estudo da variabilidade nos genes envolvidos nos

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UNIVERSIDADE DE LISBOA FACULDADE DE CIÊNCIAS DEPARTAMENTO DE BIOLOGIA VEGETAL Andreia Sofia Reis Carvalho Mestrado em Biologia Molecular e Genética Dissertação orientada por: Professora Doutora Maria Helena Caria Professora Doutora Ângela Inácio 2019 Estudo da variabilidade nos genes envolvidos nos mecanismos de stresse oxidante ligados à perda auditiva em São Tomé e Príncipe e comparação com a sua distribuição na população Portuguesa

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Page 1: Estudo da variabilidade nos genes envolvidos nos

I

UNIVERSIDADE DE LISBOA

FACULDADE DE CIÊNCIAS

DEPARTAMENTO DE BIOLOGIA VEGETAL

Andreia Sofia Reis Carvalho

Mestrado em Biologia Molecular e Genética

Dissertação orientada por:

Professora Doutora Maria Helena Caria

Professora Doutora Ângela Inácio

2019

Estudo da variabilidade nos genes envolvidos nos mecanismos

de stresse oxidante ligados à perda auditiva em São Tomé e

Príncipe e comparação com a sua distribuição na população

Portuguesa

Page 2: Estudo da variabilidade nos genes envolvidos nos

II

Agradecimentos

Gostaria de agradecer em primeiro lugar à minha orientadora externa, a Professora Doutora

Ângela Inácio, por toda ajuda, disponibilidade e orientação dada durante todo este percurso no Instituto

Bento da Rocha Cabral, sem o seu apoio e incentivo nunca teria chegado até aqui.

À minha orientadora interna, a Professora Doutora Helena Caria por toda a ajuda, paciência e

por me proporcionar todas as condições para a realização deste trabalho em colaboração com o Grupo

de Investigação no âmbito do projeto “Saúde para todas as especialidades”.

Não posso deixar de agradecer ao Professor Doutor Manuel Bicho, Diretor do Laboratório de

Genética da Faculdade de Medicina de Lisboa (FMUL), a oportunidade e esclarecimentos dados ao

longo da realização deste trabalho.

Agradeço igualmente a todas as colaboradoras do laboratório de genética da FMUL,

nomeadamente à Doutora Joana Ferreira, pela disponibilidade demonstrada.

Quero ainda agradecer aos meus colegas de laboratório Laura Aguiar, Raquel Carrilho, Sara

Hassam, Denise Brito, Francisca Paixão e Alvaro Chao. Sem vocês este caminho não teria sido possível.

Obrigada pela paciência, pelos sorrisos e por todos os ensinamentos que me transmitiram.

O meu agradecimento ao Instituto de Investigação Bento da Rocha Cabral e seus funcionários.

Não menos importante quero agradecer à Rita, que sempre esteve lá. Obrigada Marta, foste um

grande apoio neste processo.

Obrigada aos meus pais pela ajuda e apoio ao longo da vida académica. Obrigada também á

minha irmã por tudo.

Por fim, obrigada à avó Anabela, pois sem ela, hoje não estaria aqui.

Page 3: Estudo da variabilidade nos genes envolvidos nos

III

Resumo

A audição é o sentido responsável pela captação, condução e codificação das ondas sonoras em

impulsos nervosos. A perda auditiva (PA) condiciona a integração dos indivíduos na sociedade.

O presente trabalho teve como principal objetivo o estudo da variabilidade em genes envolvidos

em mecanismos de stresse oxidante e a sua associação com a PA em São Tomé e Príncipe (STP). Os

genes em estudo foram MTHFR, CβS, GST (GSM1 e GSTT1) e NOS3. Para a deteção dos

polimorfismos 844ins68 pb do gene CβS, M1*0 e T1*0 dos genes GST e do VNTR no intrão 4 do gene

NOS3 foi usada a técnica PCR. Para a deteção do polimorfismo C677T do gene MTHFR foi usada a

técnica do RFLP. Os dados estatísticos foram realizados no programa estatístico SPSS, sendo o nível de

significância estatístico estabelecido para p <0,05.

Numa primeira fase foi realizado um estudo populacional, entre as populações portuguesa e a

de STP, a fim de perceber se diferentes contextos genómicos no que diz respeito ao stresse oxidante

poderiam justificar as elevadas taxas de PA em STP. Os resultados da análise populacional mostraram

diferenças estatisticamente significativas na distribuição dos genótipos e dos alelos para todos os genes,

verificando-se em maioria uma maior frequência dos alelos e genótipos, associados ao stresse oxidante

em STP. Contudo, os estudos de associação com a PA na população de STP não mostrou diferenças

estatísticas, com exceção do alelo ins do gene CβS que se revelou protetor em relação à doença. Os

estudos de epistasia mostraram ainda uma associação entre a combinação de genótipos 4b4b do gene

eNOS e CC do gene MTHFR com a PA.

Conclui-se que, apesar da maior incidência das variantes polimórficas em STP, relativamente à

população portuguesa, esta parece não justificar a grande prevalência de PA na população africana.

Palavras-chave: Perda Auditiva, Stresse Oxidante, São Tomé e Príncipe, Estudos

Populacionais, Estudos de Associação

Page 4: Estudo da variabilidade nos genes envolvidos nos

IV

Abstract

Hearing is the sense responsible for capturing, conducting and encoding sound waves in nerve

impulses. Hearing loss (HL) has consequences in the integration of individuals into society.

The present work had as main objective the study of the genetic variability in genes involved in

mechanisms of oxidative stress and its association with HL in São Tomé and Príncipe (STP). The genes

under study were MTHFR, CβS, GST (GSM1 and GSTT1) and NOS3. PCR was used for the analysis

of the polymorphisms: 844ins68 bp in CβS, M1 * 0 and T1 * 0 of GST and VNTR in intron 4 of the

NOS3 gene. For the C677T polymorphism of the MTHFR gene, the RFLP technique was used.

Statistical analyses were performed in the SPSS statistical program, and the level of statistical

significance was established as p <0.05.

In a first phase of this work, a population study was carried out, between the Portuguese and the

STP populations, in order to understand if different genomic contexts with respect to the oxidative stress

could justify the high HL levels in STP. The results of the population analysis showed statistically

significant differences in the distribution of genotypes and alleles for all genes, with a higher frequency

of alleles and genotypes associated with oxidative stress in STP. However, the association studies with

HL in the STP population did not reveal statistical differences, except for the ins allele of the CβS gene

that was protective against the disease. Epistasis studies also showed an association between the

combination of 4b4b genotypes of the eNOS gene and CC of the MTHFR gene with HL.

It is concluded that, despite the higher incidence of polymorphic variants in STP, relative to the

Portuguese population, this does not seem to justify the high prevalence of HL in the African population.

key words: Hearing Loss, Oxidant Stress, Sao Tome and Principe, Population Studies,

Association Studies

Page 5: Estudo da variabilidade nos genes envolvidos nos

V

Lista de Comunicações

Laura Aguiar, Ildegário Semente, Andreia Carvalho, Cristina Caroça, Helena Caria, Paula

Faustino, Manuel Bicho, Ângela Inácio. “Genotypic differences between southwestern European and

African populations: a comparative study in eNOS, G6PD, GSTM1, GSTT1 and CYB5R3 genes”.

Sociedade Portuguesa de Genética Humana (Oral). Porto, 2018.

Laura Aguiar, Ildegário Semente, Andreia Carvalho, Joana Ferreira, Helena Caria, Albertino

Damasceno, Paula Faustino, Ângela Inácio, Manuel Bicho.” Diferenças genotípicas entre o sudoeste da

Europa e África: Um estudo comparativo em genes relacionados com a hipertensão”. 13º Congresso

Português de Hipertensão e Risco Cardiovascular Global.Vilamoura, 2019.

Page 6: Estudo da variabilidade nos genes envolvidos nos

VI

Índice

Agradecimentos ................................................................................................................................ III

Resumo ............................................................................................................................................ III

Abstrat ............................................................................................................................................. IV

Lista de Comunicações ...................................................................................................................... V

Índice de Tabelas .......................................................................................................................... VIII

Índice de Figuras ............................................................................................................................. IX

Abreviaturas e Acrónimos .................................................................................................................. X

1.Introdução........................................................................................................................................1

1.1. Perda Auditiva .............................................................................................................................1

1.2. O Ouvido Humano .......................................................................................................................1

1.3. As Principais Causas de Perda Auditiva Neurossensorial ..............................................................2

1.4. Stresse Oxidante e Perda Auditiva Neurossensorial ......................................................................3

1.4.1. Metabolismo da Homocisteína...................................................................................................4

1.4.2.Metileno Tetrahidrofolato Redutase e Perda Auditiva .................................................................5

1.4.3. Cistationina β-Sintase e Perda Auditiva .....................................................................................5

1.4.4. Gluatationa S-Transferase e Perda Auditiva ...............................................................................6

1.4.5. Sintase do Óxido Nítrico e Perda Auditiva .................................................................................6

1.4.5. 1 Relação do Metabolismo do Óxido Nítrico com o Metabolismo da Homocisteína ...................7

1.4.6. Glucose-6-Fosfato Desidrogenase (G6PD) e Perda Auditiva ......................................................7

1.5. Epistasia ......................................................................................................................................7

1.6. Genética Populacional ..................................................................................................................7

2. Objetivos ........................................................................................................................................9

3. Metodologia .................................................................................................................................. 10

3.1. Seleção da Amostra Populacional ............................................................................................... 10

3.2. Análise Genética ........................................................................................................................ 10

3.2.1. Amplificação dos Fragmentos de DNA a Estudar .................................................................... 10

3.2.2. Genotipagem ........................................................................................................................... 12

3.3. Tratamento Estatístico ................................................................................................................ 12

3.3.1 Estudo Populacional ................................................................................................................. 12

3.3.2 Estudos de Associação ............................................................................................................. 12

3.3.2.1 Análise Isolada ...................................................................................................................... 13

3.3.2.2 Análise Epistática .................................................................................................................. 13

4. Resultados .................................................................................................................................... 14

4.1. Caraterização da População em Estudo ....................................................................................... 14

4.1.1. Caraterização da População quanto à Infeção por Malária ........................................................ 14

4.1.2. Caraterização da População quanto à Presença da Mutação Drepanocítica ............................... 14

Page 7: Estudo da variabilidade nos genes envolvidos nos

VII

4.1.3. Caraterização da População quanto à Perda Auditiva ............................................................... 14

4.1.3.1. Caraterização da População quanto à gravidade na Perda Auditiva ........................................ 14

4.1.3.2 Caraterização da População quanto à lateralidade na Perda Auditiva ...................................... 15

4.2. Estudo Populacional das Distribuições Genotípicas e Alélicas nos Genes MTHFR, CβS, GST (M1

e T1) NOS3 e G6PD em STP e Portugal ........................................................................................... 16

4.2.1. Caraterização das Populações em Estudo ................................................................................. 16

4.2.1.1. Estudo do Gene MTHFR nas Populações de STP e Portuguesa ............................................. 16

4.2.1.2. Estudo do Gene CβS nas Populações de STP e Portuguesa ................................................... 17

4.2.1.3. Estudo do Gene GSTM1 nas Populações de STP e Portuguesa .............................................. 17

4.2.1.4. Estudo do Gene GSTT1 nas Populações de STP e Portuguesa. .............................................. 18

4.2.1.5. Estudo do Gene NOS3 nas Populações de STP e Portuguesa ................................................. 18

4.2.1.6 Estudo do Gene G6PD nas Populações de STP e Portuguesa.................................................. 19

4.3 Análise isolada dos genes MTHFR, CβS, GST (M1 e T1) e NOS3 .............................................. 19

4.3.1. Análise do Polimorfismo C677T do Gene MTHFR.................................................................. 19

4.3.2. Análise do Polimorfismo de Inserção de 68 pb no exão 8 do Gene CβS ................................... 20

4.3.3. Análise dos Polimorfismos nos Genes GST (M1 e T1) ............................................................ 21

4.3.4.Análise do Polimorfismo VNTR do Gene NOS3 ...................................................................... 22

4.4 Estudo de Relações Epistáticas .................................................................................................... 22

5. Discussão e Conclusão .................................................................................................................. 24

Referências Bibliográficas ................................................................................................................ 27

Anexos ............................................................................................................................................. 33

Anexo 1 ............................................................................................................................................ 33

Anexos 2 .......................................................................................................................................... 34

Anexos 3 .......................................................................................................................................... 35

Anexos 4 .......................................................................................................................................... 36

Page 8: Estudo da variabilidade nos genes envolvidos nos

VIII

Índice de Tabelas

Tabela 3.1 Polimorfismo, primers, condições de amplificação e tamanho esperado dos

fragmentos……………………………………………………………………………………………..11

Tabela 3.2 Condições de Restrição e Possíveis Tamanhos dos Fragmentos do Polimorfismo

MTHFR………………………………………………………………………………….….................12

Tabela 4.1. Frequência e número de indivíduos do sexo masculino e feminino quanto ao grau de

severidade na PA…………………………………………………………………...…….....................15

Tabela 4.2. Média e desvio padrão das idades nas diferentes categorias de gravidade da PA e no grupo

de controlo………………………………………………………………….………………………….15

Tabela 4.3. Frequência e número de indivíduos do sexo masculino e feminino relativamente à

lateralidade na PA………………………………………………...........................................................15

Tabela 4.4 Média e desvio padrão das idades na PA unilateral e bilateral…………………………….16

Tabela 4.5 Distribuição das frequências genotípicas do polimorfismo C677T nas populações de STP e

Portuguesa…………………………………………………...................................................................16

Tabela 4.6 Distribuição das frequências alélicas do polimorfismo C677T do gene MTHFR nas

populações de STP e Portuguesa…………………………………………….…………………………16

Tabela 4.7 Distribuição das frequências genotípicas do polimorfismo de inserção de 68 pb do gene CβS

na população de STP e Portuguesa…………………………………..…………………………………17

Tabela 4.8 Distribuição das frequências alélicas do polimorfismo de inserção de 68 pb no intrão 8 do

gene CβS na população de STP e Portuguesa………………………………………….........................17

Tabela 4.9 Distribuição das frequências genotípicas dos alelos nulos (M1*0) e não nulo (M1*1) do gene

GSTM1 nas populações de STP e Portuguesa…………………………..………...……………………17

Tabela 4.10 Distribuição das frequências genotípicas dos alelos nulos (T1*0) e não nulo (T1*1) do gene

GSTT1 nas populações de STP e Portuguesa…………………………………………………………..18

Tabela 4.11 Distribuição das frequências genotípicas do polimorfismo VNTR do gene NOS3 nas

populações de STP e Portuguesa………………………………………………...……….....................18

Tabela 4.12 Distribuição das frequências alélicas do polimorfismo VNTR do gene NOS3 nas populações

de STP e Portuguesa……………………………………………………………...................................19

Tabela 4.13 Distribuição das frequências genotípicas da variante A+ do gene G6PD nas populações de

STP e Portuguesa………………………………………………………………………………………19

Tabela 4.14 Distribuição das frequências alélicas da variante A+ do Gene G6PD nas populações de STP

e Portuguesas……………………………...…………………………....................................................19

Tabela 4.15 Distribuição das frequências genotípicas do polimorfismo C677T do gene

MTHFR………………………...……………………………................................................................20

Tabela 4.16 Distribuição das frequências alélicas do polimorfismo C677T na população ouvinte e na

população surda………………………………………………………………………………………..20

Page 9: Estudo da variabilidade nos genes envolvidos nos

IX

Tabela 4.17 Distribuição das frequências genotípicas de ins68 pb no intrão 8 do gene CβS na população

ouvinte e na população surda…………………………………………………………………………...20

Tabela 4.18 Distribuição das frequências alélicas do polimorfismo de ins68 pb no intrão 8 do gene CβS

na população ouvinte e na população surda…………………………………………………………….21

Tabela 4.19 Distribuição das frequências genotípicas dos alelos nulos (M1*0) e não nulo (M1*1) do

gene GSTM1 na população ouvinte e na população surda……………………………………………..21

Tabela 4.20 Distribuição das frequências genotípicas dos alelos nulos (T1*0) e não nulos (T1*1) do

gene GSTT1 na população ouvinte e na população surda………………………………………………22

Tabela 4.21 Distribuição das frequências genotípicas do polimorfismo VNTR do gene NOS3 na

população ouvinte e na população com PA…………………………………………………………….22

Tabela 4.22 Distribuição das frequências alélicas no polimosfismo VNTR do gene NOS3 na população

ouvinte e na população não ouvinte……………………………………………………………………22

Tabela 4.23 Associação significativa entre os genótipos dos genes MTHFR e NOS3 com a PA……..23

Índice de Figuras

Figura 1.1 Esquema representativo do ouvido humano………………………………………………….2

Figura 1. 2 Esquema simplificado do metabolismo da hcy………………………………………………5

Page 10: Estudo da variabilidade nos genes envolvidos nos

X

Abreviaturas e Acrónimos

5-MTHF: 5- Metilenotetrahidrofolato

5,10-MTHF: 5,10- Metilenotetrahidrofolato

CAT: Catalase

CβS: Cistationina β-Sintase

CSE: γ-Cistationase

Cys: Cisteína

Cx26: Conexina 26

Cx 30: Conexina 30

dB: Decibéis

DMSO : Dimetilsufóxido

DNA: Desoxyribonucleic acid

eNOS: Sintase do Óxido Nítrico endotelial

GJB2: Gap Junction β2

GJB6: Gap Junction β6

GPx: Glutationa Peroxidase

GSH: Forma Reduzida de Glutationa

GSSG: Forma Oxidada da Glutationa

GST: Glutationa S-Transferase

GSTM1: Transferase da Glutationa, Família mu

GSTT1: Transferase da Glutationa, família theta

G6PD: Glucose-6-fosfato Desidrogenase

Hcy: Homocisteína

Hz: Hertz

Met: Metionina

MS: Metionina Transferase

MTHFR: Metilenotetrahidrofolato Redutase

OMS: Organização Mundial de Saúde

OR: Odds Ratio

PA: Perda Auditiva

PCR: Polymerase Chain Reaction

RFLP: Restriction Fragment Length Polymorphism

ERO: Espécies Reativas de Oxigénio

SAM: S-Adenosil Metionina

SAH: S-Adenosil Homocisteína

SN: Sistema Nervoso

SOD: Superóxido Dismutase

STP: São Tomé e Príncipe

THF: Tetrahidrofolato

VNTR: Variable Number Tandem Repeat

XO: Xantina Oxidase

Page 11: Estudo da variabilidade nos genes envolvidos nos

1

1.Introdução

1.1. Perda Auditiva

A audição é um sentido importante para a integração dos indivíduos na sociedade, sendo que a

perda da mesma contribui para o isolamento social e profissional, depressão, baixo rendimento escolar,

comprometimento no desenvolvimento da fala, bem como na qualidade de vida em geral1.

A surdez é a perda parcial ou total da audição, dificultando a compreensão e a comunicação da

pessoa afetada, podendo ter causas genéticas ou ambientais. O tipo de perda auditiva (PA) pode ser

classificada como:1) surdez por condução, que ocorre quando lesão no ouvido externo e/ou médio, que

tem como função conduzir o som até ao ouvido interno; 2) surdez neurossensorial, que ocorre quando

há lesão no ouvido interno, impedindo a propagação do estímulo sonoro ao sistema nervoso (SN); 3)

surdez mista, a combinação das duas últimas em simultâneo, neste caso, existem lesões tanto no ouvido

externo e/ou médio como no ouvido interno2.

Quanto à gravidade, a surdez pode ser categorizada através dos limiares de decibéis (dB)

audíveis obtidos no ouvido menos surdo. De acordo com a Organização Mundial de Saúde (OMS),

considera-se uma audição normal entre os limiares de 0 a 25 dB, surdez ligeira entre os limiares de 26

a 40 dB, surdez moderada entre os limiares de 41 a 60 dB, surdez severa entre os limiares de 61 a 80 dB

e surdez profunda acima do limiar dos 81 dB3. Assim, quando se pretende caracterizar uma perda

auditiva, o correto é classificá-la de acordo com o seu tipo (condução, neurossensorial ou mista) e

gravidade (leve, moderada, severa ou profunda)2.

Dados da OMS de 2018 revelam a existência de 466 milhões de indivíduos com deficiência

auditiva, correspondendo a 5% da população mundial, dos quais 34 milhões são crianças, prevendo-se

que em 2050 existam mais de 900 milhões de indivíduos com perda auditiva incapacitante. A maioria

destes indivíduos são oriundos de países subdesenvolvidos localizados no Sul da Ásia e na África

Subsariana4,5.Em 2010, nasce em Portugal, a partir do departamento de Otorrinolaringologia da CUF

Infante Santo, uma série de ações humanitárias em São Tomé e Príncipe (STP), no âmbito do projeto

“Saúde para todas as especialidades”, tendo-se verificado uma elevada prevalência de surdez

neurossensorial, com as crianças a formarem o grupo mais afetado, sendo que parte delas não tinha

aquisição de linguagem oral e apresentavam surdez bilateral profunda6.

1.2. O Ouvido Humano

O ouvido humano (Figura 1.1) é o órgão responsável pela audição. O ouvido externo é

constituído pelo pavilhão auricular e pelo canal auditivo, sendo que é nesta zona que são captadas as

ondas e enviadas através do canal auditivo para o tímpano. O ouvido médio, cavidade preenchida por

ar, é constituído pelo tímpano e por três ossículos (martelo, bigorna e estribo) que vibram com a onda

sonora. O martelo liga-se fixamente à bigorna que por sua vez se liga de forma flexível ao estribo.

Quando a onda sonora chega aos ossículos, estes vibram transmitindo-a ao ouvido interno. O ouvido

interno é constituído pela cóclea, com funções na audição e pelo sistema vestibular, responsável pelo

equilíbrio. Algumas células do interior da cóclea estão modificadas de maneira a formar o órgão de

Corti (Figura 1.1). Este é composto por três fiadas de células, uma mais externa, outra com células de

sustentação e uma fiada de células ciliadas internas especializadas na transdução do sinal mecânico em

potencial de ação o qual é transmitido ao córtex cerebral e percebido como som7.

Page 12: Estudo da variabilidade nos genes envolvidos nos

2

Figura 1.1 Esquema representativo do ouvido humano. O canal auditivo (juntamente com o pavilhão auricular) formam o ouvido externo. O ouvido médio é constituído pelo tímpano e por três ossículos: martelo, bigorna e estribo, que juntos formam o mecanismo de condução do som. O ouvido interno é constituído pela cóclea, cujas células do interior estão modificadas de maneira a formar o orgão de Corti que transforma a vibração em impulso nervoso (Adaptado de Caroça, 2017)

1.3. As Principais Causas de Perda Auditiva Neurossensorial

Existem inúmeros fatores de risco que originam perda auditiva, podendo estes ser inerentes ao

sexo, à idade, à etnia ou ao ambiente circundante7. Da sua etiologia, sabe-se que 50% dos casos são de

causa genética, 25% de causas ambientais e os restantes 25% de causas idiopáticas. Relativamente às

causas ambientais, alguns estudos indicam que doenças infeciosas, como a rubéola ou a malária possam

estar na origem da surdez neurossensorial. A rubéola é uma infeção causada por um vírus. Uma das

consequências mais frequentes da infeção por rubéola (60% dos casos) é a PA congénita8, que ocorre

quando a mulher grávida é infetada no primeiro trimestre de gravidez. A malária é uma doença causada

pelo mosquito anófeles que transmite o parasita Plasmodium spp. A toxicidade do medicamento

antimalárico é uma causa amplamente divulgada na PA, no entanto o efeito do próprio parasita em si na

PA não é muito claro9,10.

A PA pode ocorrer como um sintoma isolado – perda auditiva não sindrómica – ou associada a

uma variedade de sintomas, compondo quadros clínicos de síndromes genéticas – perda auditiva

sindrómica. A perda auditiva genética sindrómica é classificada em autossómica dominante (ex:

Síndrome de Penred) ou em autossómica recessiva (ex: Síndrome de Usher), sendo esta forma a mais

prevalente (70% dos casos)11,12. Mais de metade dos casos de surdez não sindrómica autossómicos

recessivos são devidos a mutações no locus DFNB1 - o primeiro locus descoberto como sendo

responsável pela PA autossómica recessiva não sindrómica. Este locus localizado no cromossoma 13

codifica para 2 genes – GJB2 e GJB6 – que pertencem ao mesmo cluster e codificam 2 proteínas

Page 13: Estudo da variabilidade nos genes envolvidos nos

3

altamente conservadas (conexinas) que formam canais intercelulares (gap junction). O gene GJB2

codifica a conexina 26 (Cx 26) e o gene GJB6 codifica a conexina 30 (Cx 30). Estas conexinas são

amplamente expressas em vários tipos de células e tecidos13. No ouvido interno, são encontradas nas

células sensoriais epiteliais do órgão de Corti13. No gene GJB2 existe a predominância da mutação

35delG, presente em 60% a 75% dos casos de surdez; enquanto no gene GJB6 existe a predominância

de duas grandes deleções de centenas de pb - del (GJB6-D13S1830) e del (GJB6-D13S1854) sendo

encontradas frequentemente em associação com a mutação 35delG do gene GJB214,15.

Estudos16–18 revelam que mutações no gene GJB2 não desempenham um papel significativo na

etiologia da PA nas populações da África Subsariana ou nas suas populações descendentes. Outros

estudos17,19,20 realizados em STP, mostram que o papel das mutações no gene GJB2 na surdez

neurossensorial sindrómica parece ser pouco significativo21. A acrescentar, o papel das grandes deleções

no gene GJB6 na surdez não sindrómica em STP não é significativo21. Neste sentido, os dados remetem

para a possível existência de outras variantes genéticas patológicas em STP7.

1.4. Stresse Oxidante e Perda Auditiva Neurossensorial

As células que compõem os tecidos e órgãos do corpo humano são expostos, de forma constante

a ataques de natureza oxidante que podem provir de fontes endógenas, como processos metabólicos e/ou

de sinalização celular, ou exógenas, por meio de exposição a xenobiontes, como agentes químicos

oxidantes, radiações ionizantes e ultra-violeta22,23.

O stresse oxidante pode ser definido como uma condição biológica na qual ocorre desequilíbrio

entre a produção de espécies reativas de oxigénio (ERO) e a sua remoção através de sistemas

antioxidantes. As ERO, quando em baixas concentrações, têm um papel importante em funções

biológicas como a sinalização, migração e divisão celular, no entanto se houver um desvio nas

concentrações destas, o seu aumento pode originar efeitos nefastos para o organismo, como lesões no

DNA, oxidação lipídica ou desnaturação de proteínas24. Entre as ERO responsáveis pelas inúmeras

lesões, podemos destacar o radical superóxido (O-2), o peroxinitrito (ONOO-) e o radical hidroxilo (OH-

), o mais reativo25. Do metabolismo destes destacam-se o peróxido de hidrogénio (H2O2) e o ácido

hipocloroso (HOCl)26,27. De forma a equilibrar a quantidade excessiva de ERO e dos seus metabolitos,

o organismo possui sistemas antioxidantes, que estão organizados em três níveis: 1) sistemas que atuam

no sentido de prevenir a formação de ERO, por ação de inibidores de enzimas que catalisam essas

reações; 2) compostos antioxidantes não enzimáticos como a vitamina A ou a vitamina C que

“aprisionam” as ERO diminuindo a sua toxicidade (este nível só entra em ação, no caso do primeiro

sistema falhar); 3) sistemas de reparação que reconhecem e decompõem moléculas de DNA danificadas,

proteínas que sofreram desnaturação, entre outros (este sistema atua no caso de os dois sistemas

anteriores falharem)28–30.

A cóclea é um órgão que produz níveis significativos de ERO, os quais aumentam para níveis

prejudicais quando há redução nas atividades enzimáticas dos sistemas antioxidantes. O metabolismo

oxidante tem sido associado a diversas patologias, uma vez que pode afetar vários locais do organismo.

Lesões e apoptose nas células ciliadas do ouvido interno podem ocorrer como resultado do aumento de

ERO31. Clerici e Yang32 estudaram os efeitos da produção de ERO na função coclear, tendo demonstrado

que a produção destes no espaço perilinfático (Figura 1.2) pode prejudicar gravemente a produção e

transmissão do impulso nervoso. Mais recentemente Gul33 e colaboradores mostraram que a presença

de ERO na perilinfa do ouvido interno induz a PA neurossensorial ao causar lesões nas células ciliadas32–

34.

Page 14: Estudo da variabilidade nos genes envolvidos nos

4

1.4.1. Metabolismo da Homocisteína

A homocisteína (hcy) é um aminoácido não essencial, sulfídrico, derivado da metionina (met),

proveniente da dieta ou do metabolismo da via biossintética que converte a met a cisteína (cys) (Figura

1.2). Nesta via, a hcy forma-se num processo onde ocorre a conjugação da met com ATP, resultando na

S-adenil metionina (SAM), seguida de uma reação de desmetilação, formando a S-adenosil

homocisteína (SAH) com posterior hidrólise para libertar a adenosina e hcy35–37. A hcy pode ser

convertida irreversivelmente a cys, através da via da transulfuração. Nesta via aproximadamente 50%

da hcy é convertida irreversivelmente a ciy, reação catalisada pela cistationina-β sintase (CβS) que tem

como cofator a vitamina B6. Nesta reação a hcy liga-se à serina formando a cistationina, seguidamente,

a enzima γ-cistationase (CSE) dependente do cofator vitamina B6, vai hidrolisar a cistationina,

originando cys e α-cetobutitato35–37. A cys é posteriormente convertida em glutationa (GSH), que possui

um grupo tiol, agente com grande poder redutor. A GSH pode existir sob duas formas: oxidada (GSSG)

ou reduzida (GSH). A ação da enzima glutationa S-transferase (GST) facilita a formação e estabilização

do anião tiol (GS-), promovendo a ligação da GSH a um substrato eletrofílico. A presença da GSH, em

quantidade adequada, é essencial na função protetora contra radicais livres e xenobióticos38.

A hcy pode no entanto, em alternativa à transulfuração, ser remetilada a met através da enzima

5-metiltetrahidrofolato-homocisteína, também designada por metionina sintase (MS), tendo como

cofator a vitamina B12. Simultaneamente, a MS converte a 5-metiltetrahidrofolato (forma circulante do

folato reduzido-5-MTHF) a tetrahidrofolato (THF). A formação de 5-MTHF requer a redução de 5,10-

metil tetrahidrofolato (5,10-MTHF) a 5-MTHF que é catalisado pela enzima metileno tetrahidrofolato

redutase (MTHFR). Assim, a concentração de hcy depende das atividades enzimáticas de CβS e

MTHFR. Deficiências nestas enzimas originam acumulação de hcy intracelular, que ao não ser

metabolizada pode comprometer o funcionamento das células endoteliais e da matriz coclear, na medida

em que o aumento dos níveis de hcy originam a formação de H2O2, que por sua vez diminui a atividade

da GPx, SOD e CAT, que são as principais enzimas antioxidantes39.

Page 15: Estudo da variabilidade nos genes envolvidos nos

5

Figura 1. 2 Esquema simplificado do metabolismo da hcy. A hcy surge por desmetilação durante o metabolismo da met via SAM (S-adenosil metionina) e SAH (S-adenosil homocisteína). Depois de formada pode ser metabolizada por remetilação a met através de uma reação catalisada pela enzima MS (metionina sintase) e pelo cofator vitamina B12. A MS requer, como substrato a 5-MTHFR, que é catalizada pela enzima metilenotetrahidrofolato redutase (MTHFR). A hcy pode ainda ser metabolizada a cys pela via de transulfuração, através de uma reação catalisada pela CβS e pelo cofator vitamina B6. A ação da enzima GST promove a ligação da GSH, um agente com grande poder redutor, a um substrato eletrofílico essencial na proteção contra compostos xenobíoticos (Adaptado de: http://lpi.oregonstate.edu/es/mic/vitaminas/folato).

1.4.2.Metileno Tetrahidrofolato Redutase e Perda Auditiva

O gene MTHFR é expresso em vários órgãos e tecidos, nomeadamente no fígado, eritrócitos,

rins e cóclea. O gene que codifica a enzima localiza-se no cromossoma 1, na região 1p36.3. A sequência

do DNA é de 2,2 kb e contém 11 exões. Os alelos referentes aos polimorfismos C677T e A1298C são

os mais frequentes e estão associados a hiperhomocisteinémia40. No que se refere à alteração C677T

(rs1801133), esta é caracterizada por uma substituição C→T (ala→val) na posição 677 do gene,

tornando a enzima termolábil. Esta alteração leva a uma redução de 30% na atividade enzimática nos

indivíduos heterozigóticos e 60% nos indivíduos homozigóticos41.

Martinez-Vega31 e seus colaboradores indicam que a presença do alelo T está associado ao

aumento do risco de PA não sendo claro se esta alteração está associada à PA isoladamente31.

1.4.3. Cistationina β-Sintase e Perda Auditiva

O gene que codifica a enzima CβS está localizado no cromossoma 21, na região 21q22.3. A

sequência de DNA é de 23,7 kb e contém 17 exões. Este gene é expresso em todos os tecidos, mas

Page 16: Estudo da variabilidade nos genes envolvidos nos

6

maioritariamente no fígado42. Uma das mutações mais frequentes envolve a inserção de 68 pb (844ins68)

que duplica a região intrão7/ exão 8.

Embora o mecanismo exato pelo qual o alelo 844ins68 afeta a função da enzima CβS não esteja

perfeitamente esclarecido, foi mencionado que a presença deste alelo aumenta a atividade enzimática.

1.4.4. Gluatationa S-Transferase e Perda Auditiva

As enzimas GST estão codificadas numa família de genes de enzimas responsáveis por catalisar

a conjugação da forma reduzida de glutationa (GSH) a substratos xenobióticos, indutores de stresse

oxidante. As GST humanas, expressas em todos os tecidos, podem ser divididas em cinco classes

principais: alfa, mu, pi, theta e zeta43–45.

Nos seres humanos o gene GSTM1 (classe mu) está localizado no cromossoma 1, na região

1p13.3. A sequencia de DNA é de 20 Kb, é constituído por 7 exões e possui 3 formas alélicas,

GSTM1*A, GSTM1*B e GSTM1*0. Os alelos GSTM1*A e GSTM1*B diferem num nucleótido, de

C→T, na posição 534, resultando na troca de uma lisina por uma aspargina, não tendo implicações

funcionais. O alelo GSTM1*0 é um alelo nulo resultante de uma deleção que compromete a transcrição

de RNAm e consequentemente a produção da enzima. Assim, o GSTM1*A e GSTM1*B possuem um

fenótipo ativo e o GSTM1*0 é responsável pelo fenótipo nulo que leva à ausência da atividade

enzimática46.

Nos seres humanos o gene GSTT1 (classe theta) está localizado no cromossoma 22, na região

22q11.2. A sequencia de DNA é de 20 kb constituído por 5 exões e possui 2 formas alélicas, GSTT1*1

e GSTT1*0. O alelo GSTT1*1 corresponde à forma alélica funcional enquanto o alelo GSTT1*0,

corresponde a uma forma não funcional ou nula. O alelo nulo é responsável pelo fenótipo nulo que leva

à ausência da atividade enzimática45,47.

A existência de genótipos nulos comprometem a conjunção do GSH com metabolitos ou toxinas

oxidantes. Sabe-se também que níveis elevados de ERO modulam a expressão e atividade de enzimas

antioxidantes, incluindo as GST, o que promove a diminuição dos níveis de GSH, originando lesões nas

células da cóclea e consequentemente PA48,49.

1.4.5. Sintase do Óxido Nítrico e Perda Auditiva

A sintase endotelial do óxido nítrico (eNOS) é a principal enzima responsável pela síntese de

óxido nítrico (NO) no endotélio vascular, o qual tem um papel vasoprotetor, antioxidante, intervindo no

metabolismo de substâncias endógenas e exógenas50. O NO é sintetizado a partir do aminoácido L-

arginina, sendo para isso necessária a presença de O2, NADPH e do cofator tetrahidrobiopterina (BH4).

A enzima eNOS é codificada pelo gene NOS3, localizado no cromossoma 7, na região 7q35-36. A

sequência de DNA é de 4,4 kb e contém 26 exões50. Foram já caracterizados vários polimorfismos no

gene NOS3, incluindo polimorfismos de base única (SNPs), inserções/deleções e repetições de número

variável em tandem (VNTR). Existe um VNTR descrito com repetições de 27 pb, localizada no intrão

4, sendo os alelos mais frequentes o alelo 4b (5 repetições) e o alelo 4a (4 repetições), embora outros

alelos mais raros tenham já sido relatados51.O alelo 4a está associado a baixa produção de nitrato

plamático, em que os indivíduos homozigóticos para o referido alelo apresentam uma redução de 20%

na concentração dos compostos do NO em comparação com os indivíduos com genótipo 4b4b, bem

como a diminuição da expressão da proteína eNOS52.

O stresse oxidante é considerado um dos principais mecanismos da redução de disponibilidade

de NO50-55 uma vez que num processo denominado desacoplamento da eNOS leva à produção de O-2 em

vez de NO. Um dos principais determinantes do desacoplamento da eNOS é a perda de

biodisponibilidade do cofator BH4, promovida pelas ERO50,53,54.

Page 17: Estudo da variabilidade nos genes envolvidos nos

7

Trabalhos de Xiaorui55 e seus colaboradores demonstraram a existência de eNOS no endotélio

dos vasos das células ciliadas internas e externas do órgão de Corti e trabalhos de Popa56 detetaram a

presença de eNOS nas células ciliadas e de suporte.

Estudos de Lubos e colaboradores57 sugerem que o alelo 4a contribui para a PA, devido à baixa

biodisponibilidade de NO.

1.4.5.1 Relação do Metabolismo do Óxido Nítrico com o Metabolismo da Homocisteína

Sabe-se que as propriedades vasodilatadoras das células endoteliais são alteradas em condições

de hiperhomocisteinemia, especificamente no que se refere à produção de NO, uma vez que que a

oxidação da hcy origina ERO que inativam a enzima e NOS335,58.

1.4.6. Glucose-6-Fosfato Desidrogenase (G6PD) e Perda Auditiva

A G6PD é uma enzima citoplasmática expressa em todos os tecidos, mas a sua deficiência

manifesta-se essencialmente nos eritrócitos59. Catalisa o primeiro passo da via das pentoses fosfato,

transformando a glicose-6-fosfato em 6-fosfogluconato com redução do NADP a NADPH, o qual, está

estreitamente relacionado com o metabolismo da glutationa, mantendo esta no seu estado reduzido

(GSH). De facto, o NADPH formado irá atuar no ciclo da glutationa, uma vez que a glutationa redutase

irá necessitar de NADPH para reduzir a GSSG a GSH59. Também, para que ocorra síntese de NO é

necessária a presença do cofator NADPH. Alterações na atividade da G6PD afetam a produção de

NADPH, o que origina a diminuição da produção de NO e consequentemente a redução da sua

biodisponibilidade e aumento do stresse oxidante72,87.

O gene que codifica a enzima G6PD localiza-se no cromossoma X, na região Xq28. A sequência

de DNA é de 20 kb e contém 13 exões. As diversas mutações no gene G6PD resultam em diferentes

proteínas com níveis de atividade enzimática variáveis, associadas a um largo espetro de fenótipos

bioquímicos e clínicos. As variáveis mais frequentes denominam-se do tipo A, enquanto o tipo B

corresponde ao alelo normal. As variantes do tipo A são predominantemente encontradas na população

africana, onde a malária é endémica. Por exemplo, uma substituição de A→G na posição 376

(rs1050829, ou variante A+) causa uma redução de 15% da atividade enzimática. A substituição de

G→A na posição 202 (rs1050828, ou variante A-) causa uma redução de 85% da atividade enzimática

A variante A- é tipicamente definida pela presença tanto do alelo rs1050829 como do alelo

rs105082859,60. A icterícia neonatal e a anemia hemolítica aguda são as manifestações clínicas mais

frequentes da variante A-, havendo estudos que associam esta enzimopatia à PA neurossensorial 21. De

facto, uma das consequências da icterícia neonatal é o elevado nível plasmático de bilirrubina, o qual

induz toxicidade originando danos no sistema auditivo e consequentemente PA61.

1.5. Epistasia

A epistasia descreve a interação entre dois ou mais genes que não fazem parte do mesmo locus,

a interação tem uma consequência fenotípica, e um dos genes pode modificar a expressão do (s) outro

(s) (epistasia antagonista), ou por outro lado pode reforçar a expressão do outro gene (epistasia

sinérgica)62,63. Os estudos epistáticos permitem obter mais informações acerca de como os genes afetam

a suscetibilidade a doenças e assim avançar com descobertas nomeadamente na área da medicina63. No

presente trabalho pretendeu-se testar a associação entre a PA com a interação entre 2 genes candidatos.

1.6. Genética Populacional

A diversidade genética das populações africanas atuais é o resultado de uma história antiga e

complexa. A chegada de exploradores e comerciantes portugueses à costa subsaariana durante o século

Page 18: Estudo da variabilidade nos genes envolvidos nos

8

XV representou um capítulo novo na história do continente africano. Um exemplo é a história do

povoamento de STP. Este arquipélago é constituído por um grupo de ilhas de origem vulcânica,

localizadas na zona equatorial africana, com aproximadamente 187 000 habitantes e uma área total de

1001 km2. O isolamento de STP em relação aos outros países do continente africano gerou uma

diversidade biológica singular, contribuindo para isso, o facto de não ter fronteiras terrestres, mas

situar-se relativamente próximo das costas do Gabão, Guiné Equatorial, Camarões e Nigéria 64–66.

As ilhas de STP permaneceram desabitadas até 1470, ano em que os navegadores portugueses

João de Santarém e Pêro Escobar, numa tentativa de alcançar a rota marítima para a Índia, descobriram

as ilhas. A colonização teve início no final do século XV, liderada por Álvaro Caminha, tendo sido feita

em conjunto com cristãos novos que tinham sido expulsos de Portugal pela Inquisição. A localização

estratégica das ilhas permitiu o estabelecimento de importantes portos para os portugueses nos séculos

seguintes64–66.

Durante o século XVII e XVIII, STP viveu-se um período de enorme despovoamento e a

atividade local destinava-se quase exclusivamente ao negócio de escravos e mantimentos para os

nativos. Apesar deste período de estagnação que afetou STP, o país acabou por recuperar a economia e

a população com a introdução do café, em 1787, e do cacau, em 1821, levando a que muitas famílias

portuguesas fossem viver para STP. Em 1876 a escravatura foi abolida, contudo o trabalho escravo

continuou por várias décadas, sendo a mão-de-obra originária de diferentes regiões da costa ocidental

do continente africano até à independência em 1975. Assim, as raízes dos são-tomenses remontam aos

escravos trazidos para as ilhas durante o período inicial de ocupação, que entraram em STP em massa

desde o início do século XIX, para suprir as necessidades das emergentes economias de café e cacau.

As populações são as unidades sobre as quais se medem as variações genéticas e evoluem

quando ocorre uma alteração no seu fundo genético, ou no conjunto de alelos que a caracteriza. STP foi

ao longo dos séculos, colonizado, recebeu escravos e sofreu despovoamentos, tendo sido por isso alvo

de fatores relevantes na alteração do seu fundo genético, como as migrações e a deriva genética.

Page 19: Estudo da variabilidade nos genes envolvidos nos

9

2. Objetivos

O presente estudo tem como objetivo principal verificar se polimorfismos genéticos em genes

que codificam para proteínas envolvidas no processo de stresse oxidante, influenciam a suscetibilidade

para a surdez neurosensorial em STP.

Mais especificamente pretende-se numa fase inicial testar a existência de diferenças nas

distribuições genótipicas e alélicas em genes relacionados com o stresse oxidante, entre a população

Portuguesa e a população de STP. Numa segunda fase pretende-se perceber se as diferenças encontradas

poderão estar a contribuir para as elevadas frequências de Perda Auditiva em STP. Com esse fim serão

realizados estudos de associação na população de STP, entre as variantes genéticas e a perda auditiva.

Os polimorfismos em estudo são:

a) Substituição C677T no gene MTHFR;

b) Inserção de 68 pb no intrão 8 no gene CβS;

c) Deleção das isoformas GSTM1 e GSTT1;

d) VNTR no intrão 4 no gene NOS3;

Page 20: Estudo da variabilidade nos genes envolvidos nos

10

3. Metodologia

3.1. Seleção da Amostra Populacional

Este estudo incide sobre uma amostra de 316 indivíduos de STP constituída por 2 grupos, um

de 136 indivíduos com PA (ligeira, moderada, severa ou profunda) em pelo menos um dos ouvidos e

outro grupo de 180 indivíduos, que corresponde ao grupo controlo, com audição normal em ambos os

ouvidos.

Todos os participantes responderam a um questionário de forma a caraterizar na história clínica

os fatores de risco. Dos fatores de risco constam a história familiar de PA, consanguinidade, historial

pré- e peri natal, conhecimento de infeção por malária, infeção por rubéola e outros agentes. O estado

de audição foi avaliado através de audiogramas (entre 200 Hz e 8000 Hz).

Do estudo foram excluídos indivíduos com menos de 2 anos e mais de 35 anos. Foram também

excluídos indivíduos com PA por condução ou mista de causas identificadas, indivíduos que

apresentavam atrasos no desenvolvimento psicomotor e indivíduos que tiveram complicações neonatais.

3.2. Análise Genética

3.2.1. Amplificação dos Fragmentos de DNA a Estudar

A amplificação dos fragmentos de DNA foi efetuada pela reação de PCR (Polymerase Chain

Reaction) que consiste numa série de ciclos, cada um dos quais constituído por um conjunto de reações

efetuadas a diferentes temperaturas. Cada ciclo de PCR envolve a desnaturação do DNA, o

emparelhamento (annealing) de primers e a síntese de DNA. Para tal, utilizou-se um termociclador

(GenoSmart2, VWR) e as condições de amplificação descritas (Tabela 3.1). Amplificaram-se

fragmentos dos genes MTHFR, CβS, GST (GSTM1 e GSTT1) e NOS3.

Page 21: Estudo da variabilidade nos genes envolvidos nos

11

Tabela 3.1 Polimorfismo, primers, condições de amplificação e tamanho esperado dos fragmentos

Gene (polimorfismo) Primers Condições de

PCR

Mistura

Reacional

Tamanho

dos

fragmentos

MTHFR

(C677T)

5’TGAAGGAGAAGGTGTCTGCGGGA 3’

5’AGGACGGTGCGGTGAGAGTG 3’

35 Ciclos

Desnaturação

30 seg a 94ºC

Annealing

30 seg. a 61ºC

Extensão

45 seg. a 72ºC

Extensão final

7 min. a 72ºC

Primer F: 1 µl

(10pmol/µl)

Primer R: 1µl

(10pmol/µl)

Master mix*:

12,5 µl

H2O: 3 µl

DMSO: 2,5 µl

DNA: 5 µl

V. final: 25µl

198 pb

CβS

(ins68pb)

5’GCAGTTGTTAACGGCGGTATTG 3’

5’ GCCGGGCTCTGGACTCGACCTA 3’

40 Ciclos

Desnaturação

30 seg a 94ºC

Annealing

30 seg a 6ºC

Extensão

40 seg a 72ºC

Extensão final

10 min a 72ºC

Primer F: 1µl

(10pmol/µl)

Primer R: 1µl

(10pmol/µl)

Master mix*:

12,5 µl

H2O: 5,5 µl

DNA: 5 µl

V. final: 25 µl

Sem

inserção 252

pb

Com

inserção

320 pb

GST (T1 e M1)

(nulo/não nulo)

Primer 1 (GSTM1):

5’GCCATCTTGTGCTACATTGCCCG3’

Primer 2 (GSTM1):

5’ATCTTCTCCTCTTCTGTCTCCCC 3’

Primer 3 (GSTM4):

5’TTCTGGATTGTAGCAGATCATGCCC 3’

Primer 4 (GSTT1):

5’TTCCTTACTGGTCCTCACATCTC 3’

Primer 5 (GSTT1):

5’TCACCGGATCATGGCCAGCA3’

40 Ciclos

Desnaturação

45 seg a 94ºC

Annealing

45 seg a 58ºC

Extensão

45 seg a 72ºC

Extensão final

5 min a 72ºC

Primer F: 1µl

(10pmol/µl)

Primer R: 1µl

(10pmol/µl)

Master mix*:

12,5 µl

H2O: 5,5 µl

DNA: 5µL

V.final: 25 µl

GSTM1-

230pb

GSTM4 -

157 pb

GSTT1- 480

pb

NOS3

(VNTR do intrão 4)

5’AGGCCCTATGGTAGTGCCTT 3’

5’TCTCTTAGTGCTGTGGTCAC 3’

35 Ciclos

Desnaturação:

30 seg. a 94ºC

Annealing:

30 seg. a 55ºC

Extensão:

45 seg. a 72ºC

Extensão final:

5 min. a 72ºC

Primer F: 1 µl

(10pmol/µl)

Primer R: 1µl

(10pmol/µl)

Master mix*:

12,5 µl

H2O: 5,5µl

DNA: 5µl

V. final: 25 µl

Variante a

393 pb

Variante b

420 pb

*Dream Taq Green PCR Master Mix 2x - Thermo Scientific

A confirmação da amplificação foi efetuada por eletroforese em gel de agarose. Os géis foram

feitos a uma concentração de agarose a 3% para o gene MTHFR e de 2% para os genes CβS, GST (M1

e T1) e NOS3 e feitos num volume de 120 ml de TAE 1x concentrado (TAE 10x: 20 mM Tris-Acetato,

1 mM EDTA, pH 8) e uma concentração de brometo de etídeo de 10 mg/ml. Para os polimorfismos

NOS3 e MTHFR, a eletroforese foi realizada a 120 V durante 90 minutos, para os polimorfismos GST

(M1 e T1) a eletroforese foi realizada a 120 V durante 60 minutos e para o polimorfismo CβS a

Page 22: Estudo da variabilidade nos genes envolvidos nos

12

eletroforese foi realizada a 130 V durante 50 minutos. Um transiluminador (GenoSmart, VWR) foi

utilizado para visualizar o perfil de migração.

3.2.2. Genotipagem

Dos polimorfismos estudados, quatro – nos genes NOS3, CβS, GST (M1 e T1) - são detetados

por variação do tamanho do produto amplificado, sendo apenas necessário recorrer à técnica do PCR e

eletroforese. Os tamanhos esperados encontram-se descritos na Tabela 2.1. O polimorfismo MTHFR é

um polimorfismo de um único nucleótido, pelo que a genotipagem é efetuada recorrendo à técnica de

RFLP (Restriction Frangment Length Polymorphism), a qual consiste numa restrição enzimática que

permite discriminar os alelos através do padrão de migração dos fragmentos de restrição obtidos em

eletroforese de gel de agarose. O gel de 2 a 3%, foi feito com 120 ml de TAE 1x concentrado (TAE 10x:

20 mM Tris-Acetato, 1 mM EDTA, pH 8) e 10 mg/ml de brometo de etídio. A restrição foi efetuada

num termociclador (GenoSmart2, VWR) nas condições descritas na (Tabela 3.2) e a eletroforese

realizada a 130 V durante 60 minutos. O perfil eletroforético foi visualizado num transiluminador

(GenoSmart, VWR).

Tabela 3.2 Condições de Restrições e Possíveis Tamanhos dos Fragmentos do Polimorfismo MTHFR

Gene Polimorfismo Componentes Condições da

Restrição

Tamanho dos

fragmentos

MTHFR

C677T

Enzima: 1µl Hinf I (5U/µl)

Tampão R+: 2 µl 10X buffer

H2O: 12 µl

Produto de PCR: 10 µl

V. final: 25 µl

18 h, 37ºC

CC -198 pb

CT -198, 175 e 23 pb

TT -175 e 23 pb

3.3. Tratamento Estatístico

3.3.1 Estudo Populacional

Para a realização do estudo populacional foi analisada uma população africana (STP) e uma

população do Sul da Europa (Portugal). Para os genes MTHFR, CβS, GST (M1 e T1), NOS3 e G6PD

foram comparadas as frequências genotípicas observadas com as frequências esperadas em equilíbrio

Hardy-Weinberg, utilizando o teste do Qui-quadrado (ꭓ 2). Para avaliar a existência de diferença

significativa na distribuição dos genótipos e dos alelos entre as populações africana e portuguesa foi

realizado o teste do ꭓ 2. O teste estatístico aplicado aos genes CβS e G6PD foi o teste exato Monte-Carlo

(uma vez que existiam em ambos os casos mais de 20% de células com frequência esperada inferior a

5). Todos os resultados foram obtidos usando o programa estatístico SPSS 25, sendo o nível de

significância estatística estabelecido para p <0,05.

3.3.2 Estudos de Associação

Neste trabalho foram realizados estudos de associação entre as variantes genéticas e a PA,

usando o teste de ꭓ2 e de Fisher, sendo o nível de significância estatística estabelecido para p <0,05.

A análise foi inicialmente realizada com foco em cada variante isoladamente – análise isolada -

e posteriormente com foco numa combinação de genótipos de 2 genes – análise epistática.

Page 23: Estudo da variabilidade nos genes envolvidos nos

13

3.3.2.1 Análise Isolada

Para cada polimorfismo, utilizou-se o teste do ꭓ2 para testar se a população estava em equilíbrio

Hardy-Weinberg.

Compararam-se as distribuições das frequências genotípicas e alélicas entre o grupo com PA e

o grupo de controlo, utilizando o teste do ꭓ2 para todos os genes exceto para o gene GSTT1, no qual foi

usado o teste de Fisher uma vez que uma célula esperava uma contagem menor que 5 sendo o nível de

significância estatística estabelecido para p <0,05. O nível de proteção ou risco foi avaliado através de

Odds Ratio (OR).

A avaliação da normalidade da variável idade foi efetuada através do teste Kolmogorov-

Smirnov. Para testar se havia diferenças na idade relativamente à gravidade na PA utilizou-se o teste

ANOVA.

3.3.2.2 Análise Epistática

Foi realizado o teste do ꭓ2 de modo a estudar a associação entre uma combinação de genótipos

para 2 genes e o fenótipo em estudo. Foram analisadas todas as combinações possíveis de genótipos

entre 2 genes, num universo de 6 genes. O nível de proteção ou risco foi avaliado através de OR, sendo

o nível de significância estatística estabelecido para p <0,05.

Page 24: Estudo da variabilidade nos genes envolvidos nos

14

4. Resultados

4.1. Caraterização da População em Estudo

A população estudada é constituída por 316 indivíduos com idades compreendidas entre os 2 os

35 anos, com uma média de 17,4 anos e desvio padrão de 9,7 anos, dos quais 172 (54,4%) são do sexo

masculino e 144 (45,6%) são do sexo feminino.

4.1.1. Caraterização da População quanto à Infeção por Malária

Dentro da população de 316 indivíduos, 194 (61,4%) já tinham contraído malária, os quais

apresentaram em média 20,6 anos de idade com desvio padrão de 9,0 anos. Destes, 83 (42,8%) são do

sexo masculino e 111 (57,2%) são do sexo feminino. Cento e treze (35,8%) indivíduos nunca contraíram

malária, e apresentaram uma média de 12,3 anos de idade com desvio padrão de 8,4 anos. Destes, 58

(51,3%) são do sexo masculino e 55 (48,7%) são do sexo feminino; os restantes 9 (2,8%) indivíduos

não souberam responder à questão, os quais apresentaram média de 10,4 anos de idade, com desvio

padrão de 6,9 anos. Destes, 6 (66,7%) são do sexo feminino e 3 (33,3%) são do sexo masculino. A

infeção por malária não apresenta diferenças estatisticamente significativas relativamente ao sexo

(F=1,750; p=0,193). Existem diferenças estatisticamente significativas no que diz respeito à idade entre

os indivíduos que já tinham contraído malária e os que nunca contraíram (t=7,910; p <0,001).

4.1.2. Caraterização da População quanto à Presença da Mutação Drepanocítica

Dentro da população de 316 indivíduos, 5 (3,3%) indivíduos têm mutação para a drepanocitose,

apresentando uma média de 17,4 anos de idade com desvio padrão de 9,6 anos. Dentro destes, 3 (60,0%)

são do sexo masculino e 2 (40,0%) são do sexo feminino. Os restantes 311 (96,7%) indivíduos não têm

mutação para a drepanocitose, e apresentam uma média de 16,8 anos de idade com desvio padrão de

13,8 anos. Destes, 170 (54,7%) são do sexo masculino e 141 (45,3%) são do sexo feminino. A presença

da mutação drepanocítica não está associada ao sexo (F=0,427; p=0,663) nem à idade (t=0,140;

p=0,889).

4.1.3. Caraterização da População quanto à Perda Auditiva

Na população de 316 indivíduos, 180 (56,9%) são ouvintes e 136 (43,1%) têm PA (unilateral

ou bilateral). Dentro do grupo de ouvintes, 87 (48,3%) são do sexo masculino e 93 (51,7%) são do sexo

feminino. Dentro do grupo de indivíduos com PA, 57 (41,9%) são do sexo masculino e 79 (58,1%) são

do sexo feminino. A presença de PA não apresenta diferenças estatisticamente significativas

relativamente ao sexo (F=1,238; p= 0,266). Não existem diferenças estatisticamente significativas na

idade entre os individuo ouvintes e os indivíduos com PA (t= 53,315; p=0,427).

4.1.3.1. Caraterização da População quanto à gravidade na Perda Auditiva

Na população constituída por 316 indivíduos, 180 (70,9%) têm audição normal bilateral e 136

(43,0%) indivíduos têm PA. Destes, 37 (27,2%) indivíduos têm PA ligeira, 23 (17,0%) indivíduos têm

PA moderada, 21 (15,4%) indivíduos têm PA severa e 55 (40,4%) indivíduos têm PA profunda.

Page 25: Estudo da variabilidade nos genes envolvidos nos

15

Tabela 4.1. Frequência e número de indivíduos do sexo masculino e feminino quanto ao grau de severidade na PA

Controlo

(n=180)

(%)

PA Ligeira

(n=37) (%)

PA

Moderada

(n=23) (%)

PA Severa

(n=21) (%)

PA

Profunda

(n=55) (%)

Valor de

p*

Feminino

Masculino

93 (51,7%)

87 (48,3%)

27 (73,0%)

10 (27,0%)

9 (39,1%)

14 (60,9%)

15 (71,4%)

6 ( 28,6%)

28 (50,9%)

27 (49,1%) 0,032

*F

A severidade na PA apresenta diferenças estatisticamente significativas relativamente ao sexo

(ꭓ 2 = 10,575; p=0,032).

Tabela 4.2. Média e desvio padrão das idades nas diferentes categorias de severidade da PA e no grupo de controlo

Controlos

(n=180)

(μ;σ)

PA

Ligeira

(n=37)

(μ;σ)

PA

Moderada

(n=23)

(μ;σ)

PA

Severa

(n=21)

(μ;σ)

PA

Profunda

(n=55)

(μ;σ)

Valor de

p*

Idade 17,78; 9,77 18,00;

9,45 16,57; 10,29

18,00;

10,18 15,87; 9,66 0,735

*ANOVA μ: média,σ:Desvio Padrão

Quanto à idade, não existem diferenças significativas entre os grupos e a gravidade de PA.

4.1.3.2 Caraterização da População quanto à lateralidade na Perda Auditiva

Da amostra de 136 indivíduos com PA 44 (32,4%) têm PA unilateral e 92 (67,6%) têm PA

bilateral.

A lateralidade na PA não apresenta diferenças estatisticamente significativas relativamente ao

sexo (ꭓ2 =1,650; p=0,438) (tabela 4.3).

4.3. Frequência e número de indivíduos do sexo masculino e feminino relativamente à lateralidade na PA

PA Unilateral

(n=44) (%) PA Bilateral (n=92) (%) Valor de p*

Feminino

Masculino

27 (61,4%) 17 (38,6%)

52 (56,5%) 40 (43,5%)

0,202

*t

Não existem diferenças estatisticamente significativas na idade quanto à lateralidade na PA

(t=100,207; p=0,202) (tabela 4.4).

Page 26: Estudo da variabilidade nos genes envolvidos nos

16

Tabela 4.4 Média e desvio padrão das idades na PA unilateral e bilateral

PA unilateral (n=44)

(μ, σ)

PA bilateral (n=92)

(μ, σ)

Idade 20,09; 9,28 15,37;9,61

4.2. Estudo Populacional das Distribuições Genotípicas e Alélicas nos Genes MTHFR, CβS, GST

(M1 e T1) NOS3 e G6PD em STP e Portugal

4.2.1. Caraterização das Populações em Estudo

Para este estudo foi realizado uma comparação das frequências genotípicas e alélicas em genes

envolvidos no stresse oxidante, entre uma população do Sul da Europa – Portugal - e uma população

africana – STP. A população de STP encontra-se caracterizada no capítulo 3.1. A população portuguesa

é constituída por 178 indivíduos, destes 92 (51,7%) são do sexo feminino e 86 (48,3%) são do sexo

masculino com uma média de 54,3 anos e um desvio padrão de 12,1 anos.

Os genes analisados foram: MTHFR, CβS,GSTM1, GSTT1, NOS3 e G6PD.

4.2.1.1. Estudo do Gene MTHFR nas Populações de STP e Portuguesa

Um exemplo representativo da obtenção de dados relativos à genotipagem do gene MTHFR

encontra-se no Anexo 1. De referir que neste caso, a enzima de restrição Hinf I corta o alelo T.

Para o gene MTHFR a população de STP não está em equilíbrio Hardy-Weinberg (ꭓ 2 = 38,315;

p <0,001), já a população portuguesa está em equilíbrio Hardy-Weinberg ( ꭓ 2 = 0,542; p=0,461). Foram

calculadas as frequências genotípicas e alélicas para as duas populações, tendo-se observado a existência

de diferenças estatisticamente significativas na distribuição dos genótipos e dos alelos do gene MTHFR

nas populações de STP e Portuguesa, como mostram as Tabelas 4.5 e 4.6, respetivamente.

Tabela 4.5 Distribuição das frequências genotípicas do polimorfismo C677T nas populações de STP e Portuguesa

MTHFR STP (n=129)

(%) Portugal (n=120) (%) Valor de p*

CC

CT

TT

109 (84,5%)

15 (11,6%)

5 (3,9%)

61 (50,8%)

52 (43,3%)

7 (5,8%)

<0,001

*ꭓ2

Tabela 4.6 Distribuição das frequências alélicas do polimorfismo C677T do gene MTHFR nas populações de STP e Portuguesa

Alelos STP (n=258) (%) Portugal (n=240) (%) Valor de p*

C

T

233 (90,3%)

25 (9,7%)

174 (72,5%)

66 (27,5%)

<0,001

* ꭓ2

μ média, σ desvio padrão;

Page 27: Estudo da variabilidade nos genes envolvidos nos

17

4.2.1.2. Estudo do Gene CβS nas Populações de STP e Portuguesa

Um exemplo representativo da obtenção de dados relativos à genotipagem do gene CβS

encontra-se no Anexo 2.

Para o gene CβS as populações de STP e Portugal não se encontram em equilíbrio Hardy-

Weinberg (ꭓ2=2,011; p <0,001; (ꭓ2=162,070; p <0,001).

Foram calculadas as frequências genotípicas e alélicas para as mesmas populações, tendo-se

verificado a existência de diferenças estatisticamente significativas na distribuição dos genótipos e dos

alelos do gene CβS nas populações, como mostram as Tabelas 4.7 e 4.8, respetivamente.

Tabela 4.7 Distribuição das frequências genotípicas do polimorfismo de inserção de 68 pb do gene CβS na população de STP e Portuguesa

CβS STP (n=85) (%) Portugal (n=114) (%) Valor de p*

del/del

ins/del

ins/ins

33 (38,8%)

43 (50,6%)

9 (10,6%)

112 (98,2%)

0 (0,0%)

2 (1,8%)

<0,001

*Teste exato Monte-Carlo

Tabela 4.8 Distribuição das frequências alélicas do polimorfismo de inserção de 68 pb no intrão 8 do gene CβS na população de STP e Portuguesa

Alelos STP

(n=170) (%) Portugal

(n=228) (%) Valor de p*

del ins

109 (64,1 %) 61 (35, 9%)

224 (98,2%) 4 (1,8%)

<0,001

*ꭓ2

4.2.1.3. Estudo do Gene GSTM1 nas Populações de STP e Portuguesa

Um exemplo representativo da obtenção de dados relativos à genotipagem do gene GSTM1

encontra-se no Anexo 3.

Para o gene GSTM1 não pode ser calculado o equilíbrio Hardy-Weinberg nem as frequências

alélicas uma vez que não se consegue distinguir um homozigótico não nulo de um heterozigótico.

Foram calculadas as frequências genotípicas para as mesmas populações, tendo-se verificado a

existência de diferenças estatisticamente significativas na distribuição dos genótipos do gene GSTM1

nas populações de STP e Portuguesa, como mostra a Tabela 4.9, sendo mais frequente a presença de

genótipo nulo (M1*0) na população Africana do que na população Portuguesa.

Tabela 4.9 Distribuição das frequências genotípicas dos alelos nulos (M1*0) e não nulo (M1*1) do gene GSTM1 nas populações de STP e Portuguesa

GSTM1 STP (n=126) (%) Portugal (n=107) (%) Valor de p*

M1*1

M1*0

27 (21,4%)

99 (78,6%)

61(57,1%)

46 (42,9%) <0,001

*ꭓ2

Page 28: Estudo da variabilidade nos genes envolvidos nos

18

4.2.1.4. Estudo do Gene GSTT1 nas Populações de STP e Portuguesa.

Um exemplo representativo da obtenção de dados relativos à genotipagem do gene GSTT1

encontra-se no Anexo 3.

Para o gene GSTT1 também não foi possível calcular o equilíbrio Hardy-Weinberg nem as

frequências alélicas uma vez que não se consegue distinguir um homozigótico não nulo de

heterozigótico.

Foram calculadas as frequências genotípicas para as mesmas populações, tendo-se verificado a

existência de diferenças estatisticamente significativas na distribuição dos genótipos do gene GSTT1

nas populações de STP e Portuguesa, como mostra a Tabela 4.10, sendo mais frequente a presença de

genótipo nulo (T1*0) na população Africana do que na população Portuguesa.

Tabela 4.10 Distribuição das frequências genotípicas dos alelos nulos (T1*0) e não nulo (T1*1) do gene GSTT1 nas populações de STP e Portuguesa

GSTT1 STP (n=126) (%) Portugal (n=107) (%) Valor de p*

T1*1

T1*0

3 (2,4%)

123 (97,6%)

99 (92,5%)

8 (7,5%)

<0,001

*ꭓ2

4.2.1.5. Estudo do Gene NOS3 nas Populações de STP e Portuguesa

Um exemplo representativo da obtenção de dados relativos à genotipagem do gene NOS3

encontra-se no Anexo 4.

Para o gene NOS3, a população de STP não se encontra em equilíbrio Hardy-Weinberg

(ꭓ2=15,079; p <0,001); já a população portuguesa encontram-se em equilíbrio Hardy-Weinberg e

ꭓ2=0,692; p=0,405).

Foram calculadas as frequências genotípicas e alélicas para as duas populações, tendo-se

observado a existência de diferenças estatisticamente significativas na distribuição dos genótipos e dos

alelos nas populações de STP e Portuguesa, como mostram as Tabelas 4.11 e 4.12, respetivamente.

Tabela 4.11 Distribuição das frequências genotípicas do polimorfismo VNTR do gene NOS3 nas populações de STP e Portuguesa

NOS3 STP (n=53) (%) Portugal (n=157) (%) Valor de p*

4b4b

4b4a

4a4a

23 (43,4%)

24 (45,3%)

6 (11,3%)

106 (67,5%)

46 (29,3%)

5 (3,2%)

0,003

*ꭓ2

Page 29: Estudo da variabilidade nos genes envolvidos nos

19

Tabela 4.12 Distribuição das frequências alélicas do polimorfismo VNTR do gene NOS3 nas populações de STP e

Portuguesa

4.2.1.6 Estudo do Gene G6PD nas Populações de STP e Portuguesa

Para o gene G6PD as populações de STP e portuguesa não estão em equilíbrio Hardy-Weinberg

(ꭓ2= 24,557; p <0,001; ꭓ2=81,112; p <0,001, respetivamente).

Foram calculadas as frequências genotípicas e alélicas para as mesmas populações, tendo-se

observado a existência de diferenças estatisticamente significativas na distribuição dos genótipos e dos

alelos do gene G6PD, como mostram as Tabelas 4.13 e 4.14, respetivamente.

Tabela 4.13 Distribuição das frequências genotípicas da variante A+ do gene G6PD nas populações de STP e Portuguesa

G6PD STP (n=178) (%) Portugal (n=140) (%) Valor de p*

AA/A

AG

GG/G

94 (52,8%)

42 (23,6%)

42 (23,6%)

137 (97,9%)

2 (1,4%)

1 (0,7%)

<0,001

*Teste exato Monte-Carlo

Tabela 4.14 Distribuição das frequências alélicas da variante A+ do Gene G6PD nas populações de STP e Portuguesas

Alelos STP (n=270) (%) Portugal (n=260) (%) Valor de p*

A

G

173 (64,1%)

97 (35,9%)

256 (98,5%)

4 (1,5%) <0,001

*ꭓ2

4.3 Estudos de associação para os genes MTHFR, CβS, GST (M1 e T1) e NOS3

4.3.1. Análise do Polimorfismo C677T do Gene MTHFR

Para o gene MTHFR, foi possível obter resultados para 230 indivíduos da amostra tendo sido

calculadas as frequências genotípicas e alélicas e comparadas as suas distribuições entre a população

ouvinte e a população com PA, não se observando diferenças estatisticamente significativas, como

mostram as Tabelas 4.15 e 4.16 respetivamente.

As populações ouvinte e surda não estão em equilíbrio Hardy-Weinberg (ꭓ2 =38,315 p <0,001)

(ꭓ2 = 50,767; p <0,001) para o polimorfismo em análise.

NOS3 STP (n=106) (%) Portugal (n=314) (%) Valor de p*

4b

4a

70 (66,0%)

36 (40,0%)

258 (82,2%)

56 (17,8%)

0,001

*ꭓ2

Page 30: Estudo da variabilidade nos genes envolvidos nos

20

Tabela 4.15 Distribuição das frequências genotípicas do polimorfismo C677T do gene do gene MTHFR

Genótipo População Ouvinte

(n=129) (%)

População Surda

(n=101) (%) Valor de p*

CC

CT

TT

109 (84,5%)

15 (11,6%)

5 (3,9%)

88 (87,1%)

9 (8,9%)

4 (4,0%)

0,799

*ꭓ2

Tabela 4.16 Distribuição das frequências alélicas do polimorfismo C677T na população ouvinte e na população surda

Alelos População Ouvinte

(n=258) (%)

População Surda

(n=202) (%) Valor de p*

C

T

233 (90,3%)

25 (9,7%)

185 (91,6%)

17 (8,4%) 0,637

*ꭓ2

4.3.2. Análise do Polimorfismo de Inserção de 68 pb no intrão 8 do Gene CβS

Para o gene CβS, foi possível obter resultados para 154 indivíduos da amostra tendo sido

calculadas as frequências genotípicas e alélicas e comparadas as suas distribuições entre a população

ouvinte e a população com PA, observando-se diferenças estatisticamente significativa na distribuições

dos genótipos e alelos do gene CβS, como mostram as Tabelas 4.17 e 4.18. As populações ouvinte e

surda não estão em equilíbrio Hardy-Weinberg (ꭓ2 = 2,011; p <0,001 e ꭓ2 = 17,969; p < 0,001,

respetivamente) para o polimorfismo em análise.

Tabela 4.17 Distribuição das frequências genotípicas de ins68 pb no intrão 8 do gene CβS na população ouvinte e na população surda

Genótipo População Ouvinte

(n=85) (%)

População Surda

(n=69) (%) Valor de p*

del/del

del/ins

ins/ins

33 (38,8%)

43 (50,6%)

9 (10,6%)

42 (60,9%)

22 (31,9%)

5 (7,2%)

0,024

*ꭓ2

Através do teste Odds Ratio (OR) verificou-se que a presença do alelo ins representa um fator

de proteção para o desenvolvimento da PA (OR=0,41; IC= [0,2127-0,7824]) (Tabela 4.18).

Page 31: Estudo da variabilidade nos genes envolvidos nos

21

Tabela 4.18 Distribuição das frequências alélicas do polimorfismo de ins68 pb no intrão 8 do gene CβS na população ouvinte e na população surda

Alelos População Ouvinte

(n=170) (%)

População Surda

(n=138) (%) Valor de p*

del

ins

109 (64,1%)

61 (35,9%)

106 (76,8%)

32 (23,2%) 0,007

*ꭓ2

4.3.3. Análise dos Polimorfismos nos Genes GST (M1 e T1)

Para o gene GSTM1 foi possível obter resultados para 244 indivíduos da amostra tendo sido

calculadas as frequências genotípicas e comparadas as suas distribuições entre a população ouvinte e a

população com PA, não se observando diferenças estatisticamente significativas na distribuição dos

genótipos, como mostra a Tabela 4.19.

Não foi possível calcular as frequências alélicas nem o equilíbrio Hardy-Weinberg uma vez que

não se consegue distinguir um homozigótico não nulo de um heterozigótico.

Tabela 4.19 Distribuição das frequências genotípicas dos alelos nulos (M1*0) e não nulo (M1*1) do gene GSTM1 na

população ouvinte e na população surda

Genótipo (GSTM1) População Ouvinte

(n=126) (%)

População Surda

(n=118) (%) Valor de p*

M1*1

M1*0

27 (21,4%)

99 (78,6%)

33 (27,9%)

85 (72,1%)

0,236

*ꭓ2

Para o gene GSTT1, foi possível obter resultados para 244 indivíduos da amostra tendo sido

calculadas as frequências genotípicas e comparadas as distribuições entre a população ouvinte e a

população com PA, não se observando diferenças estatisticamente significativas, como mostra a Tabela

4.20.

Não foi possível calcular as frequências alélicas nem o equilíbrio Hardy-Weinberg uma vez que

não se consegue distinguir um homozigótico não nulo de um heterozigótico.

Page 32: Estudo da variabilidade nos genes envolvidos nos

22

Tabela 4.20 Distribuição das frequências genotípicas dos alelos nulos (T1*0) e não nulos (T1*1) do gene GSTT1 na população ouvinte e na população surda

Genótipo (GSTT1) População Ouvinte

(n= 126) (%)

População Surda (n=

118) (%) Valor de p*

T1*1

T1*0

3 (2,4%)

123 (97,6%)

7 (5,9%)

111 (94,1%)

0,204

*F

4.3.4.Análise do Polimorfismo VNTR do Gene NOS3

Para o gene NOS3, foi possível obter resultados para 75 indivíduos da amostra tendo sido

calculadas as frequências genotípicas e alélicas e comparadas as suas distribuições entre a população

ouvinte e a população com PA. Tanto a população com PA como a população ouvinte não se encontram

em equilíbrio de Hardy-Weinberg, (ꭓ2= 15,079; p <0,001 e ꭓ 2= 31460; p < 0,001 respetivamente) para

o polimorfismo em análise.

Não se observaram diferenças estatisticamente significativas na distribuição dos genótipos e dos

alelos do gene NOS3, como mostram as Tabela 4.21 e 4.22, respetivamente.

Tabela 4.21 Distribuição das frequências genotípicas do polimorfismo VNTR do gene NOS3 na população ouvinte e na população com PA

Genótipo População Ouvinte

(n=53) (%)

População Surda

(n=22) (%) Valor de p*

4b4b

4b4a

4a4a

23 (43,4%)

24 (45,3%)

6 (11,3%)

8 (36,4%)

12 (54,5%)

2 (9,1%)

0,765

*ꭓ2

Tabela 4.22 Distribuição das frequências alélicas no polimosfismo VNTR do gene NOS3 na população ouvinte e na população não ouvinte

Alelo População Ouvinte

(n=106) (%)

População Surda

(n=44) (%) Valor de p*

4b

4a

70 (66,0%)

36 (34,0%)

28 (63,6%)

16 (36,4%) 0,778

*ꭓ2

4.4 Estudo de Relações Epistáticas

Foram realizados estudos de associação para todas as combinações possíveis de genótipos entre

2 genes e o fenótipo PA.

Apenas obtivemos um resultado com associação significância à PA (Tabela 4.23) referente à

combinação dos genótipos CC-4b4b (MTHFR-NOS3), o qual representa um fator de risco.

Page 33: Estudo da variabilidade nos genes envolvidos nos

23

Tabela 4.23 Associação significativa entre os genótipos dos genes MTHFR e NOS3 com a PA

Combinações Ouvintes (n=32)

(%) Surdos (n=10) (%) Valor de p* OR [IC,95%]

0

1

25 (78,1%)

7 (21,9%)

3 (30,0%)

7 (70,0%)

0,008

8,333

[1,697-40,911]

* F

0 - Combinações MTHFR-NOS3 (CC-4b4a | CC-4 a4a| CT-4b4b | CT-4b4a |CT-4 a4a | TT-4b4b| TT-4b4a |

TT-4a4a)

1 – Combinação MTHFR-NOS3 (CC-4b4b).

Page 34: Estudo da variabilidade nos genes envolvidos nos

24

5. Discussão e Conclusão

O presente estudo é o primeiro que incide sobre stresse oxidante associado à PA neurossensorial

que se realiza em STP, pretendendo ser um contributo para o estudo da etiologia genética nesta condição.

Este trabalho teve como objetivo estudar as diferenças nas distribuições genótipicas e alélicas de genes

relacionados com o stresse oxidante, entre duas populações sujeitas a diferentes pressões ambientais e

perceber se estas diferenças poderiam estar a contribuir para a etiologia da PA neurossensorial.

Atualmente sabe-se que as condições ambientais existentes em África exerceram, ao longo do

tempo processos adaptativos que conduziram à seleção de determinados alelos72,73. Fatores climáticos,

como a temperatura e a humidade têm sido descritos como tendo um papel importante na determinação

da distribuição dos alelos em África67,68. STP é um país equatorial com elevadas temperaturas (variando

entre os 22ºC e os 30ºC) e humidade (variando entre os 30% e os 100%). A perda de calor por

transpiração é certamente essencial nos ambientes quentes e húmidos de STP74. Assim, nestas condições,

a perda excessiva de sódio pode comprometer a sobrevivência humana, por isso em climas tropicais a

avidez pelo sal e a sua conservação renal são essenciais. Assim, durante a história evolutiva, a seleção

de alelos compensatórios da perda de sódio poderá ter ocorrido. Aqui coloca-se a hipótese para esta

população de que a seleção desses alelos compensatórios em conjunto com a elevada frequência de

patologias, como a hipertensão67, a malária68, a SIDA/HIV69 ou a Rubéola8, todas estas promotoras de

desequilíbrios oxidantes, poderão através de um efeito cumulativo ou mesmo sinergético elevar os

efeitos do stresse oxidante e explicar a elevada prevalência de PA. O stresse oxidante desempenha um

papel critico na disfunção auditiva, uma vez que ativa as vias de apoptose em situações de exposição ao

ruído e, pode aumentar a suscetibilidade à exposição a drogas ototóxicas como os aminoglicosídeos ou

os antimaláricos1. Está descrito que lesões nas células ciliadas do ouvido interno podem resultar dum

efeito mediado por ERO59.

Numa primeira fase fez-se uma análise comparativa entre uma população africana de STP e uma

população do Sul da Europa - Portugal, tendo-se observado diferenças estatisticamente significativas na

distribuição dos genótipos e dos alelos dos genes MTHFR, CβS, GST (M1 e T1), NOS3 e G6PD,

verificando-se, com exceção para o gene MTHFR, uma maior frequência dos alelos e genótipos

associados ao stresse oxidante em STP.

Para o gene MTHFR, a presença do alelo C677T está associado a uma atividade enzimática

reduzida, comprometendo assim a via de remetilação da hcy e consequentemente provocando o aumento

de ERO39. Tal com os resultados deste trabalho mostram (Tabela 4.6), a frequência do alelo C677T é

frequentemente relatada como sendo elevada na Europa70,71 e baixa na África70,71,72. As razões para as

diferenças na distribuição do alelo C677T ainda não são claras, podendo envolver fatores genéticos e

ambientais73.

O alelo ins68 no gene CβS diminui a atividade da enzima42 e consequentemente a via de

transsulfuração, promovendo a conversão de hcy a cys42,74,75. Está descrito que o alelo ins68 é comum

entre os caucasianos, encontra-se ausente nos asiáticos e tem a sua maior prevalência na população

africana, indicando que esta variante surgiu, possivelmente, antes da divergência de africanos de não

africanos76. Os resultados deste trabalho mostram a existência de uma maior frequência do genótipo

ins/ins e do alelo ins68 na população africana (Tabelas 4.7 e 4.8), podendo a prevalência elevada deste

alelo nas populações africanas ser resultado do facto de a inserção neutralizar o efeito de uma outra

variante, a variante T833C ao transpor o processamento do mRNA e “resgatar” o transcrito selvagem

do alelo mutado76. Portanto, especula-se que o fenótipo de homocistinúria devido à deficiência de CβS

associada à variante T833C possa ter sido reduzida ou mesmo suprimida durante a evolução pela

variante ins6877.

Os genes GST, expressos em todos os tecidos, codificam enzimas responsáveis por catalisar a

conjugação da forma reduzida de glutationa a substratos xenobióticos, indutores de stresse oxidante48.

Page 35: Estudo da variabilidade nos genes envolvidos nos

25

As formas alélicas GSTM1*0 e GSTT1*0 correspondem à ausência total de enzima e consequente

acumulação de xenobióticos e aumento de ERO49. Neste trabalho foram observadas diferenças

estatisticamente significativas na distribuição dos alelos nulos M1*0 e T1*0 entre as populações

portuguesa e africana (Tabelas 4.9 e 4.10, respetivamente), verificando-se uma maior incidência dos

alelos nulos na população Africana. Um estudo de Piacentini e seus colaboradores78 mostra que a

frequência dos alelos M1*0 e T1*0 tem uma incidência elevada na população mundial e grande

heterogeneidade inter populacional. O mesmo estudo78 refere frequências para o alelo M1*0 em

Espanha (44,7%) e muito semelhantes à portuguesas obtidas neste trabalho (42,9%)79,80. O estudo mostra

ainda frequências entre 22,9% a 60,8% para as populações africanas, um pouco abaixo das obtidas em

STP (76,3%). Relativamente ao alelo T1*0, o estudo indica frequências entre 10,4% a 42,5% para a

população europeia, um pouco acima dos 7,5% obtidos para Portugal neste trabalho.

Surpreendentemente, a frequência de 93,7% para a população de STP está bem acima do intervalo

referenciado para as populações africanas (19,7% a 44,9%). Estas elevadas frequências de STP são

muito interessantes e merecem uma atenção redobrada em estudos futuros.

O gene NOS3 codifica a enzima eNOS, a principal enzima responsável pela síntese de óxido

nítrico no endotélio vascular, o qual em condições próximas da homeostasia atua como antioxidante50.

Neste trabalho, foram observadas diferenças estatisticamente significativas na distribuição das

frequências genotípicas e alélicas do polimorfismo VNTR, tendo o genótipo 4a4a e o alelo 4a uma maior

prevalência na população africana do que na população portuguesa (Tabelas 4.11 e 4.12,

respetivamente). A presença do alelo 4a está associado à produção de baixos níveis de NO, uma vez que

a enzima eNOS é menos expressa originando o desequilíbrio da homeostasia e consequentemente

aprodução de ERO52,81. A perda de sódio através da transpiração em climas tropicais pode comprometer

a contratilidade cardíaca e pressão arterial. A seleção dos alelos compensatórios como o alelo 4a do gene

NOS3, pode ter conferido uma vantagem de contexto ambiental da evolução humana em África82,83, uma

vez que o NO é um vasodilatador, a sua baixa produção aumenta a pressão arterial.

Também, a G6PD é determinante na produção de NO uma vez que um dos componentes

essenciais para a sua produção é o cofator NADPH, que é catalizado pela G6PD. Assim, fatores que

determinam alterações na atividade desta enzima, como a presença do alelo G na variante A+, afetam a

produção de NADPH e consequentemente a produção de NO, podendo também explicar a seleção desta

variante nas populações africanas, como se verifica nos resultados (Tabela 4.13). Outro fator

determinante na seleção desta variante foi certamente a malária, visto que a presença do alelo G em

heterozigotia e em hemizigotia nas regiões endémicas para a malária, confere proteção84–86. De facto, a

prevalência desta enzimopatia em Portugal87 é baixa, sendo a sua frequências mais elevada em África,

o que aliás mostram os resultados deste trabalho, verificando uma diferença estatisticamente

significativa na distribuição dos genótipos e dos alelos, sendo o genótipo GG e o alelo G mais

prevalentes em STP do que em Portugal (Tabelas 4.13 e 4.14).

Tendo em consideração os vários movimentos populacionais que ocorreram em STP, neste

trabalho, poder-se-ia questionar acerca do efeito das migrações no fundo genético desta população,

levantando assim a dúvida acerca da influência predominante dos fatores ambientais na distribuição dos

alelos e genótipos na população. Contudo, um estudo realizado em 200265 estimou que os europeus,

maioritariamente portugueses contribuíram apenas com 10% da composição genética da atual população

de STP, o que nos leva concluir que não terá sido este um fator preponderante a considerar.

Numa segunda fase do trabalho estudaram-se os mesmos polimorfismos (com exceção da

variante A+ do gene G6PD, já estudada por uma colega), analisando-se a distribuição das frequências

genotípicas e alélicas na população de STP entre o grupo de controlo e o grupo com PA, não se tendo

verificado diferenças estatísticas para os polimorfismos C677T do gene MTHFR, GST (M1 e T1) e

VNTR do gene NOS3. Relativamente ao polimorfismo ins68pb do gene CβS os resultados mostraram

uma diferença estatisticamente significativa na distribuição dos genótipos e dos alelos (Tabelas 4.17 e

Page 36: Estudo da variabilidade nos genes envolvidos nos

26

4.18, respetivamente) existindo uma maior prevalência quer do genótipo ins/ins quer do alelo ins68pb

na população ouvinte do que na população com PA, verificando-se que a presença do alelo acima

referido confere proteção no desenvolvimento da PA (OR=0,41). Embora esteja descrito que este alelo

afete a função da enzima, diminuindo a sua atividade42, a presença do mesmo não parece estar associada

ao desenvolvimento da PA. De facto existem trabalhos que questionam as consequências funcionais

deste polimorfismo. Estudos de Tsai88 e seus colaboradores mostram que a inserção de 68 pb origina

um local de splicing alternativo que elimina toda a região inserida, permitindo assim a formação de um

transcrito de mRNA normal e consequentemente uma enzima CβS totalmente funcional88.

Quando se realizaram estudos de epistasia obteve-se uma associação entre a combinação de

genótipos 4b4b do gene NOS3 e CC do gene MTHFR com a PA como mostra a Tabela 4.23. Ambos

os alelos estão tradicionalmente associados a condições protetoras em relação ao stresse oxidante50,89.

Contudo, existem estudos que revelaram que células endoteliais contendo o alelo 4b apresentam maior

quantidade de siRNA, resultando em níveis reduzidos de mRNA da eNOS em relação às células

contendo o alelo 4a90. Por outro lado, sabe-se que em certas condições de excesso de stresse oxidante,

ocorre um fenómeno chamado de desacoplamento da eNOS no qual há redução da biodisponibilidade

de NO50,53,54. Isto acontece pois ao invés da produção de NO há produção de níveis elevados O -2. Pode

ser que num ambiente propício ao stresse oxidante, conferido pelo contexto genómico enriquecido em

alelos de risco e a elevada frequência de patologias geradoras de stresse oxidante, o desacoplamento da

eNOS possa ter ocorrido e o NO passe a ter um papel oxidante. O facto do genótipo CC ser também

protetor poderá evidenciar um caso de epistasia antagonista, no qual um dos genes pode alterar a

expressão de outro gene. A epistasia é um mecanismo importante quando se tentam encontrar fatores

genéticos que expliquem a variabilidade fenotípica interindividual de determinadas patologias.

Apesar das evidências sugeridas na literatura, este trabalho demonstra que não é a seleção de

alelos que confere stresse oxidante em África, a principal responsável pela elevada frequência de PA.

Outros investigadores21 sugerem que outras doenças como a malária, a rubéola ou a medicação

antimalárica tomada durante a gestação, possam estar associadas à elevada incidência de PA, sugerindo

uma origem congénita.

Page 37: Estudo da variabilidade nos genes envolvidos nos

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Anexos

Anexo 1 - Análise do Polimorfismo C677T do Gene MTHFR.

Figura 1.1. Gel de agarose com perfil eletroforético dos fragmentos de restrição obtidos após amplificação de uma região

do gene MTHFR. Poço 1: marcador de peso molecular 50 pb (50 pb DNA Ladder, Invitrogen), poços 2 e 4: Genótipo CT. poços 3,5,6 e 7: Genótipo CC, poço 8: Genótipo TT.

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Anexo 2 – Análise do Polimorfismo de Inserção de 68 pb no exão 8 do Gene CβS

Figura 2.1. Gel de agarose com perfil eletroforétio de uma amplificação da região contendo a inserção de 68 pb no intrão 8

no gene CβS. Poço 1: marcador de peso molecular 50 pb (50 pb DNA NZYDNA Ladder VI.), poços 2, 3, 7, 8, 9, 11 e 13: Genótipo del/del. poços 4, 5, 6 e 10: Genótipo del/ins. poço 12: Genótipo ins/ins.

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Anexo 3 - Análise dos polimorfismos nos genes GST (M1 e T1)

Figura 3.1. Gel de Agarose com Perfil eletroforético de uma reação de PCR Multiplex para os polimorfismos dos genes

das GSTM1 e GSTT1. Poço 1 – Marcador de peso molecular 50 pb (DNA ladder 50pb plus, Thermo Scientific), poços 2, 3 e 5: Genótipo /M1*1/T1*0, poços e 7: Genótipos /M1*0/T1*0, poços 4,9: Genótipo M1*0/T1*1, poços 10,11,12 e 13: Genótipo /M1*1/T1*1, poço 14: CN.

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Anexo 4 - Análise do Polimorfismo VNTR do Gene NOS3

Figura 4.1. Gel de agarose com perfil eletroforético de uma amplificação da região contendo o VNTR do intrão do gene

NOS3. Poço 1: marcador de peso molecular 100 pb (100 pb DNA Ladder Invitrogen), poços 3, 5, 7, 8, 11 Genótipo 4b4a, poços 4, 6, 9,: Genótipo 4b4b, poço 12: Genótipo 4a4a, poço 10: CN