Setembro de 2007

MEDICINA BASEADA EM EVIDÊNCIAS
Genética e Glaucoma

Dr. José Paulo Cabral Vasconcellos
Professor do curso de Pós-graduação em Ciências Médicas da FCM da UNICAMP e Assessor Ad Hoc da FAPESP

A participação de fatores hereditários no desenvolvimento do glaucoma é avaliada desde a simples descrição de famílias com a moléstia, como observado por Benedict em 1842(1), até em complexos estudos populacionais longitudinais envolvendo milhares de indivíduos(2). A contribuição genética estende-se, também, na determinação de características oculares relacionadas ao glaucoma, como a pressão intra-ocular (PIO), a escavação do disco óptico, a espessura corneal e a atrofia peripapilar da zona β(3-5).

Contudo, a identificação de genes associados ao glaucoma, particularmente ao glaucoma primário de ângulo aberto (GPAA), tem encontrado obstáculos a despeito do avanço das técnicas em biologia molecular. Essas dificuldades são decorrentes das características intrínsecas da própria doença. A fisiopatologia do dano glaucomatoso envolve diversas estruturas e tecidos oculares, como a malha trabecular, o corpo ciliar, a camada de fibras nervosas da retina e o próprio disco óptico. Além disso, o GPAA, na sua maioria, apresenta padrão complexo de hereditariedade, ou seja, vários genes e fatores ambientais interagem no desenvolvimento da moléstia. Finalmente, o GPAA geralmente manifesta-se tardiamente, o que dificulta o estudo de famílias para identificação de genes de maior influência(6).

Até o momento, 13 regiões (loci) do genoma foram associadas ao GPAA (GLC1A – GLC1M). Nesses 13 potenciais loci relacionados ao glaucoma, três genes foram identificados, incluindo os genes MYOC (GLC1A), OPTN (GLC1E) e WDR36 (GLC1G)(7). A freqüência de mutações no gene MYOC variou de 2% a 5% em diversos estudos compreendendo diferentes populações de indivíduos não relacionados com diagnóstico de GPAA, incluindo a brasileira(7,8). Esses resultados indicam que alterações na estrutura do gene MYOC podem levar ao desenvolvimento do glaucoma, baseado na replicação dos resultados em diferentes populações, na segregação da doença e das mutações em famílias com GPAA (correlação genótipo-fenótipo) e em modelos animais de glaucoma secundário a alterações no gene MYOC(7,9,10). Portanto, o gene MYOC é considerado um gene de maior influência no desenvolvimento do GPAA. Esse aspecto ainda não foi confirmado em relação aos genes OPTN e WDR36, o que pode sugerir que eles sejam genes modificadores, de menor contribuição na determinação do glaucoma(7).

O estudo de mutações (polimorfismos) em genes de menor contribuição genética na fisiopatologia de doenças complexas, incluindo Alzheimer, diabetes mellitus, degeneração macular relacionada à idade e esquizofrenia, tem permitido a identificação de alelos de suscetibilidade (polimorfismos) associados a essas doenças, ou seja, a presença desses polimorfismos não seriam as causas da doença, mas aumentariam ou diminuiriam o risco para a mesma. Estudos do tipo caso/controle para investigação de genes de suscetibilidade no GPAA têm sido realizados, apontando a presença de polimorfismos nos genes p53, p21, IL-1β, TNFα, IGF-II e OPA1 (genes envolvidos no processo de apoptose), no gene APOE (processos neurodegenerativos), no gene NOS3 (associado a eventos vasculares), nos genes AGTR2 e B2AR (homeostase do humor aquoso incluindo o sistema renina-angiotensina e o receptor adrenérgico beta 2) e nos genes TAP1-1 e TAP1-2 (modulação da resposta imune)(7, 11-14). Essa abordagem em genes de suscetibilidade no glaucoma necessita de replicação dos resultados em diferentes populações e estudos funcionais para a compreensão dos mecanismos que desencadeariam a lesão glaucomatosa.
Finalmente, outras formas de glaucoma, como o glaucoma congênito primário (GCP) e os glaucomas de desenvolvimento, apresentam, em maior proporção do que o GPAA, o padrão de herança Mendeliano – o que permite a identificação de genes em famílias com esses tipos de glaucoma. De forma geral, mutações no gene CYP1B1 estão associadas ao GCP com padrão de herança recessivo; enquanto mutações nos genes PITX2, FOXC1 e PAX6 (fatores de transcrição: regulam a transcrição de outros genes) estão presentes em famílias com glaucoma de desenvolvimento e padrão de herança autossômico dominante, incluindo a síndrome de Axenfeld-Rieger, a anomalia de Axenfeld-Rieger e a aniridia, respectivamente (6,7).

A aplicabilidade desses conhecimentos na prática clínica ainda é restrita. Pacientes com GPAA de início precoce (antes dos 35 anos de idade) e mais de uma geração de indivíduos com glaucoma podem se beneficiar da avaliação do gene MYOC. Um eventual resultado positivo poderia auxiliar no diagnóstico e seguimento dos indivíduos suspeitos, indicando intervalos mais próximos entre os exames oftalmológicos ou mesmo a instituição de tratamento mais precoce. Em pacientes com GCP e glaucoma de desenvolvimento há maior chance de identificação de mutações nos respectivos genes, o que auxilia uma eventual orientação genética. No GCP, por exemplo, a freqüência de mutações no gene CYP1B1 variou de 20% a 85% em diferentes populações, sendo de 30% (manuscrito em preparação) a 50% na população brasileira6. No Brasil, o estudo genético está limitado à pesquisa em instituições universitárias. No futuro, um melhor entendimento da contribuição desses diversos genes no desenvolvimento dos diferentes tipos de glaucoma na população brasileira poderá auxiliar o diagnóstico e o seguimento dos pacientes com glaucoma.

Finalizando, alguns exemplos da contribuição genética na oftalmologia, em particular na degeneração macular relacionada à idade (DMRI) e na amaurose congênita de Leber: na DMRI foram identificados polimorfismos de suscetibilidade em dois genes (CFH e lOC387715) que em combinação aumentam o risco para a DMRI em até 57 vezes(15). A amaurose congênita é causada por alterações no gene RPE65, que codifica uma proteína que participa do ciclo da vitamina A. Recentemente foi aprovada a terapia gênica em humanos para o tratamento da doença, abrindo uma nova perspectiva para quem sofre dessa afecção (comunicação pessoal). Portanto, o avanço no entendimento das bases genéticas na oftalmologia e no glaucoma, em particular, auxiliará no diagnóstico precoce, na fisiopatologia da lesão glaucomatosa e mesmo no tratamento por meio de terapia gênica ou convencional, reduzindo o risco de cegueira causada por glaucoma no futuro.


Bibliografia:
1. SCHMIDT-RIMPLER, Apud, POSNER, A. & SCHLOSSMAN, A. - Role of inheritance in glaucoma . Arch. Ophthalmol., 41:125-150, 1949.
2. LESKE, M.C.; WU, S.Y.; Hennis, A.; et al. Risk factors for incident open-angle glaucoma the Barbados Eye Studies. Ophthalmology jul 13, 2007.
3. HEARLEY, P.R.; LEE, A.J.; MITCHELL, P. et al. The genetic basis of peripapillary atrophy: The twin eye study. ARVO abstract: 177 glaucoma: genetic study, 2004.
4. TOH, T.Y.; LIEW, M.S.H.M.; HEWITT, A.W.; et al. – High heritability of central corneal thickness – the twin eye studies. ARVO, Abstract, Glaucoma genetic study, 2005.
5. CHANG, T.C.; CONGDON, N.G.; WOJCIECHOWSKI, R.; MUNOZ, B.; CHEN. P.; GILBERT, D.; FRIEDMAN, D.S.; WEST, S.K. – Determinants and hereditability of intraocular pressure and cup-to-disc ratio in a defined older population. Ophthalmology112 (7):1186-1191, 2005.
6. VASCONCELLOS, J.P.C.; COSTA, V.P.; MELO, M.B. Genética e Biologia Molecular no Glaucoma. In: DIAS, J.F.P.; Almeida H.G.; Prata Junior,J. – Glaucoma. Rio de Janeiro. Cultura Médica terceira edição, 2007. p.73-80.
7. LIBBY, R.T.; GOULD, D.B.; ANDERSON, M.G.; JOHN, S.W.M. – Complex genetics of glaucoma susceptibility. Rev. Genomics Hum. Genet. 6:15-44,2005.
8. VASCONCELLOS, J.P.C.; MELO, M.B.; MENEZES, F.; et al. – Mutações no gene MYOC/TIGR em uma população brasileira com glaucoma juvenil e glaucoma primário de ângulo aberto. Arq. Bras. Oftal., 61:690-693, 1998.
9. VASCONCELLOS, J.P.C.; MELO, M.B.; SHIMITI, R.B.; COSTA F.F., COSTA V.P. – Penetrance and phenotype of the Cys433Arg myocilin mutation in a family pedigree with primary open-angle glaucoma. J. Glaucoma.12(2):104-107,2003.
10. TOMAREV, S.I., SENATOROV, V.V., MALYUCOVA, O.V., GRINCHUK, E.F., WAWROUSEK, E.F., FARIS, R.N., SWAMINATHAN, S., SHARAN, S., et al. Development of a novel mouse model of glaucoma by the expression of mutated myocilin in the trabecular meshwork of trangenic mice. ARVO, Abstract, Glaucoma genetic study, 2005.
11. COPIN, B.; BRESIN, A.P.; VALTOT, F.; et al. – Apolipoprotein E-promoter single-nucleotide polymorphisms affect the phenotype of primary open-angle glaucoma and demonstrate interaction with the myocilin gene. Am. J. Hum. Genet, 70:1575-1581, 2002.
12. FUSE, N.; KRAFCHAK, C.M.; DOWNS, C.A.; et al. – Evaluation of Nitric Oxide synthase (NOS3) as a candidate glaucoma gene. ARVO, Abstract, 2002.
13. GUNGOR, K.; OZUKUR, M.; CASCORBI, I.; et al. – Beta 2-adreergic receptor polymorphism and susceptibility to primary congenital and primary open-angle glaucoma. Eur. J. Clin. Pharmacol, 59(7):527-531, 2003.
14. LIN, H.J.; TSAI, C.H.; TSAO, F.J.; et al. – Transporter associated with antigen processing gene 1 codon 333 and codon 637 polymorphisms are associated with primary open-angle glaucoma. Mol. Diagn., 8(4):245-252, 2004.
15. SCLOLL, H.P.N.;FLECKENSTEIN, M.;ISSA, P.C.;et al. An update on genetics of the age-related macular degeneration. Molecular Vision 13:196-205. 2007.
COMENTÁRIO
Dr. Cristiano Caixeta
Médico assistente do Departamento de Glaucoma da Santa Casa,
Mestre em Medicina pelo Departamento de Medicina Molecular da Santa Casa de São Paulo

O texto redigido pelo Dr. José Paulo Cabral de Vasconcelos consegue de uma maneira breve apresentar ao leitor um panorama sobre a genética e o glaucoma. O Dr. José Paulo é sem dúvida uma das pessoas mais capacitadas a discorrer sobre o assunto no Brasil.

A genética é a ciência da diversidade biológica. Nos últimos 45 anos, a genética humana evoluiu da diversidade fenotípica até chegar à variação do DNA propriamente dito.

A genética médica é um ramo da genética humana que estuda a relação entre a diversidade biológica em humanos, a saúde e a doença. Dedica-se à investigação de doenças que acometem pacientes e seus familiares, seu diagnóstico, prevenção e tratamento(1).

A evolução da genética médica permitiu que se determinasse nas doenças um padrão de herança monogênico ou um padrão de herança poligênico multifatorial (herança complexa). No padrão de herança monogênico podemos ter os seguintes tipos: autossômico dominante (AD), autossômico recessivo (AR), ligado ao sexo e mitocondrial. O padrão complexo de hereditariedade (poligênico multifatorial), o mais relacionado ao glaucoma, envolve mais de um gene e possíveis fatores ambientais na determinação etiológica da doença(2,3). Essa característica representa um dos fatores que justificam a grande dificuldade na identificação de genes associados ao glaucoma. Após a descoberta de um gene, vários estudos tentam definir qual o seu papel em relação à doença. Um gene pode ter características causadoras da doença, ou pode ter uma característica moduladora da doença, ou até mesmo ter uma característica de proteção de uma determinada doença. A palavra “mutação” muitas vezes nos remete a pensar em alterações ruins, mas, ao contrário do que se pensa, às vezes uma mutação em determinado gene pode ser benéfica a seu portador.

Outros fatores que dificultam a determinação exata do padrão de herança de uma doença são a variabilidade da penetrância e sua expressividade. A “penetrância” é um conceito que se refere à expressão de um genótipo mutante, aplicado aos caracteres dominantes em heterozigose. A penetrância de um alelo mutante pode variar de acordo com a porcentagem de indivíduos portadores que manifestem seu fenótipo correspondente. A “expressividade” corresponde ao grau de severidade de uma moléstia associada a uma alteração genética. Se uma condição apresentar uma expressividade variável, o fenótipo (manifestação clínica) determinado por essa alteração genética variará em grau de intensidade (leve a intenso), mas estará sempre presente entre os indivíduos que possuírem o genótipo correspondente(4,5).

Como referido pelo Dr. José Paulo, com o desenvolvimento da biologia molecular vários pesquisadores têm procurado identificar genes associados aos mais diversos tipos de moléstias humanas. Assim, um grande número de afecções oculares já tem seu locus (posição no cromossomo) e genes determinados através do mapeamento genético e da análise de ligação. Até o momento, 13 regiões (loci) do genoma foram associadas ao GPAA. Faz-se oportuno neste momento um breve comentário ao leitor, não tão familiarizado com estas inúmeras siglas (GLC1A, GLC1B...), sobre o que representa cada uma delas, segundo classificação da Organização Mundial do Genoma Humano. Veja no boxe abaixo:

Para os genes associados ao glaucoma, a Organização Mundial do Genoma Humano propõe a sigla “GLC”6. Os números “1”, “2” e “3” que seguem a sigla geral (“GLC”) para os glaucomas representam ângulo aberto, ângulo fechado e glaucoma congênito, respectivamente.

As letras “A”, “B”, “C” e assim por diante indicam o primeiro e os subseqüentes loci identificados para determinado tipo de glaucoma6.

Assim, o primeiro locus identificado em associação com o GPAA recebeu o nome de GLC1A, enquanto o primeiro locus relacionado ao glaucoma congênito foi denominado GLC3A.

Conforme já mencionado pelo Dr. José Paulo, o primeiro gene, situado no locus GLC1A (cromossomo 1q21-q31), foi o TIGR/MYOC, descrito em 1997 por Stone e colaboradores7. Mutações no gene TIGR/MYOC são a causa mais freqüente de cegueira com base molecular conhecida. O segundo gene identificado foi o OPTN, em 2002, por Rezaie e colaboradores8, situado no locus GLC1E (cromossomo 10p14-p15). O terceiro gene associado ao GPAA, o “WD40-repeat 36” (WDR36), situado no locus GLC1G (cromossomo 5q22.1), foi identificado por Monemi e colaboradores em 2005(9). Contudo, existem vários estudos tentando determinar o papel desses genes em relação ao glaucoma.

O Dr. José Paulo fez referência a genes relacionados a outras formas de glaucoma e até a outras doenças oculares e sistêmicas. Este artigo é importante por trazer a discussão da genética para a oftalmologia e aspectos do ambiente laboratorial para o oftalmologista de maneira geral. Apresenta dados que visam a despertar no leitor um maior interesse e uma maior familiaridade ao assunto, motivando quem sabe futuros estudos.

O auxílio da genética em outras áreas da medicina, quanto ao diagnóstico e tratamento de algumas doenças, apresenta resultados muito mais promissores quando comparados aos da oftalmologia. Atualmente a associação entre a genética e o glaucoma encontra-se restrita a pesquisas em ambiente acadêmico, como outrora foi em outras especialidades. É certo que, no futuro, os avanços conseguidos nos laboratórios estarão à disposição dos oftalmologistas, proporcionando auxílio no diagnóstico, no aconselhamento genético, no acompanhamento dos pacientes e no tratamento de doenças como o glaucoma.

Referência Bibliográfica:
1- McKusick VA. Human genetics: the last 35 years, the present, and the future. Am J Hum Genet. 1992 Apr;50(4):663-70.
2- Teikari JM. Genetic factors in open-angle (simple and capsular) glaucoma. A population-based twin study. Acta Ophthalmol (Copenh). 1987 Dec;65(6):715-20.
3- Teikari JM. Genetic influences in open-angle glaucoma. Int Ophthalmol Clin. 1990 Summer;30(3):161-8.
4- Musarella MA. Gene mapping of ocular diseases. Surv Ophthalmol. 1992 Jan-Feb;36(4):285-312.
5- Damji KF, Allingham RR. Molecular genetics is revolutionizing our understanding of ophthalmic disease. Am J Ophthalmol. 1997 Oct;124(4):530-43.
6- Raymond V. Molecular genetics of the glaucomas: mapping of the first five "GLC" loci. Am J Hum Genet. 1997 Feb;60(2):272-7.
7- Stone EM, Fingert JH, Alward WL, Nguyen TD, Polansky JR, Sunden SL, et al. Identification of a gene that causes primary open angle glaucoma. Science. 1997 Jan 31;275(5300):668-70.
8- Rezaie T, Child A, Hitchings R, Brice G, Miller L, Coca-Prados M, et al. Adult-onset primary open-angle glaucoma caused by mutations in optineurin. Science. 2002 Feb 8;295(5557):1077-9.
9- Monemi S, Spaeth G, DaSilva A, Popinchalk S, Ilitchev E, Liebmann J, et al. Identification of a novel adult-onset primary open-angle glaucoma (POAG) gene on 5q22.1. Hum Mol Genet. 2005 Mar 15;14(6):725-33.


 
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