CAPÍTULO 2. MARCADORES DE DETERMINACIÓN INDIRECTA Antígenos eritrocitarios Antígenos leucocitarios Proteínas plasmát

1. CAPÍTULO 2. MARCADORES DE DETERMINACIÓN • INDIRECTA • Antígenos eritrocitarios • Antígenos leucocitarios • Proteínas plasmáticas y enzimas eritrocitarios • Alotipos de las inmunoglobulinas (Grupos GM)

2. Bibliografía complementaria Buhler, S., Sanchez-Mazas, A., 2006, De l’Europe à l’Inde: structure génétique et diversité des populations de part et d’autre de leurs frontières géographiques et culturelles. Antropo, 11, 249-259. www.didac.ehu.es/antropo Calderon R, Vidales C, Peña JA, Perez-Miranda A, Dugoujon JA 1998 Immunoglobulin allotypes (GM and KM) in Basques from Spain: Approach to the Origin of the Basque Population. Human Biology, 70:667-698 (JAP790) Cavalli-Sforza et al, 1988, Reconstruction of human evolution: Bringing together genetic, archaeological, and linguistic data. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 85:6002-6006 (JAP545) Dugoujon JM, Hazout S, Loirat F, Mourrieras B, Crouau-Roy B, Sanchez-Mazas A 2004 GM Haplotype Diversity of 82 Populations Over the World Suggests a Centrifugal Model of Human Migrations American Journal of Physical Anthropology 125:175–192 (JAP1112) García-Fernández et al, 1997, Genetic polymorphisms of HLA class I and class II system in the Basque population. Transplantation Proceedings, 29:3707-3709 (JAP1033) Giovannoni et al., 2006, Structure génétique de la population Corse. Antropo, 11, 37-50. www.didac.ehu.es/antropo Mastana SS, Calderon R, Peña JA, Reddy PH, and Papiha SS 1998 Anthropology of the apolipoprotein E (apo E) gene: low frequency of apo E4 allele in Basques and in tribal (Baiga) populations of India. Annals of Human Biology, 25:137-143 (JAP1294) Nei M and Roychoudhury K 1993 Evolutionary Relationships of Human Populations on a Global Scale Mol Biol Evol 10:927-943 (JAP1293) Rebato E, Susanne C, Chiarelli B, Eds. (2005) Para comprender la Antropología Biológica. Estella (Navarra): El Verbo Divino Rosenberg NA, Mahajan S, Gonzalez-Quevedo C, Blum MGB, Nino-Rosales L, et al. (2006) Low levels of genetic divergence across geographically and linguistically diverse populations from India. PLoS Genet 2(12): e215 (JAP

3. Introducción Existen diferentes polimorfismos que resultan interesantes para estudiar el resultado de los procesos evolutivos en las poblaciones humanas. Veremos los más importantes, ordenados de acuerdo a un criterio histórico. Así, los primeros en ser analizados fueron los grupos sanguíneos, ya que fueron los primeros en ser descubiertos, a principios del siglo XX. Por el contrario, los polimorfismos que se analizan directamente sobre la molécula de ADN se han comenzado a estudiar más tardíamente, debido a las dificultades técnicas que entraña su análisis, cuestiones que no han sido solventadas hasta el último tercio del siglo XX. Se han dividido tradicionalmente los polimorfismos en dos grupos, uno que podemos denominar polimorfismos de determinación indirecta, que incluye aquellos caracteres detectables mediante el análisis de los productos derivados de los genes y otro denominado polimorfismos de ADN o de determinación directa, que incluye aquellos caracteres detectables mediante el análisis directo del material hereditario. Dentro de los polimorfismos de determinación indirecta se incluyen principalmente marcadores detectables en el tejido sanguíneo. La razón de que haya sido este tejido el seleccionado tradicionalmente para este tipo de análisis es obvia. Es fácil de obtener, ya que mediante una simple punción la sangre fluye libremente y su obtención no es lesiva para el individuo. Por ello, se han podido analizar extensas muestras de muy diversas poblaciones una vez que se pusieron a punto las técnicas de análisis. Desde luego, aquellos polimorfismos que para su análisis necesitan de una biopsia de un determinado tejido, se han visto relegados a estudios minoritarios, ya que la disponibilidad de voluntarios para una prueba dolorosa siempre es menos entusiasta. Los diversos polimorfismos sanguíneos que se han analizado pueden clasificarse, de manera elemental, como sigue:

4. Antígenos eritrocitarios Esquema de un antígeno eritrocitario Son los grupos sanguíneos, moléculas de glicoproteínas que se disponen superficialmente en la membrana de los glóbulos rojos. En general los genes responsables, es decir, aquellos genes que indirectamente se están analizando a través de estos caracteres, codifican para las enzimas glicosil-transferasas que añaden los monosacáridos terminales de las glicoproteínas. Se conocen unos treinta sistemas de antígenos eritrocitarios.

5. Antígenos eritrocitarios Test directo de aglutinación Las técnicas utilizadas para su detección son, principalmente, la reacción directa de aglutinación y la aglutinación indirecta o test de Coombs. En la reacción directa de aglutinación se ponen en contacto los eritrocitos sucesivamente con una serie de anticuerpos específicos capaces de reconocer cada uno de los fenotipos posibles. Cuando coincidan las especificidades de los eritrocitos y de un anticuerpo determinado, se unirán, de modo que los eritrocitos quedarán aglutinados formando unos grumos que son identificables a simple vista.

6. Antígenos eritrocitarios Test indirecto de Coombs Antiglobulina Eritrocitos Anticuerpos En la reacción de aglutinación indirecta o test de Coombs, se ponen en contacto los eritrocitos sucesivamente con una serie de anticuerpos específicos capaces de reconocer cada uno de los fenotipos posibles, añadiendo además una antiglobulina, que es en realidad un anti-anticuerpo, capaz de unir entre sí diferentes moléculas de anticuerpo. Esta reacción se utiliza cuando los anticuerpos disponibles para un grupo sanguíneo determinado son monovalentes, es decir, son capaces de unirse tan sólo a un eritrocito. Para poder observar aglutinación en estos casos se añade la antiglobulina, que es capaz de unir los complejos eritrocito-anticuerpo entre sí.

7. Antígenos eritrocitarios Distribución de frecuencias del grupo sanguíneoABO

8. Antígenos eritrocitarios Distribución de frecuencias del grupo sanguíneo Duffy FY*BEES es un alelo silente, que no codifica para ningún antígeno

9. Antígenos eritrocitarios Cavalli-Sforzaet al, 1988

10. Fenotipo Bombay Productos codificados por los genes ABO y H Entre los genes que codifican para las enzimas responsables de los grupos sanguíneos ABO se encuentran el ABO y el H. El gen H es el responsable de la existencia de la sustancia H, que es la precursora de las glicoproteínas que configuran los diferentes antígenos ABO.

11. Fenotipo Bombay Productos codificados por los genes ABO y H El fenotipo Bombay es una condición caracterizada por la ausencia de antígeno H. El genotipo responsable es el que presenta en homocigosis el alelo recesivo (hh) del gen H, con el que no se produce la enzima glicosil transferasa correspondiente. Es extraordinariamente rara, apareciendo con una frecuencia por debajo de 10-6, salvo en la población Marathi de la región de Bombay, donde se da con una frecuencia de 1/13.000. A menudo se manifiesta en descendientes de matrimonios entre parientes.

12. Antígenos eritrocitarios Genealogía con fenotipo Bombay AO Los individuos son normales, salvo por el hecho de tener bajos niveles en plasma de algunos factores de coagulación, especialmente el factor von Willebrand (que también es ligeramente bajo en individuos de fenotipo O para ABO) y una actividad mayor de proteolisis por la enzima ADMTS13, que precisamente se encarga de eliminar los complejos acumulados de vWF. El principal problema para los afectados es que reconocen como extraños todos los eritrocitos con antígenos A, B y O, de modo que no pueden recibir transfusiones de nadie más que ellos mismos u otro individuo Bombay. Por ello, suelen recurrir a autotransfusiones. BO/BA AO BO BO AO

13. Antígenos leucocitarios El Complejo Mayor de Histocompatibilidad Son moléculas glicoproteicas que se pueden encontrar en la membrana de los glóbulos blancos, pero algunas también en casi todas las células del organismo. Los más importantes son los codificados por los genes HLA, responsables, entre otros fenómenos, de la aceptación o rechazo de los tejidos u órganos injertados, de forma que el transplante sólo es estable cuando existe identidad genética entre el individuo donante y el receptor.

14. Antígenos leucocitarios Genes HLA clase I y clase II y sus correspondientes glicoproteínas Son 9 genes mayores y varios menores. Aunque su número es menor que el de los genes responsables de los antígenos eritrocitarios, presentan una variabilidad mucho mayor. Si es raro que un sistema eritrocitario tenga más de 4 alelos polimórficos actualmente se conocen más de 7200 alelos de los genes mayores HLA.

15. Antígenos leucocitarios Función de las moléculas HLA clase I La estructura de las moléculas de antígeno codificados por los diferentes genes varía en función de los dominios que las componen. La función varía entre los genes clase I y clase II. En el primer caso, los antígenos que se reconocen son endógenos y en el segundo exógenos.

16. Antígenos leucocitarios Función de las moléculas HLA clase II

17. Antígenos leucocitarios La técnica inmunológica que se ha utilizado tradicionalmente para su detección es la denominada técnica de citotoxicidad mediada por anticuerpos y complemento. Se basa, como en las reacciones de aglutinación, en la unión específica del antígeno con su correspondiente anticuerpo, coadyuvada en este caso por las moléculas de complemento. Se añade colorante y parafina. Sin embargo, la unión del anticuerpo a los antígenos leucocitarios determina la lisis celular, es decir, la rotura de las membranas de los glóbulos blancos. Por ello, se reconoce una reacción positiva cuando mediante la observación al microscopio aparecen un gran número de células lisadas.

18. Antígenos leucocitarios Pipeteando anticuerpos en placas Terasaki Para poner en contacto los leucocitos con los anticuerpos se utilizan unas placas especiales, denominadas placas Terasaki.

19. Antígenos leucocitarios Microscopio invertido de contraste de fase

20. Antígenos leucocitarios García Fernández et al, 1997 Análisis de Escalamiento Multidimensional En esta figura y la siguiente se observan 2 análisis MDS sobre frecuencias HLA. En ambas se aprecia una cierta estructuración geográfica de las poblaciones

21. Antígenos leucocitarios Buhleret al, 2006 Distancia de Reynolds y MDS