EVALUACION DEL PERFIL DE METILACION EN EL GENOMA DE FAMILIAS COLOMBIANAS CON AMELOGENESIS IMPERFECTA.

El esmalte dental el tejido más duro del cuerpo, está compuesto por 98% de material inorgánico (hidroxiapatita) y 2% de material orgánico (matriz y agua). Su formación, es llevada a cabo a través de células especializadas llamadas ameloblastos, cuyas rutas bioquímicas son controladas por genes, e influenciadas por factores genéticos, epigenéticos y medioambientales. Esta formación incluye eventos especiales como la secreción de la matriz del esmalte, que contiene varias proteínas como la amelogenina, enamelina, ameloblastina y proteasas como la MMP-20 y KLK4 entre otras, y la mineralización de esta matriz a través de iones transportados desde el torrente sanguíneo por parte también de los ameloblastos (1). Mutaciones en los genes que codifican estas proteínas, así como enfermedades sistémicas y factores medioambientales han sido asociados con la presencia de defectos en el esmalte entre ellos, la Amelogénesis Imperfecta (AI) (2). La AI, es un grupo de desórdenes hereditarios que afectan la calidad y la cantidad del esmalte y han sido clasificadas de acuerdo con su fenotipo y modo de herencia en 14 subtipos (3-6). Esta patología se encuentra asociada a otras alteraciones clínicas como agenesia dental, taurodontismo, mordida abierta anterior, caries y fracturas de los dientes, entre otras, así como también se ha asociado a otros problemas; como sensibilidad dental a los cambios térmicos de los alimentos, problemas psicológicos y de baja autoestima (7-10). Por otra parte, la AI ha sido relacionada con problemas sistémicos como nefrocalcinosis, raquitismo tipo I y II, Braquiolmia, y con síndromes como el tricodento óseo y el síndrome de Jailili entre otros (11-14). La prevalencia en la población ha sido estudiada en muy pocos grupos, encontrándose entre 1/700 a 1/15000 (15). Clínicamente, Witkop y col. en 1989(4) clasificó la AI de acuerdo con su fenotipo en: hipoplasica, Hipocalcificada e hipomadurativa, dependiendo de la etapa de formación afectada por el defecto genético y de acuerdo con el modo de herencia en: ligada a X, autosomica dominante y autosomica recesiva (4). El fenotipo hipoplásico se caracteriza por la reducción en la cantidad de matriz que es secretada, lo que da lugar a un esmalte delgado, con fosas, fisuras y ranuras y se presenta en la etapa secretoria. El fenotipo hipocalcificado así como, el hipomadurativo presentan cantidades normales de la matriz del esmalte, pero deficientemente mineralizada. En el fenotipo hipocalcificado, el esmalte es blando, lo que causa el desgaste de este, su color generalmente va de amarillo oscuro a naranja y se presenta en la etapa inicial de la mineralización del esmalte. En el hipomadurativo por su parte, se observa un esmalte opaco y descolorido, que se fractura fácilmente y se presenta en la etapa final de la mineralización del esmalte. Estos fenotipos generalmente se acompañan de problemas de sensibilidad dental, incremento de la caries y asociación de alteraciones dentales y esqueléticas (4,16-18). La correlación entre los diferentes genotipos y fenotipos de la AI, ha sido reportada en la literatura, encontrándose mutaciones de tipo nonsense, missense, deleciones e inserciones entre otras, en más de 20 genes (19-27), no obstante evidencia reciente, muestra que solo la mitad de todos lo fenotipos de la AI, son causados por estos genes y que posiblemente las influencias ambientales, efectos pleiotrópicos de genes subyacentes, o modificaciones epigenéticas pueden estar asociados con los efectos de otros genes (17,18,20). Las modificaciones epigenéticas, se pueden asociar a cambios en la expresión génica que ocurren sin alterar la secuencia del DNA (28,29). Entre ellas se encuentran las modificaciones de las histonas (30-32), la metilación del DNA (33,34) y RNAs no codificantes (35). La metilación del DNA es el cambio epigenético más frecuente, y ocurre generalmente en los residuos de citosina del DNA. Allí se adiciona un grupo metilo (CH3) en la posición 5 del Carbono, en las regiones llamadas islas CpG, convirtiéndose en 5-metilcitosina (36). Esta metilación puede inhibir directamente la transcripción de un gen, silenciando su expresión. Sin embargo, algunas de estas modificaciones epigenéticas son estables y pueden heredarse de padres a hijos, e incluso de abuelos a nietos (37). Las islas CpG, tienden a encontrarse en las regiones promotoras de los genes, y pueden sufrir hipermetilación, lo cual resulta en la inhibición de la transcripción génica o hipometilación que causa su activación. Estos dos efectos, tanto la hiper como la hipometilación, pueden ocurrir tanto en genes específicos, como también pueden mostrar una tendencia a lo largo del genoma (38,39). Dichas alteraciones de los mecanismos epigenéticos se han encontrado implicadas en el desarrollo de enfermedades, por lo que estas, se han convertido en los últimos años en una vía de investigación emergente. Resultados positivos en distintos tipos de patologías especialmente en el cáncer, han sido obtenidos con estos estudios. Sin embargo, en otras áreas de la medicina no se conoce aún muy bien, la participación de los patrones de metilación del DNA en el desarrollo de enfermedades (40-42). Estudios han indicado, que los perfiles de metilación del DNA podrían utilizarse como una herramienta confiable de detección para una variedad de anomalías dentales, que incluyen desde la evaluación de defectos hereditarios del esmalte, hasta, la susceptibilidad de un individuo a la caries dental, a la enfermedad periodontal y al labio y paladar fisurado (43). Recientes estudios del gen de la amelogenina, mostraron que la inactivación del cromosoma X en pacientes con AI, parece ser el resultado no solo de mutaciones en este gen, sino que también puede estar implicada la metilación de su receptor andrógeno (AR) (44). Por otra parte, existen otros estudios que señalan la participación del mecanismo de metilación en los procesos de desarrollo del diente (45). Es así, como se vienen empleando nuevas tecnologías para llevar a cabo este tipo de estudios, que permitan el análisis de la metilación de las islas CpG a gran escala; una de ellas, es el Genome Wide DNA Methylation (46). Esta técnica emplea el DNA genómico de los individuos, el cual es convertido con bisulfito y mediante una plataforma (Illumina Infinium Human Methylation27) detecta hasta 27.578 sitios de metilación, enfocándose en las regiones promotoras de 14.495 genes (47). En Colombia hasta el momento se han llevado a cabo estudios moleculares de la AI, analizándose mutaciones en los genes involucrados en la formación del esmalte. Sin embargo, algunos fenotipos encontrados en esta población muestran mucha diversidad, con respecto a los fenotipos encontrados en otras poblaciones y su correlación genotipo-fenotipo ha sido variable (25-27). Por consiguiente, en la presente investigación, se propone analizar por primera vez, los sitios de metilación (CpG) en las regiones promotoras del genoma de individuos pertenecientes a familias colombianas con AI, con el fin de establecer un perfil de metilación que permita determinar alteraciones epigenéticas en genes, que estarían relacionadas con esta patología.