Ataxias Espinocerebelosas :
Resumo
A ataxia progressiva acompanhada por degeneração cerebelosa é muitas vezes de origem genética. Os últimos quinze anos testemunharam uma revolução na nossa compreensão das causas das ataxias hereditárias dominantes, agora conhecidas como ataxias espinocerebelosas (SCAs). Cerca de 30 causas genéticas distintas de SCA são conhecidas, numeradas cronologicamente, por ordem de descoberta. Todas as SCAs exibem sinais cerebelosos clássicos e muitas exibem caraterísticas de desativação nãocerebelosa, mais comumente a disfunção do tronco encefálico. Deficiências nos movimentos dos olhos são comuns, refletindo a degeneração do cerebelo e tronco cerebral. A perda visual da degeneração da retina é rara na SCA, que ocorre mais comumente e profundamente na SCA7. Embora as SCAs sejam implacavelmente progressivas e atualmente incuráveis, os avanços científicos recentes começaram a lançar luz sobre diversos mecanismos da doença que podem levar a terapias preventivas.
A definição de ataxia é a perda de coordenação, particularmente da marcha. Assim, quando um médico diagnostica alguém com ataxia, normalmente é alguém com desequilíbrio na marcha, associado a incoordenação dos membros, incluindo problemas com o controle motor, bruto e fino. A ataxia em adultos pode ser um distúrbio adquirido ou genético. A altura do aparecimento da doença e a história familiar são elementos importantes para distinguir causas adquiridas de causas genéticas prováveis. Uma forma genética de ataxia é sugerida pelo início insidioso, progressão lenta e inexorável, e os resultados geralmente simétricos no exame. Uma história familiar de ataxia ou desequilíbrio da marcha no pai ou mãe dum paciente sugere fortemente uma doença predominantemente hereditária.
Na maioria dos indivíduos que se apresentam com ataxias hereditárias degenerativas, os sintomas começam com desequilíbrio da marcha seguido por ataxia apendicular. Pouco depois, a disartria geralmente começa e podem ocorrer problemas visuais. Estes podem incluir dificuldade com a focagem 1
(especialmente num ambiente em movimento), diplopia e problemas com os movimentos oculares rápidos (sacadas). As deficiências nos movimentos oculares que são não-cerebelosas podem incluir paralisia do olhar, sacadas mais lentas, "olhar" ocular, blefarospasmo e ptose. As manifestações cerebelosas clássicas incluem dismetria e tremor de intenção no teste dedonariz, fenómenos de ressalto, postura ampliada e dificuldades na marcha, especialmente ao girar. Para alguns pacientes precoces na doença, o desequilíbrio na marcha só pode ser notado através de um conjunto de testes na caminhada (ou, como os pacientes muitas o chamam, o "teste de embriaguez ao volante").
Ataxias Espinocerebelosas (SCAs)
As ataxias hereditárias dominantes, agora chamadas ataxias espinocerebelosas (SCAs), são doenças progressivas nas quais o cerebelo degenera lentamente, muitas vezes acompanhadas por alterações degenerativas no tronco cerebral e outras partes do sistema nervoso central (e menos comumente o sistema nervoso periférico). O número de SCAs conhecidas continua a crescer. Agora inclui, pelo menos, 27, numeradas por ordem de descoberta do gene defeituoso. Muito provavelmente, SCAs bastante rara adicionais, ainda não vieram à tona.
Há não muito tempo atrás, as ataxias dominantes foram classificadas de acordo com o padrão de degeneração cerebral: atrofia olivopontocerebelosa, atrofia spinopontina, ou atrofia cerebelosa cortical pura. Esta classificação mostrou ser confusa, em parte porque as regiões do cérebro afetadas poderiam variar entre as pessoas afetadas, às vezes até na mesma família. Estas doenças são irritantes porque tendem a exibir uma vasta gama de heterogeneidade clínica. Durante as últimas duas décadas da descoberta do gene, as razões genéticas moleculares subjacentes a esta variabilidade clínica confusa e assustadora, tornaram-se muito mais claras.
As mutações causadoras da doença foram descobertas em, pelo menos, 16 das 28 SCAs nomeadas. O que é que estas descobertas genéticas nos disseram? Talvez o mais importante é que a disfunção cerebelosa e a degeneração podem ocorrer quando qualquer um, de uma grande variedade de caminhos biológicos, é perturbado por defeitos genéticos. O cerebelo e as suas
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conexões, ao que parece, são uma "leitura" muito sensível para lesões genéticas.
Características Genéticas
Existem três grandes categorias genéticas de SCAs: 1) ataxias com expansões CAG/polyQ; 2) ataxias que não codificam as proteínas nas repetições das expansões; e 3) ataxias causadas por mutações convencionais (missense, deleção, inserção, duplicação). Talvez a característica unificadora mais importante nas SCAs seja o padrão de neurodegeneração. Os neurologistas compreensivelmente associam esses transtornos com as características clínicas que refletem dano cerebeloso. De facto, muitas SCAs têm grande atrofia cerebelar envolvendo todas as regiões do cerebelo - molecular, de células de Purkinje, e camadas de células granulosas, assim como núcleos cerebelosos profundos. Muitas SCAs, no entanto, distinguem-se quase tanto por seu envolvimento cérebro extracerebeloso. Por exemplo, apenas uma das seis SCAs polyQ exibe envolvimento substancial do tronco cerebral. A exceção, a SCA6, é tipicamente uma ataxia cerebelosa “pura” em que as células de Purkinje degeneram, mas muito pouco mais o faz. O envolvimento ganglionar basal também é comum nalgumas SCAs e o envolvimento cortical cerebral contribui substancialmente para as características clínicas em poucas SCAs, principalmente a SCA17. O envolvimento da medula espinhal e dos nervos periféricos também são comuns. Por outro lado, algumas características são relativamente exclusivas para tipos específicos de SCAs, como a degeneração da retina na SCA7 e epilepsia na SCA10.
Uma segunda característica das SCAs é a notavelmente ampla gama de fenótipos. Esta heterogeneidade decorre principalmente do fato das expansões repetidas de ADN, que causam as SCAs mais comuns, poder variar muito de tamanho. A tendência das expansões para mudar o tamanho é a razão pela qual estas mutações são descritas como "dinâmicas". As expansões maiores geralmente causam uma doença mais grave, de início mais precoce. As expansões menores causam uma doença de início mais tardio com um padrão mais circunscrito de degeneração. A SCA3, também conhecida como Doença de Machado-Joseph, ilustra bem esse fenótipo variável, dependente do comprimento da repetição. As maiores expansões na SCA3 causam o início da doença na infância ou adolescência, manifestando-se com distonia generalizada, espasticidade e ataxia. Em contraste, as expansões menores na SCA3 levam a uma ataxia de início tardio, geralmente com um grau de neuropatia periférica e perda de neurónios motores. As expansões mais 3
pequenas na SCA3, aqueles muito perto do limite inferior de repetições para a doença, podem resultar no síndroma das pernas inquietas e pouco mais.
A natureza dinâmica de repetições expandidas nas SCAs é ilustrada pelo aumento do comprimento da expansão, à medida que são transmitidas de uma geração para a seguinte. O intrigante fenômeno clínico de "antecipação" é explicado por este fenómeno molecular. A antecipação é a tendência para a doença piorar de geração para geração dentro de uma família. Dois fatos conspiram para explicar a antecipação: 1) frequentemente as expansões ampliam durante a transmissão, e 2) as expansões maiores normalmente causam o início da doença mais cedo. A antecipação não ocorre em todas as SCAs, apenas naquelas devido a repetições expandidas (que também acontece serem as mais comuns). Entre as SCAs devidas à repetição de expansões, a antecipação ocorre mais robustamente nalgumas doenças do que noutras. A antecipação é particularmente grave na SCA7, que pode resultar em expansões muito grandes causando a doença em recém-nascidos.
A natureza dinâmica da repetição de expansões também explica o aparecimento contínuo de novas expansões causadoras de doenças na população. Novos casos surgem de repetições de tamanho intermediário que, embora não seja grande o suficiente para causar a doença, são grandes o suficiente para ser propensas a uma maior expansão na próxima geração. Assim, num indivíduo com ataxia lentamente progressiva, com início na idade adulta, sem uma história familiar de doença semelhante, o médico deve considerar a possibilidade de uma expansão de início recente numa das SCAs conhecidas. Uma pessoa afetada, sem história familiar de doença semelhante, descobre-se mais facilmente ter SCA6 ou SCA2, em que as "novas" mutações não são incomuns.
Testes genéticos
Os testes genéticos para as SCAs explodiram na última década. Mais de uma dezena de genes das SCAs já podem ser testados através de laboratórios comerciais, e o número parece crescer a cada ano.
Há cinco cenários distintos em que os testes genéticos podem ser usados pelos médicos: testes de diagnóstico, testes preditivos, testes pré-natais, testes 4
de portador, e avaliação do fator de risco. Na realidade, no entanto, só os testes de diagnóstico e preditivos são do interesse do neuro-oftalmologista ou neurologista. Os testes genéticos são uma nova e poderosa adição ao nosso arsenal de diagnóstico; podemos usá-los, principalmente para conseguir um diagnóstico preciso num paciente com sintomas neurológicos específicos.
Um teste genético não difere muito de testar perfis químicos no sangue para estabelecer um diagnóstico médico. Um resultado positivo, no entanto, traz profundas implicações para os pacientes e as suas famílias. Assim, o teste genético só deve ser realizado após o paciente ter sido aconselhado sobre as consequências potenciais dos resultados, tanto positivos como negativos. Uma vez o diagnóstico genético feito num paciente sintomático, pode ser solicitada a ajuda para outros membros da família, através da obtenção de testes preditivos (rastreio de uma mutação numa pessoa que está em risco duma doença familiar). Lidar com tais consultas de pacientes e suas famílias é uma parte inevitável da medicina moderna.
A principal vantagem dos testes genéticos de diagnóstico é que podem fornecer um diagnóstico específico e preciso. Por exemplo, um teste genético de SCA num paciente cujos sintomas são consistentes com uma forma genética de ataxia, mas cuja história familiar é incerta ou ausente, pode confirmar o diagnóstico clínico com eficiência, economia e segurança. Num paciente atáxico, os testes genéticos são sensíveis e específicos, enquanto que uma ressonância magnética ao cérebro, não o é. Nas SCAs, os testes genéticos podem especificar um diagnóstico de entre um grupo de doenças genéticas clinicamente similares. Mesmo quando uma doença é atualmente incurável, como as SCAs, estabelecer um diagnóstico específico pode colocar um fim à busca de um diagnóstico preciso, permitir uma discussão informada sobre o prognóstico e tratamentos disponíveis, e facilitar as discussões de risco genético para outros membros da família. O efeito psicológico de simplesmente colocar um nome numa doença até então misteriosa, mesmo que não haja cura, não deve ser subestimado para alguns pacientes.
Atualmente estão disponíveis no mercado dos testes genéticos, "painéis" que incluem apenas as mais comuns (SCA1, 2, 3, 6 e 7) e algumas menos comum (SCA5, 8, 11, 10, 12, 13, 14 e 17), que compreende 75% dos genes das SCAs conhecidas. Enquanto que um teste positivo para um gene específico de SCA estabelece o diagnóstico, um painel de teste genético de SCA inteiramente "negativo" não exclui a ataxia hereditária. Assim, os médicos devem tomar muito cuidado em transmitir o significado de resultados negativos dos testes 5
genéticos aos seus pacientes. Quando a ataxia duma pessoa progride lentamente ao longo de 10 anos e é simétrica nas suas características clínicas e radiográficas, a doença, muito provavelmente tem uma base genética, quer o painel genético a detete ou não. Na ausência duma história familiar de ataxia, uma causa autossómica recessiva é provavelmente mais provável do que uma causa autossómica dominante. A ataxia recessiva mais comum é a ataxia de Friedreich, para a qual o teste genético é altamente sensível e específico.
Características Clínicas
Muitas ataxias hereditárias, incluindo a maioria das SCAs mais comuns, manifestam envolvimento significativo do sistema nervoso central além do cerebelo para o tronco cerebral e medula espinhal, daí a designação ataxia "espinocerebelosa”. Por exemplo, pode haver perda de neurónios motores do tronco cerebral manifestando-se como atrofia da língua, fraqueza facial, atrofia do músculo temporal e fasciculações. O envolvimento dos neurónios motores superiores podem levar a espasticidade e hiperreflexia. O envolvimento dos nervos periféricos é comum em algumas SCAs, causando problemas tanto sensoriais como motores. Nalgumas SCAs, particularmente as de início mais precoce, o envolvimento ganglionar basal pode causar distonia generalizada ou bradicinesia.
Algumas SCAs, no entanto, tendem a apresentar-se como "puras" cerebelopatias, sendo a SCA6 a mais comum. Os indivíduos com SCA6 exibem resultados cerebelosos clássicos, incluindo nistagmo e buscas sacádicas. Tendem a não desenvolver as características não-cerebelosas tão comuns noutras SCAs. Enquanto que a doença cerebelosa pura leva a um estado de uso de cadeira de rodas com a perda do controle motor, muitas das complicações atribuíveis ao envolvimento cerebral, tronco cerebral, e medula espinhal não ocorrem. Assim, a ataxia cerebelosa pura é muitas vezes compatível com uma vida normal.
As características clínicas estão melhor estabelecidas para as SCAs em que um defeito genético específico foi identificado, que hoje somam 16.
SCA1 6
A SCA1 é a primeira ataxia hereditária dominante para a qual foram identificados o locus e defeito no gene. Como a maioria das SCAs, a SCA1 começa como uma alteração da marcha, evoluindo para uma ataxia grave dos quatro membros com disartria e deixando a maioria dos pacientes em cadeira de rodas dentro de 15-20 anos. A SCA1 é causada pela codificação-polyQ das repetições das expansões CAG. Como resultado dessa expansão, a proteína da SCA1, a ataxina-1, tem uma anormalmente longa extensão do aminoácido glutamina. Como outras doenças polyQ, a SCA1 mostra notável variabilidade fenotípica e antecipação que reflete, principalmente, diferenças no tamanho da repetição entre as pessoas afetadas. A maioria dos indivíduos com SCA1 manifestam sinais generalizados de disfunção cerebelosa e do tronco cerebral com relativamente pouco envolvimento supratentorial. Os resultados neuropatológicos incluem perda neuronal no cerebelo e tronco cerebral, e degeneração de tratos espinocerebelares. A SCA1 é melhor compreendida ao nível molecular do que qualquer outra SCA. Embora a SCA1 possa não ser a SCA mais comum, os estudos sobre esta doença continua a liderar o caminho na nossa compreensão de toda a classe de doenças neurodegenerativas polyQ.
SCA2
Inicialmente descrita numa grande família cubana, a SCA2 tem um fenótipo altamente variável que é mais frequentemente caracterizada por ataxia, disartria, sacadas lentas, e neuropatia periférica. As sacadas extremamente lentas são muito comuns, mas não patognomónicas, como tal, os movimentos dos olhos também podem ser vistos, embora de forma menos comum, em várias outras SCAs, incluindo a SCA1 e a SCA3. A neuropatia periférica, arreflexia, mioquimia facial e demência também são comuns. A repetição expandida CAG na SCA2 codifica polyQ no produto gene da doença, a ataxina2. Os alelos normais são entre 15 a 32 repetições de comprimento, e os alelos expandidos são 35 e 77 repetições de comprimento. Não existe uma "zona de penetração reduzida" (32-34 repetições) em que nem todos os indivíduos desenvolvem sinais da doença na sua vida. A antecipação pode ser marcada na SCA2. Juntamente com a SCA6, a SCA2 é a forma mais provável de ocorrer esporadicamente (sem histórico familiar de gerações anteriores), refletindo a expansão de uma repetição modestamente alargada sobre a transmissão de uma geração para a seguinte. Uma expansão modesta pode não causar a doença até muito tarde na vida, quando os problemas neurológicos pode ser descartados como "velhice", enquanto uma expansão 7
maior na próxima geração causa a doença com início mais precoce que não é, inegavelmente, o subproduto de velhice.
SCA3/ Doença de Machado-Joseph (MJD)
Uma das ataxias hereditárias dominantes mais comuns, na maioria das vezes a SCA3/MJD começa como uma ataxia progressiva acompanhada por retração palpebral e pestanejar pouco frequente (criação de "olhos arregalados"), oftalmoparesia, e dificuldades na fala e deglutição. Embora os olhos fixos sejam mais comuns na SCA3 do que noutras SCAs, não são patognomónicos para a SCA3. Descobertas neuropatológicas incluem degeneração generalizada das vias aferentes e eferentes do cerebelo, pontina e núcleos dentados, e os corpos celulares da substância negra, núcleo subtalâmico, globo pálido, núcleos de nervos cranianos do motor e cornos anteriores. A mutação na SCA3 é uma repetição expandida CAG que codifica polyQ no produto do gene da doença ataxin-3. Esta repetição é de 12 a 42 em indivíduos saudáveis e cerca de 52 a 84 repetições em indivíduos com a doença. O fenótipo na SCA3/MJD varia muito, dependendo do comprimento de repetição: rigidez início precoce e distonia para as maiores expansões, ataxia com início na idade adulta para as expansões médias, e ataxia de início tardio, acompanhadas por neuropatia para expansões mais pequenas. Alguns pacientes desenvolvem parkinsonismo que responde ao tratamento com dopamina. Apenas alguns indivíduos foram descritos com "alelos intermediários" (cerca de 50-55 repetições), que podem causar a síndrome, isolada, das pernas inquietas. A característica mais variável da SCA3 é o grau de envolvimento do sistema nervoso periférico; alguns pacientes podem desenvolver amiotrofia distal marcada com arreflexia e distúrbios sensoriais.
SCA5
Esta forma rara e relativamente pura de ataxia cerebelosa dominante lentamente progressiva é por vezes referida como a "ataxia da família Lincoln", porque foi relatada uma família atáxica com dois grandes ramos descendentes dos avós paternos de Abraham Lincoln. O gene defeituoso foi descoberto recentemente como o SPTBN2, gene que codifica a espectrina ß-III.
SCA6 8
Em contraste com as outras SCAs relativamente comuns (1, 2, 3 e 7), a SCA6 representa uma doença "mais suave", que na maioria das vezes se manifesta como uma ataxia cerebelosa "pura" acompanhada por disartria e nistagmo. O início é tipicamente a por volta dos 50 anos, mas varia muito. Comparada com outras SCAs, os sintomas não-cerebelosos ocorrem com muito menos frequência na SCA6; podem incluir diminuição da vibração e sentido de posição, o olhar para cima prejudicado, e, no final da doença, espasticidade e hiperreflexia. Os movimentos oculares estão entre as principais conclusões na SCA6, que vão desde a dificuldade em fixar objetos em movimento a diplopia sem défice ducional marcado. A doença progride mais lentamente do que noutras SCAs e é geralmente compatível com um tempo de vida normal. Em algumas populações a SCA6 é bastante comum, representando cerca de 30% e 20% das famílias atáxicas no Japão e na Alemanha, respetivamente. A SCA6 é causada por uma única pequena repetição da expansão CAG/polyQ no gene CACNA1, que codifica uma subunidade alfa dependente da voltagem dos canais de cálcio. Curiosamente, este é o mesmo gene em que outras mutações não-repetidas causa ataxia episódica tipo 2 e enxaqueca hemiplégica familiar. Esta constatação ilustra o ponto importante que distúrbios clinicamente distintos podem surgir a partir de diferentes mutações no mesmo gene.
SCA7
A SCA7 distingue-se das outras SCAs pela presença quase universal da degeneração da retina. É a única SCA em que os pacientes tendem a ficar cegos. Uma oftalmoscopia cuidada, portanto, é necessária em qualquer paciente apresentando ataxia progressiva. Noutros aspetos, a SCA7 assemelha-se a outras SCAs caracterizadas por ataxia e descobertas no tronco cerebral. A expansão patogênica na SCA7 é muito variável, indo de 34 para mais de 200 repetições, enquanto que os alelos normais variam de 7 a 17 repetições. Apesar da instabilidade da repetição durante a transmissão ser comum em muitas doenças polyQ, é particularmente assim na SCA7. A instabilidade é especialmente impressionante na transmissão paternal, levando, em alguns casos, a expansões maciças que causam a doença na infância ou no útero.
SCA8
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A SCA8 assemelha-se, clinicamente, à maioria das outras SCAs, na manifestação de ataxia na idade adulta, com sinais do tronco cerebral variáveis. Num estudo duma grande família, os principais sintomas clínicos foram marcha proeminente e ataxia dos membros acompanhada por alterações da deglutição, fala e os movimentos oculares. Koob et al identificaram o defeito genético na SCA8, como uma repetição da expansão CAG/CTG instável no gene SCA8. A maioria, mas não todas, das expansões SCA8 estão associadas com ataxia cerebelosa progressiva. Assim, é preciso ter cuidado ao interpretar um resultado positivo no teste do gene SCA8.
SCA10
Descrita principalmente em famílias de ascendência mexicana, a SCA10 é caracterizada por sintomas proeminentes do cerebelo e convulsões. Matsuura et al descobriu que o defeito genético é um novo tipo de repetição expandida, uma expansão muito grande resultante de uma repetição de pentanucleótidos (ATTCT) num intrão do gene SCA10. Normalmente, 10-22 repetições ATTCT de comprimento, a repetição SCA10 torna-se grosseiramente expandida em indivíduos afetados, em alguns casos, em vários milhares. O mecanismo molecular é incerto.
SCA11
Esta SCA representa uma síndrome cerebelosa relativamente "pura" com sinais piramidais leves. Foi inicialmente descrita em duas famílias britânicas com uma forma relativamente benigna, lentamente progressiva da marcha e ataxia dos membros que foi mapeada no cromossoma 15. A base genética descobriu-se recentemente serem mutações no gene da cinase tau tubulina, TTBK2.
SCA12
A SCA12 é causada por uma expansão CAG na região 5' não traduzida do gene da proteína fosfatase PP2RB. A SCA12 é mais comum na Índia do que nos EUA. A idade de início varia entre 8 a 60 anos, com o primeiro sintoma normalmente ser um tremor de ação nos braços. O tremor é eventualmente 10
acompanhado de tremor da cabeça, ataxia, e, por vezes, bradicinesia e neuropatia sensorial.
SCA13
Esta ataxia tem uma idade muito variável de início, às vezes pode até começar na infância com o desenvolvimento motor atrasado e atraso mental. As características comuns são ataxia, disartria, nistagmo, e, ocasionalmente, hiperreflexia. A ressonância magnética normalmente mostra atrofia cerebelosa e pontina. Recentemente a SCA13 mostrou ser causada por mutações no gene KCNC3, que codifica uma subunidade de canais de potássio dependentes de voltagem.
SCA14
Esta ataxia mostra variabilidade fenotípica considerável, mesmo que não seja uma ataxia de repetições expandidas. A maioria dos indivíduos afetados desenvolve uma ataxia lentamente progressiva com disartria no início da idade adulta. Nos casos de início tardio, a SCA14 pode se manifestar como uma ataxia cerebelosa relativamente pura. Nos casos de início precoce, no entanto, a ataxia pode ser acompanhada por mioquimia facial, hiperreflexia, mioclonia axiais, distonia, e perda de vibração. Geralmente é compatível com uma vida normal, embora os indivíduos afetados possam ver-se numa cadeira de rodas mais tarde na vida, e as queixas cognitivas são relativamente comuns. A SCA14 é causada por mutações no gene PRKCG, que codifica uma proteína quinase serina-treonina. Porque a SCA14 não é causada por uma mutação de repetições expandidas, mas por diferentes mutações espalhadas por todo o gene, o teste genético para a SCA14 requer a sequenciação de todos as exões e sequências de flanqueamento do gene da doença.
SCA15/16
Foi recentemente descoberto que estas duas doenças são alélicas (a mutação é no mesmo gene). É uma ataxia cerebelosa pura lentamente progressiva, originalmente descrita em famílias australianas e japonesas. Disartria, nistagmo horizontal0 e um movimento ocular suave prejudicado estão presentes nalguns 11
pacientes. Aproximadamente um terço dos pacientes têm tremor da cabeça. A doença é causada por pequenas deleções genómicas englobando o gene IPTR.
SCA17
Descrita originalmente no Japão, a SCA17 é rara nos EUA. Mais do que qualquer outra SCA, a SCA17 manifesta com disfunção cerebral generalizada, bem como cerebelosa. As pessoas afetadas tipicamente apresentam-se, na idade adulta jovem, ou no meio da vida adulta, com marcha progressiva e ataxia dos membros que é geralmente acompanhada de demência, sintomas psiquiátricos e várias características extra-piramidais, incluindo parkinsonismo, tremor, distonia e, às vezes coréia. A ataxia pode não ser a característica predominante. Nalguns casos, a SCA17 até se assemelha à doença de Huntington. As convulsões foram relatadas nalguns pacientes. Consistente com este fenótipo neurológico mais difundido, os resultados da ressonância magnética na SCA17, incluem atrofia cerebral difusa e cerebelosa.
SCA20
Relatada numa única família australiana, a SCA20 tem um fenótipo lentamente progressivo em que o sintoma inicial é disartria, em vez de ataxia da marcha, acompanhados de tremor palatal, sacadas hipermétricas, e calcificação denteado no cerebelo. Recentemente, uma duplicação de 260 kb no cromossoma 11, foi descoberta como o defeito genético, embora o elemento genético importante neste segmento seja desconhecido. A SCA20 representa a primeira duplicação genómica, como causa de ataxia. Atualmente, apenas o teste genético baseado na investigação está disponível para esta doença.
SCA27
Esta ataxia de início precoce tem sido descrita numa família holandesa de três gerações. Os indivíduos afetados manifestam primeiro tremores das mãos na infância, seguido por ataxia progressiva, dificuldades cognitivas e problemas psiquiátricos na segunda e terceira décadas de vida. A SCA27 é causada por 12
mutações no gene FGF14, que codifica o fator 14 de crescimento do fibroblasto.
Outras ataxias hereditárias dominantes
As seguintes três causas de ataxia hereditária dominante não estão dentro do grupo das SCAs, mas devem ser consideradas no indivíduo atáxico com uma história familiar adequada: atrofia dentatorubro-palidoluisiana (DRPLA) e ataxia episódica tipo 1 e 2 (EA1 e EA2).
DRPLA
A DRPLA geralmente manifesta-se com ataxia e, como muitas SCAs, é causada por uma expansão polyQ. Uma doença altamente variável, a DRPLA é caracterizada por ataxia progressiva, coréiatetose, demência, convulsões, mioclonias e distonia. Como noutras doenças polyQ, expansões maiores na DRPLA causam manifestações mais graves da doença mais cedo na vida, e a antecipação ocorre com frequência. Os pacientes com início antes dos 20 anos de idade, quase sempre têm convulsões e exibem mais dum fenótipo de epilepsia mioclónica progressiva. Em contraste, os indivíduos com início mais tarde geralmente desenvolvem ataxia com coréiatetose e demência. A DRPLA é mais prevalente no Japão e muito rara nos EUA. Uma família afro-americana bem caracterizada na Carolina do Norte tem uma variante fenotípica conhecida como Síndrome do Rio Haw, em que convulsões e calcificações cerebrais acompanham a ataxia.
EA1 e EA2
AS duas formas bem estabelecidas de ataxia episódica, EA1 e EA2, são causadas por mutações num canal de potássio dependente de voltagem e de canais de cálcio, respetivamente. Na EA1, que é devida a mutações no gene KCNA1, os indivíduos afetados têm tipicamente breves episódios de ataxia durante apenas alguns minutos, em alguns casos precipitados por stress, exercício ou mudança repentina de postura. A mioquimia é comum na EA1. Na EA2, que é devida a mutações no gene CACNA1A (o mesmo gene que na 13
SCA6), os pacientes geralmente têm episódios mais longos de ataxia que podem durar horas ou dias, muitas vezes precipitados por stress, exercício, ou fadiga. A acetazolamida pode ajudar qualquer destas ataxias, mas é mais frequentemente benéfico na EA2. Em todos os casos de ataxia episódica, um ensaio de acetazolamida é justificado. Várias outras EAs foram recentemente descritas, mas são menos comuns que a EA1 e a EA2. Nalguns destes doentes, os sintomas vestibulares, incluindo vertigens, são proeminentes durante os episódios.
Mecanismos Patogénicos e Abordagens para Terapia nas SCAs
SCAs polyQ
Na sequência da descoberta de que muitas doenças neurodegenerativas são causadas pela repetição de expansões CAG que codificam polyQ, a opinião prevalecente tem sido a de que a ação tóxica das mutações ocorre principalmente ao nível da proteína. A maioria das evidências de in vitro, celular e modelos animais da doença apoiam este ponto de vista. A descoberta, há mais de uma década, de que a doença polyQ cerebral contém inclusões intracelulares da proteína da doença sugerem que a expansão promove o enrolamento incorreto da proteína da doença, resultando na agregação. Estudos in vitro com proteínas da doença polyQ recombinantes têm apoiado este modelo: as proteínas polyQ expandidas estão intrinsecamente propensas a agregar, formando agregados como-amilóides in vitro. É importante ressaltar que o limite de comprimento da repetição para a agregação in vitro espelha o comprimento de repetição conhecida por causar a doença. Além disso suportando um modelo de "proteína tóxica" é o facto de repetições de expansões CAG modificadas para serem expressas ao nível do ARNm, mas não ao nível da proteína, tendem a exibir pouca ou nenhuma toxicidade quando introduzidas em células ou animais. Assim, a agregação de proteínas polyQ, ou, pelo menos, um processo bioquímico associado à agregação, parece essencial para o processo da doença.
Menos clara é a relação exata entre o enrolamento incorreto de proteínas, o processo bioquímico de agregação e a formação de inclusões macroscópicas em doenças do tecido cerebral. Enquanto que as inclusões podem representar um biomarcador do enrolamento e acumulação da proteína, nem sempre são 14
encontrados nas células cerebrais afetadas e, em alguns estudos correlacionam com a sobrevivência neuronal, em vez da morte celular neuronal. Assim, as inclusões podem refletir uma resposta protetora à presença da proteína anormal acumulada, um caminho pelo qual os neurónios "muram" a proteína polyQ anormal.
O foco da investigação mudou para etapas anteriores na via da agregação. Oligómeros mais pequenos da proteína mutante podem revelar-se ser as espécies tóxicas, envolvidas em interações prejudiciais com proteínas polyQ adicionais e outras proteínas celulares. Em contraste, os complexos fibrilares maiores formados mais a jusante na via de agregação podem conter proteína mutante "empacotados" em estruturas relativamente neutras.
Perturbações no controle de qualidade da proteína Precisamente porquê as proteínas da doença polyQ são tóxicas para os neurónios, permanece obscuro. Uma possibilidade é que a produção da proteína polyQ dobrada coloca uma carga contínua sobre as vias de controlo de qualidade das células. Os neurónios possuem centenas de proteínas que facilitam a dobragem correta de proteínas e o redobramento eficiente, desagregação e degradação de proteínas anormalmente dobradas ou agregadas. Se este equipamento elaborado para manter a homeostase da proteína é prejudicada pela proteína polyQ mutante, em seguida, outras proteínas que poderiam dobrar corretamente também podem se acumular como proteínas deformadas. Usando o verme como um sistema modelo, Morimoto et al mostrou que este é realmente o caso. Quando as proteínas polyQ mutantes foram expressas no verme, outras proteínas celulares sensíveis à temperatura foram levadas à deformação. Assim, a expressão da proteína polyQ mutante pode induzir um enrolamento incorreto global nas células.
As rotas celulares para lidar com proteínas polyQ anormais incluem três caminhos principais: acompanhantes moleculares, degradação ubiquitinaproteassoma e autofagia. Todas as três vias têm sido implicadas nos distúrbios polyQ, e existe um consenso crescente de que elas estão funcionalmente ligadas. Por exemplo, uma proteína de controlo de qualidade recentemente mostrada para modular a toxicidade polyQ é carboxi-terminal da proteína que interage Hsc70 (CHIP). A CHIP funciona tanto como co-acompanhante, como ligação à ubiquitina, ligando assim a acompanhante e as vias de proteassoma. Numerosos acompanhantes moleculares, incluindo a Hsp70, Hsp40, e 15
chaperonina citosólica TRiC, têm sido mostradas para suprimir a agregação e ou a toxicidade polyQ em vários sistemas modelo.
Interações aberrantes de proteínas Perturbações no controle da qualidade das proteínas são compatíveis com a hipótese de que a proteína mutante polyQ interage aberrantemente com várias proteínas celulares, incluindo os seus parceiros normais e novos interolocutores. Porque as doenças polyQ presumivelmente compartilham elementos de patogénese, alguma sobreposição na interação de proteínas é esperada, mas o conjunto completo de proteínas interagindo para cada proteína da doença será única. Este fato ajudaria a explicar as consequências deletérias da doença específicas das proteínas polyQ mutantes. Lim et al relataram uma análise sistemática das interações proteína da SCA-proteína consistente com este modelo. Descobertas adicionais recentes que suportam este modelo incluem interações aberrantes entre proteínas polyQ e fatores de transcrição e proteínas de cromatina nonhistone no núcleo. As alterações nas vias de controle de qualidade da proteína poderia promover tais interações aberrantes e, assim, prejudicar ainda mais a regulação da expressão genética requintada neuronal.
Núcleo como local de toxicidade Como a maioria das proteínas polyQ normalmente residem no núcleo ou concentram-se no núcleo durante a doença, a hipótese de que elas provocam a doença perturbando a expressão do gene é atraente. As proteínas polyQ expandidas ou fragmentos proteolíticos contendo polyQ envolvem-se em interações aberrantes proteína-proteína no núcleo, incluindo associações com componentes importantes de transcrição e proteínas de cromatina. Interações com complexos oligoméricos polyQ podem funcionalmente esgotar certos fatores de transcrição e outras proteínas nucleares importantes nos neurónios afetados, resultando em atividade alterada nos promotores específicos e modificações de cromatina perturbada pelas histonas acetiltransferases. Além disso, várias doenças da proteína polyQ estão diretamente envolvidas na transcrição. A proteína da SCA7, ataxina-7, é agora conhecida por ser parte do complexo de transcrição STAGA, e a proteína da SCA17 é o fator de transcrição basal, a proteína de ligação a TATA. Outras proteínas das SCAs, como a ataxina-1, interage com e regula complexos transcricionais específicos, e pelo menos uma proteína de SCA, a ataxina-2, atua de forma mais distal na regulação da expressão de genes.
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A desregulação da transcrição causada pelas proteínas polyQ mutantes reflete em parte as alterações na acetilação das histonas. Alguns fatores de transcrição conhecidos por interagir com as proteínas polyQ, como a Junção de Proteínas CREB (CBP), possuem atividade histona acetiltransferase (HAT). As proteínas polyQ podem inibir a atividade da HAT e assim reprimir a transcrição. A administração de inibidores de histona desacetilase (HDAC), por conseguinte, representa uma via potencial para a terapia. Com base em estudos recentes em moscas transgénicas, os inibidores HDAC resgataram toxicidade polyQ em células e moscas. O inibidor HDAC, fenilbutirato, já foi testado em pacientes com a Doença de Huntington (HD), outra doença polyQ, com os resultados da fase II do ensaio clínico ainda pendentes. Se este composto ou um outro inibidor HDAC provar ser eficaz na HD, deve ser prontamente testado numa ou mais SCAs polyQ.
Influência do contexto da proteína: proteínas únicas em cada doença As diferenças clínicas marcadas entre as SCAs polyQ, apesar do seu mecanismo mutacional compartilhado, ilustra a importância do contexto proteico da doença na patogénese. Por exemplo, a toxicidade da proteína da doença SCA1, ataxina-1, depende de elementos da proteína muito afastados da expansão real polyQ. Um sinal de localização nuclear e a fosforilação de um resíduo de serina específicos são ambos necessários para a ataxina-1 mutante mediar a toxicidade. Evidências recentes também ligam a toxicidade da ataxina-1 a alterações na sua capacidade de se associar com pelo menos duas proteínas, o repressor de transcrição Capicua e o RB17. A ataxina-1 forma também um complexo com RORalpha, um fator de transcrição importante para o desenvolvimento do cerebelo. A expressão da ataxina-1 mutante esgota este fator de transcrição crítico, o que provavelmente contribui para a patogénese. Estes dados suportam fortemente um modelo de toxicidade em que as interações de proteínas específicas praticadas pela ataxina-1, interações que exigem o contexto circundante de proteína ataxina-1, são essenciais para a patogénese.
A proteína ataxina-3, da SCA3/MJD, funciona em diversas vias celulares. A ataxina-3 é uma proteína de ligação à ubiquitina e à enzima de-ubiquitinando que participa no "manejo" de proteínas anormais na célula. Uma relação importante da função normal da ataxina-3 à doença foi sugerida por estudos na Drosophila (mosca da fruta) que mostram que a ataxina-3 normal suprime a toxicidade induzida por várias proteínas polyQ mutantes. Esta atividade supressora, que está intimamente associada às funções ligadas à ubiquitina da ataxina-3, parece estar em parte retida pela ataxina-3 expandida. Notavelmente, a ataxina-3 mutante pode possuir propriedades funcionais 17
intrínsecas que suprimem a sua própria toxicidade baseada nas polyQ. Esta característica incomum pode explicar porque o comprimento total da ataxina-3 mutante não causa a doença humana até a repetição ser de, pelo menos, 55 resíduos de comprimento, muito maior do que as repetições noutras doenças polyQ.
Caminhos potenciais para a terapia para as SCAs polyQ Muito poucos ensaios clínicos preventivos foram realizados para as SCAs. Um estudo recente mostrando o benefício do lítio em ratos-modelo da SCA1 é um sinal de esperança. Quase todos os ensaios clínicos em humanos com doenças polyQ concentraram-se na HD, graças em parte à estrutura de ensaio clínico bem desenvolvido na comunidade clínica HD. Pistas para uma terapia preventiva nas SCAs polyQ podem vir a partir desses estudos na HD. Qualquer medicamento experimental que beneficie pacientes com HD torna-se imediatamente num candidato para testes em qualquer uma das SCAs polyQ, especialmente se o mecanismo do composto de ação neutraliza um recurso compartilhado de proteínas polyQ expandidas em vez de uma propriedade única da proteína HD, huntingtina.
Entre as terapias candidatas testadas até o momento, o transporte molecular elétron da coenzima Q10 retardou a progressão da doença em ratos-modelo da HD e levou a uma tendência positiva, embora estatisticamente insignificante, num estudo cuidadosamente controlado em indivíduos em HD. Só podemos esperar que doses mais elevadas de coenzima Q10, que em breve serão testadas na HD, irão mostrar benefícios. Num ensaio humano a curto prazo para a HD, a administração oral de creatina, um outro composto para combater o esgotamento de energia celular, mostrou-se benéfico em ratos-modelo da HD e reduziu 8 hidroxideoxiguanosina, um marcador de danos ao ADN. Inibidores HDAC também contêm essa promessa com base em ensaios de tratamento bem sucedidos em ratos e moscas-modelo da doença. Dado o papel central da agregação de proteínas na doença, a busca por compostos anti-agregação pode dar um composto que atua em todos os membros da classe das doenças polyQ. A interferência de ARN ou abordagens anti-sentido para diminuir a expressão do produto do gene mutante têm sido bem sucedidas em ratosmodelo das SCAs, mas os estudos pré-clinicos necessários para trazer esta abordagem para a clínica vai trazer muito mais trabalho.
Repetições não-codificadas das SCAs
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Esta classe inclui aquelas SCAs que são causadas por expansões repetidas de ADN que caem fora da região de codificação da proteína dos respetivos genes da doença. Noutras palavras, a expansão patogénica não codifica a glutamina ou qualquer outro aminoácido na proteína da doença. As ataxias incluídas nesta categoria são as SCAs 8, 10 e 12, embora haja alguma incerteza sobre o mecanismo patogênico na SCA8.
Embora não seja ainda certo como estas repetições não-codificadas causam a neurodegeneração, a teoria prevalecente é que atuam através de um mecanismo tóxico dominante que ocorre ao nível do ARN. Este mecanismo proposto é uma reminiscência do que ocorre na distrofia miotónica, uma doença neuromuscular comum em que as repetições expandidas de ARN sequestram as proteínas ARN de ligação às células musculares e, assim, perturbando a divisão do ARN. A ataxia da síndrome do X frágil associada ao tremor (FXTAS), uma ataxia neurodegenerativa progressiva que ocorre em homens mais velhos que carregam uma expansão da "pré-mutação" no gene FMR1, também pertence a esta classe de doenças, embora não seja uma SCA.
A SCA8 está associada com uma grande repetição da expansão CAG/CTG que não é totalmente penetrante nas transportadoras. Esta repetição CAG/CTG instável ocorre na extremidade 3' de um transcrito de ARN processado completamente que não codifica uma proteína conhecida. Porque a repetição da SCA8 pode ser expressa em ambas as direções, é melhor pensar na repetição como uma repetição CAG/CTG (CAG numa direção, CTG noutra direção). Estudos recentes em ratos e Drosophila-modelo fornecem uma visão sobre o papel celular do locus SCA8 e o papel da expansão da repetição na doença. O mecanismo da patogénese na SCA8 é debatido, com estudos recentes que sugerem expressão bidirecional levando a uma toxicidade mediada ARN e a uma toxicidade mediada pela polyQ.
A SCA10 é uma síndrome de ataxia distintiva, porque, ao contrário doutras SCAs, é muitas vezes acompanhada por convulsões. É causada por uma grande expansão ATTCT num intrão do gene ATXN10. Este gene codifica a proteína nova ataxina-10, cuja função é desconhecida. Até agora a mutação SCA10 tem sido restrita a indivíduos de ascendência ameríndia. Num ratomodelo da SCA10, o alelo mutante ATXN10 foi transcrito a níveis normais; em células derivadas de pacientes, o pré-mARN foi processado corretamente. Enquanto que nenhum rato com SCA10 exibiam letalidade embrionária, os
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mutantes heterozigotos são normais, sugerindo que uma perda parcial da função da ATXN10 não é o principal mecanismo patogénico na SCA10.
Mutações convencionais das SCAs
Esta categoria contém SCAs que não se devem à repetição de expansões, mas antes a mutações em genes específicos convencionais ou segmentos genómicos (deleções, inserções, missense, nonsense e mutações no local da divisão). Há apenas alguns anos, nenhuma SCAs era conhecida por pertencer a esta categoria. Agora, no entanto, pelo menos sete são conhecidas: SCAs 5, 11, 13, 14, 15/16, 20, e 27. Os genes mutantes nestas SCAs não estão, obviamente, ligados a uma única via biológica. Esta característica sugere que a degeneração cerebelosa e do tronco cerebral pode ser a consequência biológica de perturbações numa das muitas vias celulares distintas. Esta categoria de SCAs vai continuar a crescer nos próximos anos, à medida que a tecnologia para identificar defeitos genéticos em doenças raras, fica melhor.
Com a identificação na SCA5 de mutações no gene SPTBN2, β-III espectrina tornou-se reconhecido como um gene da doença ataxia. As mutações nesta proteína do citoesqueleto têm dirigido a atenção para o possível papel patogênico da estabilidade/tráfico da organela e dinâmica da membrana alterada das proteínas nos neurónios. O facto de a perda parcial da β-III espectrina provocar degeneração cerebelosa sugere que as propriedades mecânicas dos neurónios cerebelosos podem ser tão importantes como a0 homeostase Ca alterada (2+), desregulação da transcrição, e deterioração da degradação da proteína em causar a neurodegeneração.
Foi recentemente demonstrado que a SCA11 é devida a mutações no gene que codifica a tau tubulina quinase 2 (TTBK2). A aberrantemente tau fosforilada é uma característica neuropatológica da Doença de Alzheimer e demência frontotemporal, mas não tem sido implicada na degeneração cerebelosa. Curiosamente, o cerebelo na SCA11 revela não só a degeneração cerebelosa, mas também depósitos tau. A base dominante da doença pode refletir ação aberrante da TTBK2 na tau.
A SCA13 é causada por mutações no gene KCNC3, que codifica um canal K+ dependente de voltagem (Kv3.3) altamente enriquecida no cerebelo. As 20
mutações neste gene têm um efeito dominante sobre as propriedades eletrofisiológicas deste canal multi-subunidade. Pelo menos duas mutações missense têm ido bem estudadas em sistemas de expressão de oócitos Xenopus. O Kv3.3 com uma mutação no domínio da deteção de voltagem, KCNC3 R420H, não possuía atividade de canal quando expressado sozinho e teve um efeito negativo dominante quando co-expressado com a subunidade de canais de tipo selvagem. KCNC3 F448L deslocou negativamente a curva da ativação e retardou o fecho do canal. Com base nesses resultados, seria expectável que estas mutações alterassem as características dos neurónios rápidos do cerebelo, em que canais KCNC conferem a capacidade de disparo de alta frequência.
A SCA14 é causada por várias missense, deleção, e mutações no local de divisão no gene PRKCG que codifica a proteína quinase Cy. Este membro da família das quinases serina/treonina é altamente expresso nas células Purkinje. Quase 20 mutações têm sido relatadas, muitas das quais localizadas no exão 4, que codifica um subdomínio importante do PKCγ. As características clínicas causadas pelas mutações PRKCG podem ser bastante heterogéneas. O mecanismo pelo qual as mutações no PKCγ causam esta doença ainda é desconhecida.
A descoberta de que a SCA15 e a SCA16 se devem ambas a deleções no inositol 1, 4, 5-gene recetor trifosfato 1 (ITPR), representa o primeiro exemplo de uma ataxia dominante causada pela deleção do gene. Neste caso, a supressão heterozigótica causa a doença, por isso o padrão dominante de hereditariedade. A base molecular da doença provavelmente reflete a perda parcial da função deletérial do gene ITPR (haploinsuficiência para este gene), na medida em que ratos sem uma cópia funcional do gene desenvolvem um distúrbio de movimento similar. O ITPR é expresso em altos níveis nas células Purkinje. Após a descoberta de deleções do ITPR na SCA15, uma família com SCA16 também mostrou ter uma deleção heterozigótica no mesmo gene. Assim, a SCA15 e a SCA16 são a mesma doença.
A SCA20, uma ataxia muito rara, é devido a uma duplicação genómica, que se estende por, pelo menos, 10 genes. O gene ou genes críticos nesta região são ainda desconhecidos.
A SCA27 é causada por mutações no fator de crescimento de fibroblastos do gene 14 (FGF14). A descoberta da mutação SCA27 foi precipitada pela 21
constatação de que os ratos FGF14 tinham ataxia, transmissão sináptica deficiente e potenciação a curto e longo prazo prejudicada. Estes resultados sugerem um novo papel para o FGF14 na regulação da plasticidade sináptica, controlando o envolvimento das vesículas sinápticas em zonas ativas présinápticas. Mas por que é uma doença hereditária dominante? Estudos recentes mostram que o FGF14 mutante pode interferir com a interação entre o tipo selvagem de FGF14 e as subunidades Na(v) de canais alfa, alterando assim a excitabilidade neuronal.
A rápida velocidade com que SCAs causadas por mutações convencionais foram identificadas nos últimos cinco anos, sugere que ainda mais causas genéticas para as SCAs sejam descobertas na próxima década. A diversidade de genes já implicados em ataxias degenerativas implica que múltiplas vias podem ser perturbadas para induzir disfunção cerebelosa e atrofia. A tarefa para os cientistas e médicos será identificar quais vias são fundamentais para a integridade do cerebelo, para que terapias preventivas e sintomáticas possam ser desenvolvidas para indivíduos com SCA.
NOTA DA TRADUÇÂO: Este artigo foi originalmente publicado em 2009.
Fonte: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2739122/
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