Introducción

Los marcadores genéticos se definen como cualquier diferencia fenotípica controlada genéticamente y utilizada en hacer análisis genético. El gen por otra parte es una estructura específica, operacionalmente particulada, definida linealmente por una secuencia ordenada de elementos que tienen la propiedad de autoduplicarse y transmitirse en el es­pacio y en el tiempo en forma casi inva­riable y determinar en el interior de la célula de producción de proteínas funcionales y estructurales que caracterizan la vida. Los genes son, por lo tanto, res­ponsables de la vida de cualquier organismo.

Estos conocimientos que forman par­te de la Ciencia Genética han sido y son utilizados en la práctica agropecuaria para mejorar animales y plantas con el objeto de obtener, a través de selección, organismos con alto índice de rendimiento, rusticidad y resistencia a enfermedades y/o condiciones ambientales extremas.

Desde el punto de vista de la Salud o de la Producción Pecuaria, sabemos que existen organismos con alto o con bajo rendimiento. Sabemos también que el esfuerzo de la Selección Animal está dirigido a encontrar genes o combinaciones de genes que generen organis­mos de alto rendimiento y que sean de óptima condición.

El problema radica en el 'como visua­lizar' los genes óptimos o adecuados para poderlos manejar y mediante cruzamientos dirigidos obtener los organis­mos esperados. Visualizamos los genes a través de sus productos proteicos y cada vez que a través de algún método evidenciamos una proteína estamos re­velando el gen encargado de elaborarla.

 

 Trabajo financiado por Proyecto 20.31.07

Métodos

Los métodos más empleados para evidenciar proteínas y/o glicoproteínas en los tejidos o en los líquidos orgáni­cos son las técnicas inmunológicas de: aglutinación, precipitación o lisis (apli­cadas en grupos sanguíneos y lectinas) o la electroforesis ( aplicada para visua­lizar y separar isoenzimas, seguida de tinción histoquímica); técnicas que en la actualidad se consideran como mé­todos de elección para revelar marca­dores genéticos que resultan de la acti­vidad génica.

El estudio de los marcadores genéti­cos tiene varias aplicaciones prácticas, entre las cuales es interesante analizar las siguientes:

- Identificación de los individuos desde el punto de vista genotípico. - Verificación de parentezco. - Estudio y participación en la defini­ción biológica de las razas animales. - Conocimiento del nivel de consangui­nidad de un hato o un criadero. - Correlación entre los genes revelados por los marcadores genéticos y la resistencia y/o susceptibilidad a determinadas enfermedades.  - Conocimiento de la estructura genéti­ca de las poblaciones de animales silvestres que constituyen reservas gené­ticas y que forman parte de nuestro pa­trimonio.

Dada la importancia que Grupos Sanguíneos, Lectinas e Isoenzimas tienen, la actividad de investigación que en torno a ellos se hace se centraliza en una Sociedad Internacional de Grupos Sanguíneos Animales (ISABR), la que normaliza y controla los reactivos que se elaboran. Además edita una Revista: 'Animal Genetics' (previamente 'Animal Bloocis Groups and Biochemical Gene­tics') como el órgano oficial de la misma.

Grupos sanguíneos

Los Grupos Sanguíneos son marca­dores genéticos ampliamente conocidos y se hacen evidentes en la membrana celular. Una gran cantidad de investiga­dores y publicaciones en el área inmu­nológica han llevado finalmente al concepto que la membrana plasmática cum­ple, además de sus múltiples funciones en la vida de la célula, con ser el sitio que evidencia en su superficie 'señales' características de cada individuo (indivi­dualidad biológica, 'self'). Estas señales son glicoproteínas y/o lipoproteínas cu­ya estructura es consecuencia de la acti­vidad de los genes del individuo.

Debido a la variedad de estructuras encontradas, y según el modelo de Singer y Nicholson se considera a la membrana plasmática como formada por un mosaico de antígenos ('señales') que emergen en su superficie, evidenciando lo propio.

Este concepto es fundamental para lo que nos preocupa porque permita for­marse la idea que en la superficie celular emergen numerosos antígenos de mor­fología diversa que son consecuencia de la actividad génica, y que además cada individuo tiene un mosaico particular, distinto al de cualquier otro individuo, excepto su gemelo.

Un excelente ejemplo de la manera en que se elabora un antígeno o también en que forma se establece la relación gen-estructura, lo constituyen los antíge­nos del Sistema ABO constituidos por oligosacáridos de superficie unidos a glicolípidos de la membrana plasmática.

Estos oligosacáridos son estructura­dos secuencialmente mediante glicosil­transferasas específicas, durante la biosíntesis del antígeno, en una secuencia semejante a la de una vía metabólica, como se indica en la Figura Nº1.

Figura Nº1: Esquema de la relación que existe entre los genes y una vía metabólica para la biosíntesis de un antígeno de membrana. (A) Sustancia precursora; (B) Compuesto intermediario y (C) Producto final (antígeno).

La relación entre los genes de Gru­pos Sanguíneos, sus productos y la sustancia de Grupos Sanguíneos o antíge­no, se muestra en la Figura Nº 2.

Figura Nº2:  Relación entre genes y grupos sanguíneos del sistema ABO. Los genes h* O* son amorfos es decir, no tienen efecto detectable en el precursor.

Un poco más de detalle apreciamos en la Tabla Nº1, en que se observan tres sistemas genéticos no ligados, y desig­nados por ABO, Hh y Lewis que codifi­can para las enzimas (glicosiltransfe­rasas) que determinan la estructura de estos sistemas.

Para poner en evidencia estos antíge­nos se emplean anticuerpos naturales o inducidos, isólogos o heterólogos. La presencia del antígeno se revela por aglutinación, precipitación o tisis.

Mediante antisueros y cruzamientos dirigidos se han evidenciado los siste­mas de Grupos Sanguíneos que corresponden a los diversos productos de la actividad de genes que forman series alélicas. Cada producto o antígeno se puede caracterizar a su vez por uno o más anticuerpos (isotipos) dirigidos a identificar uno o más factores (epitopos) que forman el antígeno. Este hecho le da a estos Sistemas una considerable com­plejidad.

TABLA N° 1 Sistemas genéticos, alelos y productos génicos responsables de las especificidades ABH y Lewis

Sistema Génico

Alelos

Producto del gen

Azúcar que se agrega al precursor

G.S.

ABO

IA

N Acetil D Galactosamina transferasa

Gal Nac

A

-

IB

D galactosil transferasa

D Gal.

B

-

i

No hay producto génico funcional

-

O

Hh

H

L Fucosil transferasa

Fucosa

H

-

h

No hay producto génico funcional

-

-

Lewis

Le

L fucosil transferasa

Fucosa

Lewis

-

le

No hay producto génicofuncional

-

-

Para diagnosticar los antígenos se emplean antisueros y cruzamientos dirigidos que revelan segregación y asocia­ción independiente cuando se eviden­cian sistemas.

Los Grupos Sanguíneos han sido estudiados en las especies domésticas desde comienzos de 1900 cuando se emplearon para establecer relaciones taxonómicas o para solucionar proble­mas de patología clínica. Capítulo aparte lo constituyen los antígenos leucocita­rios que se inician con los estudios de Gorer P.A. (1936) en el ratón. A partir del año 1960 estos comienzan a se estudia­dos en los animales domésticos y hoy constituyen un importante capítulo den­tro del área de la Genética. (Gotze D., 1977).

GRUPOS SANGUÍNEOS DEL CABALLO

En el se describen isoanticuerpos na­turales que en un comienzo se pensó, podrían ser de utilidad en la identifica­ción del fenotipo. Primero Podliachouk L. posteriormente C. Stormont et al., (1964), establecen que el método de la isoinmunización o de la heteroinmunización son más adecuados para elaborar sueros reactivos que permitan diagnosticar el fenotipo (Grosclaude F. 1980).

Actualmente se emplean en la identi­ficación del fenotipo del caballo 7 siste­mas de Grupo Sanguíneo que junto a las isoenzimas del suero garantizan un 96% de seguridad en el diagnóstico del feno­tipo individual. (Bowling T.A. comunicación personal). Los sistemas A y D son los más complejos y se caracterizan por la existencia de 7 factores (epitopos) pa­ra el Sistema A y de 10 factores para el Sistema D.

Es interesante hacer notar además, que en el caballo se describe una enfermedad hemolítica semejante a la que presenta el sistema Rh del hombre. (Mancilla et al., 1986).

Por último, los trabajos más recientes estudian el comportamiento de algunos factores (Bowling T.A., 1986), la aparición de otros o el empleo de los mismos para distinguir distintas razas.

GRUPOS SANGUÍNEOS DEL BOVINO

La investigación en Grupos Sanguí­neos del bovino ha sido mucho más in­tensa que en las otras especies. El primer estudio genético lo realiza Stor­mont C. el que posteriormente (Stormont C. 1978) publica una muy interesante y clásica revisión en esta especie con excelente y abundante información.

Actualmente se admite la existencia de 11 sistemas, que se señalan en la Tabla Nº II.

TABLA N° II  Sistema de Grupos Sanguíneos en bovinos, con sus correspondientes  factores y subtipos

Sistemas de Grupos Sanguíneos

Factores

Subtipos

A

4

2

         B

31

31

         C

4

9

F

4

4

J

1

-

L

1

-

M

2

2

S

7

7

Z

3

2

R'

2

-

T'

1

1

Objeto de un buen número de traba­jos ha sido la llamada sustancia J del bovino que ha sido homologada en cuanto a su origen al antígeno H humano y R ovino.

Se sabe que esta sustancia es un constituyente normal del suero que pue­de ser adquirida por los glóbulos rojos de tal manera que éstos son lisados por sueri anti J. La cantidad de sustancia J presente en el suero o en las células de un individuo es constante pero sufre fluctuaciones estacionales.

Desde este punto de vista la sangre del bovino puede ser dividida en 3 gru­pos: JCS tiene sustancia J en el suero y células, JS sólo en el suero, ja aquellos sin sustancia J pero cuyo suero puede contener anti J. La herencia de estas 3 clases se explica mediante una serie alé­lica de 3 genes: JCS, JS y Ja en ese orden de dominancia.

Finalmente, debemos decir que en Chile probablemente el único trabajo en este aspecto es el de Roa H. (1971) quien realizó diagnóstico de parentezco en bovinos, mediante antisueros obteni­dos en ISABR.

GRUPOS SANGUÍNEOS DEL CERDO

Desde las investigaciones de Szyma­nowski Z. et al., y confirmados por Andre­sen E. (1978), se describen en el cerdo 3 tipos de individuos de acuerdo a la presencia o ausencia del factor A en las células y también en base a la presencia del anticuerpo correspondiente (anti A) en el suero. Se demostró que el factor A presenta similitud con el factor A humano y R de la oveja.

Mediante la técnica de isoinmuniza­ción y absorción Andresen E. (1978) estableció una base más amplia para los Grupos Sanguíneos del cerdo; describió 10 sistemas (A, D, E, F, G, H, I, J, K, L) cada uno con un número variable de factores, siendo el sistema E el más complejo.

En 1961 Brauner-Nielsen describe el sistema M y durante la realización del Test Internacional de Comparación de Grupos Sanguíneos del cerdo en 1980 se agregan a los anteriores los Sistemas N y O (Society News 1981). Por último resulta ilustrativo respecto a los avances que se hacen en este campo lo que comunica Brandt H. et al. (1986) quienes utilizan sistemas computacionales pa­ra entregar esta información a los criado­res . Existe finalmente una abundante información respecto a la manera en que los Grupos Sanguíneos concurren al conocimiento del genotipo del cerdo a través de la confección de su Mapa Ge­nético.

En Chile es necesario destacar el aporte de Hammerli F. et al. (1977) quie­nes elaboran isoantisueros, algunos de los cuales actúan como marcadores al segregar en cruzamientod dirigidos.

GRUPOS SANGUÍNEOS DE LA GALLINA

Landsteiner K. y Miller C.P. pusieron en evidencia 8 antigénos mediante un suero anti de conejo absorbido con gló­bulos rojos. Posteriormente Tood C.H. estudio el de elaboración de reactivos séricos utilizables como marcadores ge­néticos mediante isoinmunización. (Cita­dos por Briles W.E. 1950).

Briles W.E. es tal vez el principal investigador en esta especie, junto a sus colaboradores (1950) y mediante sueros isoinmunes pudo distinguir 11 locigéni­cos. En la actualidad se admiten para la gallina 10 Sistemas de Grupos Sanguíneos estos son A, B, C, D, H, I, K, L, N, y P. En nuestro país es necesario mencionar el aporte hecho por H. Roa (1971). Poste­riormente, Alay F. (1975), Arriagada A. (1982) y Mella P. (1984) iniciaron una línea de investigación en gallinas co­menzando por la elaboración de in­munsueros y su comparación con in­munsueros elaborados por ISABR; hi­cieron la caracterización' de diversas líneas de gallinas en función de las fre­cuencias génicas para determinados reactivos séricos; procedieron a la verifi­cación de parentezco en descendientes cuyos padres se desconocían, etc., siendo por lo tanto, hasta ahora, la especie que más se ha estudiado bajo este aspecto en Chile.

Isoenzimas

Constituyen otro importante grupo de marcadores genéticos. El término fue ideado por Market C. y Moller como una definición operacional que engloba múl­tiples formas enzimaticas. Las isoenzi­mas se definen como enzimas que cumplen la misma función pero difieren ligeramente en su estructura primaria y por lo tanto, en su carga eléctrica. El mé­todo de separación de proteínas, que difieren ligeramente entre sí, es el electro­forético. Smithies introdujo el almidón como medio de soporte y definió por pri­mera vez la noción de polimorfismo genético en las proteínas séricas. No­ción definitivamente demostrada me­diante el determinismo mendeliano en la transmisión de esta variación.

Dos años más tarde Hunter M. y Mar­kert C. idearon aplicar a los geles de al­midón métodos histiquímicos de colora­ción para la detección de enzimas después de realizada le electroforesis. Este método permite localizar muy preci­samente en el gel aquellas moléculas que presentan la actividad estudiada (autores anteriores citados por Harry H. et al. 1977).

El enorme interés de esta técnica radica en que revela el producto de la actividad de un sistema genético ele­mental, es decir de un locus.

Si en un gel se colocan varias mues­tras (provenientes de distintos indivi­duos), es posible realizar un verdadero análisis locus por locus y comparar diversos organismos.

El análisis se basa en que aparecen patrones de bandas cuyo número y características dependen de la estructu­ra de la enzima que en ese momento se estudia (homomérica, dimérica, trimérica o tetramérica), de la constitución genotí­pica de individuo (homocigotoo hetero­cigoto) y de la presencia o no de muta­ciones que alteren la estructura primaria de la enzima determinando una migra­ción diferencial. (Harry H. et al., 1977).

En las especies domésticas las iso­enzimas son objeto de intensos estudios por su facilidad de observación y porque no requieren de la elaboración de sueros reactivos como ocurre con los Grupos Sanguíneos. La literatura en este aspecto es cada día más abundante.

El estudio de las isoenzimas en las especies domésticas revela que en el bovino, por ejemplo, se describen 25 locigénicos polimórficos utilizables como marcadores genéticos, los que se expre­san como sigue: 10 en el plasma, 8 en los glóbulos rojos y 7 en los glóbulos blancos. A modo de ejemplo respecto a su notación en esta especie citamos la Albúmina plasmática: símbolo del locus Al; símbolo de sus alelos (G), A, (D,E,F), B, (C), (Los paréntesis indican que la nomenclatura no está aceptada interna­cionalmente). Es importante hacer notar que Womack J.E. et al. (1986) emplean 28 de estos marcadores asociados a la técnica de hibridación celular (hamster/ bovino) para confeccionar el mapa ge­nético del bovino.

En el caballo, en cambio, el número de polimorfismos descritos es menor. En el suero se describen 7 isoenzimas polimórficas y en los glóbulos blancos 3 siendo la serie más larga la del locus transferrina del suero (Tf) con 6 alelos.

Anderson L. y Sandberg K. utilizan es­tos marcadores para confeccionar el mapa genético y para hacer análisis de ligamiento o también para establecer fre­cuencias génicas en algunas razas equi­nas de USA (Bowling A.T., 1986).

En el cerdo se describen 7 loci polimórficos ampliamente utilizados en la confección de mapas genéticos. Algu­nos de estos marcadores han siod aso­ciados a la predicción de la susceptibili­dad al síndrome de stress porcino (Mabry J.W. et al., 1983).

En la gallina se describen isoenzimas en el suero, en los glóbulos rojos o en la yema del huevo. La literatura señala has­ta el momento 7 enzimas polimórficas que han sido utilizadas para la confec­ción del mapa genético o para asociarlo a determinadas enfermedades.

En nuestro país estos métodos pare­cen no haber sido utilizados en las espe­cies domésticas pero sí en otras (Monto­ya R. et al., 1984, Alay F. et al., 1983).

Lectinas

Son proteínas o glicoproteínas lla­madas también 'Fitohemoaglutininas' que presentan la propiedad de unirse a los azúcares de la superficie celular (Sharon N., 1981). Dicha unión es seme­jante a la de las enzimas con su sustra­to y/o a las de anticuerpo con su antí­geno.

Una lectina es una proteína o glico­proteína multivalente, que se une en forma específica y reversible a ciertos azúcares, que aglutina células anima­les y vegetales y/o precipita polisacári­dos, glicoproteínas o glicolípidos. Su nombre lo debe a sus características de selectividad y deriva del latín lege­re: 'escoger'.

Debido a la selectividad de la res­puesta de agutinación, las lectinas sir­ven como sustancias de prueba para la identificación o localización de la distri­bución de los azúcares que forman parte en la superficie de la célula.

Pueden distinguir glóbulos rojos que pertenezcan a diferentes grupos sanguí­neos, células malignas de normales, estimular la división de linfocitos actuando como una sustancia mitogénica, razón por la cual son una herramienta muy im­portante para estudios inmunológicos (Sharon N. 1981). En los últimos años se han ampliado hacia aspectos cromosó­micos.

Respecto a la propiedad de aglutinar glóbulos rojos humanos hay lectinas es­pecíficas para los Grupos Sanguíneos A, A1, B, M, N y H, que se unen a los deter­minantes antigénicos presentes en la superficie de los eritrocitos.

En las especies domésticas estos estudios se inician con Scheinberg S.L. et al., quien a partir de extractos de Phaseolus vulgaris identifica el antígeno 'Hi' en el glóbulo rojo de la gallina. Sellel J. estudia el efecto de una lectina de Helix pomatia en los glóbulos rojos de bovino; Ikemoto S. et al. a partir de ex­tractos de Tulapia gesneriana separa glóbulos rojos de oveja en positivos y nega­tivos y detecta el antígeno T que se heredará como autosómico dominante; Mizutani M. define 2 aglutinógenos en glóbulos rojos de gallina mediante una lectina aislada de Solanum tuberosum (autores citados por Sharon N. 1981). En nuestro país Alay F. et al., (1974-1977­1987) informa de la existencia de lectinas en numerosas plantas autoctonas y su posible utilización como marcadores genéticos por su capacidad de aglutinar los glóbulos rojos del hombre y anima­les, y que además podrían en el caso de evidenciar segregación, reemplazara los antisueros isólogos o heterólogos.

Consideraciones generales

Antes de terminar esta breve exposi­ción sobre los diversos marcadores ge­néticos que se emplean en Medicina Veterinaria es necesario insistir en la impor­tancia que ellos tienen en la descripción del genotipo, en el análisis de parentesco, en la confección de mapas genéticos y, lo que es más importante, en los esfuerzos que se hacen para relacionar estos marcadores genéticos con rasgos de importancia económica. En este aspecto no sólo juegan su rol los marcadores genéticos mencionados, sino también los que forman el Complejo Mayor de Histocompatibilidad (MC.) que actualmente se describe en todas las especies domésticas (Gotees D., 1977). En la XX Conferencia Internacio­nal sobre Grupos Sanguíneos Animales y Polimorfismos Bioquímicos realizada en 1986, Vaiman M. hizo una revisión y puesta al día de los mismos. Por otra par­te en esta revisión se mencionan nume­rosos ejemplos que relacionan el M.H.C. con caracteres de importancia económi­ca en diversas especies. En la gallina es­tá demostrada la resistencia a la enfer­medad de Marek que presentan algunos haplotipos de M.H.C. o en la oveja la resistencia a nematodes la asociación en el bovino entre estos marcadores y la resistencia a la mastitis o por otra parte la asociación entre Grupos Sanguíneos y velocidad y resistencia en el caballo.

Respecto al M.H.C. (p) del ratón es necesario mencionar la abundante pro­ducción científica de los colegas Hoec­ker G. y Pizarro O. (citados por Vergara U.1982) quienes han contribuido en forma muy importante al conocimiento de este locus, fundamental en la inmuno­logía moderna.

Finalmente y en función de la brevedad, cabe señalar que en esta revisión no he­mos incluido a ovinos, caprinos, felinos, cánidos,etc. en los que también se des­criben estos polimorfismos genéticos (Goetze D. 1977).

Por último, debemos hacer notar que la difusión y empleo de estas técnicas en el campo de la certificación de transacciones de reproductores de valor, en los programasde selección animal y en la prevención de patologías darán un lugar prominente al grupo profesional encargado de manejarlas y arbitrarlas.

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