe un ligero incremento en la diversidad genética para el sistema ABO, que favorece la transmisión del alelo I^O que sugiere la ocurrencia de cambios micro-evolutivos en respuesta a la presión selectiva impuesta por la malaria endémica y el grupo O constituye el protector frente a la infección por el Plasmodium falciparum.

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Recibido: 25 de febrero de 2013
Aprobado: 17 de diciembre de 2013

Dr.C. Luis E. Almaguer Mederos. Centro para la Investigación y Rehabilitación de Ataxias Hereditarias. Holguín. Cuba.
Correo electrónico: leam@cristal.hlg.sld.cu