Les distròfies musculars progressives constitueixen un grup de malalties  d’etiologia diversa i de gravetat diferent, la naturalesa hereditària de les quals es coneix des de fa temps. Són malalties caracteritzades per una degeneració progressiva de les fibres musculars amb una necrosi regeneració característica, cosa que comporta una hiperplàsia del teixit connectiu. L'afectació és essencialment esquelètica, però el teixit miocàrdic i el múscul llis poden estar igualment afectats, encara que no constantment. L'edat d'inici del procés és difícil de determinar, ja que l'afectació histològica pot precedir les primeres manifestacions clíniques, com testimonien els casos descoberts fortuïtament en la infància, sobre la base d'una elevació de l'enzim creatina quinasa.

El procés distròfic es manifesta per un dèficit de la força muscular i una atròfia de les masses musculars, la qual, de vegades, està emmascarada per una hipertròfia conjuntivoadiposa. Inicialment afecta la musculatura de les cintures i de les regions proximals dels membres. El procés evoluciona progressivament, i afecta les extremitats distals en un estadi tardà. Les principals fonts de minusvalidesa són: la pèrdua progressiva de la deambulació, l’afectació de l'estàtica raquidiana amb desenvolupament d'una cifoescoliosi, les retraccions tendinoses, i finalment la insuficiència respiratòria. Aquest esquema evolutiu varia considerablement, tant en l'edat d'inici com en el ritme evolutiu.

El 1884, Erb va ser el primer a reagrupar les seves observacions, les realitzades per Duchenne, Landouzy i Déjerine sota la denominació general de distròfia muscular. Va ser necessari esperar gairebé un segle perquè la renovació de la patologia muscular originada per l'arribada de noves tècniques (histoquímica, microscòpia electrònica, entre altres) perquè aquestes distròfies fossin objecte d'una nova classificació realitzada el 1954 per Walton i Natrass. Per primera vegada, a més dels elements histològics i clínics, es tenien en compte les diferents formes de transmissió hereditària. D'aquesta manera, va ser possible distingir les formes recessives lligades al sexe (distròfia muscular de Duchenne, distròfia muscular de Becker), les formes de transmissió autosòmica dominant (distròfia muscular de Landouzy-Déjerine o distròfia facioscapulohumeral) i les formes autosòmiques recessives (forma descrita per Erb). Poc a poc, altres entitats han anat enriquint aquesta classificació, com la distròfia muscular d’Emery-Dreyfuss el 1966 (distròfia muscular recessiva, lligada al sexe amb afectació cardíaca i retracció de colzes) i, posteriorment, la distròfia muscular autosòmica recessiva severa del nen, també anomenada SCARMD (severe childhood autosomal recessive muscular dystrophy) descrita inicialment a Tunis en els anys 1980.

La distrofina és la proteïna deficitària de les distròfies musculars de Duchenne i de Becker. Va ser descoberta el 1987 mitjançant una estratègia anomenada, en  aquell temps, genètica inversa, és a dir, mitjançant la recerca prèvia del gen en el locus mórbido corresponent (locus DMD en Xp21.2) i la deducció de la seva seqüència codificadora. L'estudi d'aquesta proteïna, de la seva patologia i de les seves conseqüències mòrbides (distròfies musculars de tipus Duchenne, Becker, o altres manifestacions reagrupades sota el terme de distrofinopatías) no és l'objectiu d'aquesta exposició. No obstant això, atès que la posterior identificació de gens responsables d'un cert nombre de distròfies musculars autosòmiques emana directament del descobriment de la distrofina, és convenient recordar certes nocions.

Esquemàticament, l'absència de distrofina és l'origen del quadre sever de la distròfia muscular de Duchenne (DMD). La DMD resulta de mutacions sense sentit (nonsense) en el gen de la distrofina (un gen gegant de 2,3Mb). Aquestes mutacions són generalment delecions de talla variable que originen un decalatge del quadre de lectura de la proteïna (65% dels casos). Les mutacions puntuals, de tipus missense  o amb error de sentit, o les que pertorben l’empalmament (splicing), són molt menys freqüents. Les formes menys greus, reagrupades sota la denominació de distròfia muscular de Becker (DMB), són degudes a una disminució major o menor de distrofina, generalment associada a una deleció d'un o diversos exons amb manteniment del quadre de lectura de la proteïna. La distrofina és una proteïna de 427 kDa, expressada en el múscul i les neurones. Està emparentada amb les proteïnes del citoesquelet per dos dels seus quatre dominis: el domini N-terminal, que recorda l’actinina, i el domini central, molt pròxim per la seva configuració a l’espectrina. En el múscul, la distrofina està localitzada sota el sarcolema.

El descobriment de l'estreta associació de la distrofina amb una proteïna de la membrana sarcolèmmica, ha permès postular un model bioquímic en el qual la distrofina s'uniria a l’actina del citoesquelet a través del seu extrem N-terminal, i a les proteïnes del sarcolema a través del seu extrem C-terminal (1). Al llarg de l'extracció de les proteïnes del sarcolema, la distrofina copurifica amb diverses glicoproteïnes transmembranàries, prova bioquímica de l'existència d'un complex anomenat DAG (dystrophin-associated glycoproteins). Els múltiples components d'aquest complex han estat progressivament identificats gràcies als treballs concorrents de dos equips: el de Campbell als Estats Units i el d’Ozawa al Japó.

Les proteïnes del sarcolema es classifiquen en tres complexos, segons la classificació proposada per Ozawa:

1)     El complex distroglican (DG) que comporta dues subunitats: l'a -DG (156 kDa), enterament extracel·lular, i el b -DG (43 kDa) transmembranari, ambdós derivats d'un mateix gen situat sobre el cromosoma 3.

2)      El complex sarcoglican (SG), integrat per almenys quatre glicoproteïnes transmembranàries: a-SG (50 kDa), b-SG (43 kDa), c-SG (35 kDa), d-G (35 kDa) i una proteïna de 25 kDa no glicosídica.

3)     El complex de les sintrofines (intracitoesquelètic). D'aquesta manera es dibuixa una cadena contínua entre el citoesquelet intracel·lular i la matriu extracel·lular, en què la localització de la distrofina suggereix una funció mecànica d'estabilització al llarg de la contracció muscular.

L'observació, el 1991, d'una caiguda dels DAG en el múscul dels malalts afectats de malaltia de Duchenne atribuïa a la distrofina, per vegada primera, un paper en el manteniment de la cohesió del complex, i proporcionava un esclariment sobre la fisiopatologia de les distròfies musculars progressives. Aquest descobriment ha constituït un veritable fil conductor de l’etiologia molecular d'algunes distròfies musculars autosòmiques recessives.

En efecte, era temptador imaginar que aquestes distròfies musculars, algunes de les quals no es distingeixen de les distròfies de Duchenne o de Becker més que per l'afectació dels dos sexes, podrien correspondre a una patologia primària d'alguna de les glicoproteïnes associades a la distrofina. Aquesta hipòtesi va ser reforçada per l'anàlisi immunohistoquímic de biòpsies musculars que mostraven el descens de la proteïna de 50 kDa, anomenada també 50 DAG, contrastant amb la conservació de la distrofina. Aquesta reducció va ser inicialment detectada en pacients magribins i libanesos que presentaven un quadre de SCARMD. Aquesta aparent especificitat etnogeogràfica va fer batejar la proteïna 50 DAG  amb el nom d’adhalina  (adhal significa múscul en àrab). De fet, casos de SCARMD van ser descrits a continuació a Europa, Brasil i Japó. Quedava per demostrar que l'anomalia observada en els SCARMD resultava d'un defecte primari en el gen corresponent. Les anàlisis genètiques de les famílies afectades van demostrar posteriorment l'heterogeneïtat genètica de les distròfies musculars autosòmiques recessives amb dèficit d’adhalina.

El 1995 es va proposar una nova nomenclatura per a les distròfies musculars autosòmiques recessives. Aquesta classificació reagrupa totes les entitats clíniques sota la sigla general de LGMD (limb-girdle muscular dystrophy), sense tenir en compte ni les diferències fenotípiques, ni la classificació nosològica clàssica. La nova nomenclatura genètica només té en compte el caràcter dominant ( categoria LGMD1 ) o recessiu ( categoria LGMD2 ), i els diferents loci definits mitjançant l'anàlisi del lligament queden identificats per lletres. Aquesta nomenclatura purament genètica és de vegades font de confusió per als clínics, però està plenament justificada en una perspectiva de genètica inversa, en la qual els gens són directament identificats sobre el genoma i les proteïnes específiques deduïdes de les seqüències codificadores d'aquests gens. A més, avui sabem que una malaltia aparentment monomorfa pot ser deguda a l'afectació alternativa de diversos gens distints (heterogeneïtat genètica), i, inversament, mutacions diferents en un mateix gen poden induir patologies fenotípicament distintes (heterogeneïtat clínica).

El caràcter operatiu d'aquesta nomenclatura ha estat plenament demostrat amb la individualizació de les distròfies musculars amb dèficit d’adhalina. Aquestes van ser inicialment localitzades sobre el cromosoma 13 definint un primer locus denominat LGMD2C. No obstant això, altres famílies no presentaven lligament amb el cromosoma 13. La clonació del gen de l’adhalina va permetre identificar el locus en 17q21, indicant que l'absència d’adhalina dels SCARMD lligats al cromosoma 13 era necessàriament un fenomen secundari.

Altres gens de LGMD van anar a continuació identificats seguint la mateixa anella de l DAG: 35 DAG per al locus LGMD2C, 43 DAG per a un locus sobre el cromosoma 4 (LGMD2I) (4,5) i una altra proteïna de 35 kDa en el locus LGMD2F (5q33). Les proteïnes corresponents a aquests quatre loci formen part del complex sarcoglican (SG), i en conseqüència han estat rebatejades: a-SG, (per a l’adhalina) en el locus LGMD2D, b-SG en el locus LGMD2I, g-SG en el locus LGMD2C i d -SG en el locus LGMD2F. El terme adhalina ha quedat definitivament reemplaçat pel d’asarcoglican.

La falta d’anticossos capaços de reconèixer específicament la calpaina 3 i, en absència de mètode de dosificació enzimàtica específica, l’impacte d’aquestes mutacions en l’àmbit de la proteïna no ha pogut ser estudiat.

El locus de la LGMD2A va ser inicialment localitzat en una població endogàmica de l’illa de la Reunió. Els malalts presentaven una forma de distròfia de cintures, clínicament semblant al quadre descrit per Erb (7), i per tant distint al de les SCARMD. El quadre clínic està marcat, almenys en el seu inici, per una afectació muscular simètrica i selectiva, que implica sobretot la part posterior de les natges i dels braços, sense macroglòssia ni hipertròfia de panxells. L'espectre evolutiu és molt ampli: l'edat d'inici dels trastorns se situa cap a la segona dècada de vida i l'edat de pèrdua de la deambulació, per regla general, cap als 30 anys.

L'anàlisi de lligaments en famílies d'aquesta població va mostrar lligament amb marcadors del braç llarg del cromosoma 15. Aquesta localització es va confirmar posteriorment en famílies d'altres poblacions diferents. L’estudi genotípic de nous marcadors del cromosoma 15 ha permès enquadrar el locus LGMD2A en l'interval 15q15.1 i 15q21.1. L'establiment d'un mapa de transcrits d'aquesta regió, va permetre detectar dues seqüències expressades específicament en el múscul esquelètic, una de les quals codificava una proteasa intracel·lular: la calpaina 3 (CANP3). Una exploració sistemàtica ha permès posar en evidència mutacions en pacients LGMD2A, validant així el gen d'aquesta calpaina com a responsable de la malaltia.

Dels cinc gens de distròfia muscular autosòmica recessiva recentment clonats, quatre codifiquen per a proteïnes d'estructura del sarcolemma, mentre que el gen de la calpaina 3 correspon a un enzim proteo lític. Les calpaines són proteases no lisosòmiques que tenen una suposada funció reguladora. Comprenen dos isoenzims ubiqüitaris, CANP1 i CANP2, dues proteïnes específiques de l'estómac i CANP3, pròpia del múscul esquelètic. Contràriament a les calpaines ubiqüitàries, la calpaina 3 és activa a concentracions intracel·lulars fisiològiques de Ca2+.

El gen humà CANP3 està constituït per 24 exons que recobreixen almenys 45 Kb d’ADN genòmic. Més de 60 mutacions CANP3 repartides al llarg del gen han estat identificades fins a l'actualitat. Les mutacions recurrents representen menys del 25%, la majoria dels casos són resultat, per tant, de mutacions úniques. Tots els tipus de mutacions han estat observats, llevat de grans delecions, insercions, duplicacions, o mutacions en el promotor. Aquesta gran heterogeneïtat de defectes moleculars del gen CANP3 s'ha observat en les famílies estudiades de diferents països: Espanya, França, Brasil, Israel, Itàlia, Japó, Líban, Suïssa, Turquia, Estats Units , incloses algunes poblacions genèticament tancades (població amish, basca i de l’illa de la Reunió).

Les sarcoglicanopaties són degudes a mutacions recessives en un dels quatre gens ja clonats del complex sarcoglican. Atès que els anticossos dirigits contra l'a-SG van ser els primers que s’obtingueren, i durant molt temps els únics utilitzats, la majoria dels casos han estat identificats sobre la noció d'una a-SG significativament disminuïda que contrasta amb una distrofina anormal.

El defecte primari d'un gen del complex SG origina un dèficit marcat de la corresponent proteïna, dèficit que repercuteix secundàriament sobre la quantitat de les altres tres proteïnes associades del complex SG, sense disminució, ni dels distroglicans, ni de la distrofina (10). La patologia genètica confirma d'aquesta manera la realitat biològica del complex SG, bioquímicament individualitzat per l'equip d’Ozawa (2). Es tracta d'un exemple típic del que podríem anomenar una "patologia de dòmino": l'absència d'una de les peces pertorba el conjunt del complex, bé alterant la seva estabilitat, bé impedint la seva formació. Encara existeixen pocs exemples d'aquest tipus de patologia, els primers casos de la qual han estat aportats per la patologia de l'aparell citoesquelètic eritrocitari.

Les mutacions del gen a SG són les més ben conegudes, ja que aquest gen ha estat el primer a ser identificat. Es tracta de mutacions puntuals que afecten preferentment els exons 3 i 5. Poden subdividir-se en mutacions sense sentit (nonsense) i mutacions amb error de sentit (missense). Com és d'esperar, les primeres impedeixen qualsevol producció de proteïna. En els casos de mutacions amb error de sentit també es dóna un clar efecte quantitatiu, però en una anàlisi mitjançant transferència de proteïnes(Western blot) són visibles les traces de SG. El mateix passa per alguns exemples de mutacions amb error de sentit dels altres gens del complex sarcoglican, cosa que reforça la hipòtesi d'una patologia d'interaccions.

Algunes mutacions, com la mutació a-R77C, són particularment freqüents. El fet que s'hagin trobat haplotips diferents i en diferents poblacions indica que es tracta de mutacions recurrents.

En el gen g-SG, dues mutacions amb efecte fundador han estat posades en evidència en dues poblacions fortament consanguínies. Una és la mutació g -SG D521-T, prevalent a Àfrica del Nord (també trobada a Brasil), associada amb un al·lel rar del marcador intragènic D13S232. L'altra mutació g-SG C283I, associada a un altre al·lel del marcador D13S232, és pròpia dels gitanos d'Europa occidental. En aquest últim cas, la reconstitució d'un haplotip ancestral ha permès datar la mutació a més de 60 generacions, és a dir abans de la data presumible de l’emigració històrica dels gitanos de l’Índia.

La individualització recent de les sarcoglicanopaties al si de les distròfies musculars autosòmiques recessives ha suscitat un cert nombre d’interrogacions. Una de les primeres qüestions que se'ns planteja és quantificar aquestes distròfies de cintures recessives dintre de les distròfies musculars progressives. No és fàcil respondre aquesta qüestió mentre el diagnòstic molecular de les distròfies musculars no hagi entrat en la pràctica mèdica. Tractant-se de malalties autosòmiques recessives, hem d'esperar-ne  una major freqüència en el si de les poblacions endogàmiques.

Una altra qüestió que també se'ns planteja és quina és la responsabilitat dels diferents gens del complex sarcoglican dintre de les sarcoglicanopaties. És evident que la proporció pot diferir segons les distintes poblacions. En general, les g-sarcoglicanopaties són més freqüents a l’Àfrica del Nord, mentre que a Europa occidental, tret en el cas particular dels gitanos, no vam trobar pràcticament més que a-sarcoglicanopaties. Quant a la distribució de les calpainopaties sembla bastant ubiqüitària i referent a les taxes entre les famílies estudiades fins a l'actualitat és pròxima al 50%. Si aquestes dades es confirmen, les calpainopaties podrien representar una fracció majoritària de les distròfies autosòmiques recessives progressives.

És l'estratègia basada en l'anàlisi de les proteïnes musculars sobre les biòpsies musculars en primera instància (per a aquelles proteïnes de les quals es disposa d'anticòs), i l'anàlisi posterior dels gens. Un complement útil a aquesta estratègia és l'anàlisi de lligament, el qual és capaç de proporcionar en casos privilegiats (nombre suficient de meiosis informatives) un element d'orientació decisiu. Esperant la possibilitat d'analitzar la calpaina 3 en l'àmbit proteic, el diagnòstic de calpainopatia és difícil i queda, de moment, com un diagnòstic d'exclusió.

De manera general, les sarcoglicanopaties comparteixen característiques clíniques que els fan semblants, sobretot a les distrofinopaties, com la hipertròfia de panxells, la freqüent macroglòssia, l'afectació muscular proximal i poc selectiva, l'elevació marcada de la creatina quinasa. En revenja, l'afectació respiratòria i cardíaca és molt menys predominant i no s'observa retard mental. Per regla general, sembla que les b -, g - i d  sarcoglicanopaties siguin més greus, amb inici en la infància i un quadre de Duchenne o de Becker greu (4,5,6,11). No obstant això, cal assenyalar que les mostres de pacients analitzades fins a l'actualitat són encara petites, i es limiten als casos més greus. És possible que ampliant les investigacions a malalts menys afectats, s'arribi a descobrir una major variabilitat clínica, com ha ocorregut en el cas de les a-sarcoglicanopaties.

En efecte, respecte a aquestes últimes, ara sabem que poden originar una varietat de quadres clínics que van des de la forma greu, amb pèrdua de la deambulació abans dels 12 anys, a formes molt poc invalidants, que apareixen tardanament per mitjà de rampes i/o fatigabilitat i una taxa elevada de creatina quinasa. És temptador atribuir aquestes variacions fenotípiques a mutacions diferents en el gen a-SG, però existeixen casos de gravetat diferent i que tenen la mateixa mutació. Per això, és difícil relacionar un fenotip constant amb una determinada mutació. Per a una mateixa mutació homozigota, o amb el mateix conjunt d’al·lels en cas d’heterozigosi composta, s'observen variacions fenotípiques d'una família a una altra i fins i tot dintre d'una mateixa fratria. Aquestes variacions, que havien estat subratllades en les observacions dels clínics, podrien reflectir la intervenció de gens modificadors.

La fisiopatologia de les sarcoglicanopaties encara no es coneix. Certament, es tracta d'una pertorbació del complex sarcolèmmic que serveix d'intermediari entre el citoesquelet intracel·lular, via la distrofina, i la matriu extracel·lular. L'observació preliminar de la pertorbació secundària d'aquest complex en cas de distrofinopaties permetria pensar que el complex podia jugar un paper central, explicant el procés distròfic, tant en les distrofinopaties com en les sarcoglicanopaties. La restauració del complex constituiria una via possible de correcció de les distrofinopaties. Un treball realitzat concurrentment per dos grups d'investigadors ha invalidat aquesta hipòtesi: l'expressió mitjançant transgènesi de la proteïna DP71 (corresponent a la part C-terminal de la distrofina) en el múscul del ratolí mdx (model murí de DMD) restaura completament els complexos associats a la distrofina (distroglican i sarcoglican) sense millorar de cap manera el procés distròfic.

Com per a les sarcoglicanopaties, el quadre clínic induït per les mutacions missense o amb error de sentit és, en general, menys greu que el de les mutacions sense sentit. Com que aquestes últimes produeixen una proteïna truncada i molt probablement no funcional, podem pensar que la patologia no resulta d'una activació intempestiva de la calpaina 3. Es tracta, per tant, d'una patologia recessiva clàssica per pèrdua de funció, funció que encara roman desconeguda. En absència d'indicacions sobre la localització cel·lular de la calpaina 3, sobre la naturalesa de la seva o dels seus substrats fisiològics, així com sobre l'impacte proteic de les mutacions, els coneixements de la fisiopatologia són merament especulatius.

S'ha suggerit un paper de la calpaina 3 durant la miogènesi, sobretot pel truncament d'una proteòlisi programada i precisament regulada pels factors de trascripció com MyoD i miogènica. Ni el quadre clínic, ni la patologia serien evocadors d'una malaltia del desenvolupament muscular i és, per tant, més probable que la calpaína 3 intervingui en el manteniment de la massa muscular que en la seva formació. La unió amb la titina i la regulació pel calci poden igualment fer pensar en una intervenció a nivell del propi procés de contracció muscular. Podem també imaginar una funció protectora de les cèl·lules musculars  que intervenen en el catabolisme de determinades proteïnes. La pertorbació d'aquesta funció conduiria a una acumulació tòxica de certs compostos i finalment a la degradació de les fibres musculars.

Les distròfies musculars són una il·lustració de com el descobriment dels gens implicats en les malalties genètiques monofactorials, i la caracterització de les seves mutacions han canviat la classificació clinicomorfològica clàssica. Una mateixa entitat clínica pot recobrir una varietat de gens patològics com és el cas del conjunt de malalties musculars, abusivament anomenat distròfies de cintures que poden ser degudes a una anomalia que està o bé en el gen de la calpaina 3, o bé en un dels gens del complex sarcoglican.D'altra banda, la patologia d'un mateix gen pot conduir a fenotips diferents, que semblen  provenir de malalties diferents com és el cas de les mutacions en el gen de la distrofina, o en el de l’asarcoglican, que poden originar miopaties greus o benignes, segons l’al·lel considerat, i també en funció de les variacions epistàtiques, els mecanismes de les quals se’ns escapen encara completament. Per tant, en absència d'estrictes correlacions genotip/fenotip, la nova nosologia molecular no podria substituir completament la nosologia clínica.

A mesura que s’han anat descobrint, els gens de les distròfies musculars també ens han proporcionat elements d'una classificació subcelular de la patologia. Es pot parlar de patologia del sarcolemma per a les distrofinopaties i les sarcoglicanopaties.

Quant a les calpainopaties, primer exemple d'una patologia muscular per anomalia d'una proteasa, constitueixen en l'actualitat un enigma fisiopatològic. És possible que els altres gens de les distròfies musculars progressives recessives que queden per descobrir, com el situat en el locus LGMD2B sobre el cromosoma 2, o els que encara no han estat localitzats, reservin altres sorpreses.