Biomarcadores histopatológicos en las enfermedades mitocondriales en la edad pediátrica

• Autores: Cristina Jou
• Directores de la Tesis: Rafael Artuch Iriberri (dir. tes.), Cecilia Jimenez (codir. tes.), Teresa Ribalta Farrés (tut. tes.)
• Lectura: En la Universitat de Barcelona ( España ) en 2022
• Idioma: español
• Tribunal Calificador de la Tesis: Aurora Astudillo González (presid.), M. Carmen Fons Estupiñá (secret.), Cristina Domínguez González (voc.)
• Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Medicina e Investigación Traslacional por la Universidad de Barcelona
• Materias:
  • Ciencias médicas
    • Ciencias clínicas
      • Patología clínica
    • Patología
      • Histopatología
      • Neuropatología
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: www.ub.edu
• Resumen

  • Las enfermedades mitocondriales (EMit) son el grupo más frecuente de trastornos metabólicos hereditarios, agrupando en la actualidad más de 400 enfermedades genéticas distintas. Las manifestaciones clínicas son extremadamente heterogéneas, especialmente en la edad pediátrica, y debido a los altos requerimientos de energía del sistema nervioso central y del músculo esquelético, éstos son los órganos más frecuentemente afectados. Las EMit afectan a la fosforilación oxidativa mitocondrial, ruta metabólica fundamental de nuestras células para la obtención de energía en forma de ATP. El diagnóstico de estas enfermedades es altamente complejo debido a la doble herencia genética nuclear y mitocondrial, junto con la gran heterogeneidad en la sintomatología clínica y a que no existen biomarcadores sensibles y específicos. Se calcula que en aproximadamente la mitad de los pacientes con sospecha de EMit, el defecto molecular permanece sin resolver incluso tras la aplicación de pruebas de secuenciación de nueva generación (NGS). En la edad pediátrica, el diagnóstico se complica al presentar, en ocasiones, un fenotipo clínico incompleto, por lo que es esencial mejorar el diagnóstico de estos pacientes para poder anticipar la aparición de los síntomas y signos clínicos e iniciar posibles tratamientos, además de poder realizar consejo genético. En la última década, con el avance de la NGS, el algoritmo diagnóstico para las EMit se ha modificado sensiblemente. A pesar de ello, todavía se aplican algoritmos diagnósticos clásicos donde se incluyen datos clínicos, bioquímicos, genéticos y de biopsia muscular. Esta última, sigue siendo una prueba necesaria en aquellos pacientes en los que se han realizado estudios genéticos en los que existe una alta sospecha clínica de EMit y que las mutaciones son de significado incierto, o bien no se han llegado a detectar.

    Con estos antecedentes, el objetivo principal de la presente tesis doctoral fue estudiar las características histopatológicas de las EMit en pacientes pediátricos con el fin de mejorar el diagnóstico y por tanto, tener la posibilidad de iniciar de forma temprana tratamientos específicos. Nuestro propósito fue ampliar la aplicabilidad de las técnicas histopatológicas para el diagnóstico en el ámbito hospitalario, a la fenotipación de modelos de investigación de EMit. Por ello, realizamos un primer trabajo en el que evaluamos los hallazgos histopatológicos, en nuestra cohorte completa de pacientes con EMit genéticamente confirmados, analizados en conjunto con los datos clínicos, bioquímicos y moleculares. Las conclusiones principales de este trabajo fueron que la fenotipación clínica, bioquímica e histopatológica siguen siendo esenciales para una confirmación definitiva de la patogenicidad de las variantes genéticas detectadas. Además, la presencia de fibras rojo rotas asociada a fibras COX negativas fue la alteración histológica más específica de EMit.

    En lactantes en cambio, el aumento de lípidos en las fibras musculares apoyaría el diagnostico de EMit en ausencia de las clásicas fibras rojo rotas. En un segundo estudio, nos centramos en pacientes con deficiencia de TK2, enzima mitocondrial que regula el pool de nucleótidos. Las conclusiones principales fueron que las características histopatológicas en la biopsia de músculo de estos pacientes mostraron diferencias sustanciales según la edad de debut de la enfermedad. Por otro lado, describimos las características ultraestructurales en la biopsia muscular, destacando la desestructuración del sarcómero y la presencia de un material granular intramitocondrial no recubierto de membrana como hallazgos más novedosos.

    En relación a la segunda parte de nuestro objetivo principal que fue aplicar las técnicas histopatológicas para la fenotipación en EMit, tuvimos la oportunidad de participar en dos trabajos de investigación. Por un lado, colaboramos en la descripción de un nuevo gen (OXA1L), de un paciente de nuestro Hospital, en el que las pruebas histopatológicas con afectación severa de la expresión de COX en tejido muscular, junto con otras herramientas de biología molecular y celular, confirmaron la patogenicidad de las variantes genéticas descritas. Por último, también participamos en la fenotipación de un modelo murino con mutaciones en el gen ADCK2, que se asociaron con miopatía mitocondrial con fibras rojo rotas, disfunción hepática con presencia de esteatosis y alteraciones en el metabolismo lipídico relacionadas con En conclusión, en la era de la genómica, en grupos de enfermedades complejas como las EMit, la histología juega un papel relevante, no tanto como herramienta de primera línea de diagnóstico como ocurría hace tan solo una década, sino para la confirmación de la patogenicidad de las mutaciones detectadas, o en ausencia de una base molecular, para la orientación de las investigaciones hacia la biología mitocondrial.