A GENÉTICA NA IMUNOPATOGÉNESE DA NEFROPATIA IgA

JULHO 2012, PORTO Dissertação – Artigo de Revisão Bibliográfica Mestrado Integrado em Medicina 2011/2012 A GENÉTICA NA IMUNOPATOGÉNESE DA NEFROPATIA DE IgA Tiago João Soares de Lemos Orientador: Dr. Jorge Malheiro Co – Orientadora: Dr.ª Manuela Almeida JULHO 2012, PORTO Artigo de Revisão Bibliográfica A GENÉTICA NA IMUNOPATOGÉNESE DA NEFROPATIA DE IgA: Tiago João Soares de Lemos1 1 Aluno do 6º ano profissionalizante do Mestrado Integrado em Medicina Endereço: Rua Poeta Adriano Correia de Oliveira nº293, 4435-778, Baguim do Monte E-mail: [email protected] Afiliação: Instituto de Ciências Biomédicas Abel Salazar – Universidade do Porto Endereço: Largo Prof. Abel Salazar 2, 4099-003 Porto. A GÉNETICA NA IMUNOPATOGÉNESE DA NEFROPATIA DE IgA Tiago João Soares de Lemos □ Instituto de Ciências Biomédicas Abel Salazar 1 Introdução: A nefropatia de IgA (NIgA) é a glomerulonefrite primária mais comum e uma causa importante de insuficiência renal crónica terminal (IRCT). A sua etiologia primária não é conhecida mas várias observações são consistentes com uma contribuição importante da genética na sua imunopatogénese. Objetivos: Este trabalho tem como objectivo a revisão dos mecanismos envolvidos no desenvolvimento da NIgA com particular atenção para a evidência de factores genéticos que possam contribuir para uma susceptibilidade aumentada para a doença. Desenvolvimento: O mecanismo central implicado na patogénese da NIgA é a O-glicosilação incompleta na região flexível das IgA1. Os anticorpos IgG específicos para os glicanos da região flexível das IgA1 e os imuno complexos contendo estas IgA1 (ICs-IgA1) deficientemente galactosiladas são fatores chave para a deposição mesangial e para o desencadear da resposta inflamatória e lesão glomerular. A investigação da predisposição genética baseia-se fundamentalmente em estudos de linkage e de associação. Estudos de linkage de Genoma Completo têm sido empregues para estudar as formas familiares de NIgA e identificaram ligação significativa ou sugestiva para vários loci, no entanto não contêm genes candidatos óbvios e nenhum gene causal foi identificado até à data. Vários estudos de associação de genes candidatos foram publicados para estudar a forma esporádica da NIgA, no entanto carecem de uma amostra significativa e de replicação independente. Os estudos de associação de Genoma Completo (GWAS) são uma nova abordagem que oferece ferramentas promissoras para elucidar a base genética da NIgA. Conclusões: A NIgA é uma doença complexa e, embora haja uma contribuição clara de factores genéticos na susceptibilidade, ainda não se sabe ao certo a extensão do papel da genética nesta patologia. Estudos posteriores são necessários para confirmar os recentes avanços no conhecimento da Resumo A GÉNETICA NA IMUNOPATOGÉNESE DA NEFROPATIA DE IgA Tiago João Soares de Lemos □ Instituto de Ciências Biomédicas Abel Salazar 2 imunopatogénese da NIgA e, com o rápido progresso da investigação genética, irão certamente contribuir para a identificação de genes específicos da doença. Palavras-chave: Nefropatia de IgA; Imunopatogénese; Genética; Estudo de associação de Genoma Completo A GÉNETICA NA IMUNOPATOGÉNESE DA NEFROPATIA DE IgA Tiago João Soares de Lemos □ Instituto de Ciências Biomédicas Abel Salazar 3 Introduction: IgA nephropathy (IgAN) is the most common primary glomerulonephritis and an important cause end-stage renal disease (ESRD). Its etiology is not known, however, several observations led to consider an important genetic contribution to its immunopathogenesis. Objectives: The aim of this work is to do a revision on the mechanisms that lead to IgAN with particular focus on the genetic evidences that may contribue to higher susceptibility for the disease. Discussion: The incomplete Oglycosylation on the hinge region of the IgA1 is the main mechanism for the IgAN pathogenesis. The specific IgG antibodies for the glycans on the hinge region of the IgA1 and the immune complexes that contain these IgA1 (IgA1-ICs) poorly glycosylated are key factors for the mesangial deposition, the inflammatory response and consequently the glomerular lesion. The genetic predisposition is investigated using linkage and association studies. Genome-wide linkage studies have been use to study the familiar forms of IgAN which found significant or suggestive connection for some loci, despite there are no obvious candidates and none causal gene. A lot of association studies have been used to study the sporadic IgAN but the majority had a small sample size and lack of independent experimental replication. Genome-wide association studies are a new approach that offers important tools for the discovery of the genetic base of IgAN. Conclusions: IgAN is a complex disease and, despite unequivocal contribution of the genetic factors for its susceptibility, there are still no data for the extension that these provoke. More studies are necessary to confirm the newly data on the IgAN immunopathogenesis and, with the rapid progression on the genetic science, specific genes for the disease will be probably found. Keywords: IgA nephropathy; Immunopathogenesis; Genetics; Genome-wide association study Abstract A GÉNETICA NA IMUNOPATOGÉNESE DA NEFROPATIA DE IgA Tiago João Soares de Lemos □ Instituto de Ciências Biomédicas Abel Salazar Resumo 1 Abstract 3 Introdução 7 IgA em humanos 9 Estrutura 9 Subclasses 9 O-glicosilação 9 Síntese e catabolismo 12 Imunopatogénese da Nefropatia de IgA 13 O-glicosilação aberrante das IgA1 na NIgA 13 Alterações na imunidade da mucosa e o eixo mucosa-medula óssea 15 Anticorpos anti-glicanos reconhecem IgA1-DG 17 Clearence da IgA na NIgA 20 Deposição mesangial de ICs-IgA1 21 Consequências da deposição mesangial de ICs-IgA1 23 Ativação das células mesangiais 23 Ativação do complemento 24 Progressão ou resolução da lesão glomerular 25 Predisposição genética da Nefropatia de IgA 26 Estudos de linkage de Genoma Completo 27 Estudos de associação de genes candidatos 28 Estudos de associação de Genoma Completo 31 Reflexão sobre a genética na NIgA e perspetivas futuras 33 Índice A GÉNETICA NA IMUNOPATOGÉNESE DA NEFROPATIA DE IgA Tiago João Soares de Lemos □ Instituto de Ciências Biomédicas Abel Salazar Conclusões 36 Agradecimentos 37 Bibliografia 38 A GÉNETICA NA IMUNOPATOGÉNESE DA NEFROPATIA DE IgA Tiago João Soares de Lemos □ Instituto de Ciências Biomédicas Abel Salazar 6 C1GALT1 - Core 1 β1,3-Galactosiltransferase CM - Células mesangiais Gal - Galactose GalNAc – N-acetilgalactosamina GWAS – Estudos de associação de Genoma Completo ICs – Imuno complexos ICs-IgA – Imuno complexos contendo IgA IgA1 – Imunoglobulina A do isotipo 1 IgA1-DG – Imunoglobulina A1 deficientemente galactosilada IgAm – Imunoglobulina A monomérica IgAp – Imunoglobulina A polimérica IgAS – Imunoglobulina A secretória IRCT – insuficiência renal crónica terminal NeuNAc – Ácido N-acetilneuramínico NIgA – Nefropatia de IgA RIgAp – Recetor de imunoglobulina A polimérica SNPs - Polimorfismos nucleotídicos simples ST6GalNAc2 - α2,6-GalNAc-Sialiltransferase2 Abreviatura e Símbolos A GÉNETICA NA IMUNOPATOGÉNESE DA NEFROPATIA DE IgA Tiago João Soares de Lemos □ Instituto de Ciências Biomédicas Abel Salazar 7 A Nefropatia de IgA (NIgA) é a forma mais comum de glomerulonefrite primária e uma causa importante de insuficiência renal 1. Foi descrita primeiramente por Berger e Hinglais em 1968 baseada nos achados característicos de deposição mesangial difusa de IgA e IgG contendo imuno complexos associada a proliferação mesangial 2. O diagnóstico de NIgA requere biópsia para observação do córtex renal por técnicas imunohistoquímicas 3. IgA é a imunoglobulina predominante ou única depositada no mesângio glomerular. É exclusivamente da subclasse IgA1 e aparece tanto nas formas monomérica como polimérica 4. Em cerca de 75% dos doentes podem ser detetadas IgG, IgM ou ambas. C3 é normalmente encontrado nas áreas com IgA juntamente com outros componentes da activação do complemento pela via alternativa.5. A NIgA afeta indivíduos de todas as idades, sendo mais comumente diagnosticada nas segunda e terceira décadas de vida 6. Afeta os dois sexos com uma incidência maior nos homens (razão homem/mulher de 2 a 6:1) 7. Proteinúria assintomática e hematúria são apresentações clínicas características 8. Hematúria macroscópica indolor é frequente em crianças e normalmente apresenta-se concomitantemente com infeções do trato respiratório superior ou do sistema digestivo 9. NIgA é uma doença crónica com impacto significativo para muitos doentes. Embora seja uma doença de progressão lenta, cerca de 25-50% dos doentes progridem para insuficiência renal crónica terminal (IRCT) 25 anos após o diagnóstico 8. Em alguns países é responsável por 10% dos doentes a necessitar de terapia de substituição renal 10. Entre os doentes que foram transplantados, cerca de 60 % desenvolve novamente a doença num período de 5 anos após a cirurgia 11. Por outro lado, cerca de um terço dos doentes entram em remissão clínica (resolução da hematúria microscópica e normalização dos valores de creatinina sérica) vários anos após a biópsia diagnóstica 12. No entanto, o desaparecimento completo das IgA’s dos glomérulos foi documentado apenas raramente nestes doentes 13. Por contraste, os depósitos imunes desaparecem Introdução A GÉNETICA NA IMUNOPATOGÉNESE DA NEFROPATIA DE IgA Tiago João Soares de Lemos □ Instituto de Ciências Biomédicas Abel Salazar 14 síntese de citocinas pro-inflamatórias como IL-1, IL-6 e o fator de necrose tumoral α (TNF-α) 73-75. O mecanismo que leva à superprodução de IgA1 com O-glicosilação aberrante na NIgA ainda necessita ser elucidado. Estudos onde foram utilizadas células B circulantes imortalizadas demonstraram que este defeito surge devido à atividade reduzida da C1GALT1 e/ou à sialilação excessiva (e prematura) do GalNAc. Esta previne a adição de resíduos de galactose à cadeia lateral de glicanos e leva à interrupção da galactosilação dos resíduos core GalNAc 42. Uma análise mais recente mostrou que combinações de haplótipos específicas em C1GalT1 e ST6GalNAc2 estão associadas à predisposição para a NIgA e prognóstico renal 76. No entanto, a origem exata dos defeitos enzimáticos de glicosilação continua em debate e continua controverso se a desgalactosilação das IgA1 é uma consequência direta das alterações funcionais na atividade da C1GalT1/Cosmc e ST6GalNAc2 77. De fato vários estudos demonstram que anormalidades genéticas na estrutura e função das enzimas podem contribuir 78-83 mas, apesar disso, nenhuma informação valida o papel destes polimorfismos genéticos no desenvolvimento da doença 83. A IgA1 é produzida por células B maduras, enquanto a IgD, outro isotipo de imunoglobulina que possui cadeias laterais de O-glicanos, é sintetizada em estágios precoces do desenvolvimento dos linfócitos B. Recentemente, Smith et al. demonstraram que a desglicosilação não era partilhada pela IgD e que o defeito na glicosilação surge num estágio avançado do desenvolvimento dos linfócitos B, sendo normal nas linhagens nativas nos doentes com NIgA 60. Deste modo as alterações da O-glicosilação apenas se tornam presentes após o estímulo antigénico e perturbações adquiridas na actividade enzimática devido a influências microambientais de citocinas secretadas por células T-helper na maturação e síntese das IgA também são possíveis 79,84-86. Estas observações isolam os defeitos de O-glicosilação a determinado tipo de células específicas e indicam que o distúrbio primário é mais provavelmente secundário a uma imunorregulação aberrante do que propriamente a defeitos enzimáticos da glicosilação 23. A GÉNETICA NA IMUNOPATOGÉNESE DA NEFROPATIA DE IgA Tiago João Soares de Lemos □ Instituto de Ciências Biomédicas Abel Salazar 15 Além disso, o mesmo grupo verificou que os familiares dos doentes com NIgA apresentam níveis mais elevados de IgA1-DG comparativamente com controlos saudáveis, apoiando uma predisposição genética para a glicosilação aberrante das IgAs com transmissão autossómica dominante 87. Uma vez que os parentes com níveis altos de IgA1-DG são maioritariamente assintomáticos, são necessários outros cofatores que contribuam para a formação de imuno complexos e para o desenvolvimento da NIgA 39. À medida que estudos moleculares relativamente à O-glicosilação são efectuados é necessário ter em conta que apenas uma fracção pequena da IgA1 sérica é desgalactosilada, apenas uma proporção pequena de plasmócitos produtores de IgA1p sintetiza estas glicoformas de IgA1-DG e que doentes com NIgA produzem IgA1 perfeitamente galactosiladas em determinadas circunstâncias 36,39,62. Assim, o estudo de todas as células B circulantes, falhará na deteção das linhagens patogénicas, que estão muito provavelmente em circulação ou residentes em locais sistémicos, como a medula óssea 36. Alterações na imunidade da mucosa e o eixo mucosa-medula óssea Várias anormalidades imunológicas que não defeitos na glicosilação das IgA1 têm sido observados em doentes com NIgA. Na NIgA existe uma tendência para um aumento de produção de anticorpos IgA1p, havendo em circulação anticorpos (IgA1p) contra vários antigénios sistémicos e mucosos 88-90. Uma grande quantidade de plasmócitos produtores de IgA1p é encontrada na medula óssea e amígdalas de doentes com NIgA, e verifica-se uma síntese elevada de IgA1 por estas células em cultura 91-93. Consistentemente com o aumento destes plasmócitos produtores de IgA em locais sistémicos, a imunização subcutânea ou intramuscular de antigénios sistémicos resulta numa resposta de IgA sérica exagerada em doentes com NIgA, predominantemente IgA1, com uma resposta de IgAp exagerada e prolongada 94. Em doentes com NIgA a afinidade de maturação destas IgA1 circulantes é reduzida comparativamente com os controlos, tornando-a provavelmente menos efectiva imunologicamente 95. Assim, a produção exagerada de IgAp, característica da NIgA e um fator chave na A GÉNETICA NA IMUNOPATOGÉNESE DA NEFROPATIA DE IgA Tiago João Soares de Lemos □ Instituto de Ciências Biomédicas Abel Salazar 16 produção de ICs-IgA, reside provavelmente em locais imunes sistémicos, como a medula óssea, sendo dependente da resposta a antigénios apresentados a nível sistémico e mucoso 36 No sentido de investigar a influência do local de sensibilização antigénica na Oglicosilação das IgA1, foi analisada a glicosilação das IgA1 do soro de doentes com NIgA e controlos, após a imunização subcutânea do toxóide tetânico (antigénio sistémico) e após uma infecção com H. pylori (antigénio mucoso). Foi demonstrado que tanto nos doentes com NIgA como nos controlos saudáveis, a IgA no soro contra a H. pylori é predominantemente polimérica, de baixa afinidade e desglicosilada (IgA com fenótipo mucoso), enquanto que a IgA contra o toxóide tetânico é de alta afinidade, normalmente glicosilada e do tipo monomérica (IgA de fenótipo sistémico) 59,90. As razões para a diferente glicosilação das IgA1 nas mucosas e na medula óssea permanecem pobremente conhecidas. Apesar disso, este estudo indica que os níveis aumentados de IgA1 deficientemente glicosilados em circulação não são devidos a uma anormalidade primária nas vias de Oglicosilação dos linfócitos B, mas é antes uma consequência do aumento das IgA1 ‘tipo mucoso’ em circulação 96. O local inicial da apresentação antigénica influencia em grande medida o fenótipo das células T e B, e apesar de um possível deslocamento, espera-se que tais plasmócitos continuem a produzir anticorpos do tipo mucoso mesmo em locais sistémicos 36. A origem dos plasmócitos produtores destas IgA1p localizadas a nível sistémico é desconhecida. É possível que estes plasmócitos sejam provenientes das mucosas e estejam deslocados e a residir em locais sistémicos 36. Quimiocinas e moléculas de adesão coordenam a migração dos plasmócitos. Os plasmócitos produtores de IgA têm padrões de tráfego relacionados com o local de produção 97. Alterações no alojamento de linfócitos T e B na NIgA poderão explicar como plasmócitos derivados da mucosa passam a residir em locais sistémicos 98-100. A supraregulação da integrina α4β7 e dos recetores de quimiocinas CCR9 e CCR10 está associada à diferenciação e alojamento dos plasmócitos na lamina própria do intestino delgado, enquanto a expressão da integrina α4β1 e do recetor de quimiocinas CXCR4 está relacionada com a diferenciação e alojamentos dos linfócitos B na medula óssea 97,101. (figura 3). A GÉNETICA NA IMUNOPATOGÉNESE DA NEFROPATIA DE IgA Tiago João Soares de Lemos □ Instituto de Ciências Biomédicas Abel Salazar 17 Fig. 3 Esquema do tráfego das células B entre a medula óssea e os tecidos linfoides associados ao intestino (GALT) e à nasofarige (NALT) Fonte: Yu HH, Chu KH, Yang YH, et al. Genetics and Immunopathogenesis of IgA Nephropathy. Clinical Reviews in Allergy and Immunology 2011;41:198-213. Apesar das anormalidades no tráfego entre a mucosa e a medula óssea poderem desempenhar um papel importante na patogénese da NIgA, ainda existem poucos estudos que se focaram nesse assunto. Estudos para clarificar os mecanismos moleculares da resposta imune da mucosa anormal e respostas sistémicas anormais, bem como o tráfego dos plasmócitos no eixo mucosamedula óssea são aguardados. Anticorpos anti-glicanos reconhecem IgA1-DG Na maioria dos doentes com NIgA os níveis de ICs-IgA são elevados 102. Enquanto a IgA1-DG, por si só, é insuficiente para produzir a NIgA, os anticorpos IgG e IgA1 podem desempenhar um papel importante na patogénese pela formação de imuno complexos contendo IgA1 72,74,103. Suzuki et al. mostraram que A GÉNETICA NA IMUNOPATOGÉNESE DA NEFROPATIA DE IgA Tiago João Soares de Lemos □ Instituto de Ciências Biomédicas Abel Salazar 18 o soro e cultura de células B circulantes de doentes com NIgA contêm níveis elevados de anticorpos IgG contra os epítetos GalNAc da região flexível das IgA1 desgalactosiladas 41. Os níveis séricos destes anticorpos IgG específicos para os glicanos estão correlacionados com a proteinúria e com os níveis urinários de ICsIgA1 nos doentes com NIgA 41. A caracterização molecular destes auto-anticorpos revelou uma substituição de aminoácido específica de alanina para serina na região variável da cadeia pesada das IgG1. Verificou-se que a mutação na região variável do gene IGH (IgG Vh) é mais frequente em doentes com NIgA comparativamente com os controlos saudáveis 41. Esta substituição aumenta a força de ligação das IgG às moléculas de IgA1 e favorece a formação de ICs 41,42. Se estas mutações surgem de polimorfismos genéticos ou de hipermutações somáticas, ainda não foi esclarecido 9,41. A formação destes imuno complexos pode igualmente representar o caso em que o anticorpo IgG correto se encontra no local errado no momento errado 96. Existe a especulação, sem evidências que a suportem, de que os anticorpos IgG anti-IgA1 podem ser de fato anticorpos produzidos especificamente para proteínas de superfície de agentes bacterianos ou virais durante infeções e que o reconhecimento das O-glicoformas deficientemente glicosiladas seja fruto da reactividade cruzada, um fenómeno conhecido como mímica molecular 9,40,96. Tal hipótese explica em parte a associação bem descrita entre a hematúria macroscópica e infeções do trato respiratório superior, normalmente tidas como patognomónicas de NIgA 104. Níveis elevados de ICs-IgA1 circulantes estão associados a episódios de actividade clínica da doença, marcada por hematúria macroscópica 74,105,106. Durante uma resposta normal a uma infeção, os níveis séricos de IgG (e IgA) específicas para o microrganismo aumentam. Em doentes com NIgA, é possível que uma proporção dos anticorpos anti-microbianos específicos para os glicanos se liguem erradamente a antigénios Tn e sialil-Tn das IgA1-DG presentes em circulação em níveis elevados, resultando na formação rápida de imuno complexos. Apesar da relação entre os níveis aumentados de ICs-IgA e episódios de hematúria macroscópica já ter sido demonstrada, qualquer envolvimento da mímica molecular na formação destes imuno complexos é, até à data, pura especulação. 74,107. A GÉNETICA NA IMUNOPATOGÉNESE DA NEFROPATIA DE IgA Tiago João Soares de Lemos □ Instituto de Ciências Biomédicas Abel Salazar 19 Estas importantes observações estabeleceram os anticorpos IgG antiglicanos como um fator de risco adicional para a doença e proporcionaram a formulação da hipótese dos imuno complexos circulantes na patogénese da NIgA. Foi, assim, proposto que o desenvolvimento da doença envolve dois hits 23,96 (figura 4). Os níveis elevados de IgA1-DG constituiem o primeiro hit que, em combinação com um segundo hit independente, a produção de anticorpos antiglicanos, leva à formação de imuno complexos que se depositam nos glomérulos, produzindo inflamação e lesão renal 23,36,40,108. Este modelo simples poderá explicar a ocorrência da NIgA familiar e esporádica. Enquanto na maioria dos casos os níveis elevados de IgA1-DG aparenta ser um fator de risco herdado 87, é possível assumir que a propensão para produzir anticorpos antiglicanos poderá resultar de um processo independente, estocástico, como mutações somáticas ou eventos ambientais (ex: infeção viral). Assim, a ocorrência deste segundo hit num doente com níveis elevados de IgA1 desgalactosiladas geneticamente determinados resultará numa NIgA esporádica23. Existe também a hipótese de que a propensão para a produção de anticorpos antiglicanos é, por si só, também geneticamente determinada, e a sua cosegregação com os alelos de risco para as IgA1-DG numa mesma família produzirá uma NIgA familiar. Como as duas mutações serão herdadas independentemente, apenas um pequeno número dos membros da família vai herdar os dois alelos de risco, resultando no padrão de penetrância variável e de um pequeno número de indivíduos afetados, típico da NIgA familiar. A prevalência relativa de tais alelos de risco entre as populações poderá explicar a variação geográfica da prevalência da NIgA 23. A GÉNETICA NA IMUNOPATOGÉNESE DA NEFROPATIA DE IgA Tiago João Soares de Lemos □ Instituto de Ciências Biomédicas Abel Salazar 20 Fonte: Barratt J, Eitner F, Feehally J, Floege J. Immune complex formation in IgA nephropathy: a case of the ‘right’antibodies in the ‘wrong’place at the ‘wrong’time?*. Nephrology Dialysis Transplantation 2009;24:3620-3. Clearence da IgA na NIgA A clearence hepática das IgA nos doentes com NIgA está diminuída. Além da interação comprometida das IgA1-DG com o recetor hepático ASGP-R, a grande massa molecular dos ICs-IgA1 também previne essa ligação uma vez que não permite a sua penetração através das células endoteliais fenestradas no espaço de Disse 32. Defeitos na endocitose mediada pelos FcαRI (CD89) das células mielóides também podem afetar o clearence da IgA em circulação. A NIgA está associada a uma subregulação da expressão do CD89 nas células mielóides e a uma ligação das IgA ao CD89 diminuída 109,110. Fig. 4 Fatores contribuintes para a produção de ICs-IgA na NIgA A GÉNETICA NA IMUNOPATOGÉNESE DA NEFROPATIA DE IgA Tiago João Soares de Lemos □ Instituto de Ciências Biomédicas Abel Salazar 21 Deposição mesangial de ICs-IgA1 O papel dos ICs-IgA na patogénese da NIgA é suportado pela evidência da deposição mesangial difusa e generalizada de IgA, acompanhada normalmente da deposição da fração C3 do complemento e deposição variável de IgG e/ou IgM 2,3. A maioria dos doentes com NIgA contém níveis elevados de ICs-IgA1 102. È razoável esperar que o tamanho e composição destes ICs afete as suas actividades biológicas. Fatores como forma molecular e quantidade de IgA1-DG 42, número e localização dos glicanos na região flexível, concentração, isotipo, e afinidade dos anticorpos anti glicanos 41 podem influenciar as propriedades dos ICs-IgA1, nomeadamente, a catabolização hepática e deposição mesangial 74,111,112. O mecanismo de deposição dos ICs no mesângio na NIgA é pobremente conhecido. Apesar da acumulação de IgA no mesângio ser o conceito patogénico chave no desenvolvimento da NIgA, nem toda a deposição de IgA está associada ao desenvolvimento de glomerulonefrite 113. A deposição de IgA não é necessariamente um fenómeno irreversível. Quando rins de doentes com NIgA foram transplantados inadvertidamente para doentes sem NIgA, os depósitos mesangiais de IgA desapareceram, e biópsias sequencias mostraram que a remissão clínica é acompanhada do desaparecimento de tais depósitos de IgA 114116. Não existem evidências que suportem o fato de que as IgA’s depositadas sejam directamente contra antigénios renais 7. Por outro lado, independentemente do recetor envolvido, existem evidências in vitro de que as células mesangiais são capazes de metabolizar as IgA por endocitose mediada por recetores, fenómeno conhecido como clearence mesangial 117,118. Na NIgA, o acúmulo de IgA no mesângio ocorre uma vez que a taxa de deposição excede a capacidade de clearence e/ou, de alguma forma, as IgA são resistentes ao clearence renal (figura 5) 36. Existem vários tipos de receptores de IgA nas células humanas: ASGP-R nos hepatócitos, RIgAp nas células epitelias, Fc-αR (CD89) nos monócitos, neutrófilos e eosinófilos e Fc-α/µ nas células B e macrófagos 119. As CM não expressam nenhum dos receptores supramencionados 120,121. Recentemente demonstrou-se que o recetor da transferrina (CD71) liga-se às IgA1 poliméricas e que as CM humanas em proliferação expressam CD71, A GÉNETICA NA IMUNOPATOGÉNESE DA NEFROPATIA DE IgA Tiago João Soares de Lemos □ Instituto de Ciências Biomédicas Abel Salazar 22 estando supra-regulado nos doentes com NIgA mas não nos controlos saudáveis 7,122. O CD71 liga-se a IgA1p, não se liga a IgA2 e tem uma maior afinidade para as IgA pobremente galactosiladas e ICs-IgA1 7,122-124. No entanto, não é claro se o CD71 é o único recetor envolvido na ligação dos ICs-IgA1 ou qual o seu papel direto na patogénese da NIgA 125. As células mesangiais humanas expressam RNAm para o recetor Fcα/µ após estimulação por IL-1, implicando outro recetor para a deposição de IgA 117,126,127. Se este recetor está supraregulado na NIgA ou, se a sua ligação às IgA desencadeia uma resposta inflamatória ainda terá que ser elucidado 7. Aceitando que o processo de deposição não ocorre directamente contra nenhum antigénio, então a molécula de IgA possui características físico-químicas que promovem a deposição mesangial na NIgA 36. Parece provável que na NIgA o aumento dos níveis séricos de IC-IgA macromoleculares promova a deposição mesangial através de um sequestro mesangial não específico e dependente do tamanho 36. Fonte: Barratt J, Smith AC, Molyneux K, Feehally J. Immunopathogenesis of IgAN. In; 2007: Springer; 2007. p. 427-43. Fig. 5 Visão geral dos fatores que levam à formação ICs-IgA e deposição mesangial na NIgA A GÉNETICA NA IMUNOPATOGÉNESE DA NEFROPATIA DE IgA Tiago João Soares de Lemos □ Instituto de Ciências Biomédicas Abel Salazar 23 Consequências da deposição de ICs-IgA1 A extensão e a intensidade da lesão glomerular é extremamente variável. Até à data não se sabe quais componentes da resposta imune de IgA ou quais as características físico-químicas das IgA1 responsáveis por determinar a natureza da resposta glomerular à deposição de IgA. No entanto é claro que os fatores que promovem a deposição não desempenham necessariamente um papel central na resposta glomerular. Em modelos animais constatou-se que a deposição de ICIgA, mas não as IgAm, são capazes de iniciar a inflamação 128. Ativação das células mesangiais Os ICs-IgA1 induzem nas proteínas celulares um padrão de tirosinas fosforiladas diferente consoante a sua massa molecular, distinguindo-se fundamentalmente em dois tipos de ICs: os de pequena massa molecular e grande massa molecular. Os ICs grandes são estimulatórios e aumentam fosforilação da proteína 37-kDa e diminuem a fosforilação das outras duas fosfoproteínas major, 60 e 115kDa, enquanto os ICs com pequena massa molecular aumentam a fosforilação destas três proteínas e são inibitórios 9. Os ICs-IgA1 dos doentes com NIgA ligam-se às células mais eficientemente comparativamente com as IgA1 livres e com os ICs de controlos saudáveis 111,129. Além disso os ICs circulantes com grande massa molecular estimulam a proliferação celular e a produção de citocinas e componentes da matriz extracelular 74,104,125,129. O papel dos ICs-IgA1 nestas actividades é confirmada pelo fato de que os ICs depletados de IgA1 são desprovidos de tais efeitos estimulatórios 74,125,129. Em contraste as IgA1 poliméricas deficientemente galactosiladas e livres ou ICs com uma massa molecular pequena não induzem proliferação de CM humanas in vitro 9. ICs do soro de doentes com NIgA induzem uma proliferação celular mais acentuado do que ICs com a mesma massa molecular de indivíduos saudáveis 74,125,129. ICs de doentes com NIgA colhidos durante episódios de hematúria macroscópica também induzem mais proliferação celular do que ICs colhidos durante uma fase latente da doença 74. ICs-IgA1 com A GÉNETICA NA IMUNOPATOGÉNESE DA NEFROPATIA DE IgA Tiago João Soares de Lemos □ Instituto de Ciências Biomédicas Abel Salazar 30 A pesquisa de genes de suscetiblidade para doenças complexas tem apresentado dificuldades e, de uma forma não surpreendente, a qualidade destes estudos de associação de genes candidatos na NIgA é pobre e são inconclusivos 23,157. Embora vários genes de suscetibilidade tenham sido identificados, poucos estudos foram reproduzidos posteriormente de uma forma independente 164. Hsu Resposta imune e biológica Cromossoma Genes Referências Imunidade Adaptativa Apresentação antigénica 6q21.3 HLADRA, -DRB1 170,171 Mudança de classe das imunoglobulinas 11q13.3 IGHMPB2* 172,173 Citocinas 19q13.2 TGFB1 174,175 1q32.1 IL10 176 12q15 IFNG 177,178 5q31.1 IL4 178 Transporte transepitelial de IgA 1q32.1 PIGR 179,180 Imunidade Inata Recetores Fc 19q13.42 FCAR (CD 89)* 181,182 1q23 FCGR2A, FCGR3A, FCGR3B 183,184 Moléculas de Adesão 1q24.2 SELE; SELL 185,186 Citocinas pró-inflamatórias 6p21.23 TNF 187,188 2q13 IL1B,IL1RN 187,189,190 Glicosilação da IgA 7p22.1 17q25.1 C1GALT ST6GALNAC2 76,83,191,192 82 Proteínas secretórias e deposição de IgA 11q12.3 SCGB1A1 (Uteroglobulina CC10)* 193,194 Estrutura renal Inibidores das serino-proteases 18q21.33 SERPINB7 195,196 Sistema renina-angiotensina 17q23.3 ACE* 197 Stress oxidativo 1q43 MTR 198 Tabela 1 Genes candidatos associados com uma predisposição genética para a NIgA e vias biológicas envolvidas Adapatado de: Yu HH, Chu KH, Yang YH, et al. Genetics and Immunopathogenesis of IgA Nephropathy. Clinical Reviews in Allergy and Immunology 2011;41:198-213. *- Resultados controversos; HLA human leukocyte antigen, IGHMPB2 immunoglobulin µ binding protein 2, TGFB1 transforming growth factor-β1, IL10 interleukin-10, IFNG interferon-γ, IL4 interleukin-4, PIGR polymeric immunoglobulin receptor, FCAR Fc α receptor, FCGR2A Fc γ receptor IIA, FCGR3A Fc γ receptor IIIA, FCGR3B Fc γ receptor IIIB, SELE E-selectin, SELL L-selectin, TNF tumor necrosis factor-α, IL1B interleukin-1β, IL1RN interleukin-1 receptor antagonist, C1GALT 1 core 1 β-1,3galactosyltransferase, ST6GALNAC2 GalNAc α-2,6-sialyltransferase, SCGB1A1 secretoglobin, family 1A, member 1, SERPINB7 serine peptidase inhibitor, clade B (ovalbumin), member 7, ACE angiotensin I converting, MTR 5methyltetrahydrofolate-homocysteine methyltransferase A GÉNETICA NA IMUNOPATOGÉNESE DA NEFROPATIA DE IgA Tiago João Soares de Lemos □ Instituto de Ciências Biomédicas Abel Salazar 31 et al, em 2000, mostraram que, até à data, apenas 6/166 das associações reportadas foram replicadas em estudos de seguimento 160. A maior parte destes estudos sofrem de uma amostra pequena inadequada para detetar loci com efeitos modestos, típico das doenças complexas 151,154,157,164. O impacto da estratificação da população foi ignorado pela maioria dos estudos. Muitos estudos testaram diversas hipóteses (tanto polimorfismos múltiplos, fenótipos múltiplos ou modelos genéticos múltiplos) e não as corrigiram adequadamente. Outro grande problema consiste num número inadequado de SNPs para cobrir certas áreas genómicas candidatas 23. Sendo assim, a grande percentagem de associações positivas significativas (77%) apresentadas pelos estudos efetuados pode, muito provavelmente, ser explicada pelo número grande de falsos positivos e um viés de publicação significativo 23,29. Estudos de associação de Genoma Completo Os estudos de associação de Genoma Completo (GWAS) são uma abordagem recente para identificar genes de susceptibilidade em doenças poligénicas 199. Durante os últimos anos, estes estudos identificaram uma quantidade grande de associações entre loci cromossómicos específicos e doenças complexas comuns 200,201. Num estudo GWAS, é avaliado um mapa denso de SNPs (normalmente > 100,000 SNPs) ao longo de todo o genoma para associação com um traço de interesse 23,151. Estes estudos têm a vantagem de ter a capacidade para detetar e corrigir o problema da estratificação da população. Outra vantagem importante assenta no fato de não se basearem no teste de genes candidatos 29,201. Dado que o nosso conhecimento sobre a patogénese da NIgA e progressão da doença é limitado, é plausível que as variantes genéticas de susceptibilidade ocorram em genes que não são considerados candidatos 29. Um aspeto inerente a estes estudos é o enorme número de comparações feitas entre o genótipo dos indivíduos afectados e controlos, sendo a análise estatística um grande desafio 201. Uma estimativa do número de indivíduos necessários para um estudo bem sucedido aponta para 1000 indivíduos nos casos e nos controlos e, coortes independentes são necessários para replicar as descobertas 29,201. A GÉNETICA NA IMUNOPATOGÉNESE DA NEFROPATIA DE IgA Tiago João Soares de Lemos □ Instituto de Ciências Biomédicas Abel Salazar 32 Os estudos GWAS são limitados à detecção de alelos de susceptibilidade relativamente comuns (>5% na população) que conferem um risco pequeno/moderado para a doença 23,201. Alelos com efeitos ainda mais modestos podem ser detetados com amostras com maior número de indivíduos 155. A NIgA é provavelmente uma doença comum causada por alelos comuns que individualmente têm um efeito pequeno/moderado, mas que em conjunto conferem um alto risco para a doença, o que facilita a detecção pelos estudos GWAS 23. O primeiro estudo de associação de genoma completo realizado no Reino Unido conclui uma associação forte na região do MHC, no cromossoma 6p. Ambas as análises, baseada em famílias e caso-controlo, mostraram posteriormente associações consistentes nos loci para HLA-B, DRB1, DQA e DQB 158. Estes resultados sugerem que a região do HLA contém os alelos de susceptibilidade que predispõem à NIgA na população Europeia. Outro estudo GWAS estudou uma população Han Chinesa com replicação em coortes Chinesas e Europeias independentes. Identificaram três loci independentes no MHC (major histocompatibility complex), no cromossoma 6p21, assim como uma deleção comum no CFHR1 (complemente factor H-related1) e CFHR3 (complemente factor H-related3) no cromossoma 1q32 e um locus no cromossoma 22q12 159. Estudos posteriores são necessários para perceber quais genes pertencentes a esses intervalos com uma associação significativa estão implicados na patogénese e desenvolvimento da NIgA. Os estudos GWAS apenas recentemente estão a ser aplicados na NIgA. Esperam-se nos próximos anos inúmeros estudos com resultados promissores. A GÉNETICA NA IMUNOPATOGÉNESE DA NEFROPATIA DE IgA Tiago João Soares de Lemos □ Instituto de Ciências Biomédicas Abel Salazar 33 Reflexão sobre a genética na NIgA e perspectivas futuras Tal como outras doenças imuno mediadas, a NIgA é uma doença geneticamente complexa. Embora haja uma contribuição clara de factores genéticos na susceptibilidade para a NIgA, genes específicos ainda não foram identificados 23. Assim, a NIgA ilustra alguns desafios importantes inerentes à investigação de doenças humanas onde a contribuição genética é complexa 23. Uma questão particular centra-se no fato de que a identificação de indivíduos afectados requere biiópsia renal, um procedimento invasivo. Os estudos genéticos realizados aparentam suportar um papel importante da desregulação da resposta imune das mucosas, da glicosilação deficiente da IgA e dos auto-anticorpos específicos para os glicanos, entre outros factores, na patogénese da doença. No entanto, até à data, ainda não permitiram conhecimentos decisivos. Estudos posteriores serão necessários para confirmar os recentes avanços em correlação com as funções biológicas. A figura 6 exemplifica os possíveis mecanismos implicados no desenvolvimento e progressão da NIgA já apresentados anteriormente e estão assinaladas algumas das vias biológicas em que fatores genéticos poderão contribuir para a susceptibilidade para a doença. A GÉNETICA NA IMUNOPATOGÉNESE DA NEFROPATIA DE IgA Tiago João Soares de Lemos □ Instituto de Ciências Biomédicas Abel Salazar 34 Apesar de todos os desafios implicados, o progresso rápido no campo da genómica combinado com os recentes avanços na pesquisa de biomarcadores para a NIgA vai certamente acelerar os esforços na identificação de genes específicos 28. Hoje é possível o rastreio rápido e custo-efetivo do genoma humano com mais de 1 milhão de polimorfismos o que permite uma análise extensa do genoma e a execução eficiente de estudos GWAS 23. Além destes estudos GWAS, várias abordagens genómicas estão a ser desenvolvidas e integradas na investigação da NIgA com o propósito de identificar genes de suscetibilidade. Estas incluem estudos da variação do número de cópias (CNV - Copy Number Variants), expressão génica de genoma completo (genome-wide Fig. 6 Possíveis mecanismos implicados no desenvolvimento e progressão na NIgA Adaptado de: Yu HH, Chu KH, Yang YH, et al. Genetics and Immunopathogenesis of IgA Nephropathy. Clinical Reviews in Allergy and Immunology 2011;41:198-213. GALT gut-associated lymphoid tissue, NALT nasopharynx-associated lymphoid tissue, M cells microfold cells, SIgA secretory IgA, TLR Toll-like receptors, PP Peyer's patches, LP lamina propria, DC dendritic cells, FTH follicular T helper cells, CSR class switch recombination, SHM somatic hypermutation, PC plasma cells, pIgR polymeric immunoglobulin receptors, pIgA1 polymeric IgA1, IL-6 interleuin-6, TNF-α tumor necrosis factor-α, TGF-β transforming growth factor-β, PDGF platelet-derived growth factor, MC mesangial cells, Neu neutrophils, MΦ, macrophages Vias biológicas em que fatores genéticos poderão contribuir para a susceptibilidade para a doença A GÉNETICA NA IMUNOPATOGÉNESE DA NEFROPATIA DE IgA Tiago João Soares de Lemos □ Instituto de Ciências Biomédicas Abel Salazar 35 gene expression) e o sequenciamento de todo o genoma (whole-genome sequencing) 23. A integração da informação proveniente desses estudos com as abordagens GWAS permitirão uma melhor definição de defeitos funcionais responsáveis pela susceptibilidade para a doença 23. A GÉNETICA NA IMUNOPATOGÉNESE DA NEFROPATIA DE IgA Tiago João Soares de Lemos □ Instituto de Ciências Biomédicas Abel Salazar 36 A nefropatia de IgA é a glomerulonefrite primária mais comum e uma causa importante de IRCT. A característica mais importante da NIgA é a deposição predominante de IgA1 polimérica, acompanhada de proliferação mesangial. Na última década tornou-se claro que um dos factores centrais na patogénese da doença é formação de ICs-IgA circulantes com propensão para a deposição mesangial, activação das CM e lesão glomerular. A O-glicosilação aberrante da região flexível das IgA1p é a característica central na formação destes ICs-IgA1. Outras alterações importantes que contribuem para a formação destes ICs-IgA1 foram identificadas. Respostas imunes anormais da mucosa estão associadas a um aumento da resposta sistémica de IgA, que resulta em níveis séricos elevados desta IgA1, polimérica e desgalactosilada. O tráfego anormal de leucócitos no eixo mucosa-medula óssea e entre órgãos linfóides sistémicos pode também contribuir para o aumento dos níveis de IgA1p, do tipo mucoso, em circulação. Os auto-anticorpos específicos para os glicanos da região flexível das IgA-DG com a formação de ICs são considerados um segundo hit e um fator patogénico chave no desenvolvimento da doença. Várias teorias tentam explicar a etiologia destes auto-anticorpos, sem haver dados consistentes que suportem cada uma delas. Fatores genéticos são considerados como preponderantes no desenvolvimento e progressão da NIgA. A nefropatia de IgA é estudada fundamentalmente através de estudos de linkage e de associação. Durante as últimas décadas foram realizados centenas de estudos que forneceram conhecimentos acrescidos acerca da patogénese da doença e vários loci e genes candidatos têm sido implicados na susceptibilidade para a doença. No entanto, a investigação de doenças humanas onde a contribuição genética é complexa depara-se com desafios inerentes importantes e o significado patogénico destas descobertas continua obscuro e mutações específicas causadoras de doença ainda não foram identificadas. Estudos posteriores são necessários para confirmar os recentes avanços no conhecimento da imunopatogénese da NIgA. O progresso rápido no campo da genómica combinado com os recentes avanços na pesquisa de biomarcadores para a NIgA vai certamente acelerar os esforços na identificação de genes específicos da doença. Conclusões A GÉNETICA NA IMUNOPATOGÉNESE DA NEFROPATIA DE IgA Tiago João Soares de Lemos □ Instituto de Ciências Biomédicas Abel Salazar 37 Agradeço, principalmente à minha família, que me proporcionou as bases familiares, educativas e formativas que me permitiram chegar até este ponto da minha formação académica. Por sempre me ter sempre acompanhado, guiado e me apoiado incondicionalmente em todas as minhas decisões. Agradeço a todos os meus amigos por terem compreendido os desafios que este trabalho e último ano do curso me proporcionaram, incentivado e transmitido a calma, a força e a confiança necessárias nos momentos mais difíceis. Um agradecimento muito especial ao colega e amigo, José Barros por todo o apoio e dedicação. Por fim, agradeço ao Dr Jorge Malheiro e à Dra Manuela Almeida pela orientação que me deram para a realização deste trabalho e pela revisão final do mesmo. Agradecimentos A GÉNETICA NA IMUNOPATOGÉNESE DA NEFROPATIA DE IgA Tiago João Soares de Lemos □ Instituto de Ciências Biomédicas Abel Salazar 38 1. D'amico G. The commonest glomerulonephritis in the world: IgA nephropathy. QJM 1987;64:709-27. 2. Berger J, Hinglais N. [Intercapillary deposits of IgA-IgG]. Journal d'urologie et de nephrologie 1968;74:694-5. 3. Jennette J. The immunohistology of IgA nephropathy. American journal of kidney diseases: the official journal of the National Kidney Foundation 1988;12:348. 4. Monteiro R, Halbwachs-Mecarelli L, Berger J, Lesavre P. Characteristics of eluted IgA in primary IgA nephropathy. Contributions to nephrology 1984;40:107. 5. Rauterberg EW, Lieberknecht HM, Wingen AM, Ritz E. Complement membrane attack (MAC) in idiopathic IgA-glomerulonephritis. Kidney Int 1987;31:820-9. 6. McGrogan A, Franssen CFM, de Vries CS. The incidence of primary glomerulonephritis worldwide: a systematic review of the literature. 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