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Programa de Pós-graduação em Ciências da SaúdeCardiologia e Ciências Cardiovasculares

Biologia celular e molecular aplicada à cardiologia

Nance Beyer NardiDepartamento de Genética UFRGS

O controle do fenótipo- doenças genéticas -

A base genética das doenças

A base genética das doenças

Classificação dos distúrbios genéticos

• Distúrbios monogênicos (raro)

• Distúrbios cromossômicos (~ 7:1000 nascidos vivos e 1/2 dos abortos espontâneos 1o. trim)

• Distúrbios multifatorias / doenças complexas

Incidência das doenças genéticas

• 6:100 nascimentos

• 9 milhões no Brasil

• 300 milhões no mundo

• Projeto Genoma Humano: localização dos genes nos cromossomos

Genética médica

• Especialidade da Genética Humana que estuda as relações entre genes e doenças

• Questões:– Qual o problema (diagnóstico)?

– O que acontecerá (prognóstico)?

– Qual o tratamento?• eliminação do precursor ou produto

• reposição de enzimas, hormônios etc

• cirurgias

• transplantes / próteses

Prevenção das doenças genéticas

• Fase pré-concepcional– investigação citogenética dos pais

– detecção de heterozigotos

• Fase pré-natal– medicina fetal: cordocentese, transfusão de sangue

fetal, fetoscopia, biópsia do feto, ultrasonografia fetal

– amniocentese, exame de vilosidade coriônica

aberrações cromossômicas, erros bioquímicos, AFP

Distúrbios monogênicos

Padrões de herança nas famíliasPadrões de herança nas famílias

• Genealogia, heredograma, carta genealógica, “pedigree”

• todos os indivíduos devem ser representados

• ordem de nascimento

• paterno materno

• informações sobre as pessoas

Dominância x recessividade da mutação

•depende do tipo de proteína codificada pelo gene

1 – enzima mutação recessiva

• AA

• Aa quais os casos em que a falta de enzima irá interferir com o fenótipo?

• aa

2 – Proteína estrutural mutação dominante

•AA

•Aa quais os casos em que a proteína anormal irá interferir com o fenótipo?

• aa

Herança autossômica dominanteHerança autossômica dominante

• ocorre igualmente em homens e mulheres

• o afetado é sempre filho de afetados

• característica ocorre em todas as gerações

Herança autossômica recessivaHerança autossômica recessiva

• ocorre igualmente em homens e mulheres• o afetado é geralmente filho de pais normais• entre irmãos de afetados, 3 afetados:1 normal• característica não ocorre em todas as gerações• o afetado é muitas vezes resultado de

casamento consanguíneo

Herança recessiva ligada ao sexoHerança recessiva ligada ao sexo

• mais homens que mulheres afetados

• homens afetados têm filhos normais

• a característica é transmitida através das mulheres

Herança dominante ligada ao sexoHerança dominante ligada ao sexo

• homens afetados têm todos os filhos normais e todas as filhas afetadas

• mulheres afetadas têm metade dos filhos afetados (homens e mulheres)

Penetrância, expressividadePenetrância, expressividade

Distúrbios cromossômicos

• humanos: ~ 30 mil genes ativos (10% genoma)

• genes: desde < 1000 pb, até > 2 milhões pb

• genoma: 3 bilhões pb

CARIÓTIPOCARIÓTIPO

• Características do complemento cromossômico de uma célula: número, forma, tamanho.

Número

• Fixo para cada espécie: n, 2n

• Espécie humana

n = 46

Forma

• Posição do centrômero

(constrição primária)

metacêntrico

submetacêntrico

acrocêntrico [pode apresentar constrição secundária (NOR) satélite]

Tamanho

• varia de 2 a 8 m

• Para a montagem do cariótipo, os cromossomos são arranjados aos pares, desde os maiores até os menores, em grupos de acordo com a forma, e numerados sequencialmente.

ESTUDO DOS CROMOSSOMOS ESTUDO DOS CROMOSSOMOS HUMANOSHUMANOS

• Material:– células em mitose (metáfase)

• Tecido:– sangue periférico leucócitos estimulados

com fitohemaglutinina (PHA)

coleta de sangue venoso

cultura com PHA, 37oC, 72 h

colchicina, 2-6 h

choque hipotônico

fixação, lâmina, coloração

microscopia

Bandeamentobandas Q (quinacrina)bandas G (tripsina + Giemsa) e R (reverso)bandas C (hidróxido de sódio + Giemsa)

CROMOSSOMOS HUMANOSCROMOSSOMOS HUMANOS

Grupo Características Pares

A Grandes / Metacêntricos ou submetacêntricos 1 a 3

B Grandes / Submetacêntricos. 4, 5

C Médios / Submetacêntricos. 6 a 12 + X

D Médios / Acrocêntricos. 13 a 15

E Pequenos / Metacêntricos ou submetacêntricos. 16 a 18

F Muito pequenos / Metacêntricos. 19, 20

G Muito pequenos / Acrocêntricos. 21, 22 + Y

Anormalidades no número de cromossomos

• Euploidias: no. de cromossomos é múltiplo do no. original

alterações de todo o genoma

(n, 2n) 3n, 4n

• Raras em animais, mas comuns em plantas

• Podem ocorrer em tumores

Aneuploidias

• Aneuploidias: falta ou excesso de algum cromossomo

• monossomia (2n - 1)

(2n - 2)

(2n + 1)

tetrassomia

trissomia dupla

• nulissomia• trissomia

• (2n + 2)

• (2n + 1 + 1)

Anormalidades na estrutura dos cromossomos

• metáfase e anáfase: quebras nos cromossomos

“soldagem” de novas maneiras

• alterações aparentes ou não no cariótipo

• rearranjos balanceados ou não balanceados

Tipos de alterações estruturaisTipos de alterações estruturais

• Deleção• Duplicação• Cromossomos em anel• Isocromossomos• Cromossomos dicêntricos• Inversões• Translocações• Cromossomos marcadores

Causas das aberrações cromossômicas

• radiações

• drogas

• vírus

• outras: alimentação, temperatura, idade

Classificação e incidência das anomalias cromossômicas

• recém-nascidos: 0,7%

• abortos espontâneos: 50%

•anormalidades cromossômicas em recém-nascidos

•anormalidades cromossômicas em abortos espontâneos

Aneuploidias dos cromossomos Aneuploidias dos cromossomos sexuaissexuais

Síndrome de TurnerSíndrome de Turner

• 45, X0

• 1:3000 mulheres

• apenas 3% chegam a termo

• fenótipo relativamente pouco afetado:– disgenesia gonadal– baixa estatura– infantilismo genital– edemas nas mãos e pés do RN– inteligência normal

– aplicação de estrógenos

Síndrome de KlinefelterSíndrome de Klinefelter

• 47, XXY

• 1:500 homens

• estéreis

• estatura elevada, corpo eunucóide, ginecomastia, infantilismo genital, voz feminina adolescência

• inteligência um pouco diminuída

Polissomias dos cromossomos Polissomias dos cromossomos sexuaissexuais

• não afetam severamente

• 47, XXX

• 48, XXXX

• 49, XXXXX

• 47, XXY

• 48, XXXY

• 47, XYY

• 48, XXYY

• 49, XXXYY

• graus variados de alterações

Distúrbios multifatoriais / doenças complexas

Elaboração de perfis marcadores• identificação de indivíduos com risco de desenvolver determinada doença prevenção

melhoria do quadro clínico

Suscetibilidade genética para uma doença comum: mecanismosmecanismos

1 - Herança monogênica• produto gênico anormal (ex: hipercolesterolemia familiar)• polimorfismo genético (ex: atividade da aldeído desidrogenase e alcoolismo)

não implica necessariamente no desenvolvimento da doença

Suscetibilidade genética para uma doença comum: mecanismosmecanismos

2 - Polimorfismos determinantes de resposta a fatores ambientais ainda indefinidos (ex: associação HLA x doenças)

Suscetibilidade genética para uma doença comum: mecanismosmecanismos

3 - Polimorfismos determinantes de diferenças individuais na resposta a tratamento médico (ex:sensibilidade a succinilcolina)

PRINCIPAIS DOENÇAS COMUNS

1 - Diabete melito• defeito no metabolismo da glicose: taxas elevadas deste açúcar no sangue

126 mg/dl (jejum)• complicações crônicas:rins, olhos, circulação periférica, sistema nervoso, coração• altamente heterogêneo: diferentes fatores genéticos e não genéticos

• Diabete melito tipo I e tipo II• Diabete gestacional (1 - 3% das mulheres)

• Diabete melito tipo I• auto-imune• associação HLA

• Diabete melito tipo II•herança multifatorial

DOENÇAS CARDIOVASCULARES

herança x meio ambiente

Doenças cardíacas congênitas (DCC)• correção cirúrgica

Cardiopatia isquêmica (CI), doença coronariana (DC) ou doença isquêmica do coração (DIC)• homens > mulheres (até menopausa)• agregação familiar• herdabilidade 56 - 63%• causa: arterosclerose

Fatores de risco de CI:• sexo masculino• idade• hiperlipidemia• hipercolesterolemia• hipertensão• diabete• baixos níveis de HDL, altos níveis de LDL• polimorfismos lipoprotéicos• hábitos de vida

CI e marcadores genéticos

• Apo E (transporte e metabolismo de lipídiosE2 E4

• Lipoproteína a [Lp(a)]

Hipertensão arterial• > 160 x 95• manifestação clínica de várias doenças• causa mais importante de insuficiências cardíaca e renal• 10 - 20% da população• fator de risco 12 - 14% das mortes (Brasil)• herança multifatorial