Biomarcadores na Doença de Machado-Joseph

Abstract

A doença de Machado-Joseph (MJD), também conhecida como ataxia espinocerebelar do tipo 3 (SCA3), é uma doença neurodegenerativa de início tardio. SCA3/MJD é a mais comum dentre as ataxias espinocerebelares no mundo, tendo uma alta prevalência no sul do Brasil (seis casos em cada 100.000 indivíduos). SCA3/MJD é caracterizada por degeneração do cerebelo e o principal sintoma é a ataxia; no entanto, os sintomas são variados. A doença inicia normalmente entre os 30-40 anos de idade, podendo se manifestar em qualquer idade até na infância e apresenta uma progressão lenta. A doença é causada por uma mutação no gene ATXN3, onde uma expansão de repetições CAG (acima de 52 repetições) leva o indivíduo a manifestar a doença em algum momento da vida, sendo que o número de repetições CAG está associado à idade de início e gravidade da doença. No entanto, o fato das repetições CAG não explicarem completamente essas características e a progressão da doença ser lenta, se faz necessário o estudo de biomarcadores para identificação do início da doença e sua progressão. Nesta tese, serão abordados possíveis biomarcadores de estado e progressão na SCA3/MJD. Através da revisão de estudos com biomarcadores em SCA3/MJD, identificou-se que a proteína NSE, a glutationa peroxidase, o reflexo vestíbulo-ocular e vídeo-oculografia são bons candidatos a biomarcadores de estado da doença e as escalas clínicas ainda são os melhores biomarcadores de progressão. Analisando a composição corporal, foi identificado que o IMC está associado a repetições CAG expandidas. No entanto, não achamos associação com a doença, provavelmente devido à seleção dos nossos casos. Além disso, os indivíduos com SCA3/MJD apresentaram maior sensibilidade periférica à insulina quando comparados aos controles. Essa sensibilidade não está associada ao índice de massa corporal (IMC) e se correlaciona com a idade e gravidade da doença. O estudo de proteínas apresentou alteração em algumas neurotrofinas, onde NGF mostrou níveis mais baixos em pacientes com SCA3/MJD do que em controles, além de diminuir os níveis ao longo de 48 semanas. Uma correlação positiva foi observada entre NGF e Neurological Examination Score for Spinocerebellar Ataxia (NESSCA), além de uma correlação inversa entre BDNF e Scale for the assessment and rating of ataxia (SARA). Além disso, confirmamos níveis mais elevados de NSE. O CTNF diminui com a idade em controles, mas correlação semelhante em SCA3/MJD não atingiu significância estatistica. A análise de mRNA mostrou que pacientes com SCA3/MJD apresentam expressão reduzida de HDAC6 e que o uso de lítio aumenta a expressão dos genes HDAC6 e de GSK3β. O presente trabalho inclui o estudo de um amplo espectro de possíveis biomarcadores e é um dos poucos estudos que inclui análises prospectivas. Candidatos a biomarcadores de estado e progressão foram apresentados nesse estudo, contribuindo para a compreensão da fisiopatologia da doença e para possível uso em futuros ensaios clínico.

Machado-Joseph disease (MJD), also known as spinocerebellar ataxia type 3 (SCA3), is a late-onset neurodegenerative disease. SCA3/MJD is the most common spinocerebellar ataxias worldwide, being highly prevalent in South Brazil, where it reaches six cases per 100,000 individuals. SCA3/MJD is characterized by cerebellum degeneration and ataxia is the main symptom of the disease. However, symptoms are diverse and progression is slow. The onset of disease usually begins at 30-40 years old, but onset can be seen at any age, even during childhood. SCA3/MJD is caused by a mutation at the ATXN3 gene, where an expansion of CAG repeats (above 52 repeats) leads to disease onset at some point in life. CAG repeat length is inversely correlated with age of onset and severity. The fact that CAG length does not explain all disease characteristics and the disease presents a slow disease progression; biomarkers studies are required for identification of disease onset and progression. In this thesis, it will be shown some candidates to state and progression biomarkers in SCA3/MJD. Through review of studies on biomarkers, it was identified NSE protein, glutathione peroxidase, vestibulo-ocular reflex and video-oculography as good candidates to biomarkers of disease state and clinical scales are the best progression biomarkers to date. Analyzing body composition, it was identified an association between BMI and CAG expanded repeats. However, no association was found with the disease, probably due to the selection of our cases. In addition, individuals with SCA3/MJD had higher peripheral sensitivity to insulin when compared to controls. This sensitivity was not associated with body mass index (BMI), and correlated with age and disease severity. Alterations in neurotrophins were demonstrated, where lower levels of NGF were shown in SCA3/MJD patients than in controls, with further reduction during 48 weeks long period. A positive correlation was seen between NGF and Neurological Examination Score for Spinocerebellar Ataxia (NESSCA), and an inverse correlation was seen between BDNF and Scale for the assessment and rating of ataxia (SARA) in SCA3/MJD at baseline. In addition, higher NSE levels were confirmed. CTNF was shown to decrease with age in controls, and this correlation was not observed in SCA3/MJD. mRNA analyses showed that X SCA3/MJD patients have reduced expression of HDAC6, and that treatment with lithium increases HDAC6 and GSK3β genes expression. We have studied a broad spectrum of possible biomarkers, and this is one of few studies including prospective analyses. Candidates to state and progression biomarkers were presented in this study, contributing to the understanding of disease physiopathology, and for a possible application in future clinical trials.