GENÉTICA DOS ERROS INATOS DO METABOLISMO

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1 GENÉTICA DOS ERROS INATOS DO METABOLISMO Introdução Os erros inatos do metabolismo EIM são distúrbios bioquímicos, geneticamente determinados, nos quais um defeito enzimático específico produz um bloqueio metabólico que pode originar uma doença. Atualmente são conhecidos mais de 200 distúrbios metabólicos hereditários, sendo a maioria de herança autossômica recessiva, porém há também outros tipos de herança, como a síndrome de Hunter recessiva ligada ao X, e hipercolesterolemia familiar que possui herança dominante. O rol de procedimentos ANS vigente aborda na Diretriz de Utilização 110 item A, subitens e , exames genéticos para os EIM Adrenoleucodistrofia e as Mucopolissacaridoses, respectivamente. Testes bioquímicos tais como os listados abaixo, podem ser solicitados sempre que há hipótese de um EIM. Com exceção do exame perfil de acilcarnitinas qualitativo e/ou quantitativo com espectrometria de massa em tandem, que possui Diretriz de Utilização (DUT 2) e requer validação prévia, para os demais exames bioquímicos para investigação de EIM descritos abaixo não há DUT. CÓDIGOS DESCRITIVOS Ácidos graxos cadeia longa Ácidos graxos cadeia muito longa Erros inatos do metabolismo baterias de testes químicos de triagem em urina (mínimo de 6 testes) Baterias de testes químicos de triagem em urina para erros inatos do metabolismo (mínimo de seis testes) Dosagem quantitativa de ácidos orgânicos, carnitina, perfil de acilcarnitina, ácidos graxos de cadeia muito longa, para o diagnóstico de erros inatos do metabolismo (perfil em uma amostra) Dosagem quantitativa de aminoácidos para o diagnóstico de erros inatos do metabolismo (perfil de aminoácidos numa amostra) Dosagem quantitativa de metabólitos na urina e/ou sangue para o diagnóstico de erros inatos do metabolismo (cada) Eletroforese ou cromatografia (papel ou camada delgada) para identificação de aminoácidos ou glicídios ou oligossacarídios ou sialoligossacarídios glicosaminoglicanos ou outros compostos para

2 detecção de erros inatos do metabolismo (cada) Ensaios enzimáticos em células cultivadas para diagnóstico de EIM, incluindo preparo do material, dosagem de proteína e enzima de referência (cada) Testes químicos de triagem em urina para erros inatos do metabolismo (cada) Dosagem quantitativa de carnitina e perfil de acilcarnitina, para o diagnóstico de erros inatos do metabolismo Dosagem quantitativa de ácidos graxos de cadeia muito longa para o diagnóstico de EIM Dosagem quantitativa de metabólitos por cromatografia / espectrometria de massa (CG/MS ou HPLC/MS) para o diagnóstico de EIM Dosagem quantitativa de metabólitos por espectrometria de massa ou espectrometria de massa em TANDEM (MS OU MS/MS) para o diagnóstico de EIM Testes e cobertura pelo rol de procedimentos ANS Cobertura, codificação e diretrizes de utilização. Adrenoleucodistrofia A adrenoleucodistrofia (ALD) ligada ao cromossomo X é uma doença genética hereditária rara. Foram descritos 34 tipos de ALD e o tipo ligado ao cromossomo X é o mais comum. ALD provoca degeneração de: Camada de mielina, isolamento que cobre as fibras nervosas do cérebro; A glândula suprarrenal e o córtex adrenal que a rodeia; responsável pela produção de hormônios vitais. A ALD é causada por alterações genéticas patogênicas no gene ABCD1. Em pessoas com ALD, há uma incapacidade de quebrar os ácidos graxos adequadamente. Isso causa o acúmulo de ácidos graxos saturados no cérebro e no córtex adrenal. Consequentemente, a camada de mielina do cérebro e a glândula suprarrenal são danificadas.

3 Diretriz de utilização (DUT) número do rol de procedimentos ANS RN428. Necessário pedido de exame feito por geneticista clínico. Descritivo Códigos dos exames Sequenciamento de Sanger das regiões codificantes do gene ABCD1 Sequenciamento de nova geração do gene ABCD1 Sequenciamento de Sanger do éxon da mutação familial específica no gene ABCD1 Adrenoleucodistrofia 1. Cobertura obrigatória para pacientes do sexo masculino com manifestações clínicas (forma cerebral infantil, adolescente e do adulto, adrenomieloneuropatia e doença de Addison) e diagnóstico bioquímico (dosagem de ácidos graxos de cadeia muito longa). 2. Cobertura obrigatória para pacientes do sexo feminino com manifestações clínicas de adrenomieloneuropatia com diagnóstico bioquímico (dosagem de ácidos graxos de cadeia muito longa) inconclusivo. 3. Cobertura obrigatória em crianças do sexo masculino assintomáticas, cuja mãe possua diagnóstico molecular confirmado de heterozigota para adrenoleucodistrofia. 4. Cobertura obrigatória para o aconselhamento genético de mulheres assintomáticas (parentes de 1º, 2º e 3º graus do caso índice na família), com o diagnóstico molecular de adrenoleucodistrofia no caso índice na família.

4 Método de análise utilizado de forma escalonada: 1. Nos casos em que a mutação genética já foi identificada na família, realizar apenas a pesquisa da mutação específica. 2. Para os casos não enquadrados no item anterior, realizar sequenciamento de nova geração ou sequenciamento bidirecional pelo método analítico de Sanger dos éxons do gene ABCD1. Mucopolissacaridose Mucopolissacaridose ou MPS é um subgrupo das doenças de depósito lisossômico. Estas pertencem ao maior grupo de doenças genéticas do metabolismo, causadas por deficiência de enzimas. Juntas, afetam cerca de 1 em cada nascidos vivos por ano. Nas MPS existe a deficiência ou falta de uma determinada enzima nos lisossomos, o que leva ao acúmulo de glicosaminoglicanos (GAG), conhecida antigamente como Mucopolissacarídeos, nome que deu origem a patologia. Os glicosaminoglicanos criam um gel hidrofílico que permite a movimentação das células e a circulação de moléculas, como nutrientes, hormônios e outras substâncias químicas. De modo geral, os glicosaminoglicanos têm a função de transporte molecular e de produção de colágeno através dos fibroblastos e, também podem assumir diversas atividades no organismo. Diretriz de utilização (DUT) número do rol de procedimentos ANS RN428. Necessário pedido de exame feito por geneticista clínico. Descritivo Códigos dos exames Sequenciamento de nova geração do gene IDS Sequenciamento de Sanger do éxon da mutação familial específica do gene IDS Sequenciamento de Sanger dos éxons do gene IDUA Sequenciamento de Sanger dos éxons do gene IDS

5 MLPA para pesquisa de deleções do cromossomo x envolvendo o gene IDS PCR para pesquisa de rearranjo entre o gene IDS e o pseudogene IDS2 PCR da mutação familial especifica do gene IDS Sequenciamento de nova geração do gene IDUA PCR das mutações familiais específicas do gene IDUA Sequenciamento de Sanger dos éxons das mutações familiais específicas do gene IDUA Mucopolissacaridose 1. Cobertura obrigatória para pacientes de ambos os sexos com diagnóstico enzimático de mucopolissacaridose I (alfa-l-iduronidase- gene IDUA) para aconselhamento genético de parentes de 1º e 2º graus com desejo de engravidar com finalidade de diagnóstico pré-natal. 2. Cobertura obrigatória para pacientes do sexo masculino com diagnóstico enzimático de mucopolissacaridose II (iduronato-2- sulfatase/gene IDS) para aconselhamento genético de parentes da linhagem materna de 1º, 2º e 3º grau com desejo de engravidar. 3. Cobertura obrigatória para aconselhamento genético de mulheres assintomáticas com história familiar de parentes de 1º, 2º e 3º grau do sexo masculino com mucopolissacaridose II e mutação patogênica identificada. 4. Cobertura obrigatória de feto de ambos os sexos em risco para mucopolissacaridose tipo I, quando a mutação do caso índice for conhecida. Método de análise utilizado de forma escalonada: 1. No caso em que a mutação genética já tenha sido identificada na família, realizar apenas a pesquisa de mutação específica. 2. Para os casos do item 1 dos critérios de elegibilidade, realizar o sequenciamento bidirecional por Sanger ou sequenciamento de nova geração

6 dos éxons do gene correspondente à mucopolissacaridose de acordo com análise enzimática identificada. 3. Para MPS II, caso o sequenciamento bidirecional pelo método analítico de Sanger ou sequenciamento de nova geração dos éxons do gene IDS não detecte alterações, realizar MLPA (Multiplex Ligation-dependent Probe Amplification) ou Hibridização Comparativa para pesquisa de deleções do cromossomo X. 4. Para mulheres em risco de serem portadoras de MPS II, com sequenciamento bidirecional pelo método analítico de Sanger, sequenciamento de nova geração e MLPA (Multiplex Ligation-dependent Probe Amplification) normais, realizar pesquisa de rearranjo entre o gene IDS e o pseudogene IDS2. Fundamentos Científicos Em uma via metabólica uma série de reações químicas ocorrem e uma reação fornece o substrato para reação seguinte sendo a reação seguinte dependente da anterior. Em cada via, um composto químico é modificado por reações químicas. Estas reações são catalisadas por enzimas. Minerais, vitaminas e outros cofatores são muitas vezes necessários para que a enzima execute a sua atividade. Os erros metabólicos hereditários (ou erros inatos do metabolismo - EIM) são distúrbios bioquímicos nos quais a ausência ou deficiência de uma enzima ou de seu cofator produz um bloqueio metabólico. A consequência deste bloqueio é: o acúmulo do substrato, a deficiência do produto da reação, o desvio do substrato para uma rota alternativa. Existem vários grupos de EIM: defeitos no metabolismo de aminoácidos, defeitos no metabolismo de purinas, doenças de armazenamento lisossômico, defeitos no metabolismo de carboidratos, defeitos no metabolismo de colesterol, distúrbios do ciclo da ureia, entre outros. Os conceitos fundamentais para compreender os mecanismos fisiopatológicos dos EIM são: As enzimopatias são quase sempre recessivas: a maioria das enzimas é produzida em quantidades significativas, além das necessidades bioquímicas mínimas, de modo que os heterozigotos com cerca de 50% da atividade residual são

7 clinicamente normais. Uma exceção é a Hipercolesterolemia familiar que possui herança autossômica dominante. Acúmulo de substrato ou acumulo de produto: como a função de uma enzima é converter um substrato em um produto, todas as consequências fisiopatológicas das enzimopatias podem ser atribuídas ao acumulo do substrato, à deficiência do produto ou a combinação de ambos. Substratos difusíveis versus macromoleculares: uma distinção importante pode ser feita entre os defeitos enzimáticos nos quais os substratos são moléculas pequenas tal como a fenilalanina, que pode ser distribuída pelos líquidos corpóreos por difusão ou transporte, e os defeitos nos quais o substrato é uma macromolécula, tal como um mucopolissacarídeo, que permanece preso dentro de sua organela ou célula. A patologia das doenças macromoleculares é confinada aos tecidos nos quais o substrato se acumula, enquanto o sítio da doença nos distúrbios de pequenas moléculas em geral é imprevisível, pois o substrato não metabolizado ou seus derivados pode mover-se livremente pelo corpo, danificando células que normalmente podem não ter relação com a enzima afetada. Perda de múltiplas atividades enzimáticas: um único paciente pode ter uma perda de função em mais de uma enzima. Existem vários mecanismos possíveis como, por exemplo, as enzimas podem usar o mesmo cofator (deficiência de BH4); as enzimas podem compartilhar uma subunidade comum ou uma proteína ativadora, de processamento ou estabilizadora (Gangliosidoses GM2); as enzimas podem ser processadas por uma enzima modificadora comum e, em sua ausência, podem ser inativas ou sua captação por uma organela pode estar prejudicada. Homologia fenotípica: as características patológicas e clínicas que resultam de um defeito enzimático em geral são compartilhadas pelas doenças decorrentes de outras enzimas que funcionam na mesma área do metabolismo (mucopolissacaridose) e pelas diferentes doenças que podem resultar de defeitos parciais e completos da enzima. Os defeitos parciais na maioria das vezes se manifestam com anomalias clínicas que são um subgrupo daquelas encontradas na deficiência completa, embora a relação etiológica entre as duas doenças possa não ser imediatamente óbvia (por exemplo: a deficiência parcial de HPRT que causa apenas hiperuricemia versus a grave de deficiência de HPRT que causa a síndrome de Lesch-Nyhan).

8 Visto que as mucopolissacaridoses são um importante subgrupo dentro dos EIM, iremos descrever com mais detalhes as condições deste subgrupo. Mucopolissacaridoses Nas mucopolissacaridoses (MPS) ocorre deficiência ou falta de enzimas que digerem substâncias chamadas Glicosaminoglicanos (GAGS). Os GAGS são moléculas formadas por açúcares que se ligam a uma proteína central, absorvem grande quantidade de água, adquirem uma consistência mucoide e viscosa, o que garante a essa estrutura uma função lubrificante e de união entre os tecidos, permitindo, por exemplo, o movimento das articulações do corpo. Quando os GAGS não são degradados corretamente, devido à deficiência de alguma enzima, eles ficam depositados no interior dos lisossomos e também são eliminados pela urina, onde podem ser detectados por testes de triagem. As duas primeiras mucopolissacaridoses descritas foram a síndrome de Hurler, autossômica recessiva, e a síndrome de Hunter, recessiva ligada ao X. Na síndrome de Hurler a enzima deficiente é a - L iduronidase e os substratos acumulados são Hermatan Sulfato e Heparan Sulfato. Os sintomas podem ter início nos primeiros meses de vida como: hérnia umbilical e inguinal, aumento do perímetro do crânio (macrocefalia). A partir de 6 a 18 meses de vida outras características tornam-se mais evidentes, como: desaceleração do crescimento levando a baixa estatura; aumento de pelos (hirsutismo); opacidade de córneas; perda visual por alteração de pigmentos na retina (retinite pigmentosa); perda auditiva; aumento do volume da língua (macroglossia); dificuldade respiratória; doença cardíaca; constipação intestinal alternando com diarreia; aumento do fígado (hepatomegalia); aumento do baço (esplenomegalia); alterações nos ossos com progressivas deformidades e dificuldades de movimentos; alterações no formato da coluna vertebral; limitação progressiva de todas as articulações (luxação de quadril, mãos em garra, contraturas em flexão de cotovelos, joelhos e outras articulações); comprometimento da inervação das mãos por enrijecimento do túnel por onde passam esses nervos (chamada de síndrome do túnel do carpo); aumento dos locais de inserção dos dentes (hipertrofia dos alvéolos dentários) e da gengiva, dentes pequenos (pode haver atraso no nascimento dos dentes) e deficiência mental. A infiltração de

9 tecidos das vias aéreas superiores causa progressiva dificuldade respiratória e infecções de repetição, essa dificuldade pode ser maior ao dormir, causando pausas na respiração durante o sono que, além de levar ao sono não repousante, acarreta risco de vida. A infiltração das meninges pode levar a um aumento do tamanho dos ventrículos cerebrais, cavidades dentro do cérebro preenchidas por líquido elevando a pressão dentro do crânio, aparecendo sintomas como dor de cabeça, vômitos, irritabilidade e sonolência, diminuição de uma formação óssea que faz a ligação entre a primeira e a segunda vértebra do pescoço que pode levar a uma instabilidade desta região e até deslocamento entre as vértebras, podendo lesar a medula em seu interior; hipertensão arterial pode ocorrer secundariamente aos problemas cardíacos e ao comprometimento de pequenos vasos. Um distúrbio clinicamente distinto, a síndrome de Scheie, a princípio foi tido como envolvendo um locus diferente, principalmente devido ao seu fenótipo mais brando, com início dos sintomas mais tardio. Entretanto as síndromes de Scheie e Hurler são alélicas, mas as mutações que causam Scheie parecem estar associadas com uma atividade residual maior da enzima α-liduronidase. Um fenótipo intermediário, a síndrome de Hurler Scheie (apresenta as mesmas alterações da Hurler, mas o início é mais tardio, a evolução mais lenta e o comprometimento mental é mais leve) em alguns casos trata-se de um composto genético dos alelos que causam Hurler e Scheie. Na síndrome de Hunter a enzima deficiente é a iduronato sulfatase e os substratos acumulados são os mesmos da síndrome de Hurler. Na forma grave os sintomas são semelhantes ao da síndrome de Hurler. Na forma mais leve, a inteligência pode se manter normal até a idade adulta em que todo o comprometimento sistêmico é muito mais leve e a progressão mais lenta. A diferença no padrão de herança das síndromes autossômica de Hurler e ligada ao X de Hunter indica que são decorrentes de genes diferentes. Esta diferença também foi demonstrada em culturas de células. Embora os fibroblastos de pacientes de ambos os tipos acumulem mucopolissacarídeos em meio de cultura, o acúmulo pode ser corrigido pelo co-cultivo de ambos os tipos células no mesmo frasco. A interpretação que se demonstrou correta foi que a enzima lisossômica deficiente em um tipo celular mutante foi obtida do meio no qual foi liberada pelo outro tipo celular. Esse experimento demonstrou que as duas doenças afetavam proteínas diferentes. A demonstração de

10 que o genoma de um mutante pode corrigir o defeito bioquímico de outro mutante é chamada de complementação. Outra mucopolissacaridose, a síndrome de Sanfilippo, ilustra a ampla heterogeneidade de locus, existem 4 subtipos determinados por mutações em genes diferentes que levam a diferentes deficiências enzimáticas, mas as manifestações clínicas são semelhantes e dão pouca base para sugerir que enzima esta deficiente. A aparência e o desenvolvimento são normais nos primeiros anos de vida, iniciando com alterações do comportamento entre os 2 e 6 anos de vida ou mais precocemente, e evoluindo com a perda progressiva da capacidade mental. O crescimento pode ser acelerado nos primeiros anos de vida e, após os 3 anos, pode ser mais lento. As alterações faciais, articulares e ósseas podem existir, mas em grau muito mais leve em comparação aos outros tipos. Dentre as alterações de comportamento podem apresentar hiperatividade, dificuldade para dormir e intensa agitação, necessitando muitas vezes de sedativos, que nem sempre funcionam. A degeneração neurológica é sua principal complicação, pois leva a apneia do sono, não por obstrução de vias aéreas superiores, mas sim por alterações do centro respiratório no cérebro. Na evolução podem apresentar convulsões e dificuldades na alimentação (disfagia).

11 Referências Bibliográficas: 1. Jorde, L.B.; Carey, J.C.; Bamshad, M.J. Genética Médica. 5ªed. Rio de Janeiro: Elsevier, ISBN: Lewin, Benjamin (2009) GENES IX. 9ª Edição. Artmed Editora S.A., Porto Alegre, RS, 893 pp. 3. Read, Andrew & Donnai, Dian (2008) Genética Clínica: uma nova abordagem. Artmed Editora S.A., Porto Alegre, RS, 425 pp. 4. Nussbaum, Robert L.; McInnes, Roderick R.; Willard, Huntington F. (2008) Thompson & Thompson Genética Médica. Sétima Edição. Editora Guanabara Koogan S.A., Rio de Janeiro, RJ, 525 pp.