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    REVISIONES

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    A. Marti, M.J . Moreno-Aliaga, M.C. Ochoa, P. Marrades, J .L. Santos, J .A. MartnezDepartamento de Fisiologa y Nutricin, Universidad de Navarra, Pamplona, Espaa.

    Correspondencia: Prof. J. Alfredo Martnez. Dpto. de Fisiologa y Nutricin, Universidad de Navarra, C/. Irunlarrea, s/n,

    31008-Pamplona, Espaa. Tfno.: 948 42 56 00. Fax: 948 42 56 49.

    E-mail: [email protected]

    Gentica de la obesidad en humanos:

    rumbos de investigacin*

    Resumen

    El componente gentico resulta ser el factor determinante de algunos sndromes cong-nitos y supone un elemento de riesgo para distintas enfermedades como la obesidad. Losestudios de segregacin de ncleos familiares, de individuos adoptados y entre gemelos,as como de ligamiento y asociacin gentica, corroboran la afirmacin de que el riesgode obesidad es mayor en los descendientes de personas obesas, mientras que las investi-gaciones relacionadas con enfermedades monognicas de transmisin mendeliana tam-bin indican que la obesidad puede ser un rasgo caracterstico acompaante en enferme-dades autosomico-dominantes (Prader-Willi), recesivas (Bardet-Bield) o ligadas al cro-

    mosoma X (Wilson-Turner). Por otra parte, los estudios basados en sistemas modelos conanimales de experimentacin han permitido identificar algunos genes relacionados conla obesidad basados en el genotipo de animales genticamente obesos (leptina, receptorde la leptina, protena agouti, etc.) o a travs del cruzamiento de animales seleccionadospor genotipo y fenotipo (QTL), as como mediante modelos de animales transgnicos quecarecen o sobreexpresan un determinado gen o genes. Alternativamente, se han realiza-do estudios de barrido del genoma completo o de marcadores que flanquean genes can-didatos, donde se intenta identificar regiones cromosmicas que contienen genes rela-cionados con la obesidad. La herencia gentica a travs de genes especficos puede influiren la regulacin del apetito (LEP, NPY, POMC, MC4R, etc.), la termognesis y el meta-bolismo energtico (ADR2, ADR3, UCPs, etc.), as como en diferentes rutas inclu-yendo la adipogenesis (PPAR, RXR, etc.).Los estudios sobre interacciones del genotipo con factores ambientales constituyen unnuevo reto para establecer el papel de la dieta y la actividad fsica sobre la gentica de laobesidad, as como las investigaciones sobre expresin gnica cuantitativa. En efecto, lospolimorfismos y variantes allicas de diversos genes (PPAR, ADRB2, LEP, TNF-, etc.)han mostrado su participacin en el riesgo de obesidad dependiente de interacciones conla ingesta diettica de cidos grasos, hidratos de carbono y similares, as como con la ac-tividad fsica realizada. La evolucin del nmero de genes y regiones cromosmicas im-plicadas en la obesidad es superior a 425 y est en continua expansin.

    *A portacin de la Comisin de Investigacin Bsica de la SEEDO.

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    Introduccin

    Las funciones fisiolgicas de los seres vivos y la di-ferenciacin entre individuos vienen dictadas por lainformacin gentica contenida en el cido desoxirri-bonucleico (ADN). Cada molcula de ADN contienenumerosos genes o unidades funcionales de la heren-cia, cuyo conjunto constituye el genoma humano delque se public la primera versin completa en febrerode 2001.1,2 La suma de caracteres intrnsecos y extrn-secos observables en un individuo (fenotipo) es el re-sultado de la interaccin del genotipo con factores am-bientales. El proceso por el que se interrelaciona ungen con un fenotipo se ve dificultado por la naturale-za multifactorial de los rasgos o caracteres complejos,en los que participan un nmero variable de genes queinteraccionan entre s y con factores ambientales.3,4

    El ADN desempea una triple funcin biolgi-ca, ya que es la base de la herencia, la base de la in-dividualizacin y la base de la evolucin; es decir,transmite los caracteres especficos de la especie,permitiendo la diferencia entre los individuos y,aunque parece paradjico, ofrece la base molecu-lar para la evolucin a travs de las mutaciones o

    cambios estables y transmisibles en el ADN, quepermiten al ser humano adaptarse mediante me-

    canismos de seleccin gentica.5,6

    Cualquier cam-bio heredable en la secuencia de ADN constituyeuna mutacin, que puede ser puntual en un nu-cletido o producirse por inversin, repeticin, de-leccin o traslocacin de segmentos genmicos,mientras que el trminopolimorfismohace refe-rencia a diferencias en la secuencia de ADN entreindividuos presentes en ms del 1% de la poblacin.7

    Los estudios de los cambios en la expresin gni-ca, en funcin de la alimentacin y los estilos de vi-da, mediante la cuantificacin del cido ribonuclei-co mensajero (ARNm) por diferentes mtodos de bio-loga molecular,8 constituyen otra estrategia para va-lorar la participacin especfica, tanto cuantitativacomo cualitativa, de diversos genes en la homeosta-sis del organismo y la regulacin del peso corporal.9,10

    Determinantes de la obesidad: antecedentes

    El componente gentico resulta ser el factor de-terminante de algunos sndromes congnitos y su-

    Summary

    Genetics is a determinant for some congenital illnesses and it is also a risk factor for different chro-

    nic illnesses such as obesity. The studies based upon family segregation, of adoptees and among

    twins as well as those concerning genetic linkage and association confirm that the risk of obesityis bigger in the descendants of obese people. Furthermore, investigations of obesity-related Men-

    delian disorders also indicate that the obesity can be a characteristic feature in some congenital

    illnesses. On the other hand, the studies based on rodent models of obesity with a single gene mu-

    tation have also allowed to identify some genes specifically related with obesity (leptin, leptin re-

    ceptor, agouti protein, etc.) or through a selective cross-breeding based on the phenotype by sear-

    ching for quantitative trait loci in polygenic animal models and by DNA transfer to develop trans-

    genic animals for some genes. Alternatively, genome-wide scans have been applied to identify chro-

    mosomical regions with a potential role in obesity. The genetic background could influence regu-

    latory mechanisms affecting food intake (LEP, NPY, POMC, MC4R), thermogenesis (ADR2,ADR3, UCPs, etc.), and different metabolic pathways including adipogenesis (PPAR, RXR, etc).The studies concerning the interactions of the genotype with environmental factors constitute a

    new challenge to establish the impact of the food intake and physical activity patterns on the ge-netics of the obesity as well as the investigations concerning the quantitative gene expression. In-

    deed, some polymorphisms and allele variants of diverse genes (PPAR, ADRB2, LEP, TNF-,etc.) have shown their participation in the risk of obesity, throughout interactions with the die-

    tary intake of fatty acids, carbohydrates, etc, as well as with physical activity.

    The number of new candidate genes is growing and currently more than 425 genes have been in-

    volved in obesity risk.

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    pone un elemento de riesgo para distintas enfer-medades crnicas como la diabetes, la osteoporo-sis, la hipertensin, el cncer y la obesidad.11

    La obesidad se atribuye a un excesivo aporte ca-

    lrico por parte de sustratos combustibles presen-tes en los alimentos y bebidas (protenas, lpidos, hi-dratos de carbono y alcohol) respecto a un menorgasto energtico (metabolismo basal, efecto termo-gnico y actividad fsica) de forma crnica.12 La acu-mulacin desproporcionada de grasa en el tejidoadiposo inherente a la obesidad parece estar causa-da por hbitos alimentarios y de estilos de vida ina-decuados, factores sociolgicos, alteraciones meta-blicas y trastornos neuroendocrinos junto a com-ponentes hereditarios o por la interaccin entreellos.13 En efecto, el proceso de modernizacin y re-

    estructuracin econmica, tanto en pases desarro-llados como en vas de desarrollo, ha modificadolos modelos dietticos y de actividad fsica, lo quepuede explicar, en parte, las crecientes tasas de obe-sidad.14,15 Adems, el aumento de la proporcin y n-mero de personas obesas en los ltimos aos sugiereque influencias culturales y sociolgicas estn afec-tando al ajuste de la ecuacin energtica.12 Por otrolado, el genoma humano ha sufrido una adaptacina travs de la evolucin para hacer frente a un am-biente caracterizado por la escasez de alimentos y

    el alto nivel de actividad fsica. Por ello, nuestro per-fil gentico no est especficamente preparado pa-ra regular situaciones de exceso de nutrientes y ba-

    ja actividad fsica propias de la sociedad moderna.16,17

    En este contexto, determinados genes intervie-nen en el mantenimiento estable del peso y la gra-sa corporal a travs de: 1) pptidos y monoaminas

    involucrados en la regulacin del apetito, 2) varia-ciones individuales en el metabolismo basal, efec-to trmico de los alimentos o actividad fsica es-pontnea, 3) utilizacin metablica especfica de

    nutrientes energticos y 4) procesos de diferencia-cin y metabolismo de los adipocitos (Fig. 1).18-23

    Estrategias de investigacin genticade la obesidad

    La epidemiologa gentica de la obesidad tienecomo objetivo la discriminacin de los factores/ras-gos del fenotipo atribuibles a la base gentica res-pecto a las influencias externas del ambiente.23,24

    Las estrategias de investigacin de las determinantes

    genticas de la obesidad incluyen mtodos muy di-versos (Tabla 1).

    Las estrategias de identificacin de genes impli-cados en rasgos patolgicos complejos dependendel grado de conocimiento biolgico que se hayaadquirido sobre la enfermedad.25 En algunos des-rdenes de herencia mendeliana, la identificacindel gen responsable se bas en el conocimiento pre-vio sobre el defecto bioqumico involucrado en laenfermedad (p.ej., anemia falciforme). En la obe-sidad y otros rasgos complejos, este tipo de estra-

    tegia (llamada funcional o directa) es generalmen-te difcil de aplicar dado el limitado conocimientoexistente sobre los factores genticos que partici-pan en el desarrollo del sobrepeso y su interaccincon otros factores ambientales, conductuales o cul-turales. Alternativamente, se han realizado estu-dios de ligamiento en familias (barridos del geno-ma completo o estudios de marcadores que flan-quean genes candidatos), donde se intentan iden-tificar regiones cromosmicas que contienen genesrelacionados con la obesidad, as como estudios deasociacin (caso-control) donde se pretende de-tectar asociaciones genotipo-fenotipo a nivel po-blacional. Algunas limitaciones y discrepancias ori-ginadas en estos estudios epidemiolgicos se po-dran deber a la metodologa de definicin de obe-sidad y a los posibles falsos positivos derivados dela naturaleza estadstica de este tipo de investiga-cin.26,27

    El anlisis del ADN humano para identificar genesrelacionados con la obesidad u otras enfermedadesde origen gentico incluye tcnicas de clonacin y se-

    PROTENA/FUNCIN

    GEN(ADN)

    METABOLISMOAR2AR3FABP

    APETITONPY

    LEP

    POMC

    GASTOENERGTICO

    UCP1UCP2UCP3

    ADIPOGNESISPPARRXR

    Figura 1. Algunos genes implicados en el control del metabolismoenergtico.

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    cuenciacin de genes o fragmentos de ADN, hibri-dacin de cidos nucleicos, empleo de enzimas derestriccin (endonucleasas), separacin por electro-

    foresis, amplificacin por reacciones en cadena conpolimerasas (PCR) o anlisis de los productos del gen(protenas), entre otros.7,10 La bsqueda de nuevas mu-taciones y la regulacin de la expresin gnica im-plica metodologas complejas y especficas que se venfacilitadas por el empleo de microchips.9

    Los estudios de segregacin de ncleos familiares,de individuos adoptados y entre gemelos, as comode ligamiento y asociacin gentica, corroboran laafirmacin de que el riesgo de obesidad es mayor enlos descendientes de personas obesas,28 mientras que

    las investigaciones relacionadas con enfermedadesmonognicas de transmisin mendeliana29 tambinindican que la obesidad puede ser un rasgo caracte-rstico acompaante en enfermedades autosomico-dominantes (Prader-Willi), recesivas (Bardet-Bield)o ligadas al cromosoma X (Wilson-Turner). Por otraparte, los estudios basados en sistemas modelos conanimales de experimentacin tambin han permiti-do identificar algunos genes relacionados con la obe-sidad basados en el genotipo de animales gentica-mente obesos (leptina, receptor de la leptina, prote-na agouti, etc.) o a travs del cruzamiento de ani-males seleccionados por genotipo y fenotipo (QTL),as como mediante modelos de animales transgni-cos que carecen o sobreexpresan el receptor adre-nrgico3, protenas desacoplantes (UCP), factoresde transcripcin y diferenciacin (p.ej., PPAR,C/EBP), neuropptido Y (NPY), etc.23,30

    Diversos estudios llevados a cabo en un elevado n-mero de familias con diferente grado de consangui-nidad han permitido cuantificar que la asociacin es-tadstica respecto a indicadores objetivos de obesi-

    dad (ndice de masa corporal/porcentaje de grasa) de-pende de la proximidad del parentesco,31 siendo elcoeficiente de correlacin bajo entre esposos (0,04-0,19) y tos-sobrinos (0,08-0,14), aumentando entre

    padres e hijos (0,15-0,23) y entre hermanos (0,24-0,34).32 La correlacin intraclase del ndice de masacorporal (IMC) es an mayor en relaciones familia-res cercanas tales como gemelos monocigticos, ge-melos dicigticos o gemelos monocigticos que fue-ron separados en la infancia, lo que ha llevado a unaestimacin de la heredabilidad alrededor del 70% pa-ra el ndice de masa corporal en estudios de geme-los.33 Asimismo, estudios de intervencin diettica,basados en balances energticos positivos y negati-vos en gemelos idnticos, sealan fehacientementeque las diferencias en la susceptibilidad a la sobrea-

    limentacin crnica o a perodos de inanicin pare-cen estar explicados por factores genticos.33,34

    Los estudios de segregacin familiar revelan quela heredabilidad del ndice de masa corporal es delorden del 25-40%, mientras que las investigacionesllevadas a cabo con gemelos estiman la contribu-cin de los factores genticos en un 70-80%.30,35,36

    Sin embargo, esta informacin no es suficiente pa-ra explicar inequvocamente el origen gentico dela obesidad, puesto que las familias comparten ade-ms de los genes, otros factores implicados en la

    obesidad como el estilo de vida, los hbitos diet-ticos y el entorno.6

    La comparacin de la similitud de pares de ge-melos monocigticos y dicigticos con respecto amedidas de obesidad es una estrategia habitual pa-ra distinguir entre la diferente contribucin de lagentica y del ambiente en el estudio de la agrega-cin familiar.37 Los gemelos monocigticos son ge-nticamente idnticos (salvo algunas pequeas mo-dificaciones poscigticas), mientras que los geme-los dicigticos son genticamente como hermanosnormales. Un mayor grado de similitud en geme-los monocigticos con respecto a gemelos dicig-ticos indicara que el fenotipo de obesidad (o ndi-ce de masa corporal) se encuentra bajo control ge-ntico, siempre asumiendo el supuesto crucial deque tanto gemelos monocigticos como dicigti-cos comparten los factores ambientales y cultura-les con el mismo grado de intensidad. En estos es-tudios se estima la heredabilidad, que es la pro-porcin de la variabilidad fenotpica de un rasgoque es explicada por los factores genticos.

    Tabla 1.Posibilidades y estrategias de investigacin de la genticade la obesidad

    Estudios de sndromes mendelianos Autosomico-dominante Autosomico-recesivo

    Ligado al cromosoma XEstudios de sistemas modelos Animales obesos Animales transgnicos Cruzamiento (QTL): fenotipo vs. genotipoEstudios de asociacin y ligamiento Epidemiologa de genes candidatos Barridos genmicos

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    Las interacciones entre genotipo y el entorno am-biental se ponen de manifiesto cuando la respues-ta fenotpica (p.ej., excesiva masa grasa) a cambiosambientales, fundamentalmente la alimentacin y

    la actividad fsica depende del genotipo del indivi-duo.38 Aunque son bien conocidas las diferenciasinterindividuales frente a diversas intervencionesdietticas, se han publicado pocos estudios desti-nados a investigar si estas diferencias son depen-dientes del genotipo. La mayor parte de los estudiosde gentica de la obesidad humana han asumido laausencia de interacciones entre el genotipo y el en-torno ambiental (G x EA), debido a la dificultad decontrolar los efectos interactivos en modelos gen-ticos cuantitativos.3 Por otra parte, los datos dispo-nibles a partir de algunos estudios transversales an-

    teriores suelen ser problemticos por la clasificacininadecuada de los individuos obesos o por dificul-tades en la clasificacin de grupos de edad.27

    El modelo clsico para evaluar interacciones (G xEA) implica la clasificacin de los individuos en gru-pos basados en la presencia o ausencia del factor deriesgo (gen/estilo de vida). Actualmente se utilizantres mtodos para obtener evidencias de las interac-ciones (G x EA) en humanos a partir de marcadoresmoleculares y cuestionarios apropiados.6 El primerose basa en comparar la influencia de un determina-

    do gen en un fenotipo entre poblaciones de diferen-te entorno ambiental. El segundo mtodo consisteen comparar el efecto de un gen entre subgrupos deindividuos dentro de la misma poblacin, categori-zados segn variables que pueden afectar al fenoti-po en estudio (p.ej. sexo, edad, hbitos, enfermedad,etc.). En el tercer modelo se investiga la respuesta aun estmulo o intervencin externa entre individuoscon diferente genotipo respecto a un gen determina-do. La exploracin de factores como la gentica y elestilo de vida implicados en la ganancia de peso cor-poral y la obesidad, as como sus interacciones, soncruciales para prevenir el futuro impacto de la epi-demiologa global de la obesidad y suponen una opor-tunidad nica para acciones preventivas.39-41

    Trastornos de transmisin mendelianaimplicados en la obesidad

    Las enfermedades de origen gentico suelen cla-sificarse en tres categoras: 1) alteraciones cromo-

    smicas, 2) enfermedades monognicas o de trans-misin mendeliana y 3) sndromes multifactorialeso complejos.11 Las enfermedades monognicas omendelianas, determinadas por la mutacin de un

    nico gen, despliegan un modelo de transmisin ge-ntico tpico que puede, a su vez, clasificarse en au-tosomico-dominante, autosomico-recesivo o ligadoal cromosoma X.29 La navegacin en la base de da-tos (versin de enero de 2004) sobre Herencia Men-deliana en el hombre (On-line Mendelian Inheritan-ce in Man: OMIM en www.ncbi.nlm.nih.gov/omim)revela que existen al menos 54 entradas con mani-festacin clnica de obesidad bajo el epgrafe de en-fermedad congnita autosomico-dominante, 66 detransmisin autosomico-recesiva y 24 ligadas al cro-mosoma X.42,43

    El sndrome de Prader-Willi, as como la deficien-cia en leptina y el sndrome de Schinzel, presentanuna transmisin autosomico-dominante. Los sn-dromes de Ahlstrom, Bordet-Biedl y Cohen son au-tosomico-recesivos.31 Los sndromes monognicosligados al cromosoma X incluyen el sndrome deBorjeson y de Simpson, entre otros. Algunos de losltimos sndromes monognicos descritos23,44 hacenreferencia a mutaciones en el cromosoma 1, rela-cionado con el receptor de leptina (LEPR); en el cro-mosoma 2, que afecta a la pro-opiomelanocortina

    (POMC); en el cromosoma 5, que altera el gen im-plicado en una convertasa de precursores de hor-monas (PC1); en el cromosoma 7, que est asociadoa la sntesis de leptina funcional (LEP) y en el cro-mosoma 18, que codifica los receptores de melano-cortina 4 (MCR4). Este ltimo se ha asociado conuna prevalencia entre el 2% y 4% de los casos de obe-sidad mrbida45 de la que se han descrito ms unaveintena de polimorfismos.46

    Modelos genticos de obesidad

    Las investigaciones con animales de experimen-tacin destinados a la identificacin de genes im-plicados en la obesidad y sus homlogos en el serhumano, incluyen el estudio de modelos animalesde obesidad con mutaciones monognicas y poli-gnicas, la caracterizacin de locirelacionados conla obesidad a travs del cruzamiento de animalescon genotipo conocido y fenotipo de exceso de gra-sa corporal, junto con la produccin de animales

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    transgnicos de genes candidatos relacionados conla incidencia de la obesidad.47,48

    La descripcin de animales fenotpicamente obe-sos con mutaciones monognicas ha permitido lo-

    calizar algunos genes y caracterizar su participa-cin en la obesidad y las consecuencias de su au-sencia o alteracin.49,50 As, el ratn diabtico(db/db), el ratn obeso (ob/ob), el ratn Tubby (tub),el ratn amarillo (Ay) , el ratn graso (fat) y la ra-ta Zucker (fa/fa), han servido para reconocer ge-nes homlogos en el genoma humano, que se pue-den expresar de forma dominante (Ay) o recesiva(db, ob, tub, fat). Otro modelo murino de obesidadgentica est representado por la mutacin Ma-hogany (ng) localizada en el cromosoma 2, cuyohomlogo humano codifica una protena trans-

    membrana.51Los modelos animales polignicos de obesidad

    suelen tener mayor inters para evaluar las inter-acciones de la susceptibilidad gentica con varia-bles dietticas, ambientales y metablicas, aunquesu interpretacin resulta compleja.52 Los modelosde obesidad de etiologa polignica incluyen, entreotros, los ratones obesos New Zealand, el ratn BSB,la rata Osborne-Mendely la rata del desierto, as co-mo algunas razas de primates que suelen desarro-

    llar sobrepeso y obesidad por la ingestin de dife-rentes dietas o como consecuencia de la edad.53 Elgen Beacon, encontrado en la rata del desierto, tam-bin est relacionado con la obesidad a travs de

    modificaciones en el apetito.54

    Los animales transgnicos, normalmente ratonesque han eliminado o incorporado a su genoma frag-mentos especficos de ADN, han permitido validarla funcin de algunos genes relacionados con la obe-sidad (Tabla 2), a travs de la sobreexpresin, anu-lacin o regulacin de diversos genes.30,55-57 En estesentido, diversos laboratorios han desarrollado ani-males transgnicos con un fenotipo de obesidad yaumento de la grasa corporal por inhibicin del re-ceptor de glucocorticoides, sobreexpresin del CRHy de ACTH, sobreexpresin de la protena agoutiy

    del receptor GLUT 4 y por bloqueo de la expresinde UCP y del receptor adrenrgico 3 y de bombe-sina y serotonina, as como de la metalotionena.47,56,57

    Tambin se han descrito animales transgnicos cu-yo fenotipo se caracteriza por una reduccin de lagrasa corporal a travs de la sobreexpresin de LPL,UCP y de la enzima PEPCK o por el desarrollo deanimales knockout para GLUT 4, de hormona con-centradora de melanina (MCH) y del neuropptidoY (NPY). Por ltimo, existen animales transgnicos

    Tabla 2.Modelos de obesidad y resistencia a la obesidad en animales transgnicos

    Apetito MetabolismoGen Protena Genotipo Fenotipo Gen Protena Genotipo Fenotipo

    codificada codificadaAGRPq Relacionada Sobreexpresin Sobrepeso 2-AR Receptor Sobreexpresin Sobrepeso

    con el apetito adrenrgico en BAT

    CCK-AR Receptores de Inhibicin (KO) Sobrepeso 1-AR Receptor Sobreexpresin Resistenciacolecistoquinina adrenrgico al sobrepeso

    CRH Hormona liberadora Inhibicin (KO) Normal 3-AR Receptor Inhibicin (KO) Sobrepesode corticotropina adrenrgico moderado

    CRH-R Receptor de CRH Inhibicin (KO) Normal GLUT 4 Transportador Inhibicin (KO) Reduccin dela adiposidad

    Lep Leptina Inhibicin (KO) Sobrepeso HSL Lipasa (enzima) Inhibicin (KO) Normal

    LepR Receptor de leptina Inhibicin (KO) Sobrepeso Lep Leptina Inhibicin (KO) SobrepesoMC4-R Receptor Inhibicin (KO) Sobrepeso LPL Lipoprotein Sobreexpresin Reduccin de

    de melanocortina lipasa (enzima) la adiposidad

    MCH Hormona concentradora Sobreexpresin Sobrepeso PPAR Factor de Inhibicin (KO) Resistencia alde melanina transcripcin sobrepeso

    NPY Neuropptido Y Inhibicin (KO) Normal UCP1 Protena Sobreexpresin Resistenciadesacoplante al sobrepeso

    Orexinas Neuropptidos Inhibicin (KO) Normal UCP2 Protena Inhibicin (KO) Normal

    POMC Precursor de-MSH Inhibicin (KO) Sobrepeso UCP3 Protena Sobreexpresin Delgadezdesacoplante

    KO: Knockout.Ejemplos tomados de Bray (1997); Palou et al. (2003); Bray y Bouchard (2004) y Snyder et al. (2004).

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    relacionados con el estudio del control de la ter-mognesis (adrenalina), de tolerancia a la glucosa(TNF-) y la diferenciacin celular (CEBP).

    Otro mtodo, diseado inicialmente para gen-tica vegetal, conocido como seleccin de lociporcaracteres cuantitativos (QLT), ha sido conve-nientemente utilizado para identificar locicon in-fluencia sobre el fenotipo de la obesidad (Tabla 3).Esta estrategia requiere el cruzamiento de dos ra-zas de ratones, ratas, etc., con genoma conocido yel posterior anlisis del fenotipo resultante a tra-vs de determinaciones del peso, la grasa corporal,adiposidad, etc., para caracterizar las regiones cro-mosmicas implicadas en la heredabilidad del ras-

    go y sus posibles homologas en el genoma huma-no.58 Una estrategia novedosa consiste en la apli-cacin de la biologa molecular (microchip) en mo-delos de obesidad inducida por la dieta (cafetera)que ha permitido implicar a numerosos genes enla etiopatogenia de la obesidad, que estn afecta-dos por el consumo de grasa.59 En modelos ani-males, se han combinado experimentos que eva-lan la expresin de un gran nmero de genes conestudios de marcadores genticos espaciados a lolargo del genoma, encontrndose que existen lo-calizaciones cromosmicas que participan en laexpresin gnica diferencial generada en la obesi-dad y que tambin participan en la adiposidad ens misma.60,61

    El empleo de todos estos mtodos ha permitidola identificacin de ms de 100 lociimplicados enla transmisin gentica de la obesidad (y sus ho-mlogos en el hombre), algunos dependientes dela dieta y otros polignicos, los cuales se localizanpreferentemente en los cromosomas humanos 1, 2,3, 5, 7, 8, 10, 11, 12, 14, 17, 20, y X.23,62-64

    Estudios de asociacin y ligamiento

    Los mtodos de asociacin y ligamiento gentico

    son valiosos instrumentos para discriminar el com-ponente hereditario de la obesidad (Tabla 4). Losestudios de asociacin brindan informacin parti-cularmente importante para la identificacin de ge-nes con pequea contribucin al fenotipo de obesi-dad, aunque su interpretacin requiere cautela, -va-lores de al menos una p< 0,01 son exigibles para unaasociacin significativa-, ya que sta puede ser de-bida no slo a una relacin causal, sino a que el lo-cusaparezca asociado como consecuencia del azaro seleccin gentica, o ser un mero artefacto.53

    En ese sentido, diversos ndices del fenotipo dela obesidad (pliegues cutneos, peso, ndice de ma-sa corporal, etc.) han mostrado correlaciones posi-tivas mediante estudios de asociacin (p< 0,01) conla expresin de algunos genes como, p.ej., apoli-poprotena B (Apo B), apolipoprotena D (Apo D),adenosina deaminasa (ADA), factor de necrosis tu-moral (TNF-), receptor D2 de dopamina(DRD2), receptor de lipoprotena de baja densidad(LDLR), receptor de melanocortina 4 (MC4R), re-ceptor de melanocortina 5 (MC5R), pro-opiomela-cortina (POMC), leptina (LEP) y su receptor(LEPR), insulina (INS), receptor de glucocorticoi-des (GRL), receptor activado por peroxisomas(PPAR), receptores adrenrgicos 1, 2 y 3(ADRA2B, ADRB2 y ADRB3), protena transpor-tadora de cidos grasos (FABP2) y angiotensin-geno (AGT), entre otros.23,50

    Las estrategias de ligamiento gentico pueden uti-lizarse con genes candidatos o en bsquedas de ge-noma completo.65,66 Los estudios de ligamiento tie-nen como objetivo la identificacin o confirmacin

    Tabla 3.Modelos de obesidad en animales obtenidos por cruzamiento (QTL)

    Cruzamiento QTL Fenotipo Cromosoma animal Cromosoma humanoRatn Du61 x DBA/2 Bw14 12,3% peso 7 15Ratn TSOD x BALB/cA Nidd5 10,9% peso 2 2Ratn DBA/2J x C57BL/6j Pfatp4 20% grasa 4 9

    Ratn F x L Fob3 14,4 % grasa 15 8Rata OLETF x BN Dmo1 11,6% peso 1 10Rata GK x F344 Niddm1 23,5% peso 1 10Rata OLETF X F344 Obs4 16,5% grasa 9 6Rata SHR X BB/OK SHR1 32% peso 1 11Cerdo Meishan x Blanco SSCX:6585 8%-40% grasa X XCerdo Berkshire x Yorkshire SSCI:29 4,8% grasa 1 7Vacuno Hereford x CGC BTA17LW 24 kg peso vivo 17 4

    Ejemplos tomados de Rankinen et al. (2002); Bray y Bouchard (2004) y Snyder et al. (2004).

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    de regiones cromosmicas que participan en la etio-loga de enfermedades. Esta localizacin de genesse realiza a travs del examen de familias en las quese evala la frecuencia de recombinacin de marca-dores de tipo microsatlite espaciados a lo largo delgenoma (barrido genmico) o en marcadores que ro-dean genes candidatos.26 Los estudios de ligamien-to han sido muy exitosos en la identificacin de ge-

    nes relacionados con enfermedades mendelianas enfamilias multigeneracionales. Sin embargo, no hansido tan efectivos en la identificacin de genes queparticipan en enfermedades complejas como la obe-sidad, en los que la unidad familiar de anlisis ge-neralmente consiste en pares de hermanos.67 Esteprocedimiento conlleva el estudio entre hermanosy otros familiares con respecto a marcadores genti-cos y un fenotipo determinado, ya que no requiereel conocimiento del modo de transmisin y puedeutilizarse para mltiples loci.68

    La existencia de ligamiento entre el IMC u otrosndices fenotpicos de obesidad (pliegues cutneos,contenido en grasa, etc.) se ha evidenciado con unaprobabilidad asociada inferior al 0,01 para algunosgenes como fosfatasa alcalina 1 (ACP1), receptor deglucocorticoides (GRL), factor de necrosis tumoral (TNF-) o un marcador anejo, leptina (LEP), gru-po sanguneo Kell (KEL), receptor 4 y 5 de melano-cortina (MC4R y MC5R) y adenosina deaminasa(ADA), aunque existen algunas discrepancias, e in-cluso contradicciones para algunos de ellos.23,58 As,

    las expectativas generadas para el gen de la leptina(LEP) y de su receptor (LEPR) no han sido total-mente confirmadas experimentalmente, aunque exis-ten evidencias de implicacin en algunos estudiosde obesidad extrema y ciertos grupos tnicos.69

    Por otra parte, algunos estudios sugieren que en elbrazo 7q, prximo al gen LEP, pueden existir mar-cadores estrechamente relacionados con la obesi-

    dad.68,69

    Tambin la regin cromosmica 11q y el cro-mosoma 20 han mostrado posible ligamiento con laobesidad as como los cromosomas 2, 5 y 10 sobre laleptina circulante,62,70 donde se encuentran genes dela protena reguladora de la glucoquinasa (GKRP)y de la pro-opiomelanocortina (POMC). La muta-cin en el codn 64 (TrpArg) del gen del receptoradrenrgico3 parece no presentar ligamiento en to-das las poblaciones estudiadas, a pesar de los resul-tados iniciales sobre su implicacin en la obesidady de que se ha relacionado consistentemente con unadisminucin en el metabolismo basal.24 Adems, tresmarcadores adyacentes a la protena desacoplante 2(UCP2) han mostrado un cierto ligamiento con elmetabolismo basal de los portadores.71 La protenadesacoplante 3 (UCP3) tambin est siendo impli-cada en el control del gasto energtico e indirecta-mente en la obesidad72,73 as como el receptor acti-vado por peroxisomas (PPAR), en estudios de epi-demiologa gentica.74 Otros genes candidatos in-cluyen la lipoprotein-lipasa (LPL), la sintetasa de ci-dos grasos (FAS), adiponeptina (AdipoQ), los trans-

    Tabla 4.Localizacin cromosmica de genes candidatos relacionados con la obesidad establecidos con estudios de asociacin y ligamiento

    Cromosoma Asociacin Ligamiento1 TNFR; SF1B, LEPR, ATP1A2, Apo A2 LEPR, ATP1BI, ATP1A22 ACP1, Apo B, POMC, ADRA2B, IRS1 ACP13 PPAR, Apo D

    4 CCKAR, PPARGC1, FABP2, UCP1, NPY5R5 CART, GRL, ADRB2 GRL, ADRB26 TNF- BF, TNF-7 NPY, LEP NPY, LEP, KEL8 LPL, ADRB3 ADRB3, D8S112110 ADRA2A, ADRB111 SUR1, IGF2, INS, UCP2/3, Apo A4 SUR1, D11S419, CCKBR, UCP2/312 IGF1 IGF116 AGRP17 GCGR18 MC5R, MC4R MC5R, MC4R19 INSR LDLR20 ADA, MC3R ADA, MC3R22 PPAR P1X HTR2C

    Ejemplos tomados de Chagnon et al. (2000); Rankinen et al. (2002); Marti et al. (2003); Bray y Bochard (2004) y Snyder et al. (2004)

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    Gentica de la obesidad en humanos: rumbos de investigacin 359

    Rev Esp Obes 2004; 2 (6): 351-362

    portadores (GLUT, RA, etc.), factores de transcrip-cin (PGC-1, SERBP, etc.), lipasa sensible a hormo-nas (HSL), interleucinas (IL), neuropptidos (CART,NPY, grelina, CCK, etc.) entre otros, aunque toda-

    va exista alguna duda sobre su implicacin en la re-gulacin del peso corporal.23,50,75

    Los estudios sobre interacciones del genotipo confactores ambientales constituyen un nuevo reto pa-ra establecer el papel de la dieta y la actividad fsi-ca sobre la gentica de la obesidad, as como las in-vestigaciones sobre expresin gnica cuantitati-va.36,38 En efecto, los polimorfismos y variantes al-licas de diversos genes (PPAR, ADRB2, LEP,TNF-, etc.) han mostrado su participacin en elriesgo de obesidad dependiente de interaccionescon la ingesta diettica de cidos grasos, hidratos

    de carbono, etc.,59,76-79 as como con la actividad f-sica realizada.80-83 El riesgo de obesidad adems seve afectado por interacciones de la susceptibilidadgentica con la edad y con el gnero.81,84 La evolu-cin del nmero de genes y regiones cromosmi-cas implicadas en la obesidad es superior a 425 yest en continua expansin (Fig. 2 y Tabla 5).

    Terapia gnica de la obesidad

    El fundamento terico de esta posible estrategiateraputica consiste en incorporar un gen o frag-

    mento de ADN al interior de la clula.7,85

    Estos m-todos podrn permitir el tratamiento gentico de laobesidad, cuando la causa sea la ausencia o defi-ciente expresin de un gen involucrado en la etio-loga de la obesidad, mediante el remplazo o in-corporacin de un determinado gen cuya actividades deficiente o inadecuada.11 As, un ejemplo de es-ta posibilidad consiste en inducir a determinadasclulas (p.ej., fibras, msculos) a producir en gran-des cantidades una cierta protena mediante la in-corporacin de un determinado gen o fragmentode ADN a su ncleo celular. Los mtodos de in-

    troduccin de material gentico incluyen vectoresvirales (adenovirus, herpes, virus y otros) y no vri-cos (liposomas, conjugados ADN-protenas, etc.)o mixtos (virosomas). La transferencia del materialpuede realizarse ex vivo a clulas cultivadas y sutrasplante al receptor o in vivopor transferencia di-recta (inyeccin) del vector con el gen a las clulasdel receptor.86 As, las inyecciones intramuscularesde plsmidos con ADNc especficos han servidocomo mtodo de produccin de diferentes prote-nas: factores de coagulacin, enzimas, citocinas,

    hormonas, etc., ya que la transferencia de ADN ha-cia las miofibrillas puede inducir la expresin degenes exgenos.11

    Un ejemplo de esta nueva posibilidad viene ava-lada por la induccin de la produccin de leptina enel msculo, tras la incorporacin del gen de la lep-tina en ese tejido.87 La leptina, sintetizada y secre-tada por el tejido adiposo, funciona como una seal

    Ao

    26 31 50

    97 126

    160

    214

    287

    384

    430

    0

    50

    100

    150

    200

    250

    300

    350

    400

    450

    500

    94 95 96 97 98 99 00 01 02 03

    n

    Figura 2. Evolucin cronolgica de genes o regiones cromosmicasidentificadas en el genoma humano relacionadas con la obesidad.

    Tabla 5.Enlaces de inters sobre temas de gentica y obesidad

    Direccin web Funcin

    EMBL http://www.ebi.ac.uk/embl/Documentation/index.html Anlisis de secuenciasGDB http://www.cmbi.kun.nl/ Base de datosGenBank http://www.ncbi.nlm.nih.gov/Genbank/index.html Anlisis de secuenciasGencards http://bioinfo.weizmann.ac.il/cards/ Base de datos de genes humanos,

    sus productos y su relacincon enfermedades

    HGMD http://www.hgmd.org/ Base de datos de mutacionesde genes en humanos

    LOCUSLINK http://www.unav.es/genetica/new/intralumnos/refseqlocuslink.pdf Anlisis de secuenciasOMIM http://www.ncbi.nlm.nih.gov/Omim/ Herencia mendeliana humana on lineRefSeq http://www.ncbi.nlm.nih.gov/LocusLink/refseq.html Anlisis de secuenciasSWISS-PROT (Expasy) http://www.expasy.org/sprot/ Anlisis de secuenciasUnigene http://www.ncbi.nlm.nih.gov/UniGene Anlisis de secuencias

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    aferente de saciedad, que acta sobre el hipotla-mo, regulando el apetito y el metabolismo y final-mente controlando la masa grasa corporal.18 En es-te contexto, se administr un vector de expresin

    plasmdica con ADNc de leptina en el msculo ti-bial de ratones. Los efectos de la inyeccin del gende la leptina y su incorporacin al msculo mues-tran una reduccin significativa en el apetito tras lainyeccin de ADN, as como tambin una dismi-nucin en el peso corporal.87 Los animales someti-dos a terapia gnica con leptina aumentaron la lep-tinemia as como el consumo de oxgeno in vitroyla lipolisis basal en relacin con animales control.Estos resultados confirman que el msculo puedeproducir y liberar al torrente circulatorio leptina fun-cional abriendo, en definitiva, una va de aplicacin

    de la terapia gnica en el tratamiento de la obesi-dad.87 Otras posibilidades de la transferencia gni-ca in vivohan consistido en la incorporacin deUCP288 y UCP189 a clulas musculares con objetode aumentar la termognesis en ese tejido.

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