Myoclonic epilepsy with ragged-red fibers

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1 Myoclonic epilepsy with ragged-red fibers
MERRF Myoclonic epilepsy with ragged-red fibers

2 FUNDAÇÃO FACULDADE FEDERAL DE CIÊNCIAS MÉDICAS DE PORTO ALEGRE
DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS MORFOLÓGICAS DISCIPLINA DE GENÉTICA HUMANA Rafaela de Vargas Ortigara Sheila Ferreira Fernandes Tatiana Bianchi Monitora: Niara Oliveira

3 Introdução Mitocôndrias  essenciais no fornecimento de energia para as células. DNA mitocondrial  grande influência na produção dessa energia. Defeitos mitocondriais  ampla variedade de manifestações clínicas.

4 Primeiros relatos  década de 60.
Década de 90  métodos diagnósticos mais eficientes. 1 : nascidos vivos. MERRF  uma das doenças associadas a defeitos no mitDNA.

5 Características Mitocondriais
Mitocôndrias:  organelas esféricas ou alongadas;  presentes em quase todas as células eucarióticas;  produção de energia - ATP (rico em ligações energéticas);  distribuição celular e nos tecidos: variável.

6 Geração de energia:  fosforilação oxidativa;  cadeia respiratória - 5 complexos;  passagem de elétrons  liberação de energia  gradiente de prótons  síntese de ATP.

7 DNA mitocondrial Mitocôndria  DNA, RNA e ribossomos próprios.
Células somáticas mononucleares  1000 a 5000 cópias de mitDNA. Ovócitos maduros  ou mais cópias de mitDNA. mitDNA  informações genéticas para algumas proteínas mitocondriais - capacidade biossintética.

8 Genoma mitocondrial humano:
 pequena molécula circular de DNA de cadeia dupla;  pares de bases;  compacto, sem íntrons;  37 genes  2 rRNAs  22 tRNAs  13 mRNAs  13 polipeptídeos (componentes da cadeia respiratória).

9 Função celular e função mitocondrial:
interdependentes; mais de 100 proteínas codificadas no núcleo são necessárias para manter o mitDNA e expressar os produtos de seus genes. Nº das subunidades dos complexos da cadeia respiratória codificadas pelo mitDNA: Complexo I  7 (ND1, ND2, ND3, ND4, ND4L, ND5, ND6); Complexo II  0 ;

10 Mutações por rearranjos (deleções ou duplicações) e pontuais.
Complexo III  1 (citocromo b); Complexo IV  3 (COXI, COXII, COXII); Complexo V  2 (ATPase 6 e 8). Suscetibilidade a mutações  mitDNA sem histonas protetoras e sem um sistema de reparo efetivo - radicais livres. Mutações por rearranjos (deleções ou duplicações) e pontuais. Mais de 200 mutações mitocondriais patogênicas identificadas.

11 Evolução do mitDNA Hipótese endossimbionte:
 Célula maior anaeróbica + células menores aeróbicas;  Célula maior  nutrientes e proteção às menores;  Células menores  oxidação e fornecimento de energia à maior;

12 Evolução:  célula maior  organismo eucarionte;
 células menores  mitocôndrias; Fatores que sustentam a hipótese endossimbionte:  mitDNA próprio;  genoma mitocondrial diferente do nuclear;  genoma mitocondrial com características comuns ao procarioto; Transferência de genes ao nDNA.

13 HERANÇA MITOCONDRIAL Não clássica. Exclusivamente materna.
Homens afetados não transmitem a sua prole. Todos os filhos de mulheres afetadas têm a mutação.

14 Multiplicidade de moléculas de mitDNA por célula
 HOMOPLASMIA: quando contém somente moléculas de mitDNA normais ou anormais, isto é, são todas idênticas.  HETEROPLASMIA: quando contém tanto moléculas de mitDNA normais quanto anormais em proporções que podem variar.

15 Segregação e transmissão complexas e não bem estabelecidas:
Segregação mitótica; ¨Bottleneck¨.

16 DOENÇAS MITOCONDRIAIS
Grupo de citopatias com expressão clínica heterogênea que decorrem de alterações no metabolismo energético celular. Decorrem mais freqüentemente de mutações no mitDNA. Também podem ocorrer devido a mutações no nDNA ou defeitos na sinalização intergenômica.

17 As mutações no mitDNA podem ser:  REARRANJO:
esporádicas, não transmitidas às gerações subseqüentes; ocorrem na área de deleções comuns; Síndrome de Kearns-Sayre (KSS); Síndrome de oftalmoplegia externa progressiva crônica (CPEO); Síndrome de Pearson.

18  SUBSTITUIÇÕES PONTUAIS:
troca de uma base nitrogenada por outra em um gene mitocondrial; podem afetar genes mitocondriais dos 13 polipeptídeos, dos 2 rRNAs, ou dos 22 tRNAs; são de herança estritamente materna; Neuropatia óptica hereditária de Leber (LHON) - GA no gene da subunidade ND4 do complexo I, convertendo arginina para histidina; Síndrome de Leigh - TG no gene da ATPsintetase mitocondrial, convertendo leucina para arginina.

19 MELAS - mitochondrial encephalomyopathy, lactic acidosis and stroke episodes - AG no gene do tRNAleu ; MERRF- myoclonic epilepsy with ragged-red fibers; outras são sugeridas, como a Surdez não sindrômica.

20 MERRF Myoclonic epilepsy with ragged-red fibers.
Encefalomiopatia mitocondrial. Rara, de herança materna, progressiva e devastadora. Mutação em genes mitocondriais que codificam tRNAs  produção defeituosa de diversas proteínas  fosforilação oxidativa afetada  decréscimo na produção energética  manifestações clínicas.

21 Etiologia - bases moleculares e bioquímicas
Mutações no gene tRNALys. 80 a 90%  transição AG na posição 8344. 10 a 20%  transição TC na posição 8356. Outras mutações: AG na posição 3243 (MELAS). Heteroplasmia.

22 Mutação  defeito na síntese proteíca mitocondrial.
redução geral da síntese proteíca; códon de terminação, determinando uma finalização precoce da tradução; geração anormal dos produtos da tradução; número de resíduos de lisina nos polipeptídeos; redução no consumo de O2 e na atividade enzimática da cadeia respiratória; NADH desidrogenase (complexo I) e citocromo c oxidase (complexo IV).

23 Resultado  déficit energético celular.
Mutações no tRNA do mitDNA  deficiências enzimáticas e defeitos na tradução  independentemente do nDNA.

24 FISIOPATOLOGIA E CORRELAÇÃO FENÓTIPO GENÓTIPO-LIMIAR DE EXPRESSÃO
Mutação que causa defeitos nos complexos I e IV da cadeia respiratória. Questão chave: requerimento energético do tecido conforme sua função celular. Manifestações clínicas dependem de uma série de fatores.

25 LIMIAR DE EXPRESSÃO:  limite de déficit energético suportado pelo tecido, conforme seu trabalho celular;  tecidos diferem quanto ao grau de requerimento energético; classificação bioenergética em limiar de expressão em órgãos humanos são, em ordem decrescente: SNC, coração, músculo esquelético, sistema renal, endócrino e hepático.

26 Quando excedido seu limiar de expressão as manifestações clínicas são apresentadas.
Sugere-se que estejam associadas com a percentagem de mitDNA mutante do tecido. Células cerebrais in vitro têm sua síntese protéica prejudicada quando um limiar específico de ~85% de mitDNA é excedido.

27 Mais que 60% de mitDNA mutante no tecido cerebral.
Mais que 92% de mitDNA mutante no tecido muscular. Correlação idade, nível de mitDNA mutante e fenótipo.

28 HERANÇA MITOCONDRIAL EM MERRF
Respeita as características da herança mitocondrial em geral. Transmissão estritamente materna. Menor freqüência de filhos clinicamente afetados, comparada a MELAS. Nível de mitDNA mutante no sangue materno> 40% = possibilidade de filhos clinicamente afetados.

29 Características Clínicas
Início dos sintomas: entre 5 e 12 anos. Piora progressiva com a idade. Sintomas relacionados à: proporção entre mitocôndrias mutantes e normais; necessidade energética do órgão afetado. Sistema nervoso necessita de maior aporte energético.

30 Manifestações mais freqüentes:
miopatia mitocondrial; mioclônus; ataxia; epilepsia; surdez neuro-sensorial. Menos freqüentes: demência, neuropatia, baixa estatura, atrofia óptica, DM, AVC.

31 Diagnóstico Clínica: Histopatológico:
levantar suspeita de d. mitocondrial; praticamente é diagnóstico de exclusão. Histopatológico: músculo é tecido ideal; fibras rotas vermelhas(ragged-red fibers) – cortes de criostato corados pelo tricrômio de Gomori; quando > que 3% é quase patognomônico; quando em crianças e adolescentes, necessita-se de outros métodos diagnósticos.

32 Bioquímico: Alteração no estado de oxirredução do plasma, devido à deficiência funcional do ciclo de Krebs: aumenta concentração de lactato, piruvato, relação lactato/piruvato e corpos cetônicos; se lactato estiver entre 2,2 e 7mmol/L, fazer relação L/P após teste de esforço e/ou após sobrecarga de glicose; se lactato for > que 7mmol/L, não é necessário.

33 A partir de índices de oxirredução alterados, dosar atividade das enzimas mitocondriais:
medida do consumo do O2 pela mitocôndria (polarografia): diminuído em MERRF; medida da atividade da citocromo c oxidase (compl.IV): diminuída em MERRF; atividade da NADH-CoQ-citocromo c redutase (compl.I eIII): diminuída em MERRF; atividade da oxidação da NADH na presença da ubiquinona (receptor de elétrons): também diminuída; atividade da citrato sintetase (enz do ciclo de Krebs).

34 Molecular: As mutações de ponto mais freqüentes em MERRF (MTTK*MERRF8344G e MTTK*MERRF8356C) são detectadas através do estudo de polimorfismos de comprimentos de fragmentos de restrição de regiões do mitDNA amplificadas por PCR.

35 Investigação adicional:
Eletroencefalograma: ondas basais lentas e picos multifocais; Eletromiografia: perda de unidades motoras, velocidade de condução diminuída; Imagem (TC, RNM): calcificação de núcleos da base, atrofia de hemisférios cerebrais e cerebelares, alterações na substância branca; ECG, ecocardiograma, etc.

36 Tratamento Não há cura para MERRF.
Os objetivos são melhorar o funcionamento anormal da cadeia respiratória e proporcionar alívio sintomático. A resposta ao tratamento varia de um indivíduo para outro.

37 Vitaminas e co-fatores:
 proporcionar > produção de ATP;  Coenzima Q e derivados quinona: regularização do piruvato e lactato;  vitamina K3, K1, C: melhorar o transporte de elétrons;  vitamina B2: co-fator nos complexos de fosforilação I e II;

38  vitamina B1, B3, E, ácido fólico, ácido lipóico, selênio, betacaroteno, biotina e outros: diminuem a progressão da doença pelo poder antioxidante;  dicloroacetato: regularização do lactato e piruvato.

39 Mudanças na rotina: - evitar o jejum prolongado; - vômitos/anorexia: hospitalização; - cuidados com regimes de emagrecimento; - evitar alimentos ricos em Fe: lesão na mitocôndria e mitDNA; - evitar bebidas alcoólicas e cigarro; - evitar ambientes muito frios ou quentes; - evitar situações cansativas.

40 Tratamento sintomático:
- atenuar manifestações de MERRF nos diversos órgãos; - mioclônus: antiepilépticos; - musculatura esquelética: fisioterapia; - descompensação metabólica: hidratação, glicose EV, correção da acidose e repouso.

41 Diagnóstico Pré-natal e Aconselhamento Genético
Não há relação entre o resultado dos testes e o verdadeiro fenótipo a ser manifestado pelo indivíduo. Orientar as famílias e as gestantes é uma tarefa de grande desafio para o médico.