Herencia mitocondrial

Qué es la herencia mitocondrial

Las mitocondrias son los orgánulos que generan la mayor parte de la energía de la célula. Cada una contiene una pequeña molécula de ADN propia, circular y separada del núcleo, con unos treinta y siete genes que codifican piezas de la maquinaria respiratoria. La herencia mitocondrial describe cómo se transmiten esos genes de una generación a la siguiente.

El nombre del orgánulo procede del griego y lo acuñó el microbiólogo alemán Carl Benda en 1898, uniendo mitos (hilo) y chondrion (gránulo), por el aspecto de hilos y granos que las mitocondrias mostraban al microscopio. De ahí pasó el adjetivo a la herencia que involucra ese ADN. Su rasgo distintivo salta a la vista en cualquier árbol genealógico: la transmisión sigue la línea de las mujeres.

Por qué se transmite por vía materna

La razón es mecánica. En la fecundación, el óvulo aporta al cigoto casi todo el citoplasma y, con él, sus mitocondrias. El espermatozoide contribuye con su núcleo, mientras que las pocas mitocondrias alojadas en la pieza intermedia de su cola quedan eliminadas de manera selectiva en el embrión temprano. El resultado es que la práctica totalidad del ADN mitocondrial de una persona viene de su madre, y de la madre de esta, en una cadena que puede seguirse solo por vía femenina.

A este mecanismo se suma un fenómeno de reparto llamado efecto de cuello de botella. Durante la formación de los óvulos, únicamente una fracción de las moléculas de ADN mitocondrial pasa a cada uno, de modo que la proporción de variantes que hereda un hijo puede diferir bastante de la que porta la madre. Existe alguna excepción documentada de transmisión paterna, descrita en contadas familias, pero la norma biológica es la herencia materna.

Homoplasmia, heteroplasmia y umbral

Una célula no guarda una sola copia de ADN mitocondrial, sino cientos o miles. Cuando todas son idénticas, se habla de homoplasmia. Cuando conviven copias normales con copias que portan una mutación, la situación se denomina heteroplasmia, y la proporción entre unas y otras puede variar de un tejido a otro y de un individuo a otro dentro de la misma familia.

Ese equilibrio explica buena parte del comportamiento clínico de las alteraciones mitocondriales. Existe un umbral: la fracción de copias mutadas debe superar cierto nivel para que el tejido acuse la deficiencia energética. Los órganos que más energía consumen, como el músculo y el sistema nervioso, tienden a mostrar antes las consecuencias. Un mismo cambio genético puede, por eso, manifestarse con intensidad muy distinta según la carga que cada persona haya recibido.

Herencia mitocondrial y enfermedad mitocondrial no son lo mismo

Aquí se cuela una confusión habitual. No toda enfermedad mitocondrial sigue la herencia mitocondrial. Una parte de estos trastornos nace de fallos en el propio ADN de las mitocondrias, y esos sí se transmiten por vía materna. Otra parte, sin embargo, se debe a genes del núcleo que fabrican proteínas destinadas a la mitocondria; cuando el origen es nuclear, la transmisión sigue los patrones habituales del núcleo, con frecuencia de tipo recesivo. La etiqueta mitocondrial se refiere al orgánulo afectado, no siempre al modo en que el problema pasa de padres a hijos.

Entre los cuadros que sí obedecen a variantes del ADN mitocondrial figuran la neuropatía óptica hereditaria de Leber y la epilepsia mioclónica con fibras rojas rasgadas, descritas como ejemplos clásicos de este patrón. Su rastro genealógico, de nuevo, apunta siempre a la línea materna.

Preguntas frecuentes

¿Por qué esta herencia se llama mitocondrial?

Porque afecta a los genes que residen dentro de la mitocondria, no en el núcleo de la célula. El nombre del orgánulo lo propuso Carl Benda en 1898 a partir de las voces griegas para hilo y gránulo. Todo lo que se hereda por esta vía procede de esa pequeña molécula circular de ADN que la mitocondria conserva aparte del genoma nuclear.

¿De verdad se hereda solo de la madre?

Como regla, sí. El óvulo aporta el citoplasma con sus mitocondrias y las del espermatozoide se degradan tras la fecundación, de manera que la línea mitocondrial pasa de madres a hijos e hijas, y de ellas de nuevo a la siguiente generación. Se han publicado casos raros de contribución paterna, pero no cambian el patrón general.

¿Enfermedad mitocondrial y herencia mitocondrial significan lo mismo?

No. La herencia mitocondrial es un modo concreto de transmisión, exclusivamente materno, ligado al ADN de las mitocondrias. Una enfermedad mitocondrial es cualquier trastorno de la función de estos orgánulos, y su causa puede estar en el ADN mitocondrial o en genes del núcleo. Solo las primeras siguen la línea materna; las segundas se heredan según los patrones nucleares.

¿Por qué dos hermanos con la misma madre pueden verse afectados de forma distinta?

Por la heteroplasmia y el efecto de umbral. Cada descendiente recibe una mezcla propia de copias normales y alteradas, y solo cuando las alteradas superan cierta proporción el tejido nota la falta de energía. Esa lotería en el reparto hace que la misma variante golpee con dureza a uno y apenas roce a otro.

Referencias

1. Biblioteca Nacional de Medicina de Estados Unidos. ¿Cuáles son las diferentes formas en las que una afección genética puede ser heredada? MedlinePlus Genetics. medlineplus.gov
2. Biblioteca Nacional de Medicina de Estados Unidos. Si hay un trastorno genético en mi familia, ¿cuáles son las posibilidades de que mis hijos tengan la enfermedad? MedlinePlus Genetics. medlineplus.gov
3. Biblioteca Nacional de Medicina de Estados Unidos. Trastornos mitocondriales. MedlinePlus en español. medlineplus.gov
4. Biblioteca Nacional de Medicina de Estados Unidos. Genética. MedlinePlus enciclopedia médica. medlineplus.gov