The impact of nationwide folic acid fortification on genetic variants associated with conotruncal heart defects

Resumen Técnico: El impacto de la fortificación nacional con ácido fólico sobre las variantes genéticas asociadas con defectos cardíacos conotruncales

Planteamiento del problema
Las cardiopatías congénitas (CC) son la principal causa de morbilidad y mortalidad asociada a defectos de nacimiento, aunque la etiología de la mayoría de los casos sigue sin estar clara, involucrando probablemente interacciones complejas entre el riesgo poligénico y factores ambientales. Si bien la fortificación periconcepcional con ácido fólico está establecida para reducir el riesgo de defectos del tubo neural y de defectos cardíacos conotruncales (DCC), los mecanismos específicos aún se comprenden parcialmente. Estudios previos de epidemiología genética que investigaron variantes de genes relacionados con el folato en DCC han arrojado resultados inconclusos, a menudo debido a las dificultades para contabilizar la deficiencia de folato materno y a los tamaños de muestra pequeños. Crucialmente, ningún estudio había comparado directamente la distribución de variantes genéticas entre niños con DCC nacidos antes y después del mandato de 1998 en los Estados Unidos para la fortificación de granos y cereales con ácido fólico. Este estudio aborda la brecha en la comprensión de cómo una intervención nutricional a nivel poblacional (la fortificación con ácido fólico) puede haber alterado la penetrancia o la expresividad de las variantes de riesgo genético para DCC.

Metodología
El estudio utilizó datos de secuenciación genómica del Consorcio de Genómica Cardíaca Pediátrica (PCGC), accedidos a través del repositorio dbGaP.

• Definición de la cohorte: El análisis incluyó 1,285 individuos de ascendencia de inferencia europea. La cohorte se estratificó en tres grupos:
  1. Grupo analítico completo (todos los participantes, n=1,285).
  2. Subgrupo de DCC (n=534), que incluye tetralogía de Fallot, truncus arteriosus, transposición de la gran arteria tipo D, ventrículo derecho doble e interrupción del arco aórtico tipo B.
  3. Subgrupo de no-DCC (n=751), que incluye defectos septales, lesiones de obstrucción del lado izquierdo y defectos de ventrículo único.
• Clasificación de la exposición: Los participantes fueron categorizados según el año de nacimiento relativo a la política de fortificación con ácido fólico. Aquellos nacidos en 1997 o antes fueron clasificados como "pre-fortificación", y aquellos nacidos en 2000 o después como "post-fortificación". Se excluyeron los años de nacimiento 1998 y 1999 para considerar el periodo de transición de la política.
• Procesamiento de datos: Los datos de secuenciación se alinearon con GRCh38/hg38 y se procesaron conjuntamente para minimizar los efectos de lote (batch effects). Los filtros de control de calidad (QC) incluyeron calidad de genotipo >20, profundidad de lectura de alelo >10, frecuencia de alelo menor >0.01 y equilibrio de Hardy-Weinberg p > 1x10⁻⁶.
• Análisis estadístico: Se realizaron estudios de asociación de genoma completo (GWAS) utilizando regresión híbrida de logística-Firth bajo un modelo genético aditivo (PLINK v2.0). Se incluyeron los diez principales componentes principales como covariables para controlar la estratificación de la población. La significación sugestiva se definió como p < 1 x 10⁻⁵.
• Enriquecimiento funcional: Se realizó un análisis de enriquecimiento de conjuntos de genes utilizando DAVID (v6.8) sobre los 100 genes con mayor rango de cada modelo. La significación se evaluó mediante pruebas de exactitud de Fisher modificadas con el ajuste de la tasa de falso descubrimiento (FDR) de Benjamini-Hochberg.

Resultados clave

• Hallazgos de GWAS:
  • Grupo completo (Modelo 1): 94 variantes fueron nominalmente enriquecidas (p < 10⁻⁵). La mayoría de las variantes estuvieron enriquecidas en la era pre-fortificación (OR < 1), lo que sugiere un cambio a nivel poblacional donde ciertas variantes genéticas se volvieron menos frecuentes en los casos de CC tras la fortificación.
  • Subgrupo de DCC (Modelo 2): Se identificaron 26 variantes. Notablemente, dos variantes en el gen DHRS3 (rs7551703, OR 2.10; rs6541043, OR 2.21) y cuatro variantes en el locus PPARGC1β (específicamente dentro del miRNA intrónico MIR378A) estuvieron nominalmente enriquecidas en el grupo post-fortificación (OR 4.47–4.51).
  • Subgrupo de no-DCC (Modelo 3): 59 variantes fueron identificadas. Las variantes en MIR548A1HG y NKX1-1 estuvieron enriquecidas en el grupo pre-fortificación, de manera similar al Modelo 1, lo que sugiere que estas pueden representar factores de riesgo compartidos para fenotipos cardíacos más amplios en lugar de riesgos específicos de DCC.
  • Genes de la vía del folato: No se detectaron variantes clásicamente asociadas con el transporte de folato o el metabolismo de un solo carbono (por ejemplo, MTHFR, MTRR, MTR) en ninguno de los modelos.
• Enriquecimiento funcional:
  • En el grupo de DCC, las vías biológicas enriquecidas incluyeron la señalización de la proteína Rho, la dinámica del citoesqueleto, las uniones célula-célula y la regulación transcripcional, consistentes con los procesos de desarrollo cardíaco.
  • En el grupo de no-DCC, los términos enriquecidos incluyeron la unión a la cromatina y la fosforilación oxidativa.
  • Los autores señalan que estos resultados de enriquecimiento son generadores de hipótesis debido a que los valores p no fueron corregidos para pruebas múltiples en la interpretación final.

Significación y afirmaciones
El artículo afirma ser el primero en comparar directamente las variantes genéticas en casos de DCC nacidos antes y después del mandato de fortificación con ácido fólico de 1998 en los EE. UU. El estudio postula que la fortificación con ácido fólico actúa como un "experimento natural" que puede haber modificado el paisaje genómico de los loci sensibles al folato.

• Interacción gen-nutriente: La identificación de variantes de DHRS3 y PPARGC1β enriquecidas específicamente en el grupo de DCC post-fortificación sugiere una potencial interacción gen-nutriente. DHRS3 participa en la homeostasis de los retinoides, y los autores señalan que la deficiencia de folato y el desequilibrio del ácido retinoico están ambos vinculados a DCC, lo que sugiere que el folato puede modular las vías de los retinoides. PPARGC1β está vinculado a la maduración metabólica cardíaca; su asociación en la era post-fortificación puede reflejar un sesgo de supervivencia debido a la mejora de los resultados clínicos a lo largo del tiempo o interacciones específicas con el entorno nutricional alterado.
• Cambio poblacional: El hallazgo de que muchas variantes fueron menos frecuentes en el grupo post-fortificación en la cohorte más amplia sugiere que la fortificación pudo haber alterado la penetrancia de los factores de riesgo genético a nivel poblacional.
• Interpretación modesta: Los autores declaran explícitamente que los resultados son "generadores de hipótesis" en lugar de confirmatorios, debido al uso de umbrales de significación sugestiva (p < 10⁻⁵) y la falta de datos de folato a nivel individual de la madre. Reconocen que los cambios observados podrían estar influenciados por tendencias seculares, como la mejora en las tasas de supervivencia para lesiones complejas o cambios en las características maternas (por ejemplo, obesidad, tabaquismo) durante el periodo de estudio.

En conclusión, el estudio proporciona evidencia de que la fortificación con ácido fólico puede haber influido en la distribución de las variantes de riesgo genético para DCC, destacando una compleja interacción entre el estado de folato materno, los niveles de retinoides embrionarios y las vías de desarrollo cardíaco.