A susceptibilidade a doenças alérgicas pode resultar da herança de muitos genes mutantes, mas infelizmente, como em muitas outras doenças complexas, qualquer das anomalias bioquímicas específicas que ocorrem a nível celular que causam doenças em doenças alérgicas não são conhecidas, embora a maioria dos estudos genéticos sobre doenças alérgicas tenha incidido sobre as vias moleculares envolvidas na patogénese. Através do estudo da base genética da doença, os seus genes mutantes e produtos genéticos anormais podem ser identificados pelos fenótipos anormais que deles resultam. A identificação dos genes responsáveis por estes fenótipos da doença pode contribuir para uma melhor compreensão da base da patogénese destas doenças, e os estudos genéticos de doenças alérgicas aprofundaram a nossa compreensão das doenças de muitas maneiras. Zhang Yuan, Departamento de Alergia Nasal, Hospital Tongren, Pequim, China
(i) A importância do estímulo ambiental: interacções genes-ambiente
As doenças alérgicas são o resultado de estímulos ambientais dirigidos a indivíduos geneticamente susceptíveis. A inalação e a ingestão de factores ambientais têm sido consideradas como um importante contribuinte para a asma, incluindo alergénios, dieta, vírus respiratórios, poluentes transportados pelo ar, tabagismo, endotoxinas, e exposições ocupacionais. Estudos recentes sobre o gene-ambiente centraram-se nos loci funcionais do SNP de genes candidatos que se prevê venham a desempenhar um papel importante na identificação de eventos ambientais e na regulamentação de exposições ambientais. Com este objectivo, estudos sobre as interacções género-ambiente levaram a uma compreensão mais profunda da patogénese das doenças alérgicas, tais como a asma e a dermatite atópica, e da sua gravidade e progressão.
Pensa-se que os receptores de reconhecimento de padrões, tais como o CD14 e o receptor de toll-like (TLR)4, reconhecem e clarificam as endotoxinas bacterianas, activando uma gama de respostas imunitárias do hospedeiro natural, e as suas variantes de SNP podem alterar a função biológica destes receptores e podem influenciar a origem da asma durante o desenvolvimento quando o sistema imunitário se está a desenvolver. Num estudo caso-controlo e familiar, Smit et al. descobriram que em indivíduos atópicos, os polimorfismos no CD14, TLR4 e outros genes TLR poderiam alterar a associação com o risco de asma, especialmente para doentes que vivem em zonas rurais. Num estudo sobre o ambiente de vida agrícola, Bieli et al. observaram que alguns alelos específicos na região promotora do gene CD14 podem ser factores protectores da asma e de doenças alérgicas em indivíduos que consomem leite agrícola numa base a longo prazo.
A exposição e sensibilização contra os antigénios dos ácaros (por exemplo, Der p 1) foram reconhecidos como factores de risco para atopia e asma.Sharma et al. encontraram uma correlação entre polimorfismos nucleotídicos únicos alterados no gene TGF-β1 (TGFB1) e o fenótipo da asma (hiperresponsividade das vias aéreas e agravamento da asma), enquanto que esta correlação pode ser modificada pelo grau de exposição aos ácaros, sugerindo que pode ser afectada pelos polimorfismos do gene TGFB1, podendo ser imunomodulada em graus variáveis. Outros estudos descobriram que a exposição aos ácaros domésticos modifica a associação entre polimorfismos do gene IL10 e asma e entre polimorfismos da célula dendríticaProteína nuclear associada 1 (DCNP1) e IgE específica dos ácaros domésticos. Embora estas descobertas não tenham sido validadas, fornecem-nos provas preliminares de interacções género-environment-alergénico.
O efeito da poluição do ar na susceptibilidade à asma também pode ser modulado por polimorfismos em genes que codificam citocinas inflamatórias e enzimas metabólicas. Recentemente, os polimorfismos no gene arginase (arginase, ARG), um gene envolvido na resposta ao stress nitrosativo, foram investigados por Salam et al. Observaram que uma interacção haplótipo no gene ARG1 ocorre entre a exposição ao ozono infantil e o risco de asma. O polimorfismo glutato-transferase também pode influenciar o risco de asma devido à poluição do ar ambiente durante a infância, especialmente no controlo das concentrações de ozono, bem como de partículas de escape de gasóleo. Além disso, a associação de níveis ambientais de tabaco e risco de asma infantil com SNPs alterados no gene TNF-a (TNFA) e na região do cromossoma 17q21 também demonstra interacções gene-ambiente.
Embora continuem a surgir dados sobre o papel do gene-ambiente na asma, o desafio da investigação convencional reside agora em combinar dados moleculares, clínicos e epidemiológicos sobre a asma com vista a descobrir mecanismos mais refinados de interacções gene-ambiente e, assim, facilitar intervenções personalizadas para pacientes asmáticos. Além disso, a aplicação da epidemiologia genética pode oferecer uma oportunidade real de abordar o inconveniente da inferência puramente causal que existe na epidemiologia observacional. Os estudos epidemiológicos de exposições ambientais podem revelar etiologias espúrias de doenças devido a factores comportamentais, fisiológicos e socioeconómicos que estão associados tanto à exposição como aos pontos terminais da doença. Uma solução é utilizar o princípio da aleatoriedade de Mendel, em que a herança de um traço não depende da herança de outros traços.
(ii) Descoberta de novos modelos de patogénese
Figura 2. Genes de susceptibilidade para doenças alérgicas
(Citado em Genetics of allergic disease. Allergy Clin Immunol, 2010, 125(2 Suppl 2):S81-94)
Estudos genéticos de doenças alérgicas mostraram claramente que os factores que influenciam a predisposição atópica são diferentes dos que influenciam o processo da doença; no entanto, estes factores da doença precisam de interagir com atopia para desencadear a doença. Por exemplo, nos asmáticos, a estenose brônquica é principalmente desencadeada por uma resposta alérgica a alergénios inalados com inflamação eosinofílica nos pulmões, mas em alguns indivíduos com “genes de susceptibilidade à asma” mas não em condições atópicas, a asma é desencadeada por outras exposições, tais como o diisocianato de tolueno. Estes genes de resposta imunitária atópica e factores específicos dos tecidos também se aplicam a outras manifestações clínicas de atopia, tais como rinite e dermatite atópica. Podemos dividir estes genes que contribuem nas doenças alérgicas em quatro grupos, ver Figura 2.
Primeiro, existe um grupo de genes que estão directamente envolvidos na regulação das respostas às exposições ambientais. Estes incluem genes que codificam componentes do sistema imunitário natural que interagem com o grau de exposição microbiana para modificar o risco de respostas imunitárias alérgicas, tais como CD14 e TLR4, genes que codificam componentes da via de resposta lipopolissacárida. outros genes de resposta ambiental, incluindo enzimas de desintoxicação, tais como genes de glutathione-s-transferase modulam os efeitos dos factores de exposição, incluindo o stress oxidante (por exemplo, fumar e poluição atmosférica).
Um segundo grande grupo inclui genes identificados por estratégias genómicas não hipotéticas, envolvendo principalmente genes de vias de sinalização que mantêm a integridade da barreira epitelial na superfície da mucosa e o sistema imunitário do epitélio após exposição ambiental. Por exemplo, os polimorfismos no gene da proteína agregadora do filamento intermédio (Filaggrin, FLG), que afecta directamente a função da barreira cutânea, não só estão associados ao risco de desenvolver dermatite atópica, como também aumentam a sensibilização atópica. Os genes que codificam a quitina desempenham um papel importante na modulação da inflamação alérgica nos asmáticos, ao mesmo tempo que têm altos níveis de expressão no epitélio e activam selectivamente os macrófagos. o gene PCDH1, um membro importante da família das moléculas de adesão celular, é expresso no epitélio brônquico e demonstrou ser um gene de susceptibilidade à hiper-reactividade das vias aéreas.
Um terceiro grupo de genes está envolvido em respostas imunomoduladoras e inclui IL13, IL4RA, STAT6, TBX21 (codificando um factor de transcrição da caixa T), HLAG e GATA3, que são responsáveis pela regulação da diferenciação Th1/Th2 e função effector, e outros, incluindo os genes IRAKM e PHF11, que podem regular doenças alérgicas que ocorrem nos órgãos finais (vias respiratórias, pele e cavidade nasal) na resposta inflamatória.
Este último grupo de genes é responsável pela determinação da resposta dos tecidos à inflamação crónica, tal como a remodelação das vias respiratórias. Eles incluem o gene ADAM33, expresso em fibroblastos e células musculares lisas, o gene PDE4D, expresso em células musculares lisas e inflamatórias, e o gene COL29A1, que codifica um novo colagénio expresso na pele e fortemente associado à dermatite atópica.
Assim, o reconhecimento de que a variação genética dos genes envolvidos na regulação da resposta imunitária atópica não é o único ou principal determinante da susceptibilidade à doença alérgica reforçou a importância dos factores locais de resposta dos tecidos e dos factores de susceptibilidade epiteliais na patogénese da doença alérgica. Esta pode ser a maior contribuição dos estudos genéticos que têm sido realizados para o estudo das doenças alérgicas, e espera-se que novas estratégias terapêuticas visando as vias mais críticas na patogénese da doença sejam desenvolvidas no futuro.
(iii) Sensibilização e processo: o papel da FLG na dermatite atópica e na asma
A dermatite atópica representa frequentemente a primeira manifestação clínica de doença atópica na infância e sugere um elevado risco subsequente de desenvolvimento de asma persistente. Estudos actuais do gene FLG mostraram uma correlação entre o eczema da primeira infância e o subsequente desenvolvimento da asma, devido em parte a uma maior sensibilização aos alergénios resultante de defeitos na função da barreira epitelial. Em 2006, Smith et al. relataram que as mutações por perda de função no gene FLG causam ictiose vulgaris, uma grave disfunção cutânea caracterizada por pele seca com descamação ictiótica e uma predisposição para dermatite atópica, e está associada à asma. 2282del4) portadores podem desenvolver ictiose vulgaris grave, enquanto que aqueles com mutações heterozigóticas desenvolvem apenas uma doença ligeira.
Subsequentemente, estas mutações demonstraram também estar associadas à dermatite atópica, asma, e alergia. A hipótese de que a função de barreira epitelial defeituosa causada por mutações no gene FLG, através da exposição cutânea a alergénios, desencadeia uma resposta alérgica sistémica e inicia o curso natural da reacção alérgica (marcha atópica) foi recentemente confirmada pela análise de um rato com uma mutação espontânea recessiva na cauda lamelar, um fenótipo anteriormente demonstrado como resultado de uma mutação de turno no gene FLG murino. A aplicação tópica de antigénios em tais ratos puros mutantes pode levar a uma maior absorção de antigénios da pele e às respostas dos anticorpos IgE e IgG específicos dos antigénios resultantes.
(iv) A importância da vida precoce
É consensual que os testes de fenótipos, incluindo atopia e asma, tais como a resposta imunitária do sangue do cordão umbilical, função respiratória, e hiper-responsividade brônquica, são preditivos do desenvolvimento de doenças alérgicas subsequentes no período neonatal. Demonstrou-se também que o retardamento do crescimento fetal está associado a danos pulmonares na infância. Além disso, é provável que haja uma interacção entre atopia e desenvolvimento pulmonar. Numerosos estudos genéticos confirmaram o impacto do desenvolvimento precoce nas doenças alérgicas, por exemplo, um estudo de clonagem posicional em todo o genoma em 2001 identificou o ADAM33 como um gene de susceptibilidade à asma e os seus polimorfismos foram associados à susceptibilidade à asma e à hiperresponsividade das vias respiratórias (mas não à atopia ou concentração sérica de IgE). Além disso, a expressão selectiva do gene ADAM33 nas células musculares lisas das vias aéreas e nos fibroblastos é altamente sugestiva de que alterações na sua actividade podem causar anormalidades funcionais nas células acima mencionadas, que são críticas para a hiper-responsividade das vias aéreas, bem como para a reconstituição das mesmas. Tal como nas vias aéreas adultas, múltiplas isoformas da proteína ADAM33 estão presentes no pulmão embrionário humano, e os testes às 8 a 12 semanas revelaram que os polimorfismos no ADAM33 se correlacionam com vários ensaios da função pulmonar no início da vida, uma descoberta que, embora ainda não validada, sugere que variantes neste gene podem determinar o desenvolvimento pulmonar no útero ou no início da vida. Recentemente, Bouzigon et al. relataram que polimorfismos de nucleótidos únicos que codificam a região do gene ORMDL3, localizados no cromossoma 17q21, foram associados à asma, e um estudo de validação descobriu que polimorfismos de nucleótidos únicos que codificam a região do gene ORMDL3, localizados no cromossoma 17q21, foram associados à asma de início de vida (<4 anos de idade), mas não à asma de início de vida tardio, apoiando ainda mais a importância da vida precoce para a importância do início de vida da asma. Além disso, após corrigir a exposição ao cigarro, descobriram que o risco de asma precoce era 2,9 vezes mais elevado em crianças com exposição ao cigarro do que com a exposição ao cigarro.