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Herencia Mitocondrial

Las mitocondrias se encuentran en el citoplasma de una célula y contienen ADN circular, llamado ADN mitocondrial (ADNmt). Este ADN existe por separado del genoma nuclear de una célula y se hereda únicamente a través del linaje materno, herencia no mendeliana. Las mutaciones genéticas en el ADNmt dan lugar a diversas enfermedades raras como la neuropatía óptica hereditaria de Leber y la epilepsia mioclónica con fibras rojas rasgadas.

Última actualización: 9 May, 2022

Responsabilidad editorial: Stanley Oiseth, Lindsay Jones, Evelin Maza

ADN Mitocondrial y Patrón de Herencia

ADN mitocondrial (ADNmt)

  • ADN circular y bicatenario
  • 37 genes que codifican 13 proteínas
  • Todas las proteínas son parte del sistema de fosforilación oxidativa (mitocondrias = centrales eléctricas de la célula).
  • Ubicado dentro de las mitocondrias, por lo tanto, separado del genoma nuclear de una célula
  • La replicación no depende del ciclo celular.
  • Cada mitocondria contiene varias copias de su genoma:
    • Homoplasmia: todas las copias de mtDNA en una célula eucariota son idénticas
    • Heteroplasmia: las copias de mtDNA en células eucariotas difieren entre sí → la mayoría de los casos de mtDNA mutado son heteroplasmáticos (solo algunas copias de mtDNA llevan la mutación).
Adn mitocondrial

ADN mitocondrial
Imagen que muestra las mitocondrias ubicadas en el citoplasma de la célula:
Tenga en cuenta el ADN circular, del cual cada mitocondria contiene varias copias.

Imagen por Lecturio.

Patrón de herencia

  • La herencia mitocondrial es una forma de herencia extranuclear y, por lo tanto, no mendeliana.
  • ADNmt heredado por vía materna:
    • La mayoría de las mitocondrias paternas se encuentran en la base de la cola del esperma, que se utiliza para impulsar los espermatozoides.
    • En la reproducción sexual, las mitocondrias de los espermatozoides de los mamíferos son destruidas por el óvulo (ovocito) después de la fertilización.
  • Papel de la heteroplasmia:
    • La gravedad de la enfermedad depende de la proporción de alelos mutados versus no mutados que se heredan.
    • Debido a la heteroplasmia, los trastornos mitocondriales tienen una presentación variable dentro de una familia.
Árbol genealógico de la herencia mitocondrial

Árbol genealógico de la herencia mitocondrial:
Tenga en cuenta que la persona índice (A) tiene solo unas pocas copias de ADNmt mutado (heteroplasmia). Un niño tendrá síntomas solo si la cantidad de mitocondrias con la mutación alcanza un cierto nivel. Los hijos del hijo afectado (B) no heredarán las mutaciones mitocondriales.

Imagen por Lecturio.

Trastornos Mitocondriales

Los trastornos mitocondriales son extremadamente variables y pueden variar de presentación clínica leve a grave dentro de la misma familia debido a la heteroplasmia.

  • Neuropatía óptica hereditaria de Leber:
    • Degeneración de las células ganglionares de la retina y los nervios ópticos
    • Edad típica de inicio: adultez temprana
    • Pérdida de visión bilateral aguda o subaguda
    • Provoca pérdida permanente de la visión, predominantemente en hombres jóvenes
  • Miopatía mitocondrial, encefalopatía, acidosis láctica y episodios similares a los de accidentes cerebrovasculares:
    • Edad típica de inicio: 2–10 años
    • La acidosis láctica provoca vómitos, dolor abdominal, fatiga y debilidad muscular.
    • Síntomas menos comunes: episodios similares a un accidente cerebrovascular, ceguera y actividad convulsiva
  • Epilepsia mioclónica con fibras rojas rasgadas:
    • Se manifiesta en la infancia después de un desarrollo previamente normal
    • Síntomas: mioclonías, convulsiones, ataxia y miopatía.
    • En la biopsia muscular se pueden observar fibras rojas rasgadas.
  • Síndrome de Leigh:
    • Encefalopatía necrosante subaguda
    • Conduce a lesiones focales en el tronco encefálico, los ganglios basales y el cerebelo.
    • Puede ser causado por mutaciones en el ADNmt o en el ADN nuclear.
    • Niveles de trifosfato de tiamina
    • Síntomas:
      • Por lo general, comienzan en la infancia, pero pueden aparecer a cualquier edad.
      • Diarrea, vómitos, disfagia, convulsiones
    • Generalmente letal pocos años después de la aparición de los síntomas

Referencias

  1. O’Ferral, R. (2021). Mitochondrial myopathies: clinical features and diagnosis. UpToDate. Retrieved September 1, 2021, from https://www.uptodate.com/contents/mitochondrial-myopathies-clinical-features-and-diagnosis
  2. O’Ferral, R. (2021). Mitochondrial structure, function, and genetics. UpToDate. Retrieved September 1, 2021, from https://www.uptodate.com/contents/mitochondrial-structure-function-and-genetics
  3. Raby, B. (2021). Inheritance patterns of monogenic disorders (Mendelian and non-Mendelian). UpToDate. Retrieved September 1, 2021, from https://www.uptodate.com/contents/inheritance-patterns-of-monogenic-disorders-mendelian-and-non-mendelian
  4. Kang, P. (2021). Neuropathies associated with hereditary disorders. UpToDate. Retrieved September 1, 2021, from https://www.uptodate.com/contents/neuropathies-associated-with-hereditary-disorders
  5. Manickam, A. H., Michael, M. J., Ramasamy, S. (2017). Mitochondrial genetics and therapeutic overview of Leber’s hereditary optic neuropathy. Indian Journal of Ophthalmology 65:1087–1092. https://doi.org/10.4103/ijo.IJO_358_17
  6. Howell, N. (2003). LHON and other optic nerve atrophies: the mitochondrial connection. Developments in Ophthalmology 37:94–108. https://doi.org/10.1159/000072041
  7. Lake, Nueva Jersey, Compton, AG, Rahman, S., Thorburn, DR (2016). Leigh syndrome: one disorder, more than 75 monogenic causes. Annals of Neurology 79: 190-203. https://doi.org/10.1002/ana.24551

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