Biopredictors of pharmacological treatment response and clinical characteristics of obsessive-compulsive disorder

• Autores: María Alemany Navarro
• Directores de la Tesis: Pino Alonso Ortega (dir. tes.), Thomas Fernandez (codir. tes.)
• Lectura: En la Universitat de Barcelona ( España ) en 2021
• Idioma: español
• Tribunal Calificador de la Tesis: Danielle C. Cath (presid.), Maria Luisa Lazaro Garcia (secret.), Elisabet Vilella Cuadrada (voc.)
• Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Medicina e Investigación Traslacional por la Universidad de Barcelona
• Materias:
  • Ciencias médicas
    • Ciencias clínicas
      • Genética clínica
• Texto completo no disponible (Saber más ...)
• Resumen

  • 1. Introducción 1.1 Descripción y nueva concepción del TOC El Trastorno Obsesivo-Compulsivo (TOC) es un trastorno neuropsiquiátrico caracterizado por la presencia de obsesiones, definidas como pensamientos intrusivos y repetitivos, imágenes y/o impulsos que causan malestar y ante los que los pacientes llevan a cabo rituales o compulsiones, actos mentales o físicos, con frecuencia repetitivos y estereotipados, con el objetivo de reducir dicho malestar (Bernardo Barahona-Corrêa et al., 2015; Hollander et al., 2008). El TOC es un trastorno muy heterogéneo, por lo que algunos autores han tratado de definir subtipos más homogéneos en cuanto a tipos de síntomas, surgiendo como principales dimensiones clínicas propuestas las de Contaminación/Limpieza, Agresiva/Comprobación, Orden/Simetría, Sexual/Religiosa y Acumulación (Mataix-Cols et al., 2005; Michael H. Bloch et al., 2008; D. J. Stein et al., 2019). La prevalencia estimada de este trastorno es del 2-3% de la población general (Amerian Psychiatric Association, 2013).

    El diagnóstico de TOC requiere, según los manuales diagnósticos estándares -CIE-10 (World Health Organization, 2004) y DSM-5 (Amerian Psychiatric Association, 2013)- que el malestar provocado por la condición sea clínicamente significativo, que el tiempo dedicado a las obsesiones y compulsiones sea al menos de una hora al día, y que interfiera significativamente en el funcionamiento normal del individuo. El TOC sigue normalmente un curso oscilante, y no es infrecuente la presencia de condiciones comórbidas como trastornos de ansiedad, trastornos relacionados con el TOC (como Tics o Trastorno Dismórfico Corporal, TDC) y trastornos del estado de ánimo (Fineberg et al., 2013; Klein Hofmeijer-Sevink et al., 2013; Lochner et al., 2014).

    Aunque el TOC ha sido considerado históricamente un trastorno neurótico, clasificado dentro de la categoría de “Trastornos de Ansiedad” en la 4ª edición del DSM (American Psychiatric Association, 1994); la última edición de dicho manual lo clasifica dentro de una nueva categoría: “TOC y Trastornos del Espectro Obsesivo-Compulsivo”, la cual incluye, además del TOC, TDC, Síndrome de la Tourette (ST) o Tics, Tricotilomanía (TTM) y Trastorno por Excoriación (TE) (Amerian Psychiatric Association, 2013). La creación de esta nueva categoría busca maximizar la validez y utilidad del diagnóstico, integrando las evidencias que existen a nivel fenomenológico, neurobiológico y sociodemográfico (P. Richter & Ramos, 2018).

    1.2 Tratamiento del TOC Las guías clínicas proponen como tratamiento del TOC una aproximación farmacológica junto a una psicoterapéutica. (Fineberg et al., 2015). El tratamiento farmacológico de primera línea en el TOC consiste en inhibidores selectivos de la recaptación de serotonina (ISRS). Para aquellos pacientes que muestran resistencia tras tres ISRS diferentes en monoterapia, se aconseja el uso de clomipramina, un inhibidor no selectivo de la recaptación de serotonina (IRS). A pesar de haber sido considerada como la principal línea de tratamiento debido a su alta eficacia, la clomipramina ha sido relegada a un tratamiento de segunda línea debido a sus importantes efectos secundarios (Fineberg et al., 2015; Hirschtritt et al., 2017).

    Sin embargo, solo de un 40 a un 60% de los pacientes de TOC responden satisfactoriamente al tratamiento con ISRS o clomipramina (P. Richter & Ramos, 2018; D. J. Stein et al., 2019), con tasas de remisión menores a un 40% tras 5 años de tratamiento (Eisen et al., 2013). En este sentido, el tratamiento con IRS puede ser potenciado con diferentes fármacos antipsicóticos de primera o segunda generación (M H Bloch et al., 2006; Dold et al., 2013; Fineberg et al., 2012). A pesar de que el tratamiento combinatorio de ISRS y clomipramina parece tener mejores resultados que las estrategias potenciadoras con antipsicóticos (Dold et al., 2013; Hirschtritt et al., 2017; Shoja Shafti & Kaviani, 2015; Wheaton et al., 2015), el riesgo que supone la administración de ISRS junto a clomipramina la convierte en una opción menos preferible (Fineberg et al., 2015). Inhibidores de la monoamino-oxidasa (IMAO) han sido propuestos para los pacientes más resistentes, así como el tratamiento con inhibidores de la recaptación de serotonina y noradrenalina (ISRN) (Dell’Osso et al., 2006; Dougherty et al., 2015; Fineberg & Gale, 2005). Finalmente, en los últimos años se está ensayando la posible utilidad de la potenciación con fármacos moduladores glutamatérgicos (Laoutidis et al., 2016).

    La aproximación psicoterapéutica en el tratamiento del TOC consiste en la Terapia Cognitivo-Conductual (CBT, Cognitive-Behavioral Therapy), siendo la exposición y prevención de respuesta la parte fundamental de esta terapia aplicada al TOC. La reinterpretación de pensamientos y creencias obsesivas conformaría el abordaje cognitivo (P. Richter & Ramos, 2018; D. J. Stein et al., 2019). El tratamiento combinatorio de CBT e IRS en pacientes refractarios o con respuesta parcial a dichos fármacos parece tener una mayor eficacia que las estrategias potenciadoras con antipsicóticos (Wheaton et al., 2015).

    1.3 Substratos neurales del TOC Las evidencias provenientes de estudios de neuroimagen, tratamiento y neuropsicología, así como de modelos animales del TOC, han sido integradas a la hora de proponer un modelo neurobiológico de este trastorno. El más aceptado entre los autores es el modelo subcortical, propuesto por primera vez por Modell et al. (1989), que asume un desequilibrio de las aferencias tronco-encefálicas serotoninérgicas y dopaminérgicas al pálido ventral. Estas, al no inhibir de forma óptima el núcleo medio-dorsal del tálamo y sus conexiones al córtex orbitofrontal (OFC, orbitofrontal cortex), originan una “reverberación anómala” de los circuitos cortico-estriato-tálamo-corticales (CSTC, cortico-striato-thalamo-cortical). Existe una vía directa de estos circuitos en la que el estriado recibe aferencias glutamatérgicas de las cortezas anterior cingulada (ACC, anterior cingulate cortex) y orbitofrontal (OFC, orbitofrontal cortex), lo que incrementa la función GABAérgica en el globo pálido interno (GPi, globus pallidus interna) y la sustancia negra reticulata (SNr), que disminuyen sus eferencias GABAérgicas al tálamo, provocando que las eferencias talámicas glutamatérgicas hiperactiven el córtex frontal. En una vía indirecta paralela, el estriado inhibe el globo pálido externo (GPe, globus pallidus externa), reduciendo así su inhibición sobre el núcleo subtalámico, que a su vez activa el GPi y la SNr, que inhiben el tálamo. Mientras que la vía directa sería responsable de los programas conductuales automáticos que subyacen a las conductas repetitivas y estereotipadas del TOC, la vía indirecta, presumiblemente hipoactiva en el TOC, constituiría el sustrato de la incapacidad de estos pacientes para suprimir conductas automáticas y ejercer otras nuevas y más adaptativas (Bernardo Barahona-Corrêa et al., 2015; Pauls et al., 2014).

    1.3.1 Neuro-anatomía y funcionalidad Diferencias neuro-anatómicas han sido descritas en los pacientes de TOC a partir de datos de morfometría. Mega- y meta-análisis han reportado un volumen más pequeño del hipocampo, el córtex prefrontal dorsomedial (dmPFC, dorsomedial prefrontal cortex), y la región opercular insular, así como mayores volúmenes del cerebelo y el pálido en el TOC (Boedhoe et al., 2017; de Wit et al., 2014). Además, un menor grosor cortical se ha descrito para el frontal inferior y superior, el cingulado posterior, el temporal medio, el temporal transverso izquierdo, el parietal inferior, el giro precúneo y el hipocampo (Boedhoe et al., 2018; Fouche et al., 2017); El grosor del ACC rostral (rACC) se ha asociado además con la respuesta a la terapia de exposición (M. A. Fullana et al., 2014).

    Algunos estudios apuntan a la influencia del tratamiento farmacológico en las estructuras cerebrales. En pacientes adultos bajo tratamiento farmacológico se han descrito mayores volúmenes de los ventrículos laterales y el pálido, y un grosor menor de las cortezas frontal, temporal, parietal y occipital y un menor hipocampo en comparación con controles sanos (Boedhoe et al., 2017, 2018); mientras que aquellos pacientes no medicados parecen tener un mayor volumen del córtex frontal superior izquierdo y frontal inferior derecho, un mayor grosor de las cortezas precentral y posterior cingulada derechas y un mayor giro temporal medio (Fouche et al., 2017). Por otro lado, entre pacientes medicados y no medicados se ha observado un menor grosor cortical en regiones frontal, parietal y temporal en los primeros (Boedhoe et al., 2018).

    En referencia a la severidad del TOC, algunos meta-análisis han analizado posibles diferencias en el volumen y el grosor cortical de los pacientes de TOC, no encontrando diferencias significativas (Boedhoe et al., 2017, 2018; Fouche et al., 2017). En cuanto a los distintos perfiles sintomáticos, los resultados son más inconsistentes, con algunos autores describiendo diferencias significativas entre distintas dimensiones del TOC (Fouche et al., 2017), y otros, no (Boedhoe et al., 2017, 2018).

    Diversos estudios han analizado la integridad de la sustancia blanca, medida por anisotropía funcional (AF) en el TOC. Una AF menor ha sido descrita en los tractos del orbitofrontal (OF) en el TOC, lo que implica una integridad anormal de la materia blanca en esta región, correlacionando, además, negativamente con la severidad de los síntomas (X. Hu et al., 2020). Además, los cambios en la AF del giro temporal medio izquierdo parece correlacional positivamente con el porcentaje de reducción de la puntuación en la Yale-Brown Obsessive Compulsive Scale (Y-BOCS; Goodman et al., 1989) tras el tratamiento farmacológico (Zhong et al., 2019).

    Alteraciones neuro-funcionales también han sido reportadas en los pacientes de TOC. Así, en tareas de función ejecutiva los pacientes con TOC parecen presentar una menor activación de caudado, el putamen, el córtex cingulado y regiones prefrontales (Antonio Del Casale et al., 2016). Por otro lado, durante tareas de regulación emocional se ha reportado una sobreactivación de la amígdala, el putamen, el caudado, la ínsula, el OFC, el ACC, el PFC ventromedial (vmPFC), el temporal medio, la corteza occipital inferior izquierda entre pacientes de TOC, así como una menor activación de PFC medial y el caudado posterior (Rasgon et al., 2017; Thorsen et al., 2018).

    Por otro lado, la conectividad funcional (CF) del ACC rostral (rACC) parece estar incrementada con la corteza visual asociativa, y reducida con el PFC dorsolateral (dlPFC); mientras que se ha observado una mayor CF del ACC dorsal (dACC) con el giro temporal medio, la corteza auditiva izquierda, y el caudado derecho, y una menor CF del dACC con las cortezas premotora y motora suplementaria (Z. Zhang et al., 2017). Además, tras la provocación de síntomas por medio de imágenes, se ha observado una mayor conectividad distal del putamen izquierdo/pálido (Beucke et al., 2020). Por otro lado, la CF local parece ser mayor en regiones como el dmPFC, el OFC y el giro fusiforme (Hao et al., 2019) ; así como en el estriado dorsal derecho, el NAc y el giro temporal medio inferior en estudios de provocación de síntomas (Beucke et al., 2020).

    Anormalidades en otras redes cerebrales que implican regiones corticales fronto-parieto-límbicas también han sido descritas en TOC, como la red fronto-parietal, de saliencia y la de default mode (Miquel A. Fullana et al., 2017; Gürsel et al., 2018). Entre otras, una menor CF entre la amígdala basolateral y el vmPFC parece darse en los pacientes de TOC, prediciendo, además, la respuesta a CBT (Miquel A. Fullana et al., 2017).

    1.3.2 Neuropsicología Un peor desempeño en diferentes dominios cognitivos ha sido descrito en los pacientes de TOC. Este es el caso de dominios como la atención, la función ejecutiva (FE), la velocidad de procesamiento, las habilidades visuo-espaciales, la memoria de trabajo, la fluidez verbal, la inhibición, la velocidad motora general, la planificación y la toma de decisiones (Abramovitch et al., 2013; Snyder et al., 2015).

    En el caso de la memoria, el deterioro en la memoria no verbal parece más evidente que en la verbal (Abramovitch et al., 2013; Benzina et al., 2016; Segalàs et al., 2008), aunque algunos autores han sugerido que el peor desarrollo de tareas de memoria se debe a una diferencia en las estrategias organizacionales empleadas (Buhlmann et al., 2006; Rafael Penadés et al., 2005; Segalàs et al., 2008). En cuanto a la flexibilidad cognitiva, considerada un subdominio de la FE, aunque los resultados no son del todo consistentes, la tendencia apunta a un deterioro general de este subdominio cognitivo (Abramovitch et al., 2013; Y. S. Shin et al., 2012; Snyder et al., 2015), que no parece debido a una mayor tasa de errores, sino a mayores tiempos de reacción, los cuales a su vez podrían deberse a dificultades en el cambio de estrategias según el contexto (Szabó et al., 2013; Valerius et al., 2008). La peor fluidez verbal observada en el TOC no parece estar relacionada con la característica lentitud de estos pacientes; mientras que las peores habilidades de planificación parecen estar ligadas a una peor memoria; y el deterioro en la toma de decisiones parece depender de la incertidumbre sobre las consecuencias que conlleve una u otra decisión (Benzina et al., 2016; Kashyap et al., 2013). El control inhibitorio tanto cognitivo como conductual, también considerado un dominio de la FE, se ha estudiado en los pacientes de TOC, reportándose una peor inhibición conductual sobre todo en lo que respecta a la cancelación de una acción, es decir, la inhibición de una respuesta ya iniciada (Bersani et al., 2013; R. Penadés et al., 2007; Sohn et al., 2014; Thomas et al., 2014; Tolin et al., 2014). Tanto en el control inhibitorio como en la flexibilidad cognitiva se ha observado una dependencia del desempeño en función del contexto emocional (Morein-Zamir et al., 2013; Zetsche et al., 2015).

    1.3.3 Neuroquímica La implicación del sistema serotoninérgico en la patofisiología del TOC ha sido evidenciada en modelos animales (Allen et al., 2018; Schilman et al., 2010; Wolmarans et al., 2013) así como en pacientes de TOC (E. Kim et al., 2016), y una hipótesis de disfunción del sistema serotoninérgico ha guiado la investigación en tratamiento por mucho tiempo. Sin embargo, esto ha cambiado, ya que recientes investigaciones en estrategias de potenciación con agentes glutamatérgicos (Allen et al., 2018; Marinova et al., 2017; Modarresi et al., 2019; Vlček et al., 2018) han surgido junto a la atribución de un papel etiológico en el TOC a la disfunción glutamatérgica, y considerando las disfunciones serotoninérgicas y dopaminérgicas (Klanker et al., 2013; Koo et al., 2010; Pauls et al., 2014; Zike et al., 2017) como secundarias a la primera (Pauls et al., 2014), debido a las relaciones entre los tres sistemas (D. D. Kim et al., 2020; Mora et al., 2018). Por último, la implicación del sistema colínergico en la patofisiología del TOC también presenta evidencias, proponiéndose una hiperactivación de este sistema, que a su vez induciría una hiperactividad en las vías CSTC, y atribuyéndose parte de los efectos terapéuticos de los IRS a su acción anti-colinérgica (Arias et al., 2010; Carlsson, 2001; Xie et al., 2014). Sin embargo, existe controversia acerca de la hiperactividad colinérgica en el TOC, ya que algunos estudios apuntan a los efectos beneficiosos de agentes pro-colinérgicos en modelos animales y pacientes de TOC (Mitra et al., 2017; Pasquini et al., 2005; Roni & Daphna, 2013).

    En línea con lo anterior, un desequilibrio en los niveles de glutamato-GABA se ha descrito en regiones estriatales y en el OFC (Brennan et al., 2013; Y. Li et al., 2019), hipotetizándose como un posible mecanismo de acción de la clomipramina y los ISRS la reducción de los niveles glutamatérgicos en las vías CSTC (BOLTON et al., 2001; Parmar et al., 2019).

    1.4 Genética del TOC 1.4.1 Heredabilidad Existen tres clases principales de estudios en el análisis de la herabilidad del TOC.

    Estudios de familia. De los estudios que se encuentran en la literatura sobre familiaridad (“familiality”) en el TOC de inicio en la edad adulta, la gran mayoría han clasificado el TOC como un trastorno familiar. En el caso del TOC de inicio en la infancia, todos los estudios al respecto han reportado la naturaleza familiar del TOC, es decir, el TOC parece darse con más frecuencia entre miembros de una misma familia (Fernandez et al., 2018; Pauls et al., 2014).

    Estudios de gemelos. Los meta-análisis existentes sobre estudios gemelares en el TOC han reportado que entre un 90 y un 100% de la varianza de los síntomas obsesivo-compulsivos (OC) parece estar explicada por factores genéticos aditivos y ambientales no compartidos, explicando los primeros de un 40 a un 48% de la varianza, y siendo en gran parte compartidos con otros trastornos relacionados con el TOC (OCRDs, OCD-related disorders) (Monzani et al., 2014; Steven Taylor, 2011).

    Análisis de segregación. Estos estudios han analizados modelos alternativos de transmisión genética y no genética, y han reportado principalmente que el TOC implica variantes genéticas de gran y de pequeño efecto. Sin embargo, aún no existen resultados consistentes en cuando al mejor modelo genético que explique la transmisión del TOC (Fernandez et al., 2018).

    1.4.2 Estudios de ligamiento genético Esta aproximación es muy efectiva a la hora de encontrar variantes raras de gran efecto en varios miembros de una misma familia. Diferentes regiones se han propuesto como asociadas al TOC en los cromosomas 15 y 9, apuntando también a un posible rol del gen SLC1A1/EAAT3, que codifica para el transportador de glutamato (Hanna et al., 2002; Shugart et al., 2006; Willour et al., 2004). Desde esta aproximación se ha señalado una posible diferencia etiológica para aquellos pacientes con síntomas de acumulación (Samuels et al., 2007).

    1.4.3 Estudios de genes candidatos Diferentes meta-análisis han reportado la asociación del polimorfismo Val158Met del gene COMT con el TOC (P. Kumar & Rai, 2020; Pooley et al., 2007; S. Taylor, 2013; Steven Taylor, 2016), mientras que otros combinando estudios de familias y caso-control no han encontrado una asociación clara para estas variantes (Azzam & Mathews, 2003). El gen SLC1A1 también ha sido meta-analizado, no encontrándose una asociación significativa con el TOC (S. E. Stewart, Mayerfeld, et al., 2013). Por otro lado, aunque los resultados han sido inconsistentes para la región promotora del gen SLC6A4 (5-HTTLPR) (Lin, 2007; Mak et al., 2015; Michael H. Bloch et al., 2008), los últimos meta-análisis, que han considerado el trialelismo presente en esta región (Lg + S vs. La), han reportado una asociación de ésta con el TOC (Grünblatt et al., 2018; S. Taylor, 2013; Walitza et al., 2014). Resultados significativos también se han observado para el receptor serotoninérgico HTR2A (Mattina et al., 2020; S. Taylor, 2013) y el gen MAOA en hombres (S. Taylor, 2013).

    1.4.4 Estudios de asociación de genoma completo (GWAS) Dos estudios de asociación a nivel de genoma completo (GWAS, genome-wide association studies) se han llevado a cabo en el TOC (Mattheisen et al., 2015; S. E. Stewart, Yu, et al., 2013). Estos han reportado un único SNP (single-nucleotide polymorphism) significativamente asociado, localizado en el cromosoma 20, a ~90kb 3’ del gen BTBD3 (p = 3.84 x 10-8) (S. E. Stewart, Yu, et al., 2013), cuya expresión ha sido asociada con el comportamiento compulsivo en ratones (Thompson et al., 2019); y dos genes significativamente asociados en los análisis a nivel de gen (IQCK y C16orf88), ambos localizados en la misma región (16p12.3) (Mattheisen et al., 2015). También se ha reportado una tendencia a asociación para los genes DLGAP1, FAIM2 y PTPRD. Más de 15 genes estaban entre las señales top en ambos GWAS, 12 de ellos en la misma dirección de asociación, y estando implicados en sinapsis glutamatérgicas y en el desarrollo y funcionamiento del sistema nervioso central (SNC) (Mattheisen et al., 2015).

    Por último, un meta-análisis de ambos GWAS no reportó SNPs significativamente asociados, reportando como principales genes CASC8 (Candidato 8 a susceptibilidad a cáncer), GRID2 (subunidad de un receptor glutamatérgico ionotrópico) y KIT (tirosina kinasa del receptor proto-oncogen KIT) (Paul D. Arnold et al., 2018).

    1.4.5 Estudios de alteraciones estructurales y variantes del número de copias (CNV) Alteraciones estructurales se han observado en pacientes de TOC, normalmente con tics o ST comórbidos, mediante técnicas citogenéticas en los cromosomas 1,2,6,7,8,10 y 18(Boghosian-Sell et al., 1996; Cuker et al., 2004; Devor & Magee, 1999; Hooper et al., 2012; Santos et al., 2003; State et al., 2003; Verkerk et al., 2003).

    Sin embargo, las tecnologías de microarrays han permitido el estudio de variaciones estructurales submicroscópicas y han revelado la existencia de numerosas variantes del número de copias (CNVs, copy-number variants) a lo largo de todo el genoma. En estudios que han analizado regiones cromosómicas concretas, los genes HTR2A, GPR63, NDUFA4 y KLHL32 se han puesto de relevancia en el TOC. No obstante, pocos estudios han analizado la existencia de CNVs a nivel de genoma completo asociados al TOC junto a otros trastornos neuropsiquiátricos. McGrath et al. (2014) no encontraron CNVs asociadas significativamente con el TOC, pero reportaron una mayor carga de deleciones asociadas a trastornos del neurodesarrollo (TND) en el TOC en comparación al ST, y una carga de CNVs de novo (DN) del 1.4%, la cual estaba entre la estimada para los controles (0.7%), y la calculada para el autismo y la esquizofrenia (2-4%). Por otro lado, Zarrei et al. (2019) encontraron CNVs clínicamente significativas en 3 de 222 casos de TOC, que consistían en duplicaciones y deleciones en los genes NLGN1, DPP6, PTPRN2, ADRA2C, CNTN4, CNTN6, PTPRT así como en la región cromosómica 17p12; y CNVs DN en 3 de 167 pacientes de TOC, sugiriendo una naturaleza pleiotrópica de las CNVs asociadas al TOC, que contribuirían además a la etiología de otros TND.

    1.4.6 Estudios de secuenciación de nueva generación (NGS) Dos únicos estudios se han llevado a cabo con el método de secuenciación de nueva generación (NGS, next-generation sequencing) a nivel de exoma completo por un mismo grupo, siendo el primero de ellos, piloto (C. Cappi et al., 2016; Carolina Cappi et al., 2020). Entre diferentes tipos de variantes DN, los autores encontraron variantes dañinas de cambio de sentido (predicted damaging missense, Mis-D) y disruptoras de gen (likely gene disrupting, LGD) asociadas al TOC, y una mayor frecuencia de estos dos tipos de variantes DN entre los pacientes con TOC en comparación a los controles. Dos genes fueron resaltados como portadores de variantes DN asociadas a TOC: CHD8 y SCUBE1. Análisis de enriquecimiento revelaron la implicación de vías asociadas a la respuesta inmune, procesos biológicos como la homeostasis del ion de sodio y redes relacionadas con cáncer múltiple (Carolina Cappi et al., 2020).

    1.4.7 Genética en modelos animales Los tres modelos animales genéticos principales del TOC son los ratones knockout (KO) para los genes Sapap3, Slitrk5 y Hoxb8, los cuales presentan entre sus síntomas principales, el acicalamiento compulsivo de los compañeros o propio que llega a ser autolesivo, elevados niveles de ansiedad, o enterramiento excesivo de bolitas de comida. Sus síntomas suelen mejorar con el tratamiento crónico con fluoxetina, y todos ellos presentan una transmisión cortico-estriatal anómala. El gen Sapap3 codifica para una proteína de andamiaje normalmente enriquecida en las conexiones glutamatérgicas cortico-estriatales; el Slitrk5 codifica para una proteína altamente expresada en el SNC; mientras que los ratones Hoxb8-KO han sugerido el rol de la microglía y el sistema inmune en el TOC (Aruga et al., 2003; Chen et al., 2010; Greer & Capecchi, 2002; Shmelkov et al., 2010; Wan et al., 2014; Welch et al., 2007).

    1.5 Expresión génica en el TOC Además del ADN, diferentes estudios han analizado el ARN y el ARN mensajero (ARNm) en los pacientes de TOC. En este sentido, un modelo predictivo constituido por 6 genes (COPS7A, FKBP1A, FIBP, TP73-AS1, SDF4 Y GOLGA8A) implicados en la proliferación y el ciclo celular, ha sido validado como una marca genómica del TOC (Y. Wang et al., 2018). COPS7A es un gen que se ha asociado a AUT, SCZ y BPD (Ellis et al., 2016) y FKBP1A, a la respuesta al tratamiento en MDD (Pettai et al., 2016). En un estudio transcriptómico de ARNm Song et al. (2018) encontraron 51 ARNm diferencialmente expresados (DE) en pacientes con TOC, 23 de los cuales enriquecidos en términos y vías relacionados con proteínas ribosómicas.

    Por otro lado, Lisboa et al., (2019) analizaron el transcriptoma de muestras cerebrales post-mortem de 6 pacientes de TOC para testar el modelo tripartito del estriado, reportando un enriquecimiento en la respuesta inmune, la transmisión sináptica y el transporte iónico del transcriptoma del caudado; mientras que los genes DE (DEG, DE genes) del putamen se asociaron a respuesta y proliferación celular, y a regulación metabólica.

    1.6 Otras ciencias ómicas Además de la genómica y la transcriptómica, otras ciencias ómicas también constituyen campos prometedores en el estudio de la patofisiologías de los trastornos psiquiátricos. Estas ciencias tienen el propósito de establecer herramientas válidas tanto para el diagnóstico, como para evaluar el riesgo y el pronóstico de una determinada enfermedad, encontrando marcas ómicas de ésta que no necesariamente tienen que ser causales.

    1.6.1 Proteómica y metabolómica La proteómica, la metabolómica y la lipidómica nos permiten, entender mejor la interacción gen-ambiente o rastrear las implicaciones funcionales de ciertas variantes o mutaciones genéticas, a través del estudio de productos de variantes de empalme, modificaciones post-translacionales o los niveles de ciertos metabolitos. Sin embargo, estas ciencias aún no se han aplicado al estudio del TOC.

    1.6.2 Microbiómica El estudio del microbioma implica el análisis del genoma o transcriptoma de la microbiota presente en nuestro tracto gastrointestinal (GI) a nivel orofaríngeo. La relevancia de esta ciencia se debe a la relación bidireccional que existe entre el cerebro, estómago o tracto GI y su microbiota (“Eje microbiota-estómago-cerebro”). Los estudios publicados sobre las bases microbiómicas del TOC han reportado menores niveles de α-diversidad (varianza dentro de la misma muestra) en los pacientes de TOC en comparación a controles sanos. Además, se encontraron diferencias en la abundancia relativa de los taxones Oscillospira, Odoribacteria y Anaerostipas (Turna et al., 2020). Por otro lado, resultados preliminares obtenidos por nuestro grupo sugieren la relación entre el microbioma y la respuesta a tratamiento. Laura Domenech et al. (2020) encontraron diferencias en la abundancia relativa en el orden de los Bacteroidales y los Clostridiales entre los pacientes antes del tratamiento con IRS y los controles sanos; así como diferencias en la ratio Fusobacteria – Actinobacteria entre los pacientes antes y después del tratamiento y los controles; no reportándose diferencias entre los pacientes en referencia al tratamiento; y reportando la asociación de la familia Lachnospira con la severidad del TOC. 1.6.3 Epigenómica Los cambios en la expresión génica, así como la proteómica, metabolómica y la microbiota intestinal están asociados a procesos epigenéticos, los cuales resultan de las respuestas celulares a factores ambientales que influyen en el individuo y acaban provocando cambios conformacionales (como la metilación o la acetilación) del ADN o las histonas. Existe un estudio epigenómico publicado en TOC, que reportó 8,417 sondas (correspondientes a 2,190 genes) diferencialmente metilados entre los pacientes y controles sanos. De entre los genes previamente relacionados con el TOC, 14 se encontraron diferencialmente metilados en los pacientes. Análisis de vías reportaron la implicación de los genes en regulación del citoesqueleto de la actina, endocitosis, guía axonal, uniones gap, depresión a largo plazo, señalización de MAPK, potenciación a largo plazo, interacción ligando-receptor neuro-activa, ligamiento a actina, regulación de la transcripción, regulación GTPasa, actividad de transportadores transmembrana, actividad de transportadores transmembrana sustrato-específicas, y actividad de receptor de las células T (Yue et al., 2016).

    1.7 El TOC como resultado de la interacción gen-gen y gen-ambiente Diferentes autores han estudiado la interacción genética-ambiente en el TOC, y han identificado haplotipos en los genes MAOA/B y COMT que aumentan el riesgo a desarrollar TOC en su interacción con el trauma en la infancia (McGregor et al., 2016). También en este sentido, el alelo Met del BDNF, en interacción con los antecedentes de abuso emocional durante la infancia confiere un mayor riesgo de desarrollo de TOC (Sian Megan Joanna Hemmings et al., 2013); y una variante del gen SLC1A1 se ha asociado con la resistencia al tratamiento farmacológico solo en aquellos pacientes que no reportaban un SLE como desencadenante del trastorno (Real et al., 2013).

    En relación a la interacción entre genes o epistasis, se han reportado interacciones entre variantes de los genes COMT y MAOB (McGregor et al., 2016). Por otro lado, en una revisión de todos los estudios genéticos hasta el 2017, (Bozorgmehr et al., 2017) reportaron 151 genes-TOC como parte de una red más amplia de 171 nodos (genes) y 2,853 bordes. No obstante, la creación de mejores modelos que aborden la complejidad genética del TOC, incluyendo otros factores genéticos además de los aditivos es necesaria para superar el problema de la “heredabilidad perdida” o “missing heritability” (J. Li et al., 2019).

    1.8 Genética de la respuesta al tratamiento en el TOC Distintos estudios en farmacogenética del TOC han analizado el posible rol de los genes que codifican para las enzimas del citocromo P450 en la respuesta a IRS, encontrando resultados inconsistentes (Brandl et al., 2014; Müller et al., 2012). También variantes de distintos receptores serotoninérgicos han sido analizadas, encontrándose inconsistencias para la región 5HTTLPR (Billett et al., 1997; Denys et al., 2007; Di Bella et al., 2002; McDougle et al., 1998; Miguita et al., 2011), y una asociación para los genes 5-HTR2A y 5-HT1Dβ (Corregiari et al., 2012; Denys et al., 2007).

    Por otro lado, Qin et al. (2016) llevaron a cabo un estudio a nivel de genoma completo, encontrando un SNP de la región promotora del gen DISP1 -con un rol en el contacto celular y el desarrollo de la médula espinal- asociado a la respuesta a IRS; así como dos SNPs en LD con una tendencia asociativa en el gen PCDH10, miembro de las protocadherinas, y por tanto, muy expresado en el SNC y con un rol en la formación y mantenimiento de las conexiones sinápticas. Los análisis de enriquecimiento reportaron una sobrerrepresentación de vías glutamatérgicas y serotoninérgicas.

    1.9 Heterogeneidad del TOC El TOC es un trastorno muy heterogéneo en cuanto a la edad de inicio, el curso, las comorbilidades, los biomarcadores y la sintomatología, entre otros. Distintos estudios de análisis factorial, mediante el uso de la ckecklist de síntomas de la Y-BOCS (Y-BOCS-SC, Y-BOCS Symptom Checklist) (Goodman et al., 1989), han puesto de manifiesto la validez de cuatro/cinco dimensiones sintomáticas presentes en el TOC (Mataix-Cols et al., 2005; S. Evelyn Stewart et al., 2008), que suelen ser estables a lo largo del tiempo, y para las cuales se han encontrado sustratos neurobiológicos específicos, tasas de respuesta al tratamiento distintas, así como diferencias a nivel genético (M H Bloch et al., 2014; M.A. Fullana et al., 2010; Hasler et al., 2007; Landeros-Weisenberger et al., 2010; D. Stein et al., 2008; D. J. Stein et al., 2007). Las dimensiones más validadas en el TOC son la agresiva y de comprobación; contaminación y limpieza; orden y simetría; sexual/religiosa; y acumulación.

    2. Hipótesis y objetivos Estudio 1: Do polygenic risk and stressful life events predict pharmacological treatment response in obsessive-compulsive disorder? A gene-environment interaction approach.

    Objetivos Los objetivos principales del Estudio 1 son determinar si una puntuación de riesgo poligénico (PRS, polygenic risk score) construido a partir de SNPs exónicos, ponderados por sus respectivos riesgos a desarrollar TOC, puede predecir la respuesta a ISR en pacientes de TOC; así como el papel mediador que eventos estresores (SLE, stressful life events) al inicio del trastorno puedan tener en la relación entre el PRS y la respuesta al tratamiento en el TOC.

    Hipótesis  Un PRS construido a partir de variantes de riesgo en el TOC predecirá la respuesta al tratamiento con IRS en los pacientes de TOC.

     Se observará un rol mediador para los SLE al inicio del trastorno en la relación entre el PRS y la respuesta al tratamiento en el TOC.

    Estudio 2: Exploring genetic variants in obsessive-compulsive disorder severity: A GWAS approach.

    Objetivos Los objetivos del Estudio 2 son explorar las bases genómicas de la severidad en el TOC a través de análisis de asociación de variantes de nucleótido único (SNVs, single-nucleotide polymorphisms) raras y comunes con la severidad a nivel de variante y de gen; y analizar las categorías, procesos y vías biológicos representados por los genes asociados a la severidad mediante variantes raras y comunes.

    Hipótesis  Se encontrarán variantes, genes y vías biológicas asociadas a la severidad del TOC.

    Estudio 3: Looking into the genetic bases of OCD dimensions: a pilot genome-wide association study Objetivos El Estudio 3 tiene como objetivos analizar la asociación entre SNVs comunes a lo largo de todo el genoma y las diferentes dimensiones del TOC; así como los genes y procesos biológicos representados por SNVs raras y comunes asociadas a las dimensiones del TOC.

    Hipótesis  Diferentes bases genómicas se observarán para las distintas dimensiones del TOC en cuanto a SNPs, genes y procesos biológicos.

     Se encontrará un mayor peso genético para aquellas dimensiones con una mayor heredabilidad según la literatura existente, como es el caso de la dimensión de acumulación.

    3. Método 3.1 Escalas clínicas 3.1.1 Y-BOCS La Yale-Brown Obsessive Compulsive Scale (Y-BOCS; Goodman et al., 1989) es una escala de severidad de la clínica obsesiva, administrada por el cínico que consta de 10 ítems, con un rango total de 0 (ausencia de TOC) a 40 (máxima severidad), y dos subescalas para evaluar las partes obsesiva y compulsiva, respectivamente. La versión española de esta herramienta (Vega-Dienstmaier et al., 2002) fue utilizada en el Estudio 1 para medir la severidad de los pacientes antes y después del tratamiento farmacológico y analizar así la respuesta a este, y en el Estudio 2 para medir la severidad de los pacientes en el momento de la obtención de la muestra para estudio genético.

    3.1.2 DY-BOCS La versión española de la Dimensional Y-BOCS (DY-BOCS; Pertusa et al., 2010; Rosario-Campos et al., 2006) fue empleada en el Estudio 3 para estudiar la presencia y severidad de las distintas dimensiones del TOC en los pacientes. La DY-BOCS es un instrumento desarrollado para evaluar la severidad de las distintas dimensiones de síntomas clínicos en pacientes con TOC, y se compone de una lista autoadministrada de 88 ítems agrupados en 6 dimensiones (agresiva, orden/simetría, contaminación/limpieza, acumulación, sexual/religiosa y miscelánea), y una parte administrada por el clínico que evalúa la severidad en cada dimensión, así como la severidad total del trastorno incluyendo la afectación funcional del paciente.

    3.2 Plataformas de genotipado 3.2.1 Axiom Exome Array El Axiom Exome Array (Affymetrix) fue empleado en el Estudio 1 para el genotipado de las muestras a nivel de exoma completo. Esta plataforma nos permitió genotipar variantes funcionales presentes en la Axiom Genomic Database, así como marcadores exónicos descubiertos por proyectos como el de Secuenciación del NHLBI, del Estudio de Secuenciación de Exoma de Autismo o el Proyecto de 1000 Genomas; incluyendo además marcadores informativos de la ancestralidad, asociados a trastornos (Catálogo de GWAS publicados del NHGRI), SNPs de genes del antígeno leucocitario humano (HLA, Human Leukocyte Antigen) y marcadores del genoma mitocondrial, entre otros.

    3.2.2 PsychArray El Infinium PsychArray Beadchip (Illumina) fue utilizado para genotipar las muestras de los Estudios 2 y 3. Esta Plataforma fue desarrollada a través de la colaboración entre el Psychiatric Genomic Consortium (PGC) y otras instituciones relevantes especializadas en estudios genéticos a gran escala en psiquiatría, y permite hibridar hasta 50,000 variantes previamente encontradas en distintas condiciones psiquiátricas además de otras 543,260 variantes repartidas por todo el genoma.

    3.3 Análisis principales 3.3.1 PRS (Estudio 1) El cálculo de un PRS se realizó en el Estudio 1 con el fin de generar un perfil genómico para cada paciente uniendo múltiples SNPs ponderados por sus respectivos riesgos asociados a partir de los resultados de un GWAS llevado a cabo en una muestra de descubrimiento (Costas et al., 2016).

    3.3.2 Análisis a nivel de gen (SKAT) Análisis a nivel de gen se llevaron a cabo en los Estudios 2 y 3 mediante el Sequence Kernel Association Test (SKAT; M. C. Wu et al., 2011), empleado para analizar la asociación de regiones genómicas (genes en este caso) a partir de los valores de asociación de variantes raras y comunes con un rasgo concreto (severidad en el Estudio 2; presencia de las diferentes dimensiones del TOC en el Estudio 3), considerando en nuestros análisis un mayor peso para las variantes raras.

    3.3.3 Análisis de enriquecimiento (DAVID) La base de datos para la anotación, visualización y descubrimiento integrado (DAVID tool) fue utilizada en los Estudios 2 y 3 para los análisis de enriquecimiento a partir de las listas de los genes asociados a un valor p menor a 0.01 en los análisis con SKAT. Las herramientas utilizadas en nuestros estudios fueron la gráfica de anotación funcional -que reporta grupos de genes según su implicación en determinadas vías o categorías biológicas-, y la herramienta de agrupación según la anotación funcional, que agrupa las distintas categorías biológicas reportadas por la herramienta anterior según su solapamiento en cuanto a su significado biológico, reduciendo así la redundancia de los resultados. 3. Resultados 3.1 Estudio 1 Los resultados del primer estudio no confirmaron nuestras hipótesis en cuanto a la capacidad de nuestro PRS para predecir la respuesta al tratamiento en los pacientes de TOC, así como la referente al papel mediador de los SLE en la relación entre el PRS y la respuesta al tratamiento. Sin embargo, observamos una asociación significativa entre el PRS y la severidad del trastorno antes y después del tratamiento.

    3.2 Estudio 2 Las hipótesis del segundo estudio se confirmaron en lo referente a la asociación de categorías y procesos biológicos con la severidad del TOC, encontrándose la actividad de porinas y la estructura transmembrana significativamente representadas por los genes asociados a la severidad con un valor p menor a 0.01 (FDR = 0.01; 0.04). Se detectaron también tendencias de asociación para 6 SNPs (p < 5x10-6) y dos genes (p < 10-4) de la familia de los trasportadores de solutos (SLC8A1 y SLC22A10).

    3.3 Estudio 3 En cuanto al tercer estudio, pudimos confirmar nuestras hipótesis sobre las diferentes bases genómicas subyacentes a las diferentes dimensiones evaluadas, obteniendo resultados significativos a nivel de gen para las dimensiones agresiva (CPE, p = 4.42x10-6) y de acumulación (SETD3, p = 1.89x10-8), y a nivel de vías y procesos biológicos, encontrando distintas vías/procesos para las dimensiones agresiva, de orden, de acumulación y sexual/religiosa (FDR < 0.05). De acuerdo con esta hipótesis también encontramos distintos SNPs con tendencias asociativas para las distintas dimensiones. Además, pudimos confirmar nuestra segunda hipótesis al encontrar un mayor número de procesos/vías biológicos en la dimensión de acumulación (según la literatura, la más heredable), así como ningún proceso significativamente asociado para la dimensión de contaminación (propuesta en la literatura como la más ambiental o menos heredable). Además, los resultados sugirieron diferencias en cuanto al peso respectivo de variantes comunes y raras entre las distintas dimensiones.

    4. Discusión Aunque las bases genéticas de la predisposición a presentar TOC podrían ser diferentes a las de la severidad de la enfermedad, los resultados del Estudio 1 parecen indicar un riesgo poligénico compartido entre ambos, dado que nuestro PRS, construido a partir de variantes de riesgo del TOC, predijo la severidad antes y después del tratamiento. La respuesta al tratamiento, en cambio, podría tener una base genética más diferenciada en la que podrían jugar un papel mayor las variantes raras. Así mismo, la implicación de variaciones raras también podría ser mayor en dimensiones concretas, considerando el hallazgo de dos genes asociados a nivel de genoma con las dimensiones agresiva (CPE; p = 4.42x10-6) y de acumulación (SETD3; p = 1.89x10-8), es decir, una vez las variantes raras son incluidas en los análisis.

    En cuanto al Estudio 2, las asociaciones de la actividad de porinas y la categoría transmembrana obtenidas en los análisis de enriquecimiento, parecen apuntar a un papel relevante de la transmembrana en la severidad del TOC. Se pueden establecer paralelismos entre los resultados reportados en el Estudio 2 y algunas de las vías y procesos biológicos asociados con diferentes dimensiones del TOC en el Estudio 3. En este sentido, la vía de señalización de esfingolípidos (Orden), los eventos de señalización Gα 12/13 (Sexual/Religiosa), y las diferentes vías asociadas a la familia SLC26A (Acumulación, 2º grupo) están todos ellos asociados a la estructura y el funcionamiento de la transmembrana, lo que es resaltable dado el creciente potencial patogénico atribuido a mutaciones de proteínas transmembrana (Zaucha et al., 2020).

    Por otro lado, la relación de los genes enriquecidos en la actividad de porinas en el Estudio 2 (TOMM40L, VDCA1 y AQP9) con procesos metabólicos, en parte a través de su rol en el funcionamiento mitocondrial, y la fuerte presencia de vías metabólicas asociadas a la dimensión de acumulación en el Estudio 3 parecen indicar un papel relevante de este tipo de procesos biológicos en el TOC, lo que está en línea con hallazgos previos en estudios de TOC (Lisboa et al., 2019; Orhan et al., 2012). Además, el enriquecimiento de los genes asociados a la dimensión agresiva en el metabolismo lipídico peroxisomal, reportado en el Estudio 3, liga también esta dimensión a una desregulación metabólica y a los resultados del Estudio 2 en este respecto, debido a la constante interacción del peroxisoma y la mitocondria, resaltándose el papel del metabolismo concretamente de lípidos, lo que también enlaza con hallazgos previos en el TOC (Gustafsson et al., 2008; Penninx & Lange, 2018; Şimşek et al., 2016; Wolkowitz et al., 2009). La relación entre procesos metabólicos, y otros procesos biológicos como la respuesta inmunológica, han sido relacionados con el desequilibrio del sistema serotoninérgico en el TOC (Baganz & Blakely, 2013), lo que pone de manifiesto el carácter pleiotrópico de los mecanismos fisiológicos subyacentes a este trastorno.

    Es importante, no obstante, resaltar las especificidades halladas para las distintas dimensiones, así como para la severidad del TOC. Así, aunque los genes de las dimensiones agresiva, de orden, sexual/religiosa y acumulación (1er grupo) representaban funciones transmembrana, no codificaban para proteínas transmembrana, sino globulares; a diferencia de los genes del 2º grupo de Acumulación y los genes de severidad, que sí codificaban para proteínas transmembrana. Estas diferencias son relevantes debido a las distintas implicaciones que mutaciones en uno u otro tipo de proteínas tiene en el desarrollo de enfermedades complejas (Kulandaisamy et al., 2019).

    Por último, el papel de factores ambientales no parece ser de menor importancia en el TOC, y el estudio de la interacción entre genes y ambiente puede contribuir a facilitar la comprensión del papel que dichos factores pueden jugar en el desarrollo del TOC, así como en sus características clínicas o la respuesta al tratamiento. En este sentido, a partir del hallazgo de un gen implicado en procesos epigenéticos asociado a Acumulación (Estudio 3) -dimensión para la cual se ha reportado una mayor incidencia de estresores traumáticos y una peor respuesta a IRS-, así como el mayor PRS en los pacientes con SLE al principio del trastorno (Estudio 1), proponemos la posible existencia de una submuestra de los pacientes para los que se identifican estresores implicados en la etiología del TOC, con un mayor riesgo asociado a genes con un papel epigenético, lo que haría más vulnerables a estos individuos a desarrollar TOC frente a estresores.

    Como principales limitaciones de los estudios aquí presentados, resaltamos los tamaños muestrales de los tres estudios; la construcción en el Estudio 2 de un PRS a partir de variantes de riesgo y no de variantes asociadas a la respuesta al tratamiento; la baja densidad de SNVs polimórficas del array empleado en el Estudio 1 y la inviabilidad de aplicar un umbral de p a los SNPs incluidos en el PRS; y finalmente la exclusión en el estudio de las variantes raras de variantes intergénicas, al ser incluidas a través de los estudios a nivel de gen.

    Por otro lado, consideramos relevantes la importancia de nuestros hallazgos a la hora de plantear futuros estudios hipótesis-dirigidos, así como su contribución a un mayor conocimiento de las bases biológicas del TOC, sus distintas características clínicas y su tratamiento, así como su valor traslacional para facilitar en el futuro el desarrollo de abordajes terapéuticos individualizados que contribuyan a una mejora en la calidad de vida de los pacientes con TOC.

    5. Conclusiones De esta tesis podemos extraer las siguientes conclusiones: 1. La relevancia de adoptar una aproximación poligénica y ómica en el estudio y caracterización del TOC y su respuesta al tratamiento. 2. La implicación de SNVs raras parece al menos tan importante como la de comunes en la severidad del TOC y sus dimensiones.

    3. El papel de las SNVs raras puede ser mayor en dimensiones concretas, como la de acumulación.

    4. La naturaleza pleiotrópica de al menos algunos de los mecanismos fisiológicos subyacentes al TOC, su severidad y sus diferentes dimensiones sintomáticas.

    5. La importancia de ampliar nuestro campo de estudio a la hora de establecer hipótesis y analizar las bases patofisiológicas y patogénicas del TOC, teniendo en cuenta la interrelación entre los diferentes subsistemas del SN y el tracto GI, y el funcionamiento del SNC y otros procesos biológicos sistémicos, como las vías inflamatorias, metabólicas o de estrés oxidativo.

    6. El estudio de diferentes dianas farmacológicas en el abordaje terapéutico de los pacientes de TOC parece plausible y conveniente, dado lo establecido en el punto anterior, aspirando al desarrollo de un tratamiento individualizado en el TOC, que mejore el porcentaje de respuesta de los pacientes y reduzca la tasa de abandonos.