Doença de Machado-Joseph versus exposições ambientais : consumo de cafeína, tabagismo e vida rural do Rio Grande do Sul

Abstract

A ataxia espinocerebelar tipo 3, também conhecida como Doença de Machado-Joseph (SCA3/MJD) é uma condição autossômica dominante caracterizada pela expansão de uma sequência de trinucleotídeo CAG (CAGexp) no éxon 10 do gene ATXN3, localizado no cromossomo 14q32.1. Essa expansão CAG se reflete a nível proteico em um acúmulo de poliglutaminas que tende a formar agregados tóxicos. SCA3/MJD é a forma mais prevalente de ataxia hereditária em todo o mundo, sendo que o no estado do Rio Grande do Sul (RS) apresenta a maior frequência relativa, representando aproximadamente 78% de todas as ataxias espinocerebelar (SCA) locais. A coorte de pacientes afetados do RS começou a ser descrita em 2001 e vem sendo extensivamente estudada pelo nosso grupo de pesquisa. O capítulo desta tese 2 fez um levantamento de pessoas vivas pertencentes a famílias afetadas. Através de dados obtidos de prontuários eletrônicos de sujeitos acompanhados pelos ambulatórios Hospital de Clínicas de Porto Alegre e contato telefônico, detectamos 770 sintomáticos e 1.500 indivíduos com 50% de risco no RS, área habitada por 11 milhões de pessoas, chegando a uma prevalência de 7:100.000. Existe uma forte correlação negativa entre o tamanho da expansão CAG e a idade de início (ii) dos sintomas de sujeitos afetados. Porém, sabe-se que em média, apenas 55% da variação da ii pode ser explicada por essa expansão. O conhecimento sobre os fatores que determinam os outros 45% da variabilidade da ii é bastante limitado e compreende alguns genes modificadores. Nenhum fator ambiental foi identificado como influenciador do fenótipo de SCA3/MJD até o momento. Determinantes da variabilidade remanescente na ii são estudados pelo nosso grupo de pesquisa. Apesar de apresentarem resultados contraditórios, hábitos como fumar tabaco e ingestão de cafeína têm sido descritos como moduladores em outras doenças neurodegenerativas, como doença de Parkinson, Alzheimer e doença de Huntington. Eles têm sido pouco estudados na SCA3/MJD. O capítulo 3 objetivou avaliar se o consumo de cafeína e a interação com variantes dos genes de sinalização/metabolização da cafeína modulam a ii desta doença. Os SNPs rs5751876 (ADORA2A), rs2298383 (ADORA2A), rs762551 (CYP1A2) e rs478597 (NOS1) foram avaliados. Com base nos resultados, o consumo de cafeína não foi relacionado a alterações na ii de SCA3/MJD, isoladamente ou interagindo com genótipos protetores presentes nos genes candidatos. O capítulo 4 avaliou se o tabagismo e sua interação com polimorfismos em genes relacionados à sinalização de nicotina têm papel modulador na ii de SCA3/MJD. Os SNPs rs1056836 (CYP1B1), rs1045642 (ABCB1) e rs1799836 (MAOB) foram avaliados. O consumo de tabaco por si só não pareceu influenciar a ii em nossa coorte SCA3/MJD. Embora os resultados obtidos com os modelos de interação não tenham sido significativos, sugeriram que o efeito aditivo desses genótipos com o consumo de nicotina deveria ser testado em uma coorte maior ou em modelos experimentais da doença. O capítulo 5 fez um estudo exploratório inicial para testar se a ii de sujeitos sintomáticos pode estar associada a marcadores do ambiente rural como densidade demográfica (DD), proporção da população rural (PPR) e consumo de água de poço não tratada (CAPNT). Para isso, avaliamos a idade de início residual (iir) do primeiro sintoma, que foi obtida pela diferença entre ii observada e a idade de início predita de acordo com o tamanho de CAGexp de cada indivíduo. 188 sujeitos que moram no mesmo município onde nasceram foram incluídos no estudo. Os participantes foram estratificados em alto versus baixo DD, PPR e CAPNT de suas residências, e iir dos subgrupos alto e baixo foram comparadas. As iir médias (DP) dos indivíduos dos grupos de baixa e alta densidade demográfica foram -1,90 (6,98) e -0,11 (6,20) (p=0,046); dos grupos baixa e alta proporção de população rural foram -0,12 (6,20) e -1,90 (p=0,046); e dos grupos de baixo e alto consumo de água de poço não tratada foram -0,11 (6,04) e -1,89 (p=0,034). Com isso, levantamos evidências iniciais sugerindo que o ambiente rural é um fator de risco para o início precoce dos sintomas na SCA3/MJD.

Spinocerebellar ataxia type 3, also known as Machado-Joseph Disease (SCA3/MJD) is an autosomal dominant condition characterized by the expansion of a CAG trinucleotide sequence (CAGexp) in exon 10 of the ATXN3 gene, located on chromosome 14q32.1. This CAG expansion is reflected at the protein level in an accumulation of polyglutamines that tends to form toxic aggregates. SCA3/MJD is the most prevalent form of hereditary ataxia worldwide, with the state of Rio Grande Grande do Sul (RS) having the highest relative frequency, representing approximately 78% of all local spinocerebellar ataxias (SCA). The cohort of affected patients from RS began to be described in 2001 and has been extensively studied by our research group. Chapter 2 of this thesis made a survey of living people belonging to affected families. Through data obtained from electronic medical records of subjects monitored at the Hospital de Clínicas de Porto Alegre outpatient clinics and telephone contact, we detected 770 symptomatic patients and 1,500 individuals with a 50% risk in RS, an area inhabited by 11 million people, reaching a prevalence of 7:100,000. There is a strong negative correlation between the size of CAG expansion and the age of onset (AO) of symptoms in affected subjects. However, it is known that on average, only 55% of the variation in AO can be explained by this expansion. Knowledge about the factors that determine the other 45% of AO variability is quite limited and comprises some modifying genes. No environmental factors have been identified as influencing the SCA3/MJD phenotype to date. Determinants of the remaining variability in AO are studied by our research group. Despite presenting contradictory results, habits such as tobacco smoking and caffeine intake have been described as modulators in other neurodegenerative diseases, such as Parkinson's disease, Alzheimer's and Huntington's disease. They have been little studied in SCA3/MJD. Chapter 3 aimed to evaluate whether caffeine consumption and interaction with variants of caffeine signaling/metabolization genes modulate the AO of this disease. The SNPs rs5751876 (ADORA2A), rs2298383 (ADORA2A), rs762551 (CYP1A2) and rs478597 (NOS1) were evaluated. Based on the results, caffeine consumption was not related to changes in SCA3/MJD AO alone or interacting with protective genotypes present in candidate genes. Chapter 4 assessed whether smoking and its interaction with polymorphisms in genes related to nicotine signaling have a modulatory role in SCA3/MJD AO. The SNPs rs1056836 (CYP1B1), rs1045642 (ABCB1) and rs1799836 (MAOB) were evaluated. Tobacco consumption alone did not appear to influence AO in our SCA3/MJD cohort. Although the results obtained with the interaction models were not significant, they suggested that the additive effect of these genotypes with nicotine consumption should be tested in a larger cohort or in experimental models of the disease. Chapter 5 carried out an initial exploratory study to test whether the AO of symptomatic subjects could be associated with markers of the rural environment such as demographic density (DD), proportion of rural population (PRP) and consumption of untreated well water (CWW). To do this, we evaluated the residual age of onset (RAOfs) of the first symptom, which was obtained by the difference between observed AO and the predicted age of onset according to the CAGexp size of each individual. 188 subjects who live in the same municipality where they were born were included in the study. Participants were stratified into high versus low DD, PPR and CWW of their residences, and RAOfs of the high and low subgroups were compared. The mean RAOfs (SD) of individuals in the low and high demographic density groups were -1.90 (6.98) and -0.11 (6.20) (p=0.046); of the low and high proportion groups of rural population were -0.12 (6.20) and -1.90 (p=0.046); and the groups with low and high consumption of untreated well water were -0.11 (6.04) and -1.89 (p=0.034). With this, we gathered initial evidence suggesting that the rural environment is a risk factor for the early onset of symptoms in SCA3/MJD.