O principal conhecimento do desenvolvimento gonadal humano provém da compreensão dos cromossomas X e Y. O princípio central é que o cromossoma Y (principalmente o gene SRY no cromossoma Y) determina a formação e desenvolvimento dos testículos. Os testículos produzem andrógenos, que promovem o aumento do pénis, a musculosidade e outras expressões masculinas. O XX cromossoma, por outro lado, determina a formação dos ovários. Os ovários produzem grandes quantidades de estrogénios, o que promove o desenvolvimento dos seios e outras expressões de características sexuais secundárias femininas. Quando o sexo cromossómico (XY ou XX), sexo gonadal (ovários ou testículos), sexo genital interno (próstata, trompas de falópio, útero) e sexo genital externo (pénis, abertura uretral, clítoris, abertura vaginal) não coincidem, chama-se a isto uma “desordem de desenvolvimento sexual”. O diagnóstico diferencial das perturbações sexualmente diferenciadas é frequentemente analisado a estes quatro níveis. O diagnóstico de anomalias no desenvolvimento sexual é muito difícil, com aproximadamente 50% dos doentes a não serem diagnosticados. A investigação da última década identificou muitos genes relacionados com o desenvolvimento gonadal (por exemplo, genes DAX-1, DMRT1, SOX-9) ou números anormais de cópias dos seus promotores (promotor SOX-9) que contribuem para o desenvolvimento da doença. Existem muitos genes em autossomas que estão envolvidos na formação e desenvolvimento das gónadas, tais como os genes SOX9, FOXL2 e DMRT2. Quando grandes segmentos de autossomas contendo estes genes são perdidos ou duplicados, a dose de expressão dos genes é duplicada ou deficiente, levando a perturbações do desenvolvimento testicular ou ovariano e a manifestações clínicas de desenvolvimento sexual anormal. Este artigo abordará cinco ligações importantes entre cromossomas e desenvolvimento sexual: as características genéticas dos cromossomas X e Y; as características clínicas da síndrome de Turner (45, XO); as características clínicas da síndrome de Cranfelt (47, XXY); SOX9 e desenvolvimento testicular; e DMRT2 e desenvolvimento gonadal; As características genéticas dos cromossomas X e Y Porque os cromossomas X e Y contêm muitos genes envolvidos no desenvolvimento sexual Porque os cromossomas X e Y contêm muitos genes envolvidos no desenvolvimento sexual e espermatogénese, foram denominados “cromossomas sexuais”. Cada cromossoma sexual é constituído por duas partes. A maior parte da área próxima do ponto mitótico é chamada “região dos cromossomas sexuais”. Nesta região, os cromossomas X e Y contêm cada um genes diferentes, pelo que há pouca troca de material genético entre os dois cromossomas. A parte do cromossoma que está localizada nos braços longo e curto (as duas extremidades) é chamada “região pseudo-autosomal” (Figura 1). Nesta região, os cromossomas X ou Y contêm os mesmos alelos e podem portanto trocar material genético um com o outro (uma das propriedades dos autossomas), daí o nome “região pseudo-autosomal”. As mutações que ocorrem dentro da região dos cromossomas sexuais são susceptíveis à morbilidade porque não têm o efeito compensatório genético do outro cromossoma. Por exemplo, o gene KAL-1 está localizado na ‘região dos cromossomas sexuais’ do cromossoma X. Em homens 46XY, as mutações neste gene podem levar a hipogonadonadismo congénito hipogonadotrófico em homens [6]. Em contraste, nas fêmeas com 46XX, o KAL-1 é funcionalmente anormal e é capaz de ser compensado pelo outro cromossoma X. Por conseguinte, não há manifestações clínicas e são portadores do gene causador. Em 46,XX fêmeas, um dos dois cromossomas X em cada célula é inactivado ao acaso, formando um “baculovírus”. De facto, apenas a “região do cromossoma sexual” desse cromossoma inactivado está realmente inactivada e os genes dentro dela não são expressos, enquanto que os genes dentro da “região autossómica” não estão inactivados e continuam a exercer efeitos biológicos. Por exemplo, o gene SHOX está localizado na extremidade do braço curto dos cromossomas X e Y na “região tipo autossoma 1 (PAR1)”. A expressão do gene SHOX é dependente da dose e doses insuficientes podem levar a uma estatura curta. Em 46XX mulheres, ambos os genes SHOX localizados em PAR1 são expressos, pelo que a altura não é afectada. Em 45, pacientes XO (síndrome de Turner), contudo, a ausência de um cromossoma X (ou parte de um cromossoma X) resulta numa redução para metade da dose do gene SHOX e numa manifestação clínica de baixa estatura. O cromossoma X contém muitos genes relacionados com o desenvolvimento gonadal e a função do eixo gonadal, tais como o receptor androgénico, KAL1, DAX1, SOX3, etc. Nos homens 46XY, a resistência ao androgénio devido a mutações no receptor androgénio pode causar vários graus de expressão hipermasculínica ou mesmo o desenvolvimento vulvar e mamário totalmente feminizado. Nos homens do cromossoma 46XY com mutações no gene DAX1, as manifestações clínicas são displasia adrenocortical congénita e hipogonadismo hipogonadotrópico congénito, no qual a proteína DAX1 tem efeitos antagónicos no desenvolvimento testicular. Nos homens com o cromossoma 46XY, uma sobreexpressão de DAX1 em doses que inibem o desenvolvimento testicular resultará em vulva feminina (também conhecida como “inversão sexual”). O cromossoma Y é o mais curto dos 46 cromossomas e contém muitos genes importantes relacionados com o desenvolvimento gonadal, incluindo SRY e AZF. SRY (região Y determinante do sexo) foi o primeiro factor de transcrição identificado para determinar o desenvolvimento testicular e é actualmente considerado como o determinante mais importante do desenvolvimento sexual masculino. mutações, pode resultar em falha testicular e o aparecimento de uma vulva feminina. Por outro lado, quando os cromossomas X e Y trocam material genético, o fragmento contendo SRY pode ser transferido para o cromossoma X. Este cromossoma X, que carrega o gene SRY, faz com que pacientes com 46 XX (um cromossoma X contendo SRY) exibam desenvolvimento testicular e genitália externa masculina. Estudos recentes descobriram que o SRY não é o único factor que determina o desenvolvimento testicular, mas é um dos factores importantes nas vias de sinalização que promovem o desenvolvimento testicular. Por exemplo, SRY promove o desenvolvimento testicular ao promover a expressão do factor SOX9, que promove ainda mais o desenvolvimento testicular. Outro factor importante no cromossoma Y é o AZF, cuja mutação ou eliminação pode causar distúrbios de espermatogénese nos homens. Figura: Padrão dos cromossomas sexuais X e Y: Nota: PAR (região pseudo-autosomal) significa “região semelhante ao autossoma”. Na linha celular XX, os genes do PAR não são inactivados; na linha celular XY, há uma troca de material genético entre alelos dentro do PAR dos cromossomas X e Y; 46, síndrome de Turner XO Cromossoma 45, XO é a anomalia cromossómica mais comum resultando numa anomalia de desenvolvimento gonadal anormal chamada síndrome de Turner. Cerca de metade dos pacientes têm o cariótipo clássico 45XO e cerca de um quarto tem o cariótipo 45XO/46XX (quimerotipo). Outros cariótipos, incluindo a perda do braço longo de um cromossoma X, perda do braço curto, cromossomas isobáricos, e cromossomas X circulares, podem apresentar características clínicas semelhantes. 7% das crianças abortadas têm o cariótipo 45XO, e as principais manifestações são o nanismo e a amenorreia primária. Outras manifestações incluem nevos faciais múltiplos, ectrópio de cotovelo, cintas cervicais, tórax de protecção, e linfedema. Quase todos os doentes com síndrome de Turner são anões, e sem intervenção, a altura média da população de doentes é de aproximadamente 3525 px. O mecanismo para o desenvolvimento do nanismo está relacionado com uma sub-dose do gene SHOX. Um caso recente de um paciente com síndrome de Turner que era significativamente mais alto devido à duplicação de um fragmento contendo o gene SHOX confirma o papel do gene SHOX no crescimento da estatura. As anomalias endócrinas características do doente são níveis acentuadamente elevados de gonadotropina (FSH e LH) e níveis muito baixos de estradiol. Os doentes podem frequentemente ter uma combinação de vários graus de hipotiroidismo. Embora tenha sido relatada na literatura uma maior incidência de diabetes mellitus nesta população, as observações clínicas no nosso centro não revelaram esta tendência. O tratamento da síndrome de Turner inclui o seguinte: a terapia com hormonas de crescimento é iniciada cedo, antes do encerramento da epífise, para ajudar os doentes a alcançar uma melhor altura para toda a vida. Se a epífise já estiver fechada, pode ser administrada uma terapia de substituição da hormona sexual cíclica a longo prazo para permitir ao doente alcançar um desenvolvimento normal das características sexuais secundárias, bem como uma vida sexual normal. Com óvulos de dadores e técnicas reprodutivas assistidas, os doentes têm a possibilidade de obter uma gravidez. 47XXY Síndrome de Klinefelter Apresentação clínica: Antes da puberdade, os doentes com síndrome de Klinefelter apresentam apenas um pequeno testículo e uma diminuição gradual do número de espermatócitos no testículo. As pacientes são mais frequentemente vistas para o desenvolvimento de um desenvolvimento mamário significativo na puberdade. As alterações patológicas típicas no testículo da paciente são alterações vitelogénicas do varicocele, ausência de espermatogénese e um aumento acentuado do número de células intersticiais. Os níveis de testosterona são frequentemente baixos ou normais devido ao aumento acentuado de células intersticiais. Dependendo do cariótipo, existem duas categorias principais: clássica e quimérica. Na síndrome clássica de Klinefelter, o cariótipo é 47,XXY e a apresentação clínica é típica, enquanto que nos doentes quiméricos, o cariótipo é diverso, como 47XXY/46XY, e a apresentação clínica varia muito. O mecanismo para a formação do cariótipo 47,XXY é atribuído à não separação dos cromossomas durante a meiose de formação do gamete. Esta não separação ocorre em aproximadamente 40% dos casos no pai e 60% na mãe. O cariótipo quimérico ocorre quando os cromossomas não são separados durante a mitose nas células conjuntas após a fusão dos espermatozóides e do óvulo. Este fenómeno pode ocorrer tanto em células singenéticas normais com cariótipo 46, XY, como em células singenéticas anormais com cariótipo 47, XXY. A alteração endócrina mais óbvia na síndrome de Klinefelter é um aumento acentuado dos níveis séricos de FSH e LH. Destes, os níveis elevados de FSH são os mais pronunciados, reflectindo danos duradouros na varicocele. Durante o desenvolvimento pubertal, os níveis de testosterona podem ser normais; por volta dos 25 anos, os níveis de testosterona diminuem para metade dos valores de controlo, mas flutuam amplamente. O desenvolvimento da glândula mamária é uma manifestação comum nos doentes e é o resultado de uma elevada relação soro estrogénio/androgénio. a incidência de diabetes mellitus em doentes com síndrome de Klinefelter é de 20%. A prevalência de obesidade e síndrome metabólica é significativamente mais elevada do que na população em geral. Um estudo recente mostrou que pelo menos três factores de transcrição relacionados com o metabolismo foram significativamente elevados no sangue periférico de doentes com síndrome de Klinefelter, mas estes factores não estavam localizados no cromossoma X. Isto sugere que o cariótipo XXY pode afectar o metabolismo das substâncias no corpo, influenciando a expressão de certos factores de transcrição relacionados com o metabolismo em outros autossomas. Em termos de tratamento: estudos recentes mostraram que podem existir células espermatogénicas insulares sobreviventes no testículo e, portanto, os espermatozóides podem ser obtidos por incisão microscópica minimamente invasiva do testículo para extracção de esperma. Verifica-se que cerca de 30-50% dos doentes têm espermatozóides sobreviventes que podem ser utilizados para a FIV. Isto oferece uma nova opção de tratamento para tais pacientes para resolver os seus problemas de fertilidade. Se os níveis de testosterona forem significativamente mais baixos, está disponível um suplemento de androgénio. A substituição da testosterona pode melhorar a osteoporose, fraqueza, disfunção eréctil e interacção social. Alguns pacientes com síndrome de Klinefelter têm anormalidades de personalidade e estilos de pensamento e o apoio psicológico aos pacientes e famílias deve ser melhorado. SOX9 e o factor de transcrição SOX9 do desenvolvimento testicular, localizado no final de 17q; o factor SRY promove a formação testicular regulando a expressão do gene SOX9 e, portanto, a formação testicular. Em doentes com o cromossoma 46XX, uma duplicação do fragmento contendo o gene SOX9, resultando na sobreexpressão do SOX9, pode promover a formação dos testículos e levar a um desenvolvimento sexual anormal. Do mesmo modo, em homens com o cromossoma 46XY, se o factor SOX9 for subexpresso (dose haploinsuficiente), a formação de testículos não pode ser promovida. Portanto, durante o exame cromossómico, deve ser prestada atenção à extremidade 17q para quaisquer anomalias no segmento cromossómico. DMRT1 e desenvolvimento gonadal O DMRT1 é um importante factor de transcrição recentemente identificado que regula o desenvolvimento gonadal. Relatamos uma paciente de 2 anos com genitália feminina e um cariótipo de 46XY, der(9) t(7;9) (q35, p24) e 46XX, t(7;9) (q35, p24) na mãe; 46XY no pai; a hibridação genómica comparativa de microarranjos (aCGH) mostrou que a paciente era 46XY, dup(7), (q35-q36.3) del(9), (p24.3-q23); duplicação da porção do braço longo do cromossoma 7 (144741153-159098761) na posição 14,37 Mb de comprimento; e eliminação da porção do braço curto do cromossoma 9 (10001-9733061) na posição 9,72 Mb de comprimento, com eliminação de oito genes incluindo DMRT1. Estas descobertas sugerem que a eliminação de um pequeno fragmento no fim do cromossoma 9 causa displasia testicular, manifestações vulvares femininas, atraso no desenvolvimento, atraso mental e anomalias metabólicas. Esta condição é também conhecida como “síndrome de supressão 9p” e está associada ao desenvolvimento testicular anormal e a uma dose inadequada de DMRT1. DMRT1 (OMIM: 602424) é a abreviatura de Doublesex e factor de transcrição 1 relacionado com o mab-3. Está localizado na extremidade do braço curto do cromossoma humano 9 a 0.84-0.97 Mb. A função biológica deste gene é altamente conservada e os seus homólogos estão envolvidos na diferenciação sexual em nemátodos, Drosophila, peixes e aves. Estudos tópicos recentes mostraram que a indução da expressão excessiva do gene DMRT1 ovariano não só reduz a expressão FOXL2 específica dos ovários, como também promove a transformação morfológica das células granulosas em células mesenquimais testiculares. Pelo contrário, a redução da expressão de DMRT1 nos testículos promoveu a transformação da morfologia das células mesenquimais dos testículos para a das células granulosas dos ovários. Estes estudos sugerem que o DMRT1 desempenha um papel importante na manutenção da morfologia celular e da função das gónadas diferenciadas. Em humanos, a expressão do gene DMRT1 é específica das gónadas, sexualmente dimórficas e dose-dependente. No estado hemizigótico, os indivíduos XY exibem disgénese testicular e feminização vulvar. Resumo Existem numerosos factores de transcrição sobre os cromossomas X e Y que regulam o desenvolvimento testicular e a acção dos andrógenos. Defeitos funcionais ou doses excessivas de expressão destes factores, ou supressões e aumentos no número de cromossomas sexuais, podem levar a um desenvolvimento gonadal anormal. As anomalias cromossómicas comuns incluem a síndrome de Turner (45, XO) e a síndrome de Klinefelter (47, XXY). Além disso, muitos factores de transcrição localizados em autossomas, tais como DMRT1 e SOX9, estão envolvidos na regulação do desenvolvimento testicular. A duplicação ou eliminação de segmentos cromossómicos contendo estes factores pode levar a perturbações do desenvolvimento testicular.