La herencia, Genética humana

Proporción de información genética heredada en los distintos casos.

La herencia de los rasgos para los seres humanos se basan en el modelo de herencia de Gregor Mendel. Mendel deduce que la herencia depende de unidades discretas de la herencia, llamado genes.

Genotipo y fenotipo

El genotipo es el contenido genoma específico de un individuo, en forma de ADN.Junto con la variación ambiental que influye sobre el individuo, codifica el fenotipo del individuo. De otro modo, el genotipo puede definirse como el conjunto de genes de un organismo y el fenotipo como el conjunto de rasgos de un organismo. Por tanto, los científicos y los médicos hablan a veces por ejemplo del (geno)tipo de un cáncer particular, separando así la enfermedad del enfermo. Aunque pueden cambiar los codones para distintos aminoácidos por una mutación aleatoria (cambiando la secuencia que codifica un gen, eso no altera necesariamente el fenotipo). El fenotipo se refiere a la expresión del genotipo más la influencia del medio.

Posibles combinaciones de cromosomas heredados.

El botánico holandés Wilhelm Johannsen acuñó tanto el término gen como la distinción entre genotipo y fenotipo. Normalmente se refiere al genotipo de un individuo con respecto a un gen de interés particular y, en individuos poliploides, se refiere a la combinación de los alelos que porta el individuo (homocigoto y heterocigoto). Un cambio en un cierto gen provocará normalmente un cambio observable en un organismo, conocido como el fenotipo.

Para distinguir la fuente del conocimiento de un observador (uno puede conocer el genotipo observando el ADN; uno puede conocer el fenotipo observando la apariencia externa de un organismo). 

El genotipo y el fenotipo no están siempre correlacionados directamente. Algunos genes solo expresan un fenotipo dado bajo ciertas condiciones ambientales. Inversamente, algunos fenotipos pueden ser el resultado de varios genotipos. La distinción entre genotipo y fenotipo se constata a menudo al estudiar los patrones familiares para ciertas enfermedades o condiciones hereditarias, por ejemplo la hemofilia. Algunas personas que no tienen hemofilia pueden tener hijos con la enfermedad, porque ambos padres "portaban" los genes de la hemofilia en su cuerpo, aunque éstos no tenían efecto en la salud de los padres. Los padres, en este caso, se llaman portadores. La gente sana que no es portadora y la gente sana que es portadora del gen de la hemofilia tienen la misma apariencia externa (es decir, no tienen la enfermedad), y por tanto se dice que tienen el mismo fenotipo. Sin embargo, los portadores tienen el gen y el resto de la gente no (tienen distintos genotipos).

A continuación, un vídeo sobre las bases genéticas de la herencia:

Herencia autosómica dominante

Los rasgos autosómicos se asocian con un único gen en un autosoma (cromosoma no sexual). Se les llama "dominante" porque un solo ejemplar heredado de cualquiera de los padres es suficiente para causar la aparición de este rasgo. A menudo, esto significa que uno de los padres también debe tener la misma característica, a menos que ésta haya aparecido debido a una nueva mutación. Ejemplos de autosómica: rasgo dominante y los trastornos son la enfermedad de Huntington y la acondroplasia.

Herencia autosómica recesiva

El carácter autosómico recesivo es un patrón de herencia de un rasgo, enfermedad o trastorno que se transmite a través de las familias. Para que un rasgo o enfermedad recesiva se manifieste, dos copias del gen (o los genes) responsable de la aparición de ese rasgo o desorden tienen que estar presentes en el genoma del individuo. Es decir, debe heredarse un cromosoma con el gen portador de esa característica tanto de la madre como del padre, dando como resultado un genotipo con dos copias del gen responsable de la aparición del rasgo. Se denomina herencia autosómica porque el gen se encuentra en un cromosoma autosómico: un cromosoma no sexual. Debido al hecho de que se necesitan dos copias de un gen para expresar la característica, muchas personas pueden, sin saberlo, ser portadores de una enfermedad. De un aspecto evolutivo, una enfermedad o rasgo recesivo puede permanecer oculto durante varias generaciones antes de mostrar el fenotipo. Ejemplos de trastornos autosómica recesiva son albinismo, fibrosis quística, enfermedad de Tay-Sachs.

A continuación, una imagen con las posibles combinaciones de los cromosomas:

La Genética y los Rasgos Hereditarios 

La ciencia moderna nos ha ayudado a entender por qué diferentes generaciones de una familia tienen el mismo color de ojos o calvicie, así como otros rasgos hereditarios, ya sean útiles, inocuos o nocivos, o por qué a veces se dan aunque no haya antecedentes en la familia. Los genes, responsables de estos rasgos, son pequeñísimos paquetes de información que contienen instrucciones sobre cómo se desarrollan y funcionan nuestros cuerpos. 

Valores bioquímicos en sangre de la tortuga verde (Chelonia mydas) presentes en la Alta Guajira, Venezuela

Tortuga verde (Chelonia mydas) 

La bioquímica sanguínea representa una valiosa herramienta para el monitoreo de salud de la fauna silvestre, tanto en su medio natural como en cautiverio, lo que permite obtener una evaluación renal, hepática, celular y muscular de un animal. Los cambios en los valores bioquímicos en la sangre en las tortugas marinas pueden estar relacionados con su estado fisiológico y nutricional o son un indicador de condiciones crónicas o patológicas.

Los valores bioquímicos de referencia de la sangre no han sido establecidos para muchas poblaciones de distintas especies de tortugas marinas en su hábitat natural. Los estudios son limitados a tortugas verdes en el sur de Bahamas; Hawaii y los Emiratos Árabes Unidos.

La mayor parte de las pruebas de química sanguínea se realizan con el suero sanguíneo, pero grupos de expertos recomiendan el uso generalizado del plasma, sobre todo en especies donde no es fácil la extracción de una cantidad suficiente de sangre que permite obtener suero después de la retracción del coágulo.

El presente trabajo tuvo como objetivo determinar los valores bioquímicos en plasma sanguíneo de la población de tortuga verde (Chelonia mydas) presente en la Alta Guajira, considerada la principal área de alimentación de múltiples poblaciones anidadoras del Caribe, en especial de la especie C. mydas.

Estos valores pueden ser utilizados como referencia para evaluar el estado de salud de éstas y otras poblaciones de tortuga verde presentes en Venezuela, así como también para realizar comparaciones con valores reportados por otras investigaciones de diferentes países.

MATERIALES Y MÉTODOS

Análisis bioquímico de la sangre

Área de estudio

La Guajira venezolana posee una superficie aproximada de 2.632 km2, adjudicada al municipio Páez, con una línea costera de 153 km2 que circundan por el extremo occidental con el Golfo de Venezuela. El Golfo de Venezuela se encuentra ubicado en el norte del Sistema de Maracaibo entre los municipios Páez y Almirante Padilla en la costa Occidental, y entre el municipio Miranda y el estado Falcón por la costa Oriental. Esta región es considerada como una de las zonas de alimentación más importantes para la tortuga verde (C. mydas).

Muestreo

Se realizaron 12 salidas de campo, entre los meses de abril y agosto 2004, para lograr la captura de las tortugas en la línea de costa de la Península de la Guajira venezolana comprendida entre la población de Neima a Castilletes. Se realizaron recorridos entre uno y dos kilómetros paralelos a la costa de la Guajira, en una embarcación de madera provista con un motor fuera de borda de 30 kW, donde se colocaron redes de 60 metros de longitud, evitando su contacto con el lecho marino, a una profundidad que dependió del área de captura en el mar. La abertura de las redes, entre nudos, fue de 30 y 50 cm2.

Morfometría

Se registraron los datos morfológicos: Largo Curvo del Caparazón (LCC) y Ancho Curvo del Caparazón (ACC) de 28 tortugas verdes (Chelonia mydas), utilizando una cinta métrica flexible, con la finalidad de establecer grupos de clases por tamaño, según la talla en: pelágicos (LCC < 35 cm), juveniles (LCC 35,1-65 cm), subadultos (LCC 65,1-85 cm) y adultos (LCC > 85 cm).

Extracción de muestras sanguíneas

La extracción de sangre se realizó utilizando la técnica de punción de los senos cervicales dorsales. La cabeza de la tortuga se colocó más abajo del cuerpo, para que los senos se llenaran de sangre y facilitara su extracción. Se introdujo en ángulo perpendicular al cuello, una aguja calibre 21 y 1,5 pulgadas, conectada a un sistema BD VacutainerMR de toma múltiple. Los tubos de vidrio al vacío VacutainerMR esterilizados, estaban provistos de heparina con litio. Después de la extracción de sangre se presionó la zona tratada, evitando la formación de hematomas.

Análisis bioquímico de la sangre

Debido a las condiciones de trabajo de la zona de estudio, las muestras sanguíneas se mantuvieron refrigeradas en una cava con hielo entre 3 a 5 horas, tiempo transcurrido entre la toma de muestra y el procesamiento de la misma, que fue realizado en un asentamiento Wayúu cercano al sitio de muestreo. El plasma se separó de las células sanguíneas, por centrifugación a 10000 × g durante 10 minutos, para evitar que ocasionaran cambios en los valores bioquímicos. Las muestras de plasma sanguíneo fueron trasladadas al laboratorio de Investigaciones Piscícolas (LIP) de la Facultad Experimental de Ciencias, donde se preservaron en un ultracongelador a temperatura de –50°C, posteriormente fueron analizadas en el laboratorio de Investigación y Desarrollo en Nutrición (LIND) de la Escuela de Nutrición y Dietética, Facultad de Medicina, Universidad del Zulia.

Del plasma obtenido se determinaron los siguientes valores bioquímicos: proteínas totales (método de Lowry), albúmina (método colorimétrico del bromocresol), fosfatasa alcalina (método enzimático), urea, creatinina, ácido úrico, colesterol, triglicéridos, glucosa (métodos enzimáticos) y fósforo (método del fosfomolibdato), utilizando kits comerciales marca Wiener Lab (Argentina). Los minerales calcio, hierro, magnesio y zinc fueron cuantificados por espectrofotometría de absorción atómica mientras que el sodio y potasio fueron determinados por espectrofotometría de emisión atómica, utilizando un espectrofotómetro marca Perkin Elmer modelo 3100 (EUA).

CONCLUSIONES

Chelonia mydas nadando en costas de Alta Guajira

En las tortugas verdes (Chelonia mydas) capturadas en la Alta Guajira, las proteínas totales, albúmina, potasio, hierro, calcio, creatinina y glucosa fueron las variables bioquímicas cuyos valores se encontraron dentro de los intervalos utilizados como referencia para la especie. Los valores para el colesterol, triglicéridos, urea y fosfatasa alcalina fueron mayores al compararlos con los intervalos descritos por otros autores. Los valores bioquímicos obtenidos en las Clases III y IV de las categorías de edad/tamaño presentaron diferencias significativas P <0,05, sólo en la creatinina y el colesterol. Este estudio establece valores promedio de referencia para el zinc (2,11 ± 1,5 mg/L).

Prueba bioquímica al recién nacido

Recolección de muestras para análisis

Los niños que padecen un error congénito del metabolismo pueden mostrar uno o más signos y síntomas de muy distinto carácter, apareciendo algunos en el período neonatal, y otros, en niños de más edad. 

La mayor parte de los errores congénitos del metabolismo muestran manifestaciones clínicas que pueden exteriorizarse o ser descubiertas en el recién nacido o poco tiempo después. En la actualidad muchos de estos procesos pueden ser detectados durante el período intrauterino. 

Los que producen manifestaciones clínicas en período neonatal suelen ser graves y a menudo mortales, si no se inicia rápidamente un tratamiento correcto; mientras que los que aparecen en los primeros días de vida son formas leves, y su comienzo es más insidioso o inespecífico, por lo que pueden llegar a provocar retraso mental, déficit motor o convulsiones en lactantes que fueron recién nacidos normales.

Criterios de OMS para que una enfermedad entre en el plan de cribado o screening:

• La enfermedad debe constituir, por su frecuencia y gravedad, un problema importante de salud. 
• Debe tener un aspecto crítico conocido. 
• Debe disponerse de un método de cribado, adecuado para la confirmación diagnóstica y el control terapéutico de los casos descubiertos (simple, sensible, específico, económico y aceptable para la población). 
• Debe de existir un tratamiento aceptado para la enfermedad que se busca. 
• El costo del descubrimiento de nuevos casos y su tratamiento deberá ser beneficioso para la sociedad. 

Los métodos de estudio para los screening son:

Diagnóstico enzimático: Se realiza para la determinación de la actividad de la enzima posiblemente deficiente, y se aplica inmediatamente después del nacimiento (sangre del cordón umbilical), o incluso prenatalmente, en células de líquido amniótico. 

Diagnóstico metabólico: Este se hace cuando aparece el nivel aumentado de sustancias deficientemente metabolizadas, y no se puede aplicar en el momento del nacimiento ni prenatalmente, sino que es preciso esperar algún tiempo para que se produzca el acúmulo. Por ejemplo, en la fenilcetonuria, cuya elevación en sangre tiene lugar en los primeros días de vida después que el bebé comienza a lactar.

Screening metabólico

Diagnóstico

Para obtener el diagnóstico es necesario realizar la técnica correcta, que consiste en tomar la muestra a todo recién nacido entre los 7 y los 10 días, llenar del modelo oficial con todos los datos, especificando bien el número del consultorio, limpiar con alcohol la región seleccionada que puede ser el dedo pulgar del pie o calcáneo, luego secar para eliminar restos del alcohol, puncionar con lanceta, desechar la primera gota, cubrir los círculos marcados en el papel cromatizado y luego dejar secar al aire libre.

 A continuación imagen del modelo oficial que debe llenarse reglamentariamente:

Recomendaciones 

1. Realizar el screening metabólico a partir de los 7 días de nacido y antes de los 15. 
2. Cuantificar las pruebas incorrectas recibidas en el laboratorio. 
3. Informar en la reunión del GBT. 
4. Realizar actividades docentes en relación con las enfermedades endocrinometabólicas.

Nociones de bioquímica y genética útiles para los profesionales de la información del sector de la salud

Laboratorio clínico bioquímico; reproducción asistida, genética
y planificación familiar, inmunología, entre otros.

Los avances experimentados por la genética durante los últimos años han abierto el camino al nacimiento de una medicina basada en la genómica. Ella constituye, sin dudas, un nuevo espacio profesional para los bibliotecarios de la salud, tanto de la esfera de las ciencias básicas como de la clínica. 

Sin embargo, los profesionales de la información y la informática que laboran en el sector de la salud carecen del conocimiento necesario en materia de biociencias moleculares como para actuar en los amplios escenarios que ofrecería una medicina basada en la genómica. Sin la suficiente instrucción, un bibliotecario o un informático médico podría participar sólo de forma marginal en el desarrollo de esta nueva área del conocimiento. 

A continuación se abordarán con brevedad un conjunto de conceptos básicos útiles para adentrarse en el mundo de la bioinformática.

El ADN

Estructura tridimensional del ADN

ADN es la abreviatura del ácido desoxirribonucleico. Constituye el material genético de los organismos. Es el componente químico primario de los cromosomas y el material que forma los genes. El ADN es la molécula que controla todos los procesos celulares como la alimentación, la reproducción y la transmisión de caracteres de padres a hijos. 

Una molécula es una partícula formada por un conjunto de átomos ligados por enlaces covalentes, de forma que permanecen unidos el tiempo suficiente como para completar un número considerable de vibraciones moleculares. 

La química orgánica y gran parte de la química inorgánica se ocupan de la síntesis y reactividad de moléculas y compuestos moleculares. 

En las bacterias y otros organismos unicelulares, el ADN está distribuido por la célula. En organismos más complejos como las plantas, los anímales y otros organismos multicelulares, la mayoría del ADN reside en el núcleo celular. Se conoce desde hace más de cien años. En 1868, Friedrich Miescher, un biólogo suizo, identificó el ADN en los núcleos de las células del pus,obtenidas de los vendajes quirúrgicos desechados y en la esperma del salmón. Le llamó a la sustancia nucleína. 

Estructura 

Estructura básica de un trozo de ADN

Existen cuatro bases: dos púricas denominadas adenina (A) y guanina (G) y dos pirimidínicas, denominadas citosina (C) y timina (T). Para formar el ADN, se unen largas cadenas de estas bases mediante moléculas de fosfato y azúcar. La estructura de doble hélice del ADN no se descubrió hasta 1953 por James Watson y Francis Crick; ellos también, mostraron el modo en que el ADN se podía "desenrollar" para que fuera posible su lectura o copia. 

Una larga hebra de ácido nucleico está enrollada alrededor de otra hebra y forma un par entrelazado. Dicha hélice mide 3,4 nm de paso de rosca y 2,37 nm de diámetro, y está formada, en cada vuelta, por 10,4 pares de nucleótidos enfrentados por sus bases nitrogenadas. 

Si todo el ADN contenido en el núcleo de las células humanas se estirara llegaría a medir hasta 1,8 metros, es decir, unas 300 000 veces más que el diámetro del núcleo. Para evitar este problema, el ADN está altamente plegado formando unas estructuras denominadas cromosomas. 

Los genes

El cuerpo humano está formado por 10 billones de células. Todos los organismos están compuestos de una o más células. Ella es la unidad elemental morfológica y funcional de los seres vivos (figura 2). La célula es la unidad básica de la vida. Cada célula posee una zona llamada núcleo donde se almacena la información genética, que garantiza su reproducción y los procesos de creación de proteínas. En el núcleo de cada célula, existen 46 cromosomas agrupados en 23 pares. En cada cromosoma, existe un número determinado de genes. Cada gen es la "receta" para una proteína.

A continuación, una breve y precisa introducción sobre cromosomas y genes:

Un gen es una secuencia lineal de nucleótidos de ADN o ARN -un fragmento de la cadena total- que es esencial para una función específica, que puede ser el desarrollo o el mantenimiento de una función fisiológica normal. La distribución de las bases nucleótidas diferencia unos genes de otros. 

Los genes se localizan en los cromosomas del núcleo celular y se disponen en línea a lo largo de cada uno de los cromosomas. Cada gen ocupa en el cromosoma, una posición determinada llamada locus. 

Se considera como la unidad de almacenamiento de información y unidad de herencia porque transmite esa información a la descendencia. La realización de esta función no requiere de la traducción del gen ni tan siquiera su transcripción. 

El conjunto de genes de una especie se denomina Genoma.