La herencia mitocondrial es un tipo específico de transmisión genética que ocurre a través del ADN mitocondrial, el cual se hereda exclusivamente de la madre.
Diagrama de una mitocondria mostrando su estructura y componentes.
¿Qué es el ADN Mitocondrial?
De los más de 20.000 genes humanos, 37 no se encuentran en el núcleo de las células, sino en las mitocondrias, unos pequeños orgánulos celulares que funcionan como factorías energéticas. Este pequeño genoma, que heredamos de nuestras madres, es lo que conocemos como ADN mitocondrial (ADNmt).
La actividad principal de la mitocondria es la producción de energía necesaria para que la célula pueda desempeñar sus funciones. El ADNmt es una molécula de 16.569 pares de bases que se encuentra en la matriz mitocondrial y que tiene un papel importante en la generación de energía celular a través de la cadena de óxido-reducción mitocondrial.
A diferencia del ADN nuclear, que se hereda en partes iguales de ambos progenitores, el ADN mitocondrial (ADNmt) se transmite únicamente a través del óvulo materno.
Características del ADN Mitocondrial
- Está presente en múltiples copias por célula.
- Es de herencia exclusivamente materna.
- No está expuesto a recombinación durante su transmisión entre generaciones.
- Sufre una mayor frecuencia de mutaciones.
Ello hace que se puedan originar distintas variantes poblacionales no patológicas del genoma mitocondrial denominadas haplotipos. Sin embargo, apunta el Dr. Enríquez, “la mezcla de variantes mitocondriales co-existiendo en una misma célula no es infrecuente.
Resulta probable que las mitocondrias evolucionaran a partir de microorganismos independientes que se incorporaron a la célula mediante endosimbiosis. Como resultado, las mitocondrias replican, transcriben y traducen su ADN con independencia del ADN nuclear, aunque las funciones de la célula y de la mitocondria son interdependientes.
Las proteínas codificadas por el ADN nuclear también intervienen en la fosforilación oxidativa y los innumerables compuestos macromoleculares necesarios para la estructura y la función mitocondriales (p. ej. replicación, transcripción y traducción del ADNmt) se importan del citoplasma a las mitocondrias.
Funciones Principales de las Mitocondrias
- Fosforilación oxidativa y la síntesis del ATP para los procesos celulares que necesitan energía.
- Generación de moléculas de oxígeno reactivo, como H2O y radicales de OH libre que pueden dañar el ADN, las proteínas o los lípidos.
- Ejecución de la apoptosis cuando las mitocondrias liberan factores que favorecen la muerte celular, como caspasas, citocromo C y factor inductor de la apoptosis.
ADN mitocondrial 🧬
Herencia Materna: Cómo se Transmite el ADN Mitocondrial
La herencia mitocondrial se refiere al mecanismo mediante el cual se transmiten los genes presentes en el ADN de las mitocondrias. Cuando una persona duda de si procede de una determinada familia por la rama materna cabe la posibilidad de hacer un estudio de un ADN especial, el ADN mitocondrial, transmitido directamente de una madre a todos sus hijos biológicos, sean hombres o mujeres. En la generación siguiente lo volverán a transmitir las mujeres y así sucesivamente.
Ilustración de la herencia del ADN mitocondrial exclusivamente de la madre.
Un rasgo evolutivo de los humanos y de la mayoría de animales es que heredan el ADN mitocondrial exclusivamente de la madre, a pesar de que los espermatozoides del padre tienen mitocondrias.
En primera instancia, señalan los investigadores, “el ADN mitocondrial paterno se degradada activamente tras la fecundación. Así, en el desarrollo de los futuros óvulos se genera un ‘cuello de botella’ durante la formación del ovocito que disminuye la probabilidad de heteroplasmia.
Este descubrimiento de la relocalización de TFAm tiene importantes implicaciones para los campos de la fertilidad humana y la terapia de células germinales, ya que podría explicar algunos casos de oligospermia y de oligoastenospermia, una alteración en la que se da un bajo recuento y una baja movilidad de espermatozoides.
¿Cómo Afecta la Herencia Materna a la Esquizofrenia?
Diversos estudios han sugerido que la herencia materna puede estar implicada en la transmisión de la esquizofrenia. En este sentido, la predisposición a la esquizofrenia podría estar relacionada con la herencia del ADN mitocondrial (ADNmt) que procede únicamente del oocito materno.
Se pudo observar que 17 de los 100 pacientes presentaban patrón de herencia materna de la esquizofrenia, es decir, todos los familiares con diagnóstico de esquizofrenia en la familia compartían el ADNmt con el paciente. También se objetivó que los familiares que compartían el ADNmt con un paciente de esquizofrenia tenían más riesgo de presentar esquizofrenia que los familiares que no lo compartían y este riesgo era mayor en hombres que en mujeres.
En cambio, las mujeres que compartían el ADNmt con un paciente, en comparación a las que no compartían este material genético, tenían más riesgo de presentar depresión, crisis de ansiedad y otros trastornos de ansiedad. Además, también se pudo evidenciar que las mujeres que compartían el ADNmt con un paciente presentaron con más frecuencia características clínicas asociadas a trastornos mitocondriales comparado a las mujeres que no compartían el ADNmt.
Enfermedades Mitocondriales
Las enfermedades mitocondriales se caracterizan por una disminución de la capacidad de producir energía, pueden estar causadas por mutaciones en el ADNmt o en el ADN nuclear y pueden afectar uno o distintos órganos. El cerebro y el músculo son los tejidos más sensibles a estas alteraciones por ser los que requieren más energía para mantener su actividad. Por este motivo, la sintomatología psiquiátrica, demencia, y crisis epilépticas son frecuentes en pacientes con enfermedades mitocondriales.
Los trastornos causados por herencia mitocondrial pueden manifestarse de diversas maneras según el grado de mutación del ADNmt y la proporción de mitocondrias afectadas en cada célula.
Los rasgos clínicos de las enfermedades provocadas por los defectos genéticos de las mitocondrias se reflejan a menudo en los tejidos que precisan gran cantidad de energía, como los sistemas nerviosos central y periférico, el ojo, el músculo, el riñón y los órganos endocrinos. La edad y la forma de aparición y el curso clínico de las enfermedades mitocondriales varían enormemente debido al mecanismo tan poco habitual de replicación del ADN mitocondrial (ADNmt), que difiere del correspondiente al genoma nuclear.
| Órgano/Sistema Afectado | Posibles Manifestaciones |
|---|---|
| Músculos esqueléticos | Debilidad, fatiga |
| Sistema nervioso central | Leucoencefalopatía, neuropatía |
| Ojo | Atrofia óptica, oftalmoplejía |
| Oído | Sordera |
| Riñón | Insuficiencia renal, tubulopatía |
| Corazón | Cardiomiopatía |
| Sistema endocrino | Diabetes |
Tabla de órganos afectados y manifestaciones de enfermedades mitocondriales.
Técnicas de Reemplazo Mitocondrial
Las nuevas tecnologías médicas, como las técnicas de reemplazo mitocondrial, pueden causar heteroplasmia. Las técnicas de reemplazo mitocondrial tienen el potencial de prevenir la transmisión del ADN mitocondrial causante de la enfermedad.
Esta aproximación terapéutica, destinada a evitar la trasmisión de mutaciones patológicas a la descendencia, consiste en reemplazar las mitocondrias con alteraciones de la madre por mitocondrias de una donante sana. La investigación coordinada por el Dr. Enríquez aporta información muy valiosa en este sentido.
“En estos estudios hemos visto cómo, durante la maduración de los óvulos, se selecciona preferentemente uno de las dos variantes y que, posteriormente, se produce una selección de nuevo en etapas tempranas del desarrollo.
Con este estudio no es posible saber quien de todas las mujeres de esa familia es realmente la madre, ni siquiera si es la misma persona. Sí, y se podría afirmar con seguridad que ambas madres pertenecen a familias distintas en lo que a su línea materna se refiere. Antes de decidirte, infórmate.