Marfan's Syndrome. Relevant Clinical and Molecular Aspects. Knowledge Obtained from the Follow-Up of one Family Throughout Three Consecutive Generations

Abstract
Marfan's syndrome (MS) is an inherited, autosomal dominant disorder of connective tissue affecting primarily the eyes, and the musculoskeletal and cardiovascular systems. Cardiovascular complications are the primary cause of morbility and mortality. SM is caused by mutation in the fibrillin 1 (FBN1) gene, though other important disease factors are currently emerging. Attempts to establish genotype-phenotype correlations have been difficult due to the wide range of clinical manifestations of this illness. The familial approach is particularly useful because it allows to define the variability range and to exclude allelic conditions, provided a long enough follow-up is conducted. Studies on the molecular basis of MS allowed a better diagnosis, a more precise prognosis and potentially more effective therapeutic interventions, as well as a better genetic counseling.

Key words
Marfan syndrome, genetic, clinical aspects

Artículo completo
Introducción
El síndrome de Marfan o síndrome de Marfan tipo I (SM) es un trastorno genético del tejido conectivo con una incidencia de 1/5 000, independiente de factores étnicos o geográficos. Se trata de una afección de herencia autosómica dominante con penetrancia incompleta y expresividad variable, que compromete con igual frecuencia a mujeres y varones y cuyas manifestaciones clínicas en general son dependientes de la edad.¹ Estas involucran principalmente los sistemas ocular, musculoesquelético y cardiovascular; las causas principales de muerte prematura en el SM son la dilatación de la raíz de la aorta y de la aorta ascendente, responsables de la incompetencia valvular, de su disección y la insuficiencia cardíaca producida generalmente por insuficiencia mitral o aórtica.²
A partir de 1990, el descubrimiento de las bases moleculares del SM permitió no solamente comenzar a incorporar el diagnóstico por ADN a los recursos clínicos disponibles, robustecer el diagnóstico diferencial, comprender mejor la patogenia de la afección, e incluso proponer intervenciones terapéuticas más efectivas.
El presente trabajo tiene dos objetivos: 1) Presentar la información clínica lograda mediante el seguimiento de una familia afectada por el SM a través de tres generaciones, con el objeto de ilustrar nuestro abordaje de la variedad fenotípica con la ayuda de los cambiantes criterios de diagnóstico. 2) Sintetizar los avances clínicamente más relevantes en el conocimiento de los aspectos moleculares y su proyección sobre el diagnóstico diferencial y la patogenia del SM.

Síndrome de Marfan
Aspectos moleculares
El SM se debe a mutaciones en el gen de la fibrilina 1 (FBN1).³ El gen FBN1 está en 15q21.1, comprende 235 kilobases (kb) de ácido desoxirribonucleico (ADN) genómico y tiene 65 exones, a partir de los cuales se genera un ácido ribonucleico mensajero (ARNm) de aproximadamente 10 Kb.^1,2 El propéptido que resulta de la traducción de ese ARNm es la profibrilina 1, y el producto proteico maduro correspondiente es la fibrilina 1, una glucoproteína monomérica de aproximadamente 320 kilodaltons que se encuentra en la matriz extracelular (Figura 1).





La base de datos universal de mutaciones de FBN1 actualizada al 22-9-03 contenía 601 a 604 entradas.⁴ La Tabla 1 clasifica esas mutaciones según su localización o extensión, naturaleza y efectos. Se describieron mutaciones en cada uno de los 65 exones, pero su distribución muestra preferencias significativas: en el 12.81% de 601 mutaciones afectó a los exones 13, 25, 26 o 27 (p < 0.001), en el 9.81% a los exones 15, 21, 28 o 65 (p < 0.01), y en el 6.49% a los exones 1, 7, 43, 45, 62 o 64.





Sin embargo, el espectro mutacional completo todavía no está definido. Además de los casos aislados, existen por lo menos tres series importantes de mutaciones no incluidas en la base de datos universal,^5-7 por lo que cabe esperar que las estimaciones de la heterogeneidad alélica del SM debida a mutaciones en FBN1 continúen modificándose.
Los intentos de establecer correlaciones genotipo-fenotípicas tropezaron con la gran variabilidad en la edad de aparición de la enfermedad, en la afección de los diversos órganos y sistemas y en la gravedad clínica, asociada a las diferentes mutaciones. Lo que se ha logrado definir es que:¹
- mutaciones en diferentes motivos estructurales y en diferentes regiones del gen pueden producir los mismos efectos globales;
- mutaciones idénticas en diferentes regiones pueden implicar gravedad diferente;
- mutaciones idénticas en secuencias ligadoras de calcio pueden implicar fenotipos diferentes, dependiendo del tipo de dominio en el que tengan lugar;
- las mutaciones involucradas en el SM clásico y grave atípico difieren de las que dan lugar al SM neonatal, aunque estén en los exones 24-32;
- las mutaciones asociadas con el SM neonatal se concentran en los exones 24-32;
- las formas leves, sin disección, suelen asociarse con mutaciones en los exones 59 a 65, implican introducción de nuevas cisteínas, ambos casos a la vez.

Diagnóstico diferencial
La identificación de las bases moleculares del SM y otros fenotipos relacionados permitió comenzar a distinguir con mayor certeza entre las variantes de expresividad y trastornos alélicos, asociados todos a mutaciones en FBN1 (fibrilinopatías), y los síndromes atribuibles a la mutación de otros genes:^8,9
- entre los primeros se distinguen el síndrome de Marfan neonatal, el síndrome MASS (prolapso de la válvula mitral, miopía, dilatación aórtica leve y no progresiva, y hallazgos no específicos en piel y esqueleto), el síndrome de prolapso de la válvula mitral con manifestaciones esqueléticas leves, y el síndrome de la subluxación familiar del cristalino.
- entre los segundos se distinguen el síndromes de Beals (aracnodactilia contractural congénita) (FBN2, en 5q23-q31), síndrome de aneurisma torácico y disección aórtica familiar (TAAD1, en 11q23.3-q24), síndrome de Ehlers-Danlos IV (COL3A1 en 2q31), homocistinuria (CBS en 21q22.3), síndrome de Loeys-Dietz (también llamado SM II) (TGFBR1 y 2, en 9q33-q34 y 3p22, respectivamente), síndrome de Stickler tipo I (COL2A1 en 12q13.11-q13.2) y síndrome X frágil (FMR1 en Xq27.3).
- Los síndromes de Shprintzen-Goldberg y Weil-Marchesani autosómico dominante constituyen una categoría especial, porque al menos algunos casos se deberían a mutaciones en FBN1.

Patogenia
En cuanto al papel patogénico de las mutaciones en FBN1, la evidencia experimental más reciente restó importancia al denominado efecto dominante negativo a favor de la haploinsuficiencia. En efecto, se comprobó que la sobreexpresión de FBN1 C1039G, un alelo mutante introducido en un ratón poseedor de dos copias normales de FBN1 no logra causar anomalías vasculares evidentes en el heterocigota C1039G/+; lo que sí produce es la expresión de un alelo normal introducido en el ratón heterocigota que “rescata” el fenotipo normal, lo que sugiere que las anomalías fenotípicas se deben a haploinsuficiencia del alelo normal.¹⁰
La demostración de una relación funcional entre la fibrilina 1 y la señalización intracelular activada por el factor de crecimiento transformante beta (TGF-β), posibilitó la exploración de novedosas hipótesis patogénicas en torno del síndrome de Marfan y trastornos similares del tejido conectivo.¹¹ La fibrilina 1 dirige el TGF-β a sitios específicos de la matriz extracelular en los que causa una concentración elevada del complejo inactivo y controla su activación, por lo que la deficiencia de fibrilina 1 actuaría aumentando la biodisponibilidad del TGF-β activo. Esta hiperactivación secundaria se demostró en el ratón heterocigota C1039G/+ y asociada a la expresión consecuentemente aumentada de numerosos genes que intervienen en la proliferación y supervivencia celular; más aun, mediante el uso de antagonistas del TGF-β se logró “rescatar” el fenotipo normal in vivo.^12,13 Esto llevó a proponer la sustitución terapéutica de los betabloqueantes por bloqueantes de los receptores AT1 (por ej.: losartán) con la idea de aprovechar sus efectos hipotensor y atenuador de la señalización intracelular mediada por TGF-β para prevenir más eficazmente la progresión de los aneurismas aórticos en el SM.¹⁴
Se está investigando el posible papel de factores patogénicos adicionales en el SM. Por ejemplo, a la evidencia in vitro lograda antes de que las mutaciones en FBN1 incrementen la sensibilidad de las microfibrillas a la proteólisis (efecto dominante negativo)¹⁵ se suma la demostración de expresión aumentada de metaloproteinasas asociada al incremento de la señalización intracelular mediada por TGF-β en la duramadre y en la pared aórtica del ratón heterocigota C1039G/+¹⁶ y la de que los fragmentos recombinantes de fibrilina 1 que contienen el motivo de unión con la integrina, RGD (arginina-glicina-ácido aspártico) y péptidos sintéticos con el mismo motivo, incrementan la expresión de las metaloproteinasas de la matriz MMP 1 y MMP 3 en cultivos de fibroblastos dérmicos. En base a todo ello se sugirió que los fragmentos de fibrilina 1 podrían tener un efecto patogénico propio en el síndrome de Marfan mediante la sobreexpresion de metaloproteinasas de la matriz, las cuales a su vez causarían la desintegración progresiva de las microfibrillas.¹⁷

Presentación de la familia en estudio
Material y métodos
Durante un período de 26 años (marzo 1980-marzo 2006) se estudió una familia integrada por 38 personas (20 mujeres y 18 varones) por tres generaciones sucesivas. A 13 de sus miembros (34.2%) se les diagnosticó SM; 7 mujeres y 6 varones. Seis de ellos (46.1%), 4 mujeres y 2 varones, presentaron manifestaciones cardiovasculares: 4 mujeres y 2 varones (Figura 2). El seguimiento promedio fue de 16 años. La edad media fue de 33.3 años.





Para el diagnóstico de SM se utilizaron como criterios de inclusión, desde 1980 a 1988, los de Pyeritz y McKusick,¹⁸ que proponen la presencia de dos o preferentemente tres alteraciones clásicas (oculares, esqueléticas y cardiovasculares), más la presencia de historia familiar de la enfermedad. Desde 1988 hasta 1996 se utilizaron los criterios de Beighton y col.¹⁹ que establecen la existencia de un pariente de primer grado inequívocamente afectado y el compromiso de dos sistemas con al menos un criterio mayor para el diagnóstico de SM. Se considera criterio mayor a la ectopia lentis, dilatación de la aorta proximal, disección aórtica y ectasia dural.
Debido a que los criterios de De Paepe y col.²⁰ que se utilizan actualmente fueron publicados en 1996 (ya todos nuestros casos habían sido diagnosticados) sólo pudieron aplicarse retrospectivamente los criterios clínicos, reconfirmándose en todos los casos el diagnóstico de SM. El antecedente familiar de SM, la presencia de un criterio mayor (ectopia lentis, dilatación de la aorta proximal, disección aórtica y ectasia dural), o cuatro de los ocho criterios musculoesqueléticos mayores, o la presencia de dos criterios mayores y al menos dos menores de los musculoesqueléticos, son necesarios para confirmar el diagnóstico de SM por esta clasificación.

Resultados
En la Tabla 2 se detallan las características clínicas de los 6 individuos (46.1%) que presentaron manifestaciones cardiovasculares (4 mujeres y 2 varones).

Tabla 2

Ante la sospecha clínica de compromiso cardiovascular, el diagnóstico fue confirmado con eco Doppler cardíaco o transesofágico, con arteriografía o con ambos métodos. La conducta adoptada fue tratamiento médico (betabloqueantes) asociado con tratamiento quirúrgico, sólo se realizó en uno de los casos la operación de Bentall De Bono) (Tabla 2).
Los siete casos con SM sin compromiso cardiovascular correspondieron a pacientes con SM con alteraciones musculoesqueléticas aisladas que presentaron manifestaciones típicas a nivel ocular (ectopia lentis, miopía) y musculoesquelético (talla alta, hiperlaxitud ligamentaria, pectum excavatum o carinatum, escoliosis, etc.). El seguimiento promedio de los pacientes con SM y alteraciones cardiovasculares fue de 16 años a partir del diagnóstico, realizándose una vez por año controles con eco Doppler cardíaco o transesofágico.

Discusión
El SM tiene gran variabilidad en su expresión fenotípica; sin embargo, a la luz del fenotipo clásico sorprende el escaso número de los informes diagnósticos de este síndrome durante la vida.²¹
Se entiende por compromiso cardiovascular grave la disección o dilatación aórtica, insuficiencia aórtica, mitral o tricuspídea que produzcan insuficiencia cardíaca.
Según la expresión fenotípica, en el primer caso de esta serie se diagnosticó SM clásico con alteraciones cardiovasculares no graves; en los casos 2, 3 y 4, SM clásico con manifestaciones cardiovasculares graves, y los casos 5 y 6 correspondieron al síndrome MASS.
El primer caso informado en este trabajo corresponde a una paciente con aneurisma de aorta abdominal sin compromiso de la aorta ascendente, fenómeno destacable porque la dilatación aórtica se produce principalmente en la raíz de la aorta y en la aorta ascendente proximal. Probablemente esto se debe a que el segmento aórtico proximal está compuesto en un 60% por elastina, en contraposición con la aorta abdominal en la cual la elastina representa sólo el 20%-30% del espesor de la pared.²²
En los pacientes con SM el diámetro aórtico aumenta con la edad, disminuye su distensibilidad y aumenta su índice de rigidez y la velocidad pico de flujo. Esto produce ruptura y separación de las fibras de elastina en las paredes de la aorta. Estos hallazgos apoyan la hipótesis de que las alteraciones de las propiedades elásticas preceden a la dilatación.²⁶
Actualmente se describió una potencial vía de disregulacion del TGF-β que explicaría los cambios moleculares que pueden llegar a producir dilatación y aneurisma de aorta.
El factor de crecimiento transformnte beta (TGF&-beta;) es secretado biológicamente inactivo desde su almacenamiento en la matriz extracelular como un complejo inactivo denominado gran complejo latente del TGF&-beta; (complejo LLC), consistente en complejos de TGF&-beta; homodiméricos, asociados a un péptido latente (LAP) y a un TGF&-beta; latente unido a una proteína 1 (LTBP-1). La desregulación de la señal del TGF&-beta; resulta en mutaciones en la fibrilina 1- TGF&-beta;R1 o TGF&-beta;R2 - produciendo una alteración en la respuesta genética del FCTβ con cambios degenerativos en la pared de los vasos; que llevan a la formación de aneurisma o disección.²⁷ A menudo la insuficiencia aórtica está presente en adultos con un diámetro de la raíz de la aorta mayor de 50 mm, pero puede no presentarse aun con un diámetro superior a 60 mm. El riesgo de disección aórtica aumenta con el calibre de la aorta y es infrecuente con un diámetro menor de 55 mm en el adulto.²¹ El segundo caso presentó disección aórtica tipo A con dilatación de la raíz de la aorta de 54 mm e insuficiencia aórtica moderada; el caso 3 presentó disección aórtica tipo A con dilatación de la raíz de la aorta de 56 mm e insuficiencia aórtica moderada a grave; el caso 4, insuficiencia aórtica de grado leve con dilatación de la raíz de la aorta de 42 mm. Los casos 5 y 6, con prolapso de válvula mitral, presentaron concomitantemente dilatación de la raíz de la aorta (40 mm y 38 mm, respectivamente) e insuficiencia mitral de grado leve, clínica y ecográfica. Existe indicación de cirugía con un diámetro de raíz de aorta mayor de 50-55 mm (en adultos o niños) o con una velocidad de crecimiento de 10 mm por año o regurgitación aórtica progresiva. Los pacientes con antecedentes familiares de disección aórtica deben ser intervenidos quirúrgicamente cuando se encuentran en el extremo inferior de dicho intervalo.^20,23 Cuando la cirugía se realiza por dilatación aórtica se puede efectuar anuloplastia mitral si coexiste insuficiencia mitral moderada o grave.^24,25 Todos los pacientes con SM que presentaron manifestaciones cardiovasculares (n = 6) fueron tratados con betabloqueantes en dosis inotrópicas negativas para reducir la progresión de la dilatación aórtica y disminuir el riesgo de disección. El uso de betabloqueantes está avalado por estudios prospectivos que demostraron una reducción en la tasa de dilatación aórtica y en el riesgo de disección.²⁵

Conclusiones
La variabilidad fenotípica del SM y la existencia de numerosas entidades genéticamente individualizables cuyos fenotipos se superponen a aquella, obligan a extremar la minuciosidad al abordar la descripción clínica de estos pacientes.
El enfoque familiar resulta particularmente útil porque permite definir el rango de variabilidad y excluir trastornos alélicos, siempre y cuando sea complementado por un seguimiento lo suficientemente prolongado.
Finalmente, si bien el espectro mutacional asociado al SM y demás entidades a considerar en el diagnóstico diferencial aún no se conoce totalmente, es importante recurrir al diagnóstico molecular siempre que ello sea posible para perfeccionar el diagnóstico, precisar el pronóstico, identificar casos no penetrantes y fenocopias y fundamentar mejor el asesoramiento genético.

Bibliografía del artículo
1. Robinson PN, Booms P, Katzke S et al. Mutations of FBN1 and genotype-fenotype correlations in Marfan Syndrome and related fibrillinopathies. Hum Mutat 20:153-161, 2002.
2. Robinson PN, Godfrey M. The molecular genetics of Marfan's syndrome and related microfibrillopathies. J Med Genet 37:9-25, 2000.
3. Loeys B, De Backer J, Van Acker P et al. Comprehensive molecular cscreening of the FBN1 gene favors locus homogeneity of classical Marfan' syndrome. Hum Mutat 24(2):140-6, 2004.
4. Universal Marfan Database. www.umd.be:2030/ Consulta realizada el 3-2-6.
5. Biggin A, Holman K, Brett M et al. Detection of thirty novel FBN1 mutations in patients with Marfan Syndrome or related fibrillinopathy. Hum Mutat 23(1):99, 2004.
6. Arbustini E, Grasso M, Ansaldi S et al. Identification of sixty-two novel and twelve known FBN1 mutations in eighty-one unrelated probands with Marfan Syndrome and other fibrillinopathies. Hum Mutat 26(5):494, 2005.
7. Rommel K, Karck M, Haverich A et al. Identification of 29 novel and nine recurrent Fibrillin-1 (FBN1) mutations and genotype-phenotype correlations in 76 patients with Marfan Syndrome. Hum Mutat 26(6):529-39, 2005.
8. Dietz HC. Marfan Syndrome, en Gene Reviews www.genetests.org, 2005. Consulta realizada el 9-4-0.
9. On-Line Mendelian Inheritance in Man, www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?CMD=search&DB=omim, Consulta realizada el 9-4-06.
10. Judge D, Biery NJ, Keene DR et al. Evidence for a critical contribution of haploinsufficiency in the complex pathogenesis of Marfan Syndrome. J Clin Inv 114(2):172-81, 2004.
11. Boileau C, Jondeau G, Mizuguchi T et al. Molecular genetics of Marfan Syndrome. Curr Opin Cardiol 20(3):194-200, 2005.
12. Neptune E, Frischmeyer PA, Arking DE et al. Dysregulation of TGF-Beta activation contributes to pathogenesis in Marfan Syndrome. Nat Genet 33(3):407-11, 2003.
13. Ng C, Cheng A, Myers LA et al. TGF-b-Dependent Pathogenesis of mitral valve prolapse in a mouse model of Marfan Syndrome. J Clin Inv 114(11):1586-92, 2004.
14. Dietz HC et al. Recent progress towards a molecular understanding of Marfan Syndrome. Am J Med Genet Part C (Semin Med Genet) 139C:4-9, 2005.
15. Gayraud B, Keene DR, Sakai LY et al. New insights into the assembly of extracellular microfibrils from the analysis of the tight skin mutation. J Cell Biol 150:667-79, 2000, citado en (14).
16. Jones KB, Myers L, Judge DP et al. Toward an understanding of dural ectasia: a light microscopy study in a murine model of Marfan Syndrome. Spine 30:291-3, 2005, citado en (14).
17. Booms P, Pregla R, Ney A et al. RGD-Containing fibrillin-1 fragments upregulate matrix metalloproteinase expression in cell culture: a potential factor in the pathogenesis of the Marfan Syndrome. Hum Genet 116(1-2):51-61, 2005.
18. Pyeritz RE, McKusick VA. The Marfan Syndrome: diagnosis and management. N Engl J Med 300:772-7, 1979.
19. Beighton P, De Paepe A, Danks D et al. International nosology of heritable disorders of connective tissue. Am J Med Genet 29:581-94, 1979.
20. De Paepe A, Devereux RB, Dietz HC et al. Revised diagnostic criteria for the Marfan syndrome. Am J Med Genet 62:417-26, 1996.
21. Pyeritz RE. Genética y enfermedades cardiovasculares. En: Braunwald E. Tratado de Cardiología (5th ed), pp. 1826-30. Ed. Mc Graw-Hill Interamericana, México, 1999.
22. Erasmi AW, Stierle V, Bechtel JF et al. Up to 7 year's experience with valve-sparing aortic root remodeling/reimplantion for acute type A dissection. Ann Thorac Surg 76:99-104, 2003.
23. Gillinov AM, Hulyalkar A, Cameron DE et al. Mitral valve operation in patients with the Marfan syndrome. J Thorac Cardiovasc Surg 107:724-31, 1994.
24. Gott VL, Pyertiz RE, Cameron DE et al. Composite graft repair of Marfan aneurysm of the ascending aorta: results in 150 patients. J Cardiovasc Surg 9:482-9, 1994.
25. Salim MA, Alpert BS, Ward JC et al. Effect of beta-adrenergic blockade on aortic root rate of dilation in the Marfan syndrome. Am J Cardiol 74:629-33, 1994.
26. Jeremy, RW, Huang H, Hwa J, et al. Relation between age, arterial distensibility and aortic dilatation in the Marfan Syndrome. Am J Cardiol 74(4):369-73, 1994.
27. Pannu H, Tran-Fadulu V, Milewicz D. Genetic basis of thoracic aortic aneurysms and aortic dissections. Am J Genet 139C:10-16, 2005.