As Perturbações do Espectro do Autismo: Avanços da Biologia Molecular
INTRODUÇÃO
Na categoria das perturbações do desenvolvimento neurológico encontram-se as
perturbações do espectro do autismo (PEA), caracterizadas por perturbações de
gravidade variável nos padrões de interação social recíproca, por comunicação
atípica ou deficiente e um comportamento estereotipado/repetitivo(1). A
designação de perturbação do espectro é utilizada para indicar que as PEA
englobam um conjunto diversificado de situações comportamentais, diagnosticadas
através da observação clínica do desenvolvimento e de vários instrumentos de
avaliação internacionalmente validados. Contudo, entre as características
essenciais das PEA existem diferenças significativas na extensão e qualidade
dos sintomas, seja pelos problemas da linguagem ou pelo atraso na linguagem
falada, o que tem sido observado apenas em 50% dos indivíduos com PEA(2).
A prevalência da perturbação autista é altamente variável, consoante os
diversos estudos. Atualmente, esta é cerca de 20/10 000 e 60/10 000 crianças
para todas as perturbações do espectro do autismo(3,4). Em Portugal continental
e nos Açores a prevalência da PEA, em 2007, era cerca de 9,2/10 000 crianças no
continente e 15,6/10 000 nos Açores(5). Os indivíduos de género masculino
apresentam um risco quatro vezes superior, comparativamente com os do género
feminino. O género feminino afetado com autismo ou com perturbações do
desenvolvimento tende a ser mais comprometido cognitivamente e menos afetado
socialmente relativamente ao género masculino(6). Comparativamente com a
prevalência de outras perturbações na infância, a taxa da PEA é mais baixa do
que a do atraso mental, mas mais elevada que as de paralisia cerebral, perda
auditiva e deficiência visual(4). O aumento do número de casos de PEA
diagnosticados que se tem verificado nos últimos anos tem despertado a atenção,
constatando-se haver uma maior sensibilização para o diagnóstico do autismo(3).
Contudo, apenas 10-20% dos indivíduos com PEA apresenta etiologia conhecida com
causa genética associada.
As perturbações do espectro do autismo
A Associação Americana de Psiquiatria descreve cinco PEA na categoria das
perturbações do desenvolvimento, que são: (1)a perturbação autista,
frequentemente designada de autismo clássico, e que representa o tipo mais
identificado das PEA; (2)a síndrome de Asperger; (3)a perturbação invasiva do
desenvolvimento sem outra especificação, também designada de autismo atípico;
(4)a perturbação desintegrativa da infância; e (5)a síndrome de Rett (7).
Considera-se o autismo, a síndrome de Asperger e a perturbação invasiva do
desenvolvimento sem outra especificação como uma mesma perturbação com vários
patamares de gravidade.
O autismo clássico ou perturbação autista, foi descrito pela primeira vez em
1943, por Kanner(8), quando observou crianças que demonstravam extrema
indiferença e total desinteresse em relação às outras pessoas. Os estudos
neurológicos e neuropsiquiátricos têm indicado que a população autista pode
apresentar atraso mental, hipotonia, fraca coordenação motora em crianças,
estereótipos motores, comportamento obsessivo-compulsivo e auto-prejudicial,
padrões eletroencefalográficos anormais e/ou epilepsia(9). Em muitas crianças o
aparecimento das manifestações do autismo parece ser gradual; no entanto, como
em qualquer patologia do neurodesenvolvimento, a sintomatologia não é estática,
dependendo das aquisições (ou não) de cada criança, em cada fase do
desenvolvimento e do observador. Aproximadamente 30% apresentam-se com um
quadro de regressão(10), ou seja, começam por proferir algumas palavras mas
depois entre os 15 e 24 meses, param habitualmente de falar; contudo, a
regressão não se restringe à linguagem. Quase dois terços das crianças com
autismo clássico são definidas como tendo atraso mental por testes de
inteligência (QI) não verbais(10). Têm sido descritas na literatura distintas
regiões cerebrais potencialmente envolvidas na génese do autismo, nomeadamente
o sistema límbico, a amígdala, as áreas pré-frontais e o cerebelo. Os estudos
neuropatológicos do tecido cerebral de indivíduos com autismo têm revelado
algumas anomalias, designadamente: a redução do número de células Purkinjeno
cerebelo; anormal maturação do sistema límbico do cérebro anterior, incluindo a
redução do tamanho neuronal, o aumento da cell-packing density, e a
diminuição da complexidade do neurópilo (isto é, uma complexa rede de
ramificações axonais, dendríticas e da glia, onde estão incorporadas as células
nervosas); e anomalias no lóbulo frontal e temporal das minicolunas corticais,
mais numerosas, pequenas e menos compactas na sua configuração celular, que
demonstram uma redução na periferia do espaço do neurópilo(11). Alguns estudos
imagiológicos referem alterações estruturais no cérebro de crianças autistas.
Courchesne e colaboradores(12), no primeiro estudo utilizando imagens de
ressonância magnética, constataram que 90% dos cérebros de crianças autistas
apresentam volumes superiores ao normal. Adicionalmente, Sparks e colaboradores
(13) demonstraram não só o aumento do volume do cérebro em crianças autistas,
cerca de 10% maior do que o normal, mas também constataram volumes superiores
aos normais no cerebelo e na amígdala. Os estudos neuropatológicos e de
imagiologia acima referidos sugerem que estas anomalias estruturais no cérebro
e as conectividades sinápticas aberrantes poderão ser a base fenotípica autista
em alguns indivíduos.
A síndrome de Asperger é caracterizada por dificuldades nas relações sociais,
falta de empatia e interesses particulares e restritos. Em oposição à
perturbação autista, está associada a um QI normal e a capacidades linguísticas
relativamente normais, existindo uma certa controvérsia sobre se a síndrome de
Asperger representa uma forma de autismo ou se, pelo contrário, poderá ser uma
entidade nosológica separada.
No que respeita à perturbação desintegrativa da infância, sendo rara, é
caracterizada habitualmente por um início mais tardio (com idade superior a 24
meses), perda da linguagem e regressão, que frequentemente é mais grave do que
a observada na perturbação autista ou perturbação invasiva do desenvolvimento
sem outra especificação, bem como um forte predomínio no género masculino.
A síndrome de Rett, sendo um distúrbio neurológico dominante, ligado ao
cromossoma X, é, em muitos casos, originada por mutações no gene MECP2,que
codifica a methyl-CpG binding protein 2(MeCP2)(14). Ocorre quase exclusivamente
em meninas, com início durante o primeiro ou segundo ano de vida, após um
período de desenvolvimento normal; é habitualmente caracterizada por um padrão
de microcefalia adquirida e perda das habilidades manuais no final do primeiro
ano de vida, aparecimento progressivo de perturbação da marcha (ou, em alguns
casos, não aquisição da mesma) e estereotipias.
A perturbação invasiva do desenvolvimento sem outra especificação é conotada
com crianças que apresentam manifestações autistas mas que não cumprem a
totalidade dos critérios nos três domínios de diagnóstico do autismo,
apresentando sintomas mais leves.
As perturbações do espectro do autismo e a Genética
A frequência do autismo é mais elevada em irmãos de crianças com autismo,
comparativamente à população em geral; contudo, a evidência da hereditariedade
do autismo surge nos estudos de gémeos(15). Os estudos familiares e em gémeos
têm demonstrado que o risco para o autismo é largamente determinado por fatores
genéticos (>90%)(16), verificando-se que cerca de 60-90% dos gémeos
monozigóticos são concordantes para a perturbação do espectro do autismo,
comparativamente com os cerca de 10% nos gémeos dizigóticos(17). O padrão de
hereditariedade não parece ser simples e poderá incluir mutações de genes
raros, anomalias cromossómicas, Copy Number Variants(CNVs) e, ainda, fatores
epigenéticos. Assim, a PEA parece ser multifatorial, uma vez que vários fatores
de risco atuam em conjunto para originar o fenótipo(18). A diferença entre as
taxas de concordância monozigótica e dizigótica sugerem a interação entre
alguns fatores de risco (como interações gene-gene ou gene-ambiente), onde os
efeitos podem ser o resultado da combinação de fatores ambientais tóxicos ou
fatores epigenéticos alterando-se a função dos genes e do tecido neural(18).
Os estudos citogenéticos convencionais, com bandas de alta resolução, em
famílias com indivíduos afetados, permitiram localizar genes específicos ou
regiões cromossómicas (loci) potencialmente associados à PEA. No entanto,
apenas uma percentagem inferior a 10% dos casos de autismo estará associada a
anomalias cromossómicas(19) e, em cerca de 5% dos casos de autismo, parece
estar presente outra perturbação(20). Crê-se que a PEA possa estar associada a
causas genéticas conhecidas em 10-15% dos casos, sendo as mais comuns: a
síndrome de X frágil, a esclerose tuberosa; a duplicação 15q11-q13 de origem
materna; as deleções e as duplicações de 16p11(21). Para além destas, a
síndrome de Klinefelter (XXY), a trissomia 21, as duplicações na região 7q11.23
da síndrome de Williams-Beuren e as deleções na região 22q11 (estas designadas
por síndrome-velo-cardio-facial- SVCF) comportam maior risco. Vários genes
associados ao atraso mental, autossómico ou ligado ao cromossoma X, têm sido
igualmente, encontrados em crianças com diagnóstico de PEA: o gene MECP2da
síndrome de Rett, o gene FMR1da síndrome de X frágil, os genes TSCda esclerose
tuberosa, o gene DHCR7da síndrome Smith-Lemli-Opitz, os genes neuroligin(NLGN3e
NLGN4), os ATR-Xe neurotrypsine ainda variações genéticas no SLC25A12(22). Em
2010, Pinto e colaboradores(23) identificaram novos genes de suscetibilidade
para o autismo: SHANK2, SYNGAP1, DLGAP2e DDX53'PTCHD1. Estes genes parecem
estar envolvidos em processos essenciais para o funcionamento saudável do
sistema nervoso, particularmente na transmissão sináptica, na proliferação
celular ou em processos de sinalização intracelular. Um número elevado de genes
identificados na PEA apresenta elevadas taxas de mutações de novo, tendo sido
reportadas anomalias submicroscópicas nos cromossomas em 1-2% dos casos de
autismo(24).
No que respeita aos cromossomas envolvidos no autismo, o primeiro rastreio
genómico para o autismo, realizado pela International Molecular Genetic Study
of Autism Consortium(25), sugeriu o envolvimento de seis regiões cromossómicas
diferentes (4, 7, 10, 16, 19 e 22). Em 2006, Vorstman e colaboradores(24),
utilizando estudos de linkagee de associação, identificaram lociassociados ao
risco de autismo em quase todos os cromossomas, excetuando os cromossomas 8, 9,
14, 18 e Y.
Para uma melhor compreensão do mecanismo da PEA tem vindo a ser feita uma
análise mais pormenorizada de três regiões cromossómicas (15q11-q13, 16p11 e
22q13.3), que se acredita poderem contribuir para um melhor entendimento das
bases genéticas envolvidas nas perturbações do espectro do autismo, sugerindo o
eventual envolvimento de vários genes com penetrância variável, fazendo um
aporte explicativo para os diferentes fenótipos.
Região do cromossoma 15q11-q13
As anomalias citogenéticas observadas no locus15q11-q13 estarão presentes em 1-
4% de pacientes autistas(20), sendo descritas na literatura duplicações,
deleções e inversões neste locus. As duplicações poderão ocorrer como
repetições intersticiais em tandem(de tal modo que múltiplas cópias deste
locusestão presentes no cromossoma) ou como um cromossoma supranumerário
isodicêntrico 15 (um cromossoma 15 extra com uma ou duas cópias da região
cromossómica 15q11-q13), originando trissomia ou tetrassomia de genes no
locus15q11-q13. As duplicações serão herdadas por via materna e pensa-se que
possam determinar autismo através da criação de um excesso de produtos dos
genes maternos que não sofreram imprinting(que não terão sido silenciados). As
duplicações da região 15q11-q13 têm sido as anomalias cromossómicas mais
frequentemente identificadas em indivíduos com PEA(24). As anomalias nesta
região do cromossoma parecem estar associadas a outras perturbações do
neurodesenvolvimento que partilham algumas características com o autismo,
especialmente a deleção intersticial do 15q11-q13, que resulta na síndrome de
Prader-Willi ou de Angelman, dependendo se a deleção é no cromossoma paterno ou
no materno, respetivamente. Estas duas síndromes estão descritas em doentes com
PEA ou com comportamento autista, sendo estimado que mais de metade dos
indivíduos com a síndrome de Angelman têm PEA(26).
As anomalias citogenéticas do cromossoma 15q11-q13 apontam para vários genes-
alvo. De facto, o clusterrecetor do gene γ-amino butyric acid(GABAA) (o qual
contém genes para as três subunidades dos recetores: GABRB3, GABRA5, e GABRG3)
está fortemente implicado na patogénese do autismo, promovendo alterações no
desenvolvimento similares às observadas no autismo, inibindo a excitação da via
neural e a sua expressão já in utero(27). É o principal neurotransmissor
inibidor do sistema nervoso central nos mamíferos, controlando, portanto, a
excitabilidade do cérebro. O GABA interage com um complexo GABAR, uma estrutura
heteromérica que medeia a inibição sináptica no cérebro adulto. Existem 19
subunidades conhecidas do recetor GABA dispersas em clustersno genoma(28). Os
pentâmeros funcionais formados por várias combinações destas subunidades
resultam em recetores com diferentes propriedades e sensibilidades, o que
poderá afetar a capacidade de sinalização em diferentes partes do cérebro. Os
recetores GABA parecem ter um papel central na ansiedade, e perturbações nestes
recetores podem originar epilepsia. Durante o desenvolvimento cerebral o GABA
pode atuar como um neurotransmissor excitatório, dada a elevada concentração
intracelular de cloreto nos neurónios imaturos. Ma e colaboradores(29)
examinaram as interações entre 14 genes de recetores GABA e identificaram
interações gene-gene significativas entre GABRA4e GABRB1, o que sugere que o
gene GABRA4está envolvido na etiologia do autismo e aumenta substancialmente o
risco através da interação com o gene GABRB1.Estas descobertas suportam a
hipótese de que a etiologia do autismo é multifatorial e que interações
complexas podem contribuir para o risco de autismo. A subunidade β3 GABA A
apresenta um interesse peculiar, visto ser expressa no início do
desenvolvimento, e a perda do gene gabr3, único em ratos, parece ser suficiente
para produzir anomalias eletroencefalográficas, convulsões e características
fenotípicas semelhantes às características clínicas da síndrome de Asperger
(30).
Outro gene localizado na região 15q11-q13 é o gene materno UBE3Aimplicado na
síndrome de Angelman. Em algumas regiões do cérebro normal, o UBE3Aé apenas
expresso no cromossoma materno, verificando-se a sua expressão somente em 10%
dos indivíduos com a síndrome de Angelman, que evidenciam deleção 15q11.2(31).
A sua expressão é predominantemente observada no cérebro humano, e este é
regulado por mecanismos complexos que envolvem imprintinge, possivelmente,
silenciamento por transcritos RNA antisensedo cromossoma paterno(9). O gene
UBE3Aproduz uma proteína designada de E6-associated protein(E6-AP), que atuará
como uma enzima celular ubiquitina ligase.
O gene CHRNA7, localizado em 15q14, e já fora da região em apreço, codifica a
subunidade α7 do recetor nicotínico neuronal, a qual, sendo uma proteína
homopentamérica do canal iónico sináptico(32), poderá vir a ser candidato para
a epilepsia e para uma variedade de fenótipos neuropsiquiátricos baseados em
associações genéticas com a epilepsia, a esquizofrenia e o distúrbio bipolar.
Este gene tem sido implicado em distúrbios sensoriais e deficiências
intelectuais.
Região do cromossoma 16p11
As microdeleções e as microduplicações da região 16p11.2 têm sido das causas
genéticas mais frequentes na suscetibilidade individual da PEA. Estas
alterações têm sido associadas com elevada frequência a alterações cognitivas e
da linguagem bem como a problemas comportamentais, sendo maior a incidência
destas anomalias nas microdeleções do que nas microduplicações(33). As
características dismórficas, dificuldades na alimentação e otites recorrentes
parecem ser sintomas comuns na síndrome de microdeleção 16p11.2. Em 2008, Weiss
e colaboradores(34) sugeriram pela primeira vez a associação entre a
microdeleção 16p11.2 e o autismo. Em 2011, Horev e colaboradores(35)
verificaram que deleções em 16p11.2 afetam múltiplas regiões cerebrais
originando alterações comportamentais, como hiperatividade, dificuldade de
adaptação à mudança, anomalias no sono e comportamentos repetitivos. Estes
comportamentos representam algumas das características típicas do autismo e
poderão ser uma pista interessante para a sua compreensão.
Região do cromossoma 22q13.3
As deleções ou duplicações na região q13.3 do cromossoma 22 parecem ser fatores
de risco para a perturbação autista(36). A síndrome de microdeleção 22q13.3
está associada a défices cognitivos e caracteriza-se por hipotonia neonatal,
atraso global do desenvolvimento, crescimento normal a acelerado, atraso de
linguagem e comportamento autista(24). Entre os três genes (ACR, RABL2B,
SHANK3) localizados na região subtelomérica, o gene SHANK3é candidato para os
sintomas neurocomportamentais observados em indivíduos afetados com as deleções
22q13. O SHANK3,também conhecido como ProSAP2, está localizado no cromossoma
22q13.3, e codifica uma synaptic scaffolding protein. Este gene foi
primeiramente identificado em ratos e posteriormente em humanos, como um gene
expresso predominantemente no córtex cerebral e no cerebelo. Em 2007, Durand e
colaboradores(37) identificaram duas alterações no SHANK3, em indivíduos com
PEA, e que não estariam presentes nos indivíduos controlo. Uma dessas
alterações consistiria numa inserção de novodo nucleótido G no exão 21 do
SHANK3, originando uma frameshifte presumível perda de função. Desde a
evidência desta variante em dois irmãos afetados, equaciona-se a possibilidade
de que esta possa resultar de mosaicismo germinal materno. A segunda alteração
encontrada numa família não relacionada consistiu numa deleção do 22q13
terminal de novo, com um ponto de quebra no intrão 8 do SHANK3.Este gene
apresenta uma frequência de mutação de 0.5-1% em indivíduos com PEA(38).
Contudo, a presença de mutação por si só parece não ser determinante de
perturbação autista, pois Glessner e colaboradores(39) verificaram também
deleções no SHANK3em indivíduos saudáveis.
CONCLUSÃO
Têm-se verificado avanços significativos na tentativa de elucidar as bases
biológicas da PEA, que se refletem na identificação de mutações, de síndromes e
de CNVs presentes em indivíduos afetados com estas perturbações. No entanto,
apesar da descrição dos genes e das proteínas envolvidas no autismo, pouco tem
sido esclarecido sobre as suas funções ou o seu papel no desenvolvimento do
cérebro, não tendo sido ainda identificado nenhuma alteração genética relevante
que, por si só, permita confirmar o diagnóstico clínico da perturbação autista,
visto o seu fenótipo ter etiologias muito diversas. Esperam-se novos avanços
nesta área, com o progresso tecnológico, o que será fundamental para direcionar
as linhas de investigação e potenciar alvos para o desenvolvimento de novas
abordagens terapêuticas. Assim, espera-se que as investigações dos cromossomas
15, 16 e 22, nas regiões 15q11-q13, 16p11 e 22q13.3, possam contribuir para
novas descobertas e esclarecimentos nesta temática tão complexa das
perturbações do espectro do autismo.
