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 Aleksandra Norek, PhD
• Assistant
• Department of Medical Genetics
• Institute of Mother and Child
• Warsaw, Poland
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October 20, 2008
Marcadores Genéticos de Densidade Mineral Óssea Reduzida em Pacientes Portadores de Fibrose CÃstica

A expectativa de vida média de portadores de fibrose cÃstica aumentou significativamente nas últimas décadas. Como resultado, novas complicações não-respiratórias, como doenças do fÃgado, diabetes e infertilidade masculina apareceram e se tornaram clinicamente importantes para esses pacientes. Um destes problemas é a baixa densidade mineral óssea (DMO) em pacientes com fibrose cÃstica (FC), relatada pela primeira vez em 1979. Atualmente, problemas de deterioração qualitativa e quantitativa dos ossos são um problema importante em adolescentes e adultos com FC. Densidade mineral óssea reduzida em pacientes com FC De acordo com algumas pesquisas, 69% dos pacientes com FC sofrem de maior perda e menor formação ósseas (osteopenia) e em 57% a perda óssea é severa. A patogênese de baixa DMO em pacientes com FC ainda não está confirmada. De acordo com pesquisas detalhadas sobre o modo como os ossos crescem e se regeneram, e sobre as células e nutrientes envolvidos no volume ósseo, tanto a formação óssea reduzida como a reabsorção acelerada dos ossos têm um papel importante na doença óssea dos portadores de FC. Pesquisas de DMO em pacientes de FC mostram um aumento das doenças ósseas com a idade, e com a severidade da doença pulmonar. A insuficiência pancreática observada em cerca de 80% dos pacientes de FC pode levar a baixos nÃveis de cálcio, de lipÃdeos essenciais e de vitamina D, que provocam depleção de fatores essenciais para o crescimento e regeneração dos ossos. Desordens que afetam a formação óssea em indivÃduos com FC também podem resultar de infecções pulmonares crônicas, diabetes, atividade fÃsica reduzida, puberdade tardia, ou tratamento com esteróides e antibióticos.
Foi observado que algumas crianças pequenas portadoras de FC têm DMO menor na primeira infância do que seus pares saudáveis. Há evidência também de que portadores de FC com mutação F508del no gene CFTR têm DMO mais baixa em comparação com aqueles que têm outras mutações. O mecanismo de ação deste efeito não é conhecido, mas esses fatos sugerem que fatores genéticos influenciam a densidade mineral óssea em pacientes de FC. Duas questões permanecem sem respostas: se o gene CFTR é expresso sobre a superfÃcie de osteoblastos (células formadores dos ossos) ou osteoclastos (células de reabsorção óssea), e qual a influencia da mutação F508del sobre a atividade dessas células.
Base genética da densidade mineral óssea reduzida A densidade mineral óssea reduzida tem um forte componente genético. Evidências levantadas em pesquisas com gêmeos e em famÃlias indicam que o fenótipo da DMO reduzida é determinado por fatores genéticos e ambientais, além de por uma interação entre eles. Já foi sugerido que mutações e/ou polimorfismo em vários genes diferentes podem alterar a DMO. Provavelmente, mutações em apenas um gene não causam o fenótipo da doença. Além disto, cada mutação e polimorfismo nos genes que influenciam a DMO pode ser um marcador de risco para desordens do metabolismo ósseo. Tais alterações genéticas podem provocar mudanças nas sequências de proteÃnas codificadas por aquele gene, ou desregulagem na expressão genética. Quaisquer alterações nos introns, ou mudanças nas regiões vizinhas ao genoma, podem ser usadas como marcador genético se estiverem em desequilÃbrio de ligação com marcadores identificados para DMO.
Ao pesquisar genes cujos alelos podem ser responsáveis por DMO reduzida, pode-se observar genes reguladores do metabolismo ósseo, genes codificadores dos componentes da matriz óssea e genes codificadores de hormônios calciotrópicos e de seus receptores (Tabela 1). Os mais extensamente estudados são mutações e polimorfismos nos genes do colágeno tipo 1 alfa 1 (COL1A1) e nos genes receptores de vitamina D (RVD).
O gene COLIA1 codifica o colágeno tipo I alfa 1, o principal componente protéico da matriz óssea. Alterações na produção e na estrutura de COLIA1 levam a uma matriz óssea anormal, a osteopenia e a fraturas. O polimorfismo de Ball [1] (intron1) altera a ligação de uma proteÃna (Sp1) que regula a expressão deste importantÃssimo gene. A Sp1 não consegue ligar-se bem ao seu sÃtio de reconhecimento nesse DNA desenovelado resultando em um distúrbio na cópia do gene COLIA1, na produção do colágeno e, em conseqüência, na resistência e nas propriedades do osso. Outras alterações de DNA nesse gene também têm papel importante na regulação da DMO e podem indicar a possibilidade futura de fraturas decorrentes de osteoporose.
O gene RVD codifica o receptor da vitamina D, que é o principal regulador do metabolismo do cálcio e dos ossos. A vitamina D, atuando por meio do RVD, controla a absorção intestinal de cálcio, as atividades de crescimento (osteoblástica) e recomposição (osteoclástica) dos osso, a produção de PTH e a hidroxilação de uma forma da vitamina D nos rins. Algumas das mudanças que foram observadas nesse gene podem levar a mudanças funcionais na proteÃna RVD e afetar o nÃvel do hormônio ósseo osteocalcina no sangue – consequentemente, na DMO. O gene RVD é um fator chave na modulação do cálcio e na mineralização óssea. Tabela 1. Visão geral dos genes associados à menor densidade mineral óssea
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SÃmbolo do gene |
Produto do gene |
Hormônios calciotrópicos e receptores |
VDR |
Receptor da vitamina D |
ESRA |
Receptor alfa do estrógeno |
ESRB |
Receptor beta do estrógeno |
CALCR |
Receptor da calcitonina |
CALC |
Calcitonina |
PTH |
Hormônio da paratireóide |
GCCR |
Receptor de glicocorticóide |
AR |
Receptor de androgênio |
CASR |
Receptor sensÃvel ao cálcio |
Componentes da matriz óssea |
COLIA1 |
Colágeno tipo I alfa 1 |
COLIA2 |
Colágeno tipo I alfa 2 |
OC |
Osteocalcina |
ON |
Osteonectina |
OPN |
Osteopontina |
AHSG |
Alfa 2-HS-glicoproteÃna |
MGLAP |
Gla-proteÃna da matriz |
Reguladores do metabolismo ósseo |
TGFB1 |
Fator beta 1 transformador de crescimento |
IGF1 |
Fator de crescimento1 semelhante à insulina |
IL1B |
Interleucina-1beta |
IL1RN |
Antagonista do receptor de interleucina-1 |
IL6 |
Interleucina-6 |
TNFR2 |
Receptor do fator de necrose tumoral R2 |
Miscelânea |
APOE |
ApolipoproteÃna E |
CLGN |
Colagenase |
CYP19 |
Citocromo P450 |
DBP |
ProteÃna de ligação à vitamina D |
ADRB2 |
Receptor beta-2-adrenérgico |
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| | O papel dos marcadores genéticos na predição da densidade mineral óssea reduzida em pacientes com FC
Vários genes diferentes determinam a densidade mineral óssea. O conhecimento das mutações nos genes responsáveis pela menor densidade mineral óssea em portadores de fibrose cÃstica ajudará a identificar indivÃduos com risco de doenças ósseas. O diagnóstico molecular de distúrbios no crescimento ósseo logo na infância, e o inÃcio do tratamento essencial pode ajudar a eliminar doenças ósseas nos pacientes com FC.
No entanto, uma compreensão da relação entre fibrose cÃstica e menor densidade mineral óssea irá demandar pesquisas especÃficas para pacientes com FC, já que além dos genes que, sabidamente, causam problemas de DMO na osteoporose e outras desordens, há um efeito direto e claro da mutação da FC sobre a severidade da desordem. A tipagem dos genes candidatos e a análise de suas variantes polimórficas devem aumentar o conhecimento sobre a menor DMO na fibrose cÃstica, e auxiliar a definir as orientações para o tratamento.
Agradecimentos Agradeço ao Prof. Jerzy Bal, PhD; a Agnieszka Sobczynska-Tomaszewska, PhD; a Dorota Sands, MD, PhD; a Dariusz Chmielewski, MD, PhD; e a Katarzyna Szamotulska, PhD, pelo apoio contÃnuo e pela colaboração produtiva nos últimos três anos.
 [1] O nome de cada polimorfo é tirado dos nomes das enzimas restritivas que diferenciam a sequência nucleotÃdica, que permite a identificação do alelo.
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