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Revista médica de Chile

versión impresa ISSN 0034-9887

Rev. méd. Chile v.130 n.6 Santiago jun. 2002

http://dx.doi.org/10.4067/S0034-98872002000600005 

Rev Méd Chile 2002; 130: 631-637

Síndrome de Williams: estudio
clínico, citogenético,
neurofisiológico y neuroanatómico

Teresa Aravena C1, Silvia Castillo T1, Ximena Carrasco C2,
Ismael Mena G3, Javier López C2, Juan P Rojas O4,
Carol Rosemberg P4, Carolina Schröter G4, Francisco Aboitiz D2.

Williams syndrome: Clinical,
cytogenetic, neurophysiological
and neuroanatomic features
in 44 patients

Background: Williams syndrome (WS) is a genetically based disorder caused by deletion of elastin and contiguous genes on chromosome 7q11.23. This syndrome is characterized by multiorganic involvement with dysmorphic facial features and a distinctive cognitive profile. It is an interesting model for elucidation of relationships between brain, cognition and genes. Patients have a visual-spatial cognition impaired with relative strengths in social and language abilities. Aim: To report clinical, cytogenetic, neurophysiological and neuroanatomic features in 44 patients referred as WS. Patients and methods: Forty four patients, aged 2 to 17 years, with the clinical diagnosis of Williams syndrome were studied with fluorescence in situ hybridization (FISH). In three cases, electrophysiological and neuroimaging studies were performed. Result: The deletion was confirmed in 23 patients. In three patients with neurophysiological studies, event related potentials suggested a cognitive difficulty in detecting and processing visual stimuli. Magnetic resonance imaging showed normal brain morphology. SPECT showed hypoperfusion of the right frontal lobe and bilateral anterior cingulum hyperperfusion. Conclusions: There are functional alterations in the brains of patients with Williams, which may be related to the cognitive deficits (Rev Méd Chile 2002; 130: 631-37).
(Key Words: Cognition disorders; In situ hybridization, fluorescence; Tomography, emission-computed, single-photon; Williams syndrome)

Recibido el 22 de octubre, 2001. Aceptado en versión corregida el 23 de abril, 2002.
1Sección de Genética, Hospital Clínico de la Universidad de Chile.
2Programa de Morfología, Instituto de Ciencias Biomédicas, Facultad de Medicina,
Universidad de Chile.
3Servicio de Medicina Nuclear, Clínica Las Condes.
4Estudiante de Medicina, Facultad de Medicina, Universidad de Chile.

El síndrome de Williams (SW) es una enfermedad genética que compromete tejido vascular y conectivo y el sistema nervioso central1, presenta un perfil característico desde el punto de vista del compromiso clínico, cognitivo, neurofisiológico y genético molecular.

Se estima que el SW ocurre con una frecuencia entre uno en 20.000 y uno en 30.000 nacidos vivos, sin aparentes diferencias en su distribución por sexos o etnias2. La mayoría de los casos son esporádicos, pero se han comunicado algunos casos familiares en que la enfermedad se transmite en forma autosómica dominante3, es decir, el riesgo de recurrencia es de 50%. Los pacientes con SW presentan rasgos fenotípicos característicos, con facies de duende, manifestaciones cardiovasculares y retraso del desarrollo psicomotor, entre otros signos4.

El SW fue descrito por primera vez por Williams en 1961 y Beuren en 1962, y hasta hace pocos años el diagnóstico se realizaba exclusivamente basándose en los hallazgos clínicos. En el año 1993 Ewart y cols, demostraron que una deleción (o pérdida) en el locus del gen de la elastina localizado en 7q11.23 se asocia con el síndrome de Williams5. Se estima que la deleción de un segmento de 1,5-2,5 Mb en el cromosoma 7, común en los pacientes con síndrome de Williams, compromete a al menos 20 genes contiguos o vecinos que podrían estar involucrados en las características clínicas de estos pacientes6. Actualmente, la técnica de hibridación fluorescente in situ (FISH) permite detectar mediante una señal fluorescente la presencia de una deleción submicroscópica en 7q11.23, confirmando el diagnóstico clínico de SW en alrededor de 95% de los pacientes7.

Las características cognitivas del SW muestran una disociación entre el notable desarrollo de las habilidades sociales y el lenguaje, y el deterioro significativo de la cognición visuo-espacial. Su habilidad en el lenguaje expresivo complejo y en el reconocimiento de rostros contrasta con el compromiso visuo-espacial, especialmente en la organización global de las imágenes prestando mayor atención a los detalles8. Los pacientes son incapaces de copiar un dibujo cuando se les presenta un modelo y tienen dificultad para subir y bajar escaleras. Este particular perfil cognitivo hace de esta enfermedad un interesante modelo para el estudio de la relación entre cerebro, cognición y genes9.

En este artículo presentamos el estudio realizado a 44 pacientes con sospecha clínica de SW a quienes se les realizó el examen de FISH para confirmar el diagnóstico. En 23 de los casos se demostró la presencia de deleción en el cromosoma 7. Todos los pacientes fueron examinados por un médico genetista para establecer sus características clínicas. A los 3 pacientes de mayor edad se les realizó estudios con potenciales evocados, resonancia nuclear magnética y SPECT.

El objetivo de nuestro trabajo es revelar la integración multidisciplinaria desarrollada para estudiar la función cerebral normal y patológica usando como modelo el peculiar perfil cognitivo de los pacientes con SW.

MATERIAL Y MÉTODO

Todos los procedimientos fueron realizados con aprobación del Comité de Ética de la Facultad de Medicina de la Universidad de Chile, bajo consentimiento informado de los padres de los pacientes y con participación voluntaria de ellos mismos.

En el período comprendido entre marzo de 1999 y junio de 2001 estudiamos a 44 pacientes referidos al Servicio de Genética del Hospital Clínico de la Universidad de Chile por sospecha clínica de SW. Se analizaron las características fenotípicas de los pacientes, incluyendo rasgos faciales dismórficos, como región periorbitaria prominente, boca grande de labios gruesos, filtrum largo y micrognatia; cardiopatía congénita; retraso del crecimiento; retardo mental leve a moderado; y una personalidad y perfil cognitivo característicos10-12. También se recopilaron todos los exámenes de laboratorio previamente realizados para documentar patologías como la ecocardiografía, la ecografía abdominal, o los niveles de calcemia; y se solicitaron aquellos que faltaran o estimáramos necesarios.

A todos los pacientes se les realizó un estudio citogenético molecular por medio de cariograma en sangre e hibridación fluorescente in situ (FISH), que permite determinar la presencia de la deleción en el cromosoma 7q11.2313. La técnica de FISH consiste en utilizar un segmento de ADN marcado con una señal fluorescente (sonda), que hibrida por complementariedad de bases con la zona en estudio, evidenciando la deleción por pérdida de la señal fluorescente (Figura 1). La sonda utilizada (Vysis) para la banda cromosómica 7q11.23 abarca al gen de la elastina (ELN) y a otros genes contiguos.


Figura 1. Hibridación fluorescente in situ (FISH) en cromosomas metafásicos de un paciente con síndrome de Williams. Se observan las señales de referencia (flechas verdes) en ambos cromosomas 7 y la señal crítica en 7q11.23 (flecha amarilla) en sólo uno de los cromosomas 7, es decir, hay deleción.

A los 3 pacientes de mayor edad (13-17 años), por azar todas de sexo femenino, y a 3 voluntarios sanos como controles, se les realizaron pruebas de escucha dicótica y estudios electrofisiológicos en el laboratorio de neurofisiología del Programa de Morfología de la Facultad de Medicina de la Universidad de Chile.

Para establecer la dominancia hemisférica del lenguaje, se utilizó la prueba de escucha dicótica, en que por medio de audífonos se hace escuchar al paciente dos sílabas diferentes, una por cada oído, en forma simultánea; el sujeto sólo es capaz de detectar el sonido presentado en el oído dominante.

Los estudios electrofisiológicos se realizaron con potenciales evocados, registrados a través de 8 electrodos colocados en el cuero cabelludo en diferentes posiciones (frontal, parietal, temporal y occipital). Los registros eléctricos fueron analizados con un polígrafo digital con una interface computacional. Se estudiaron los potenciales N140 y P300 después de un estímulo visual. Para determinar el tiempo de reacción simple, el paciente debe apretar un botón cuando se le presenta un estímulo visual, ya sea con la mano ipsilateral o contralateral a la localización del estímulo. El tiempo entre la aparición del estímulo visual y la respuesta motora al apretar el botón es llamado tiempo de reacción simple18.

La morfología cerebral se evaluó con resonancia nuclear magnética (RNM), realizadas en un Scanner Tesla 2.0, siguiendo procedimientos estándar19.

La evaluación de perfusión cerebral se analizó mediante SPECT cerebral de la distribución de HMPAO Tc99m en la corteza. La adquisición de la imagen se realizó 30 min después de la inyección intravenosa de 20 mCi de Tc-99 HMPAO. Las imágenes fueron comparadas con una base de datos normativa pareada por edad, empleando una escala de color calibrada en desviaciones estándar bajo y sobre el promedio normal. Las imágenes resultantes fueron sobrepuestas con un atlas cerebral de Talairach, ajustado para diferencias de tamaño, mediante el empleo de técnicas estereotáxicas20,21.

RESULTADOS

Nuestro trabajo se inició motivando a los genetistas del país para la derivación de sus pacientes con sospecha clínica de SW para ser estudiados en nuestro laboratorio.

Al comparar las características clínicas de los pacientes con y sin deleción, los signos clínicos (Tabla 1) que causaron mayor confusión en el diagnóstico fueron las narinas antevertidas (72,2 cuando había deleción versus 68,4% cuando no la había), cuello largo y delgado (81,3 versus 81,8%) y boca grande de labios gruesos. La prominencia de la región periorbitaria, el filtrum largo y liso, y la presencia de cardiopatía congénita, especialmente de estenosis supravalvular aórtica, resultaron ser los signos que con más precisión ayudaron en el diagnóstico clínico.


En la mayoría de los casos en que se confirmó el diagnóstico por medio de FISH (FISH positivo) existía una fuerte sospecha clínica (Figura 2), sin embargo, hubo al menos 3 casos en que el FISH no mostró la presencia de deleción (FISH negativo) a pesar que las características fenotípicas eran muy sugerentes del SW.


Figura 2. Paciente con síndrome de Williams: visión frontal del rostro que revela prominencia periorbital y epicanto bilaterales, filtrum largo y labios gruesos.

Dentro de los pacientes con FISH negativo encontramos dos casos con otras anomalías cromosómicas: una niña con un mosaico de síndrome de Turner (45,X/46,XX), y un niño con un material genético adicional en el cromosoma 20, cuyo origen no pudo ser determinado (46,XX,add20q13.3), ya que el estudio de los padres fue normal.

En los pacientes con SW los potenciales evocados (Figura 3) revelaron que el potencial N140 era más elevado y P300 más lento en los pacientes con SW con respecto a los controles.


Figura 3.
A: Potenciales evocados de una base de datos de controles normales.
B: Potenciales evocados realizados en una paciente con síndrome de Williams: el potencial N140 está aumentado y P300 disminuido.

 

El estudio con RNM mostró una anatomía cerebral normal, salvo una paciente que presentaba una moderada ectopia de las toncilas cerebelosas (Chiari I) no asociado con otras alteraciones intracraneanas. En todos los casos los patrones de asimetría perisilviana fueron normales. Esto fue confirmado por la prueba de escucha dicótica, que mostró en todos los pacientes un predominio normal del oído derecho, concordante con el hemisferio cerebral dominante. El SPECT (Figura 4) mostró focos de hipoperfusión frontal e hiperperfusión del cíngulo bilateral, con hiperperfusión parietal derecha en una de las pacientes.


Figura 4. SPECT de un paciente con síndrome de Williams. Muestra focos de hipoperfusión frontal izquierda (flecha blanca), hiperperfusión del cíngulo bilateral (flechas amarillas) e hiperperfusión fronto-parietal derecha (flechas rosadas).
DISCUSIÓN

Existen múltiples estudios que analizan las características clínicas de los pacientes con SW, sin embargo, como lo evidencia nuestro trabajo, el diagnóstico clínico de esta enfermedad no siempre es fácil y algunos rasgos pueden llevar a confusión (narinas antevertidas, boca grande, cuello largo y fino). De ahí la importancia de contar con una herramienta de diagnóstico citogenético molecular (FISH) que permita confirmar la enfermedad.

La técnica de FISH para la banda cromosómica 7q11.23 detecta la deleción del gen de la elastina (ELN) y de otros genes contiguos, tales como la subunidad 2 del factor de replicación C (RFC2), una proteína capaz de unirse al ARN (WSCR1), el homólogo humano del gen frizzled de Drosophila, gen de la sintaxina 1A (STX1A), y LIM kinasa 1 (LIMK1)14,15. La proteína LIMK1 es uno de los componentes de una de las vías de señalización intracelular que regula la interacción proteína-proteína mediada por quinasas, se localiza a 15.4 Kb del extremo 3’ del gen de la elastina y se ha demostrado que se expresa ampliamente en el sistema nervioso central. Su rol en el desarrollo y funcionamiento cerebral es aún desconocido, pero se cree que contribuiría a las alteraciones visuo-espaciales de los pacientes16.

La expresión de la mitad de la cantidad normal de elastina permite explicar algunos de los síntomas del SW, incluyendo la estenosis aórtica supravalvular pues la lámina de la pared arterial es rica en elastina. De hecho, se han encontrado alteraciones del gen de la elastina en pacientes con estenosis aórtica supravalvular familiar y en casos aislados17. De manera similar, la voz ronca y el rápido envejecimiento de la piel pueden deberse, al menos en parte, a que la elastina es necesaria para la ultraestructura normal de las cuerdas vocales y de la piel. La elastina no es expresada en niveles significativos en el cerebro y, por lo tanto, no explicaría el perfil cognitivo de los pacientes con SW, que posiblemente es causado por deleciones o mutaciones de los genes cercanos al locus de la elastina16.

En algunos de los casos analizados, el fenotipo de los pacientes era fuertemente sugerente de la enfermedad, pese a que el estudio de FISH no mostró la presencia de deleción. Nosotros pensamos que estos casos podrían deberse a una etiología genética distinta de la deleción, como una mutación inactivante o una alteración en secuencias regulatorias, como ocurre en otros síndromes genéticos. Otra posibilidad es la pérdida aislada de algunos genes involucrados.

El cariograma realizado a todos nuestros pacientes permitió detectar dos casos de alteraciones cromosómicas diversas (mosaico de síndrome de Turner y un material adicional en el cromosoma 20), ilustrando la necesidad de realizar junto al estudio de FISH un cariograma, para descartar otras anomalías dentro del diagnóstico diferencial.

El potencial N140 ha sido relacionado con el esfuerzo cognitivo requerido para realizar una tarea (en este caso para reconocer la figura distinta entre muchas iguales presentadas secuencialmente en la pantalla de una computadora), mientras que el P300 ha sido asociado con el éxito relativo al efectuar dicha tarea18. El estudio de potenciales evocados con un N140 mayor, estaría relacionado con un mayor esfuerzo cognitivo para lograr realizar las tareas solicitadas, y el potencial P300 podría asociarse al menor éxito de los pacientes en la realización de dichas tareas. Esto es consistente con la mayor latencia en las respuestas y una alta tasa de error en los pacientes en comparación con los controles.

La RNM permitió confirmar la ausencia de alteraciones anatómicas, con excepción del hallazgo de la anomalía de Chiari I en un caso, y sugiere que los individuos con síndrome de Williams mantienen intactas sus capacidades lingüísticas por el desarrollo bastante normal de las estructuras límbicas, cerebelares y de la corteza frontal. La preservación de la asimetría perisilviana sugiere una lateralización funcional normal19. Esto fue confirmado por la prueba de escucha dicótica, que mostró en todos los pacientes un predominio normal del oído derecho (hemisferio izquierdo) en la percepción de sonidos.

Las alteraciones del flujo sanguíneo de la región frontal (hipoperfusión) y del cingulado anterior (hiperperfusión) evidenciadas por medio de SPECT, pueden estar asociadas con el síndrome de déficit atencional que es de alta incidencia en los pacientes con SW20,21. La hiperperfusión parietal en algunos pacientes podría estar relacionada con los defectos visuo-espaciales propios del síndrome. La especificidad de la combinación de estos hallazgos debe ser confirmado en futuros estudios.

Los resultados de nuestro trabajo confirman que existen alteraciones funcionales en el cerebro de los pacientes con SW que podrían explicar, al menos en parte, el peculiar perfil cognitivo característico de estos pacientes. Para confirmar estos resultados se necesita estudiar un mayor número de pacientes para establecer un patrón característico, y compararlos con pacientes de similar coeficiente intelectual sin el síndrome para determinar su especificidad.

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Agradecimientos

El estudio ha sido financiado en parte por el Proyecto Fondecyt 1010816 y parcialmente por un Proyecto de Investigación Clínica, Facultad de Medicina de la Universidad de Chile.


Correspondencia a: Dra. Teresa Aravena Cerda. Sección de Genética, Hospital Clínico de la Universidad de Chile. Santos Dumont 999, 5º piso sector B. Independencia, Santiago, Chile. Fono-Fax: 6788513.
Email: taravena@ns.hospital.uchile.cl