El papel de la familia Wnt y de los genes homeobox

Los acontecimientos embrionarios descritos anteriormente son impulsados, en gran medida, por la expresión de ligandos secretados de la familia del sitio de integración del MMTV sin alas (WNT4, WNTa, WNT7a) y de reguladores transcripcionales de la familia de genes homeobox (HOX) (Fig. 10.1).4-6 Este programa morfogenético sólo puede llevarse a cabo en ausencia de la hormona antimülleriana (AMH), un miembro de la familia del factor de crecimiento transformante β producido por las células de sertoli de los testículos fetales. En ausencia de testosterona, los conductos müllerianos se alargan y se convierten en las trompas de Falopio, el útero, el cuello uterino y la parte superior de la vagina. La fase de elongación de los conductos müllerianos requiere una serie de factores. Dado su origen embrionario común, el desarrollo temprano en el ratón de los riñones, los uréteres y el tracto reproductivo están estrechamente vinculados e implican a otros genes específicos, como Pax2, Lim1, Emx2, así como a los miembros de las familias de genes Wnt y abdominal-B HOXA.7 Lim1 codifica un factor de transcripción que, junto con PAX2, es esencial para el desarrollo del tracto urogenital. Los ratones Lim1 nulos carecen de úteros y oviductos.8 Los ratones Pax2 nulos carecen de riñones, uréteres y tractos genitales.9 La elongación caudal del conducto paramesonéfrico está ausente. EMX2 es otro factor de transcripción de la familia de genes de homeodominio que parece ser esencial para el desarrollo del tracto urogenital.10 EMX2 está altamente expresado en el útero adulto y su expresión está correlacionada con la proliferación celular y parece ser inhibida por el gen homeobox, HOXA10. Hay una disminución de la expresión de PAX2 y LIM1, y el producto del gen de la polaridad segmentaria mesenquimal, WNT4, también está ausente en los ratones que carecen de EMX2, lo que sugiere el papel esencial de este factor de transcripción.

El estudio de ratones con inactivación dirigida de los genes Wnt reveló la importancia de estas moléculas de señalización en el desarrollo del tracto reproductivo.4 Los conductos müllerianos están ausentes en los ratones hembra que carecen de Wnt4, un gen que se expresa en el mesénquima.5 Además, los ratones hembra que carecen de WNT4 tienen un sexo parcialmente invertido debido a la retención de los conductos müllerianos. Se han notificado casos de mutaciones nulas de WNT4 asociadas a la regresión de los conductos müllerianos y a un fenotipo, incluida la hiperandrogenemia, que se asemeja al del ratón knockout de WNT4 en las mujeres.11 WNT9b se expresa en el epitelio de los conductos müllerianos y es necesario para la extensión de los mismos.12 La deficiencia de Wnt5a, un gen que se expresa en el tubérculo genital y el mesénquima del tracto genital, da lugar a ratones con tubérculos genitales atrofiados y ausencia de genitales externos.4 La expresión de WNT7a se encuentra en el epitelio luminal del conducto mülleriano13 y participa en la señalización paracrina hacia el mesénquima endometrial. Aunque no se han encontrado mutaciones de WNT7A en mujeres con anomalías müllerianas,14 en los ratones que carecen de WNTta, el oviducto no está claramente demarcado del cuerno uterino superior, y el útero desarrolla características celulares similares a la vagina (incluyendo un epitelio estratificado sin glándulas uterinas), y el músculo liso uterino está desorganizado.8-9 También se pierde la expresión postnatal de HOXA10 y HOXA11 en el útero. La beta-catenina mesenquimal parece ser el efector esencial de la vía WNT7A, y media sus efectos en el oviducto y en el correcto desarrollo del útero.15 La familia de genes Wnt, incluidos los receptores y las moléculas de señalización descendentes, también se expresan de forma regulada en el tracto reproductivo adulto, lo que indica que tienen funciones adicionales más allá de las implicadas en los acontecimientos morfogenéticos tempranos, incluida la regulación de la acción de las hormonas esteroideas en los tejidos adultos (que se analiza más adelante en el capítulo).4-6,16-19

Los genes HOX codifican una familia de factores de transcripción evolutivamente conservados que contienen un homeodominio de unión al ácido desoxinucleico (ADN) característico de 60 aminoácidos.6 Desempeñan un papel fundamental en la organización de las células a lo largo del eje anteroposterior y las dirigen para seleccionar una vía de desarrollo determinada. Los genes HOX de los mamíferos están organizados en cuatro grupos diferentes, designados de la A a la D, y cada grupo está organizado en una disposición lineal que es paralela al orden de expresión a lo largo del eje corporal anterior-posterior. La expresión de los genes HOXA en el tracto reproductivo de humanos y ratones está conservada, expresándose HOXA9 en las trompas de Falopio, HOXA10 y HOXA11 en el útero, HOXA11 en el cuello uterino y HOXA13 en la parte superior de la vagina.6 Aunque existe una distribución regional consistente de la expresión de los genes HOX a lo largo del tracto reproductivo, hay evidencia de cierta redundancia funcional entre los genes adyacentes. Al igual que los genes WNT, los genes HOXA también se expresan en el útero adulto y su expresión está regulada por hormonas esteroides (estrógeno y progesterona). Tanto HOXA10 como HOXA11 han sido implicados en el proceso de implantación.20

La importancia de la familia de genes homeobox en la función del tracto reproductivo se ha demostrado a través de deleciones dirigidas en genes HOXA específicos. Otro descubrimiento significativo fue que el síndrome mano-pie-genital y el síndrome de Guttmacher, condiciones autosómicas dominantes que afectan a los huesos de las manos y los pies y causan anomalías en el tracto reproductivo (incluyendo el útero bicorne), están causados por mutaciones en el gen HOXA13.21,22 Sin embargo, hasta la fecha, todavía no se han encontrado mutaciones en los genes HOXA7 a HOXA13 ni en el cofactor de la leucemia de células pre B homeobox1 (PBX1) en sujetos con ausencia congénita de útero y vagina. Los ratones con deleciones dirigidas en los genes HOXA10 y HOXA11 presentan sutiles anomalías en la morfología uterina, incluida la transformación del segmento uterino superior en una histología parecida a la del oviducto (mutantes HOXA10); en los mutantes HOXA11 se observa una reducción del desarrollo del estroma endometrial y de la expresión del factor inhibidor de la leucemia (LIF).20,23 En particular, tanto las hembras nulas en HOXA10 como en HOXA11 son infértiles debido a un factor uterino, lo que implica a estos genes en el proceso de implantación en el adulto. Los ratones que carecen de H6 homeobox 3 (Hmx3), otro producto del gen del dominio homeobox, también son infértiles debido a un defecto de implantación asociado a perturbaciones en la expresión de los genes WNT y LIF.24

Las anomalías de Müller representan un conjunto complejo y raro de defectos del desarrollo que se dan en el 5% de la población general. Dependiendo de la etapa de desarrollo en la que se produzcan, estos defectos en el tracto reproductivo pueden ser leves (incluyendo un tabique uterino) o graves con ausencia completa del cuello uterino, el útero y las trompas de Falopio. Pueden asociarse a la infertilidad, la endometriosis y el aborto espontáneo, pero también pueden requerir corrección quirúrgica y a menudo se descubren en el momento de la pubertad, si no antes.25 Dada la estrecha interacción del desarrollo entre el sistema mülleriano y el urinario, no es sorprendente que se produzcan agenesias combinadas de los conductos renales y müllerianos.26 Los patrones y la genética de las anomalías müllerianas proporcionan más información sobre la embriología de la morfogénesis del tracto reproductivo.

El síndrome de Mayer-Rokitansky-Küster-Hauser (MRKH) es la aplasia congénita o la hipoplasia grave de los derivados adultos de los conductos müllerianos, incluidas las trompas de Falopio, el útero, el cuello uterino y la parte superior de la vagina. Aunque la hipoplasia mülleriana puede ser una característica de muchos otros síndromes genéticos específicos,27 en el MRKH, la hipoplasia mülleriana es la anomalía más prominente. El MRKH tiene una incidencia de al menos 1 de cada 4.500 mujeres y suele subclasificarse en el tipo I, hipoplasia mülleriana aislada, y en el tipo II, también conocido como Somite Renal Cervico-Torácico mülleriano (asociación MURCS), que implica defectos renales, esqueléticos y auditivos, así como anomalías cardíacas y digitales ocasionales.11 Las anomalías renales más comunes incluyen la agenesia unilateral, la ectopia de riñones y el riñón en herradura; las anomalías esqueléticas más comunes incluyen la fusión de vértebras (comúnmente cervicales) y la escoliosis. Se observa la fusión de al menos dos segmentos cervicales, cuello corto, línea de cabello baja y restricción del movimiento del cuello, lo que se conoce como síndrome de Klippel Feil.11 La base genética de estos síndromes se desconoce en gran medida, pero se han asociado algunos defectos genéticos. Las variantes del número de copias (VNC), debidas a microdeleciones y microduplicaciones, son relativamente frecuentes28 , especialmente en 16p11.2 y 17q12. Además, en algunas series de casos de MRKH,29 pero no en otras, se han detectado VNC que afectan al gen homeobox de baja estatura (SHOX) en Xp22.30 Los estudios de los genes candidatos, sugeridos por los fenotipos de las mutaciones en ratones y humanos, han sido poco gratificantes, y no se han podido asociar los defectos de los receptores de AMH, del tumor de Wilms 1 (WT1), de PAX2, de la galactosa-1-fosfato uridil transferasa (GALT), del regulador de la conductancia transmembrana de la fibrosis quística (CFTR) o de los genes del grupo HOXA con el síndrome MRKH.

Más recientemente, se ha informado de una tercera entidad distinta, el MRKH asociado a hiperandrogenismo, y se ha confirmado una clara asociación con cuatro defectos diferentes en el gen WNT4.31-34 Los estudios de las proteínas WNT4 mutadas en cultivo celular y la deficiencia de WNT4 en ratones sugieren que el hiperandrogenismo es el resultado del fracaso de la represión mediada por WNT4 (a través de la estabilización de la beta catenina) tanto de CYP17A1 como de HSD3B2 o sólo de CYP17A1. El fallo en la formación del conducto mülleriano parece ser el resultado del requisito de la señalización WNT4/beta-catenina en el desarrollo mülleriano. Múltiples series de casos de MRKH sin hiperandrogenismo no han encontrado ninguna asociación con las mutaciones de WNT4, lo que refuerza aún más la hipótesis de que el MRKH con hiperandrogenismo es un trastorno clínica y genéticamente distinto.29,35-38

Un enfoque clínico de los pacientes con MRKH debe incluir la evaluación de las imágenes de la anatomía pélvica, las imágenes de la anatomía renal y la medición de la hormona foliculoestimulante (FSH), el estradiol y la testosterona en plasma. Dependiendo de los síntomas y signos asociados, las pruebas complementarias pueden incluir un electrocardiograma (ECG), un audiograma, una radiografía del esqueleto y una laparoscopia pélvica. También puede ser necesario el tratamiento con dilatadores o la creación de una neovagina para permitir las relaciones sexuales. Dado que la subrogación en una paciente con MRKH le permitiría tener un hijo genéticamente emparentado, pueden estar indicadas las pruebas genéticas o el cribado genético preimplantacional.

La morfogénesis del aparato reproductor femenino no requiere la acción de los estrógenos. Los oviductos, el útero, el cuello uterino y la vagina se forman en ratones con mutaciones inactivadoras de ambos receptores nucleares de estrógenos (ERα y ERβ).39 A pesar de esta independencia de los estrógenos maternos o fetales, la diferenciación normal del tracto reproductor femenino puede, paradójicamente, verse alterada por estrógenos exógenos.40 El dietilbestrol (DES), un estrógeno sintético que causa anomalías uterinas y cervicales en las hembras expuestas (que se analizan más adelante en este capítulo), y los bifenilos policlorados suprimen la expresión de WNT7a y alteran el patrón de expresión de HOXA9 y HOXA10 en el tracto reproductivo murino a través de ERα.39-41 Esto sugiere que las alteraciones en la expresión de los genes HOXA y WNT son el probable mecanismo molecular subyacente a los defectos anatómicos observados en las hembras humanas expuestas al DES en el útero. La progesterona postnatal también puede inhibir el desarrollo normal de las glándulas endometriales, como se ha demostrado en la oveja neonatal.42 Utilizando este modelo, parece que el endometrio aglomerado implica una alteración del sistema WNT,43 e ilustra que, aunque el desarrollo normal puede ser independiente de las hormonas esteroides, la exposición en el momento equivocado puede alterar las vías normales de desarrollo.