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Diversidad e implicaciones de los polimorfismos de las enzimas glutation S transferasas en la patogenesis del asma: diversity and implications of glutathione S-transferase enzymes polymorphisms in the pathogenesis of asthma.

Introduccion

El asma es una enfermedad cronica que se caracteriza por narespuestainflamatoriaconobstruccionreversibleenlas vias respiratorias. Hay evidencia de que existe una predisposicion genetica que contribuye con su aparicion al igual que la participacion de un componente ambiental, por lo que se cataloga como una enfermedad compleja y multifactorial. (1), (2) Actualmente, los estudios geneticos revelan que muchas regiones cromosomicas como 1p, 1q, 3p, 9q, 17q, 5q y 17p contienen genes de susceptibilidad asociados con varios fenotipos asmaticos, dentro de estos genes se encuentran los que codifican las enzimas glutation S-transferasas (GST) ya que dichos polimorfismos afectan la actividad antioxidante de estas proteinas. (3-5) Por consiguiente, los individuos que carecen de esta via interna de defensa contra agentes toxicos son susceptibles de desarrollar la enfermedad.

Algunos contaminantes ambientales como el ozono favorecen el proceso inflamatorio que se desarrolla en el asma, ya que estos compuestos aumentan el estres oxidativo en las vias respiratorias, lo que induce la formacion de radicales libres que contribuyen con el desprendimiento del epitelio.(6), (7) Este fenomeno tambien facilita la sensibilizacion con alergenos, desencadenando de esta forma la cronicidad del proceso. Dentro de los mecanismos que la celula utiliza para evitar estos danos se encuentran las enzimas GST capaces de catalizar la conjugacion del glutation con el agente oxidante y facilitar asi su excrecion de la celula. (8)

En la presente revision se recopila informacion reciente acerca de las propiedades y funciones de estas enzimas, descripcion de los polimorfismos geneticos y metodologias usadas para su genotipificacion. Por ultimo, se resalta la participacion de los mismos en la patogenesis del asma. La elaboracion de esta revision se hizo realizando una amplia busqueda de articulos cientificos relacionados con los ejes tematicos planteados en el texto, almacenados en las bases de datos Pubmed e Hinari. Ademas, los articulos se eligieron teniendo en cuenta su ano de publicacion con el proposito de realizar una revision lo mas actualizada posible.

Generalidades

Los seres vivos estan expuestos continuamente a sustancias quimicas que en su mayoria son toxicas, y la capacidad de resistir a estas representa una adaptacion biologica fundamental para su sobrevivencia. (9) Los mecanismos bioquimicos de proteccion contra estos agentes nocivos han ido evolucionado con el tiempo (biotransformacion) y dentro de estos encontramos las enzimas GST que juegan un papel importante, puesto que son capaces de metabolizar un amplio rango de estructuras quimicas al catalizar la conjugacion del glutation reducido con compuestos electroliticos como carcinogenos, toxinas ambientales y productos del estres oxidativo.

La conjugacion del glutation representa el primer paso para la sintesis del acido mercapturico, un importante producto de excrecion identificado inicialmente en la orina de animales tratados con bromo benceno. El conjugado formado es soluble en agua y puede ser eliminado de la celula por la accion de proteinas de resistencia a multiples drogas (MRP).(9-11)

Las GST representan una superfamilia de enzimas presentes en todos los organismos aerobios. Existen tres familias principales que se encuentran ampliamente distribuidas en la naturaleza. De acuerdo con su localizacion celular se clasifican en citosolicas, mitocondriales y microsomales o MAPEG. Ademas son expresadas en celulas del higado, pulmon, corazon, intestino, eritrocitos y linfocitos.(8), (12) Por otra parte, estas enzimas se han encontrado implicadas en la sintesis de ligandos que se acoplan a receptores de superficie celular y en la inhibicion de los mismos. De igual forma, este tipo de enzimas puede interactuar con proteinas tipo quinasas que participan en las vias de transduccion de senales. (13)

Dentro de las GST, la familia mas compleja y ampliamente estudiada es la citosolica; estas son proteinas dimericas con subunidades que van desde 199 a 244 aminoacidos de longitud. De acuerdo con la homologia en la secuencia de aminoacidos, especificidad del sustrato y el punto isoelectrico, se han agrupado en cinco clases designadas como GSTA ([alpha]), GSTM ([mu]), GSTP ([pi]), GSTT ([theta]) y GSTO (omega) cuyos genes se encuentran localizados en los cromosomas 6p12, 1q13.3, 11q13, 22q11.2, y 10q24.3, respectivamente. (12), (13) Cada una de las clases de GST presentan distintas isoformas codificadas por varios genes: la clase [alpha] esta codificada por GSTA1, GSTA2, GSTA3 y GSTA4; (12) la clase [pi] por el gen GSTP1, mientras que la clase e consiste de dos genes como GSTT1 y GSTT2. (12), (14) De igual forma, la clase [mu] esta codificada por cinco genes que dan lugar a distintas isoformas como son GSTM1, GSTM2, GSTM3, GSTM4 y GSTM5. (15)

Polimorfismos en las GST

Los genes que codifican las enzimas GST son polimorficos; esas variantes han sido asociadas con aumento en la susceptibilidad a enfermedades inflamatorias como el asma, alergias y artritis reumatoide, ademas con el riesgo a padecer diversos tipos de cancer como: tiroides, (16), (17) mama, (18) pulmon o prostata, (19) asi como con enfermedades cardiovas-culares, (20) entre otras.

Dentro de los polimorfismos mejor estudiados se encuentran las deleciones de los genes GSTM1 y GSTT1 (llamadas comunmente alelo nulo), asi como un polimorfismo tipo SNP presente en el gen GSTP1. Recientemente, los polimorfismos en los genes pertenecientes a la familia Omega estan despertando el interes de los investigadores ya que tambien se han encontrado asociaciones significativas de estas variantes con enferme-dades. (21), (22) Adicionalmente, variantes funcionales presentes en los genes GSTA1 y GSTA2, influyen notablemente en la actividad y en la cantidad de las proteinas codificadas por los mismos y cumplen una funcion fundamental en el higado. (23), (24) Los diversos tipos de polimorfismos que han sido descritos hasta la fecha en los genes de las GST se pueden observar en la tabla 1.
Tabla 1. Tabla 1. Tipos de polimorfismos encontrados en las
enzimas GST. Modificado de Hayes y McLellan. (9)
Clase      Gen           Alelo         Alteraciones  Proteina o
                                       en la         aminoacido
                                       secuencia     Afectado *
                                       nucleotidica

Alfa       GSTA2         GSTA2 * A     C335          [Thr.sup.112],
[alpha]                                              [Glu.sup.210]

                         GSTA2 * B     G335          [Ser.sup.112],
                                                     [Ala.sup.210]

Mu ([mu])  GSTM1         GSTM1 * A     G519          [Lys.sup.173]
                         GSTM1 * B     C519          [Asn.sup.173]

                         GSTM1 * 0     Delecion del  No proteina
                                       gen

                         GSTM1 * 1 x   Duplicacion   Sobreexpresion
                         2             del gen

           GSTM3         GSTM3 * A     Tipo          Proteina
                                       silvestre     normal

                         GSTM3 * B     Delecion en   Estructura
                                       intron 6      primaria
                                                     alterada.

           GSTM4         GSTM4 * A     Tipo          Proteina normal
                                       silvestre

                         GSTM4 * B     Cambios en    Ningun cambio
                                       intrones

Pi ([PI])  GSTP1         GSTP1 * A     A313, C341,   [Ile.sup.105],
                                       C555          [Ala.sup.114],
                                                     [Ser.sup.185]

                         GSTP1 * B     G313, C341,   [Val.sup.105],
                                       T555          [Ala.sup.114],
                                                     [Ser.sup.185]

                         GSTP1 * C     G313, T341,   [Val.sup.105],
                                       T555          [Val.sup.114],
                                                     [Ser.sup.185]

                         GSTP1 * D     A313, T341    [Lle.sup.105],
                                                     [Val.sup.114]

Teta       GSTT1         GSTT1 * A     Gen           Proteina normal
[theta]
                         GSTT1 * 0     Delecion del  No proteina
                                       gen

Zeta       GSTZ1         GSTZ1 * A     A94, A124,    [Lys.sup.32],
[zeta]                               C245            [Arg.sup.42],
                                                     [Thr.sup.82]

                         GSTZ1 * B     A94, G124,    [Lys.sup.32],
                                       C245          [Gly.sup.42],
                                                     [Thr.sup.82]

                         GSTZ1 * C     G94, G124,    [Glu.sup.32],
                                       C245          [Gly.sup.42],
                                                     [Thr.sup.82]

                         GSTZ1 * D     G94, G124,    [Glu.sup.32],
                                       T245          [Gly.sup.42],
                                                     [Met.sup.82]

Omega      GSTO1         GSTO1 * A     C419          [Ala.sup.140]
[omega]
                         GSTO1 * B     C419, 464     [Ala.sup.140],
                                       delecion      delecion
                                                     [Glu.sup.155]

                         GSTO1 * C     A419          [Asp.sup.140]

                         GSTO1 * D     A419,         [Asp.sup.140],
                                       delecion 464  delecion
                                                     [Glu.sup.155]

           GSTO2         GSTO2 * A     A424          [Asn.sup.142]

                         GSTO2 * B     G424          [Asp.sup.142]

MAPEG      MGST1         MGST1 * A     T598 (region  Proteina
                                       no            normal
                                       codificadora
                                       3')

                         MGST1 * B     G598 (region  ND
                                       no
                                       codificadora
                                       3')

           [LTC.sub.4]S  [LTC.sub.4]S  A-444         Proteina
                         * A           (Promotor)    normal

                         [LTC.sub.4]S  C-444         Sobreexpresion
                         * B           (Promotor)

* Position del aminoacido en la secuencia que codifica la proteina.
ND: no determinado.


El gen que codifica la enzima GSTM1 se encuentra localizado en el cromosoma 1p13.3 del humano. (15) Este gen presenta diversos tipos de polimorfismos que han sido caracterizados, los cuales incluyen cambios en una sola base nitrogenada originando los alelos GSTM1* A y GSTM1* B, duplicaciones del gen GSTM1 * 1 x 2 y una delecion que da origen al genotipo identificado como GSTM1 * 0 o alelo nulo. (23), (25)

Los alelos GSTM1 * A y GSTM1 * B codifican para las proteinas GSTM1 A y GSTM1 B, las cuales son funcionalmente identicas y difieren solo en un simple aminoacido. La enzima GSTM1 * A contiene lisina en la posicion 172, (26) mientras que GSTM1 * B tiene asparagina en la misma posicion. (27) La duplicacion del gen GSTM1 ocurre Los alelos GSTM1 * A y GSTM1 * B codifican para las proteinas GSTM1 A y GSTM1 B, las cuales son funcionalmente identicas y difieren solo en un simple aminoacido. La enzima GSTM1 * A contiene lisina en la posicion 172, (26) mientras que GSTM1 * B tiene asparagina en la misma posicion. (27) La duplicacion del gen GSTM1 ocurre

Estudios realizados en poblaciones caucasicas demuestran que la delecion del gen GSTM1, que ocurre por una recombinacion desigual entre dos regiones altamente conservadas de 4.2 Kb que se ubican en los extremos 5' y 3' del gen respectivamente, lleva a la perdida de un segmento de aproximadamente 18 Kb. La recombinacion se produce por la union de los dos segmentos repetidos que flanquean el gen, especificamente en una region "hot spot" de aproximadamente 23 Kb que no codifica para proteina (15), (28) (figura 1).

[FIGURE 1 OMITTED]

Esta delecion de GSTM1 se caracteriza por una deficiencia de la enzima en los individuos. Es un polimorfismo poco frecuente comparado con los cambios de una sola base en el genoma, por lo cual se ha convertido en el objeto de estudio de muchas investigaciones. La tecnica de PCR convencional ha permitido detectar la presencia y ausencia del gen, sin embargo, la discriminacion entre los genotipos heterocigoticos GSTM1+/- y homocigoticos GSTM1+/+ no ha sido posible sino por metodos de mas alta resolucion que describiremos mas adelante. (28)

Otro de los polimorfismos que ha sido ampliamente estudiado es la delecion del gen GSTT1, la cual afecta la actividad de la enzima GSTT1. Este gen esta ubicado en el cromosoma 22q11.2 humano, esta formado por 5 exones y tiene una longitud de 8 Kb; se encuentra separado del gen GSTT2 por un segmento de ADN de aproximadamente 49,741 pb. (30) Al igual que ocurre con GSTM1, el gen sufre una delecion debida a un proceso de recombinacion homologa entre dos segmentos de aproximadamente 18 Kb los cuales se encuentran flanqueando a GSTT; dichos segmentos se caracterizan por tener mas del 90% de homologia en su secuencia (HA5 y HA3). Los puntos claves para que se de la recombinacion se encuentran ubicados, uno entre los genes GSTT2 y GSTT1, y el otro, corriente abajo del gen GSTT1. Cuando se produce la delecion se forma entonces un segmento conocido como H0 que difiere en algunos nucleotidos de las dos secuencias homologas que se estan fusionando. Este polimorfismo en estado homocigoto (genotipo nulo) lleva a la perdida total de la actividad enzimatica y es detectado por la ausencia del fragmento que corresponde al gen una vez se amplifica mediante PCR la region donde se encuentra (figura 2). (14), (30)

[FIGURE 2 OMITTED]

Con respecto al gen GSTP1, este se encuentra localizado en el cromosoma 11q13 y codifica enzimas expresadas en tejido epitelial, con gran abundancia en el pulmon, esofago y placenta. Cuatro variantes han sido reportadas, las cuales corresponden a diferentes alelos: GSTP1 * A (Ile105--Val114), GSTP1 * B (Val105--Ala114), GSTP1 * C (Val105--Val114) y GSTP1 * D (Ile105--Val114). Los polimorfismos Ile105Val en el exon 5 y Ala114Val en el exon 6 fueron publicados inicialmente por Board y cols, (31) quienes encontraron que estos cambios se presentan en el sito activo de la enzima GSTP1. Ademas, estudios de expresion in vitro de ADNc sugieren que esta sustitucion reduce la actividad de la enzima. (32)

Metodologias utilizadas para la deteccion de los polimorfismos en las GST

Inicialmente, la tecnica utilizada para la deteccion de los alelos nulos de GSTT1 y GSTM1 en su condicion homocigotica (-/-) fue PCR convencional y electroforesis en geles de agarosa. Sin embargo, estas herramientas no permiten distinguir entre individuos homocigoticos (+/+) y heterocigoticos (+/-) que portan dichos genes. Teniendo en cuenta lo anterior, Roodi y cols en el 2004, (28) publicaron una metodologia a traves de la cual se logro establecer la diferencia entre los genotipos de GSTM1 mediante combinaciones de ensayos de PCR long-range y PCR short- range. A partir de cada una de esas reacciones de PCR se obtienen independientemente dos productos, un fragmento de ADN de 273 pb (PCR short-range) que indica la presencia del genotipo silvestre en la muestra y otro de 14 Kb (PCR long-range) que revela la delecion del gen. Para la clasificacion de los individuos en portadores del alelo nulo, heterocigoticos u homocigoticos, se compararon los productos resultantes de las dos amplificaciones realizadas en cada individuo, de modo que, en los individuos con el alelo nulo solo se observo la banda correspondiente al segmento de 14 Kb, en heterocigoticos los dos fragmentos (14 Kb y 273 pb) y finalmente en los homocigoticos para GSTM1 se visualizo la banda que corresponde al segmento de 273 pb. Posteriormente, Buchard y cols (33) desarrollaron una reaccion de PCR multiple/electroforesis en geles de agarosa al 1.5% que permite diferenciar si un individuo tiene una, dos o ninguna de las copias funcionales de los genes GSTM1 y GSTT1 y, adicionalmente, el polimorfismo A/G en GSTP1.

En la actualidad, la genotipificacion de estos polimorfismos ha sido posible gracias a la aplicacion de tecnologias de alto rendimiento como es la reaccion de PCR en tiempo real, la cual permite cuantificar el numero de copias de un gen de interes (CNV) dentro del genoma. La PCR en tiempo real es una tecnica muy utilizada en diversos estudios de epidemiologia molecular, su principal ventaja es que el producto generado se puede observar a medida que la amplificacion progresa, eliminando asi los analisis postPCR que se hacian en las metodologias anteriormente mencionadas.

La tecnica se basa en el uso de una sonda de ADN doblemente marcada con fluorocromos en sus extremos, la cual es cortada por una Taq polimerasa con actividad 5'nucleasa durante la fase de extension de la PCR. El fluorocromo en un extremo de la sonda funciona como reportero (i.e., 6-carboxyfluoresceina), cuya senal de fluorescencia es bloqueada por la senal del otro fluorocromo (apagador) ubicado en el otro extremo de la sonda (i.e., 6-carboxy-tetrametil rodamina). Durante la fase de extension, la degradacion de la sonda libera al apagador, lo que resulta en la emision de una senal de fluorescencia por parte del reportero; esta senal es medida por un detector de fluorescencia. En cada ciclo de reaccion de PCR, la senal generada es proporcional a la cantidad del producto amplificado. (34)

Esta tecnica fue aplicada por Brasch-Andersen y cols, (35) quienes evaluaron el efecto dosis respuesta de las GST en una poblacion de 100 individuos atopicos de la poblacion Danesa. Los autores realizaron dos ensayos basados en PCR cuantitativa multiple para detectar el numero de copias de los genes GSTT1 y GSTM1. Estas pruebas se basaron en la amplificacion y cuantificacion de los genes con relacion a un gen de referencia, que en este caso fue la albumina. El valor de Ct (ciclo de deteccion del umbral) de cada gen candidato y del gen de referencia fue utilizado para calcular las CNV de los genes analizados ([delta]Ct). Ademas, el polimorfismo presente en el exon 5' del gen GSTT1 fue examinado empleando sondas fluorescentes TaqMan especificas para cada alelo. Esta metodologia ha sido validada por Girault y cols36 en una poblacion de 29 caucasicos.

Recientemente, Timofeeva y cols, (29) realizando algunas modificaciones a esta metodologia, consiguieron detectar las CNV de GSTT1 y GSTM1. Ambos genes son amplificados en un mismo tubo de reaccion y se utiliza como control interno el gen de la albumina para normalizar la cantidad de ADN genomico en cada reaccion. Los investigadores introdujeron un metodo de correccion de la eficiencia de la reaccion para que la interpretacion de los resultados sea mas confiable y precisa. Por su parte, Norskov y cols (37) optimizaron el mismo metodo con el objetivo de aumentar el poder de resolucion de la tecnica y determinar las variaciones en el numero de copias de los genes de glutation s transferasas asi como de otros genes. Para ello, realizaron la PCR multiple en tiempo real, con la que fue posible detectar en la misma mezcla de reaccion ambos genes, el endogeno (RNasaP) y el gen blanco. Esto resulta en una considerable reduccion del numero de procedimientos por muestra, y en el aumento de la eficiencia de la tecnica, ya que hace posible la determinacion de mas de 4,600 genotipos por dia, mediante el uso de una plataforma de 384 celdas. El metodo de [delta]Ct fue utilizado para determinar los CNV de cada muestra.

Participacion de las glutation S transferasas en la patogenesis del asma

El asma es una enfermedad cronica que se caracteriza por hiperrespuesta bronquial, inflamacion y obstruccion reversible de las vias respiratorias. Hay evidencia de que existe una predisposicion genetica que contribuye con su aparicion al igual que un componente ambiental, por lo que se cataloga como una enfermedad compleja y multifactorial. (1), (2) Actualmente, los estudios geneticos revelan que muchas regiones del genoma humano contienen genes de susceptibilidad asociados con varios fenotipos asmaticos. (4), (5), (38) Ademas, recientemente se ha encontrado que variaciones en los genes que codifican las enzimas glutation s transferasas juegan un papel fundamental en la patogenesis del asma, (39), (40) debido a que afectan la actividad antioxidante de estas enzimas; por lo tanto, en los individuos que carezcan de esta via interna de defensa contra agentes toxicos existe una mayor probabilidad de desarrollar la enfermedad.

Teniendo en cuenta que existen varios tipos de polimorfismos en los genes que codifican estas enzimas, los estudios geneticos se han centrado en ciertas variantes que estan asociadas con caracteristicas fenotipicas de la enfermedad. Chelbi y cols, (41) por ejemplo, demostraron que los polimorfismos en GSTM1, GSTT1 y GSTP1 se encuentran asociados con asma y atopia en la poblacion infantil de Tunez, Africa. Estos mismos ya habian sido reportados en poblaciones caucasicas y asiaticas. De igual forma, Brasch-Andersen y cols, (35) en un estudio basado en familias (TDT), confirman que el genotipo nulo para GSTT1 es un factor de riesgo para asma. Gilliland y cols (42) tambien reportan que ninos con la delecion de GSTM1 y expuestos en el utero al humo del cigarrillo son mas susceptibles al desarrollo de esta enfermedad. Sin embargo, los resultados que se han obtenido presentan ciertas inconsistencias, debido a que en algunas poblaciones como es el caso de la poblacion china, la delecion de GSTM1 esta asociada con una disminucion del riesgo a padecer asma. (43) Mapp y cols, (44) al evaluar una poblacion de 131 individuos no relacionados procedentes del norte de Italia, encontraron que el genotipo homocigotico Val/Val105 en GSTP1 confiere un efecto protector contra el asma comparado con la variante IIe/IIe105. Estos resultados sugieren que los individuos que carecen de este genotipo, pueden con el tiempo mostrar procesos inflamatorios como consecuencia del remodelamiento de las vias respiratorias, conduciendo asi a la aparicion irreversible de los sintomas de la enfermedad por exposicion prolongada a tolueno diisocianato, compuesto que es sensibilizador comun de asma ocupacional.

Otros investigadores, como Spiteri y cols, (45) encontraron que una disminucion en la frecuencia de la variante Val/Val105 en un estado homocigotico (con un incremento del homocigoto Ile/IIe) esta relacionada con el aumento en la severidad de la inflamacion en las vias respiratorias de pacientes atopicos. Sin embargo, estos datos no son consistentes con los reportados por Romieu y cols, (46) quienes evidencian que ninos asmaticos con el alelo nulo GSTM1 y homocigoticos para Val en GSTP1, pueden ser mas susceptibles al efecto que ejerce la exposicion del ozono en sus pulmones. Imboden y cols (47) tambien encontraron que las variantes funcionales Val105 y un SNP que se encuentra en la region promotora del gen GSTP1 influyen en el desarrollo de asma y que Val105 junto con el genotipo nulo de GSTM1 son factores de riesgo para el desarrollo de la enfermedad en aquellos jovenes que practican deporte en lugares con altos niveles de ozono. Ademas, se reporto que el genotipo Ile105Val tambien influye en la susceptibilidad al asma en un ambiente donde este gas esta presente. (48) Imoden y cols (47) tambien reportaron que estos polimorfismos estan implicados en la disminucion de la funcion del pulmon en la poblacion caucasica, encontrando un 20% de la delecion de GSTT1, 50% de la delecion de GSTM1 y un 10% de portadores de las dos deleciones en esta poblacion. Es de resaltar que en este ultimo estudio, se detecto una diferencia entre los generos femenino y masculino con respecto a la asociacion de los polimorfismos en las glutation s transferasas y los cambios relacionados con la edad en la funcion del pulmon. Estos resultados pueden ser atribuidos en parte a los patrones hormonales e inmunologicos especificos de cada sexo y a que el genero femenino es mas susceptible a la exposicion de sustancias exogenas como el ozono. (49), (50)

Adicionalmente, estudios sobre el efecto que ejerce el ozono sobre el asma, indican que este contaminante promueve una migracion de neutrofilos hacia las vias respiratorias inflamadas, tanto en individuos sanos como asmaticos. (7) Ademas, se observa que los individuos asmaticos muestran posteriormente a la exposicion, un incremento en la susceptibilidad a alergenos inhalados. En la zona inflamada tambien se han encontrado celulas presentadoras de antigeno como monocitos y macrofagos, las cuales contribuyen a la exacerbacion de la enfermedad. (7) De igual forma, la exposicion al ozono causa una significativa sobre regulacion de moleculas de superficie celular asociadas con la inmunidad innata (mCD14, CD11b, CD16) y la presentacion antigenica (CD86, HLA-DR) sobre los monocitos de las vias respiratorias.7 Acerca de esto, Lay y cols (7) proponen que la presencia de estas celulas podria potenciar la respuesta inmune a contaminantes ambientales inhalados como los alergenos. En los individuos atopicos que desarrollan una respuesta inmune mediada por IgE, el incremento en la presentacion antigenica por parte de los monocitos puede promover la exacerbacion del asma asociada con la exposicion al ozono. Ademas, la desviacion hacia el perfil TH2 mediada por esas celulas mononucleares podria promover un fenotipo alergico en las vias respiratorias explicando en parte el efecto adyuvante del ozono sobre la respuesta a alergenos inhalados en individuos con alergias.

A pesar de los estudios mencionados anteriormente, existen otros que reportan resultados contradictorios encontrados en otras poblaciones. Gilliland y cols, (51) por ejemplo, reportaron que los ninos con el genotipo nulo GSTM1 tienen un mayor riesgo de padecer sintomas respiratorios como sibilancia y desarrollar asma, cuando ellos son expuestos al humo del cigarrillo en el utero. Asi mismo, en Taiwan Lee y cols (52) reportaron que el genotipo nulo GSTM1 es un factor de riesgo para asma en dicha poblacion. Por otra parte, Mak y cols (43) no encontraron asociacion significativa entre los genotipos del gen GSTP1 y el riesgo a desarrollar asma y fenotipos relacionados en la poblacion de Hong Kong, China. Finalmente, Nickel y cols, (53) al genotipificar las variantes Ile/Val 105 y Va/Val 114 en la cohorte "Multicenter Allergy Study and Asthmatic Children from Freiburg" no observaron asociacion con asma bronquial o hiperreactividad bronquial, por lo que concluyen que estas variantes no juegan un papel principal en el desarrollo de dichas enfermedades en los ninos de Alemania.

Como vemos, existe controversia en los resultados encontrados en los estudios de asociacion con los genes de las GST y enfermedades de tipo respiratorio, incluidos los nuestros. Estas variaciones pueden ser explicadas en parte por las interacciones particulares entre gen--gen y entre gen--ambiente que pueden estar ocurriendo en las poblaciones estudiadas. Es posible que el efecto de los polimorfismos evaluados en estos genes sea mas evidente y detectable cuando hay una interaccion con otros genes tambien implicados en las respuestas al estres oxidativo. David y cols (54) muestran evidencias de esta interaccion entre el genotipo nulo de GSTM1 y el polimorfismo Pro187Ser del gen NQO1 que esta asociada en ninos expuestos a altas concentraciones de ozono.

De igual forma, la funcion de una variante genetica puede sufrir alteraciones de acuerdo con la intensidad de la exposicion ambiental a la cual esten sometidos los individuos de una poblacion. Esto pudiera explicar tambien las inconsistencias en los estudios ya que se sabe que los patrones de exposicion a contaminantes ambientales en las poblaciones geograficamente distantes son diferentes. Estas interacciones gen-ambiente tambien pueden enmascarar el efecto de los genes, o por el contrario, hacer que los efectos de los mismos se revelen solo en presencia de una fuerte exposicion oxidativa y, por lo tanto, no puedan ser detectados en las poblaciones. (38), (55)

GST y genetica de poblaciones

Existe en la literatura un numero moderado de estudios realizados en poblaciones distintas con el proposito de entender y aclarar el papel que desempenan los polimorfismos presentes en los genes de las GST; sin embargo, los resultados de estas investigaciones revelan claras diferencias en las frecuencias alelicas. En un estudio realizado por Garter y cols (56) se observo que hay diferencias significativas en las frecuencias alelicas de los genotipos de las GST entre tres poblaciones principales; para el genotipo nulo de GSTM1, el promedio de las frecuencias eran de 50% a 58% en varias poblaciones caucasicos, 49% a 63% en asiaticos y de 20% a 33% en grupos africanos. Con respecto al alelo nulo de GSTT1, se ha reportado una frecuencia menor en caucasicos (27.6%) y significativamente mayor en asiaticos (64.4%). (57) Buchard y cols (33) encontraron que la distribucion en la poblacion Danesa fue significativamente diferente en comparacion con las encontradas en los individuos de Somalia y Groenlandia, mientras que entre las dos ultimas no hubo diferencia significativa.

Con respecto a los polimorfismos en GSTP1, Watson y cols (58) han reportado que la variante Ala114Val en el exon 6 del gen es menos comun que Ile105Val en poblaciones euroamericanas y afroamericanas, mientras que el alelo Ile105Val es mas frecuente en poblaciones afroamericanas que en euroamericanas. Esto sugiere la posibilidad de que exista una susceptibilidad variable a la exposicion a toxicos o diferencias en la efectividad de los compuestos que son inactivados por la actividad de biotransformacion de la GSTP1. De igual forma, se han podido observar diferencias intraetnicas debidas a la mezcla reciente que caracteriza la mayoria de las poblaciones actuales. Thoudam y cols (59) encontraron que la frecuencia de los alelos nulos de GSTM1 y GSTT1 es mas alta en la poblacion del noreste de India, donde encontraron que los porcentajes van desde 32.7% a 41.9%, respectivamente, comparada con las reportadas para las poblaciones del centro (12.4% y 35.4%), norte (19% y 12%) y del sur (16.8% y 30.3%) del pais. Esta diferencia tambien fue observada cuando se compararon las frecuencias obtenidas de la combinacion de ambos polimorfismos en las poblaciones. Los individuos del noreste de India difieren del resto de la poblacion en cuanto a la distribucion de los polimorfismos en las GST y estas diferencias podrian deberse a que dicha region es habitada principalmente por varias tribus nativas y emigrantes de paises del sureste asiatico, lo que hace que sea racial, linguistica y culturalmente distinta a los otros sectores de la India.

En America hay escasa informacion acerca de la frecuencia de los polimorfismos en las GST. Sin embargo, varios estudios han reportado que la frecuencia del alelo nulo de GSTM1 en nativos de Latinoamerica va desde un 0% a un 43%. Por otra parte, las frecuencias del alelo nulo de GSTT1 en Sur America van de 0% a un 38.2%, siendo mas bajas que las encontradas en poblacion asiatica. (59)

Las variaciones en las frecuencias alelicas encontradas entre los diferentes grupos etnicos podrian deberse a diferencias en la distribucion de los genes de detoxificacion en la poblacion. Esta distribucion no se da al azar sino que esta influenciada por patrones tanto geograficos que son especificos, como etnicos. Ademas, la mezcla reciente que se presenta en las distintas poblaciones mundiales tambien contribuye en esas variaciones. (56) Teniendo en cuenta lo anterior, es necesario tipificar todos los polimorfismos de las glutation S transferasas en las diferentes poblaciones para realizar los respectivos estudios de asociacion con la enfermedad, y de esta manera se evitarian falsos positivos producto de la estratificacion poblacional.

Conclusion

Las enzimas GST son mecanismos esenciales para los organismos aerobios ya que les permiten resistir a un amplio rango de compuestos toxicos producto tanto del metabolismo interno de los individuos como del ambiente. Dentro de estos compuestos se encuentra el ozono, un fuerte contaminante ambiental que provoca inflamacion en las vias respiratorias puesto que libera radicales libres que danan el tejido epitelial; este proceso se ve incrementado en individuos que presentan polimorfismos en estas enzimas detoxificadoras. Las variantes descritas en los genes de las GST (alelo nulo GSTT1 y GSTM1 y cambios de base en la secuencia de GSTP1), han sido relacionadas con el desarrollo de enfermedades en las vias respiratorias, tales como el asma, particularmente en personas que se encuentran bajo los efectos oxidativos que producen los contaminantes ambientales. Los polimorfismos en las GST presentan una distribucion variable en las diferentes poblaciones, debido a la diversidad en la estructura genetica y a patrones geograficos especificos a los cuales estan sometidas las etnias en la actualidad.

La amplia informacion recopilada en esta revision, permite concluir que los polimorfismos en las enzimas GST (GSTM1, GSTP1, GSTT1, GSTA1, GSTO2) son un gran factor de riesgo para el desarrollo de diversas patologias que afectan la salud de los individuos; por tanto, es indispensable investigar sobre el origen de este tipo de variaciones en los genes y la frecuencia con la cual estas se encuentran distribuidas en las poblaciones, ya que nos facilita entender las diferencias observadas en cuanto a la susceptibilidad a determinadas enfermedades en las distintas etnias y empezar a disenar estrategias de tratamiento para estas.

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Yosed Anaya Chavez, Biol *

Beatriz Martinez, MSc **

* Instituto de Investigaciones Inmunologicas; Estudiante Maestria en Inmunologia, Universidad de Cartagena, Cartagena. Colombia.

** Profesor Asociado; Jefe del Laboratorio de Genetica Molecular, Instituto de Investigaciones Inmunologicas, Universidad de Cartagena, Cartagena, Colombia.

Correspondencia: Dra. Beatriz Martinez. Calle de la Tablada 7-57, San Diego, Cartagena, Colombia. E-mail: beatri23@yahoo.com

Articulo recibido: 23 de Junio de 2010; articulo aceptado, 22 de febrero de 2011.
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Author:Chavez, Yosed Anaya; Martinez, Beatriz
Publication:MedUNAB
Article Type:Report
Date:Apr 1, 2011
Words:6832
Previous Article:Hepatitis B en el establecimiento penitenciario de La Dorada, Caldas, Colombia, 2009: hepatitis B at La Dorada prison facility, Caldas, Colombia 2009.
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