Definições

Num sentido lato, Anomalias Congénitas (AC) – termo sinónimo de malformações congénitas/defeitos congénitos – são erros de desenvolvimento, presentes desde o período embriofetal e manifestando-se por alterações estruturais, funcionais ou bioquímicas, que podem ser detectadas ao nascer ou mais tardiamente.

A sua etiologia é heterogénea, inerente ao feto como no caso das anomalias cromossómicas ou génicas, ou exterior a ele como no caso de factores físicos, infecciosos, bioquímicos ou outros. Muitas vezes pode haver acumulação de factores como no caso da chamada etiologia multifactorial.

Num conceito mais restrito, o termo refere-se a um defeito estrutural de instalação embriofetal, reconhecido ou não ao nascer, e de etiologia variável.

O termo Dismorfologia diz respeito ao estudo das anomalias de forma do organismo humano, assim como dos respectivos mecanismos causais.

Importância do problema

A ocorrência de AC está documentada desde os tempos mais remotos da Humanidade, em muitos textos da Antiguidade, sendo inúmeras as suas representações na Arte em todas as civilizações.

A explicação das suas causas, bem como o comportamento da sociedade, tem variado naturalmente de acordo com as várias culturas e o momento da História. Mas foram os enormes avanços da Genética Médica alcançados nas últimas décadas, e o reconhecimento de factores nocivos do ambiente como causa de anomalias congénitas, que tornaram possível não só os conhecimentos que hoje temos da sua etiologia e epidemiologia, bem como a utilização de métodos de prevenção cada vez mais eficazes.

Hoje as AC são um problema de Saúde Pública e a sua incidência é tanto mais elevada quanto menor for a idade gestacional considerada. Se no período pré-natal é difícil quantificar a sua importância devido ao elevado número de perdas embrionárias e fetais por AC, elas são relativamente frequentes e preocupantes no período pós-natal, uma vez que 2 a 3 por cento dos recém-nascidos vivos têm uma ou várias AC de gravidade muito variável, o que justifica frequentemente o recurso a hospitalizações.

De acordo com estatísticas hospitalares (www.marchofdimes.com/peristats), cerca de 50% dos casos de AC identificados em RN corresponde a defeitos múltiplos; 10% dos que requerem hospitalização, corresponde a situações do foro genético; em 18% a etiologia é desconhecida; e em 40% é requerida correcção cirúrgica.

No que respeita à comparticipação das AC na mortalidade neonatal, nos USA, em 2015, foram obtidos os seguintes dados: 137 óbitos/100.000 nados-vivos; para comparação, os valores obtidos quanto a mortalidade neonatal por outras causas foram os seguintes: prematuridade e ou baixo peso – 109/100.000; síndroma de morte súbita/SMS/SIDS – 55/100.000.

É clássica a comparação das AC a um iceberg. As que se evidenciam após o nascimento, representadas pela parte visível da massa gelada, são apenas uma pequena parcela da realidade. Na verdade, a maioria das AC, particularmente as mais devastadoras, são letais no período pré-natal:

• Cerca de 40% dos zigotos não sobrevivem devido a erros de desenvolvimento, particularmente durante as primeiras oito semanas;
• 2 a 3% dos recém-nascidos (RN) têm anomalias congénitas, a maioria das quais de natureza genética;
• Das mais de 4.000 doenças mendelianas indexadas no catálogo de doenças hereditárias de McKusick, cerca de 1.900 têm alterações da morfogénese, sendo para cima de 1.000 as descritas com conjuntos malformativos complexos.

Etiopatogénese

Como complemento do que foi referido na alínea anterior, o Quadro 1 resume os factores etiológicos mais frequentemente implicados: genéticos e ambientais (teratogénicos), por vezes associados; pode concluir-se que, na maioria dos casos não é possível identificar o factor causal.

Definição e importância clínica

O conceito de diagnóstico pré-natal (DPN) abrange um conjunto de técnicas de diagnóstico para avaliar a integridade estrutural ou genética de um embrião ou feto. Recorre a meios complementares de diagnóstico não invasivos como a ecografia e a ressonância magnética (RM), ou invasivos como a colheita de vilosidades coriónicas ou a amniocentese. É utilizado em caso de feto com patologia malformativa ou anomalia genética, mas também em caso de história familiar das mesmas. As intervenções de DPN necessitam do funcionamento harmonioso de uma equipa multidisciplinar que inclui, nomeadamente:

• Obstetras com experiência em medicina fetal, técnicas de DPN e procedimentos para a realização de interrupção de gravidez;
• Pediatras, nomeadamente neonatologistas, com conhecimento e experiência em doenças raras de etiologia genética, dismorfologia e anomalias congénitas;
• Geneticistas com diferenciação em DPN, nomeadamente com experiência em anomalias do sistema nervoso central, doenças do esqueleto, metabólicas e outras com manifestações in utero;
• Cirurgiões, cardiologistas pediátricos e especialistas de outras áreas clínicas, com experiência no diagnóstico e tratamento de doenças raras de fisiopatologia complexa;
• Enfermeiros, técnicos do serviço social e psicólogos.

Esta equipa integra conhecimentos e experiência diversificados em termos científicos, e competências para prestar cuidados especializados ao feto desde a realização de técnicas de diagnóstico até intervenções complexas de medicina fetal em que o feto é cuidado na sua globalidade, isto é, como doente in utero.

Importa ainda realçar as implicações éticas e legais de uma tão grande diversidade de intervenções. De acordo com a legislação portuguesa, a interrupção de gravidez por doença grave ou malformação congénita detetada através de DPN pode ser realizada até às 24 semanas de gravidez, excluindo-se o caso de feto inviável, que por ser uma situação incompatível com a vida extrauterina poderá ser realizada em qualquer momento da gestação.

Os hospitais com Centros de Diagnóstico Pré-Natal (CDPN) são dotados de Comissão Técnica de Certificação de Interrupção de Gravidez (CTCIG), cuja constituição está consignada na Portaria n.º 741-A/2007 de 21 Junho Diário da República, 1.ª série—N.º 118. A CTCIG avalia o pedido da interrupção de gravidez realizado no seguimento da realização de exames de DPN e respetivo consentimento informado (em anexo), nomeadamente se a situação clínica cumpre os critérios enunciados anteriores, e elabora uma deliberação.

Conceitos básicos

Na maioria dos casos as doenças genéticas e as anomalias congénitas resultam da interacção entre factores genéticos, comportamentos e estilos de vida das pessoas, e factores ambientais. As doenças genéticas com estas características são denominadas multifactoriais ou poligénicas.

Neste contexto, surgiu uma nova área do conhecimento – a Epigenética – traduzindo a interface entre a genética e os factores ambientais. Com base em dados experimentais, determinados genes (epialelos) sensíveis a influências ambientais (por ex. dieta), sofrem alterações moleculares (por ex. metilação do ADN sem alterar a respectiva sequência nucleotídica) (ver adiante).

Ao contrário das doenças mendelianas, que são doenças raras, as doenças multifactoriais são em geral frequentes, mais evidentes com a idade e encontram-se em quase todos os doentes. Estas últimas, integrando patologias cuja etiologia tem uma componente genética com interacção com factores ambientais e comportamentos, manifestam-se pela agregação familar de casos ou pela evolução clínica com características similares à de outros familiares.

Alguns genes não causam a doença por si só, mas influenciam, com outros genes a predisposição genética ou susceptibilidade individual, que contribui para causar ou manifestar clinicamente a doença. Os factores etiológicos das doenças multifactoriais, de causa genética ou ambiental, designam-se por carga genética (liability). O modelo multifactorial pressupõe que esta “carga” tem uma distribuição normal na população, que é responsável por uma grande variabilidade dos fenótipos.

É maior nos familiares dos indivíduos afectados, o que vai aumentar o risco de recorrência de acordo com a proximidade familiar.

Outro pressuposto deste modelo é o de limiar (threshold), ou seja, a doença manifesta-se quando é ultrapassado um determinado gradiente, e o fenótipo tem uma expressão clínica tanto mais grave em termos clínicos, quanto mais esse limiar for superado. Quando a carga genética não ultrapassa o limiar, a doença não se expressa em termos clínicos.

O sexo do indivíduo, a proximidade de parentesco e a existência de vários casos na família, são algumas das variáveis que influenciam o limiar, o que pode aumentar ou diminuir o risco de manifestação da doença.

A contribuição dos factores genéticos para as doenças multifactoriais resulta do efeito combinado de genes múltiplos, em locus diferentes. A contribuição individual de cada gene para a predisposição poderá ser muito reduzida. Designa-se por hereditabilidade (hereditability) a proporção da variação fenotípica que pode ser atribuída aos factores genéticos, e é determinada por estudos populacionais ou em indivíduos com características particulares como gémeos ou adoptados. A hereditabilidade varia entre 1, quando a variação depende exclusivamente da acção dos genes, e 0 se depende apenas de factores ambientais. No pé boto estima-se ser 0,8, na estatura de 0,8 e na inteligência entre 0,5 a 0,8.

O estudo com gémeos monozigóticos e dizigóticos que partilham a totalidade ou metade do material genético tem grande utilidade. A concordância ou não da doença em vários contextos, como a separação ao nascer, que não pode ser explicada por transmissão mendeliana, permite obter indicações relevantes sobre a contribuição genética para doenças ou características contínuas, de que são exemplos a altura ou a inteligência. Os estudos com indivíduos adoptados permitem igualmente obter dados importantes, em condições metodológicas rigorosas.

A componente genética que resulta da interacção de genes não se traduz por critérios compatíveis com a transmissão mendeliana, e não tem manifestação cromossómica. Têm sido identificados em doenças multifactoriais alguns genes, como é o caso do cancro, mas não explicam apenas por si a etiologia da doença. O conceito de oligogenia refere-se às situações em que um locus tem um efeito predominante no fenótipo, ainda que necessite da colaboração de outros genes para que a doença se expresse.

Os factores ambientais implicados na origem destas doenças são variados, o que decorre de os indíviduos viverem numa interacção permanente com outros indivíduos e com o ambiente físico envolvente e terem comportamentos, atitudes e crenças que influenciam a saúde e a doença. Aspectos como o comportamento alimentar, o sedentarismo ou a prática regular de exercício físico, os valores e a vivência espiritual, a capacidade de interagir socialmente, têm sido referidos como variáveis relevantes para a etiologia e a evolução clínica de algumas destas doenças.

Reportando-nos ao conceito atrás citado – Epigenética – traduzindo a interface entre a genética e os factores ambientais e, portanto, a sensibilidade de determinados genes (epialelos) a influências ambientais, os referidos genes poderão (“funcionar ou não”, isto é, estar “on ou off ”), o que se repercute na função de órgãos e tecidos do organismo. Isto é, os factores ambientais podem influenciar a expressão do ADN sem alterar a respectiva sequência dos nucleótidos (fala-se hoje em “plasticidade” do ADN).

Em síntese, poderemos considerar que as principais características do modelo multifactorial para explicar a etiologia das doenças complexas embora frequentes, com contribuição de factores genéticos para a etiologia, são as seguintes:

• Todos os genes têm um efeito no fenótipo, com importância variável;
• O efeito dos genes é aditivo ou sinérgico;
• Os genes individualmente não exprimem dominância ou recessividade;
• O efeito da “carga genética” exprime-se a partir de um limiar;
• A variação dos fenótipos tem uma distribuição normal.

Epidemiologia

Não existe uma definição consensual sobre “doença comum” embora, de acordo com Harper em 2004, possa corresponder às patologias com expressão clínica cuja frequência seja superior a 1 em cada 1.000. Porém, Portugal adoptou o critério para definir doença rara utilizado pela União Europeia de 1 em cada 2.000, o que poderá ser tido em conta por exclusão. Ao nascer, cerca de 70% das doenças genéticas têm uma etiologia multifactorial, em comparação com 2,4% para as doenças mendelianas e 0,4% para as cromossómicas. De acordo com Baird et al, no Canadá, a frequência destas patologias é de 46,4 por 1.000 indivíduos com idade inferior a 25 anos.

Relativamente às anomalias congénitas, estima-se que sejam responsáveis, pelo menos, por 50% dos casos. Nalgumas doenças multifactoriais a incidência varia de acordo com o género, como é o caso da estenose do piloro, que é 5 vezes mais frequente no sexo masculino. As anomalias do tubo neural, pelo contrário, são mais frequentes no sexo feminino. Na doença arterial coronária, sabe-se que é mais frequente nos homens, e ao considerar a origem étnica, mais frequente em indivíduos com origem africana do que em caucasianos ou asiáticos.

Com recurso a tecnologias recentes como os estudos GWAS (genome-wide association studies), foi avaliada a influência do sexo na frequência de doenças comuns como a hipertensão arterial, a diabetes tipos I e II e a artrite reumatóide, entre outras.

Foram encontradas associações específicas entre doença arterial coronária e o género masculino, e entre doença de Crohn e o feminino. Estas tecnologias inovadoras poderão trazer novos contributos ao conhecimento das doenças multifactoriais. Relativamente a algumas doenças que foram inicialmente consideradas multifactoriais, comprovou-se mais tarde terem outra etiologia. É o caso da úlcera péptica antes da descoberta de um agente infeccioso, o Helicobacter pylori, que se associa à etiologia desta doença.

Nem sempre é possível distinguir entre o que é genético ou herdado pelo facto de os indivíduos partilharem condições de vida, cultura e valores, e estarem incorporados na vida quotidiana das comunidades. Um exemplo clássico é o Kuru, uma variante da doença de Creutzfeldt-Jakob identificada em nativos da Nova Guiné, cuja etiologia não foi compreendida inicialmente; mais tarde foi relacionda com canibalismo ritual, o que explicava a distribuição e as características dos indivíduos afectados.

Predisposição

A associação entre a doença e factores genéticos pode manifestar-se em diferentes contextos e tem suscitado um redobrado interesse. Uma das formas mais bem conhecidas e mais estudadas é a associação entre algumas doenças com componente imunológico e os antigénios HLA, cujo locus se encontra no cromossoma 6. Entre outros exemplos, destacam-se as associações entre o HLA B27 e a espondilite anquilosante, o DR4 e a artrite reumatoide e o DR2 na narcolepsia.

Ainda não são conhecidos os mecanismos implicados na associação, mas deve ter-se em conta que a simples presença do marcador HLA não significa que o indivíduo venha a manifestar a doença.

Nos últimos anos, na sequência do Projecto do Genoma Humano e das tecnologias de estudo molecular que foram desenvolvidas, foram identificadas diversas associações entre genes e marcadores para doenças comuns. Muitos destes trabalhos não foram posteriormente confirmados por outros autores em populações diversas, o que releva questões de ordem metodológica, incluindo o tipo de estudos, a definição de caso ou a homogeneidade dos fenótipos. Novas tecnologias como a GWAS e instrumentos bioestatísticos complexos, têm permitido reapreciar os resultados de estudos anteriores e reavaliar o interesse científico de algumas conclusões.

Uma patologia muito estudada é a doença de Alzheimer, doença muito complexa cuja natureza genética não está totalmente esclarecida. Os casos com manifestação precoce correspondem a mutações dominantes, mas a sua frequência é rara, enquanto os casos com manifestação tardia poderão explicar-se pela presença de variantes genéticas com uma frequência elevada, mas com baixa penetrância.

Num estudo de meta-análise foram identificados 20 polimorfismos em 13 genes relacionados com esta patologia, com um OR para o risco entre 1,1 e 1,38, e com um efeito protector entre 0,92 e 0,67 (Beltram et al), o que sugere não terem utilidade clínica. As toxidependências, incluindo a estupefacientes e álcool, são patologias complexas de outra natureza, mas cada vez é mais evidente o contributo de factores genéticos para a sua etiologia.

Vários estudos mostram a associação de variantes genéticas com significado estatístico. A influência da variação genética na adição poderá verificar-se a vários níveis do processo comportamental, das vias metabólicas e da biodistribuição dos produtos.

No caso do cancro da mama, a predisposição tem características diferentes, com a identificação de dois genes o BRCA1 e BRCA2. O risco relativo de cancro da mama nas mulheres com mutações no BRCA1 é superior ao das que as têm no BRCA2, mas em ambos, é maior do que se não forem identificadas mutações. O risco para cancro da mama numa mulher ao longo do seu ciclo de vida, se tiver uma mutação nestes genes, é de 50 a 80%, 5 a 8 vezes superior em relação às restantes mulheres. Em 40% das mulheres com mutação no BRCA1 e 20% no BRCA2 é diagnosticado cancro do ovário, o que constitui um risco significativo face ao da população em geral.

Mas encontra-se uma mutação nestes genes em apenas metade dos casos familiares. Estão identificados outros genes de predisposição para o cancro da mama, mas raramente são identificadas mutações. Estes dados contribuem para o entendimento de que existem diferentes mecanismos envolvidos na etiologia desta forma de cancro, envolvendo factores genéticos e ambientais.

Outra área de investigação tem a ver com a circunstância de a predisposição poder ter implicações para os trabalhadores expostos a situações de risco no local de trabalho. Alguns estudos indiciam correlações entre polimorfismos e o risco profissional, mas ainda se torna necessário mais investigação para se obter prova científica. O interesse desta linha de investigação é interessante na perspectiva da segurança dos postos de trabalho.

Em termos moleculares, a predisposição é complexa e ainda muito mal compreendida pela interferência de inúmeros processos que se interligam. Alguns modelos computacionais com aplicações gráficas avançadas apontam para provável predisposição, mas actualmente ainda sem conduzirem a um esclarecimento cabal. Com efeito, a predisposição não pode ser explicada por simples mutação ou polimorfismo dos genes, havendo que contar com factores biológicos como o número de cópias (copy number variation – CNV), variações epistáticas (epistatic interactions), efeitos modificadores e epigenéticos e outras interacções mal conhecidas com o ambiente.

Risco

Nas doenças multifactoriais, o risco empírico representa a probabilidade de ocorrer uma doença genética particular na população. Esse risco obtém-se, em grande parte, a partir dos resultados encontrados em estudos epidemiológicos de base populacional em condições quase naturais.

O risco empírico tem grande importância para o aconselhamento genético e reprodutivo, por exemplo, quando um casal já tem um filho afectado ou um dos progenitores é portador de uma doença genética.

O risco empírico da ocorrência de uma doença multifactorial depende de vários factores, nomeadamente:

• Frequência da doença na população;
• Grau de parentesco com a pessoa afectada (maior risco nos parentes em primeiro grau);
• Número de familiares afectados;
• Gravidade clínica do caso índex;
• Sexo da pessoa afectada.

Os resultados de estudos efectuados em populações e em períodos temporais diferentes mostraram variações na estimativa do risco, o que deve ser tomado em consideração pelo médico. Para além das diferenças genéticas eventualmente existentes entre populações, questões metodológicas como a “definição de caso”, a nomenclatura e a classificação das doenças ao longo do tempo devem ser ponderadas.

Alguns exemplos práticos da utilização do risco empírico de recorrência no aconselhamento genético em situações comuns, são:

• Lábio leporino e fenda palatina: risco global de 4% numa futura gestação se o casal tiver um filho afectado e de 10% se tiver dois afectados, na condição de nenhum dos progenitores ter doença; risco de 2,2% para a primeira gestação se um dos progenitores tiver a doença;
• Comunicação interventricular: 3,5% se o casal tiver um filho afectado e os pais forem saudáveis; 3-5% se um dos progenitores tiver a cardiopatia;
• Luxação congénita da anca: risco global de 6%, mas variando entre 1% para o sexo masculino e 11% para o feminino; se um dos progenitores for afectado, o risco de recorrência é 12%.

Prevenção

Quando são conhecidos os factores ambientais associados com a etiologia de uma doença genética, a estratégia de prevenção passa pelo afastamento de factores nefastos, pela suplementação, ou pela modificação dos comportamentos e estilos de vida. Um exemplo que demonstra a possibilidade de se intervir na prevenção das doenças multifactoriais corresponde à descoberta da relação entre o ácido fólico e as anomalias do tubo neural. Nas famílias de risco, a suplementação com ácido fólico no período pré-concepcional e pré-natal reduziu a incidência destas anomalias de forma significativa.

Actualmente, a suplementação em ácido fólico no período pré concepcional e pré-natal faz parte das recomendações de vigilância de saúde durante a gravidez para todas as grávidas em Portugal, existindo campanhas a nível internacional para que seja possível generalizar a suplementação de todas as mulheres.

Introdução

O número de cromossomas e a sua morfologia são característicos de cada espécie, podendo variar desde um cromossoma único, como ocorre em vírus e bactérias, até centenas nalgumas plantas ou animais. O estudo das características dos cromossomas e das suas anomalias constitui o objectivo da citogenética.

Recorda-se que a espécie humana tem um número diplóide de cromossomas constituído por 46 cromossomas agrupados em 23 pares. Os cromossomas dividem-se em autossomas (22 pares de cromossomas homólogos numerados de 1 a 22 por ordem decrescente de comprimento – conquanto o 22 seja maior do que o 21 – ) e heterocromossomas ou cromossomas sexuais, 1 par (cromossomas X e Y : XX no sexo feminino, e XY no sexo masculino). Os cromossomas X e Y são bastante diferentes no que respeita à sua extensão e aos genes que possuem. Na sequência do que foi referido em anterior capítulo, a indicação do número de cromossomas, dos cromossomas sexuais, é designada por cariótipo. O número total de cromossomas seguido de vírgula é a primeira indicação do cariótipo. O complemento cromossómico sexual é indicado de seguida. Exemplificando com situação de normalidade: 46, XY – no sexo masculino; 46, XX – no sexo feminino.

Uma constrição do cromossoma constituída por cromatina – o centrómero – divide-o em duas porções: o braço longo (designado por q <> queue) e o braço curto (designado por p <> petit). A anteceder a letra que simboliza o braço indica-se o número do cromossoma (por exemplo, 1q para designar o braço longo do cromossoma 1. As extremidades dos cromossomas designam-se telómeros.

De acordo com a posição do centrómero, os cromossomas podem ser classificados do seguinte modo: -metacêntricos quando o centrómero está aproximadamente no meio do cromossoma (cromossomas 1, 3, 16, 19 e 20); -submetacêntricos quando o centrómero se localiza entre o meio do cromossoma e uma das extremidades (cromossomas 2, 4-12, 17, 18 e X); -acrocêntricos se o centrómero se localiza perto da extremidade de modo que um dos braços é muito curto (cromossomas 13-15, 21, 22, e Y). Recorrendo aos parâmetros tamanho, posição do centrómero e presença ou ausência de satélites, é possível distribuir os cromossomas em sete grupos designados pelas primeiras sete letras do alfabeto, de A a G. Uma Comissão Permanente de Nomenclatura em Citogenética actualiza regularmente a terminologia e publica um relatório designado por ISCN/International System for Human Cytogenetic Nomenclature. (ver capítulo sobre Genética: importância do laboratório).

Em 1959 foi demonstrado pela primeira vez uma aplicação médica do estudo dos cromossomas: Jérome Lejeune e colaboradores descobriram a presença de um cromossoma extra nas crianças com síndroma de Down. A partir de então, foram reconhecidas outras síndromas causadas por anomalias cromossómicas.

Actualmente, estima-se que as anomalias cromossómicas sejam responsáveis por cerca de 70% dos abortos espontâneos precoces (antes das 7 semanas de gestação) e por 50 a 60% dos que ocorrem durante o primeiro trimestre da gestação. Estima-se, ainda, que se aproxime de 0,8% (~1/150) o número de recém-nascidos que apresentam uma anomalia desta natureza.

Os indivíduos com anomalia cromossómica têm, em geral, um fenótipo característico e frequentemente apresentam semelhanças com outros com a mesma anomalia; porém têm traços familiares dos seus irmãos e progenitores com quem partilham o material genético.

As características fenotípicas resultam maioritariamente do desequilíbrio genético, ou seja, da sobre ou sub expressão de genes, o que perturba o curso natural do desenvolvimento embrionário. De referir, a propósito, que a perda de material genético origina, geralmente, efeitos mais graves no desenvolvimento do afectado do que o ganho de material genético.

Em todas as cromossomopatias caracterizadas por desequilíbrio genético estão presentes dismorfias, anomalias congénitas, atraso do desenvolvimento psicomotor ou défice cognitivo de grau variável.

Nos casos de rearranjos estruturais equilibrados, ou seja, de situações em que a totalidade do material genético está presente e, por conseguinte, não existe sobre ou sub expressão de genes, em regra os cromossomas, embora estruturalmente anómalos, poderão associar-se muitas vezes (nem sempre), a fenótipos normais.

Classificação das anomalias cromossómicas

As anomalias cromossómicas podem ser numéricas ou estruturais e afectar um ou mais cromossomas, sejam autossomas, heterossomas, ou ambos. Uma determinada anomalia pode estar presente em todas as células do indivíduo designando-se anomalia cromossómica constitucional, ou representar apenas uma linha celular, dando origem a casos de mosaicismo (caso designado mosaico).

As anomalias cromossómicas constitucionais devem-se a erros meióticos durante a divisão celular que precede a formação dos gâmetas (erro pré-zigótico). Os casos de mosaicismo originam-se de erros mitóticos numa fase precoce da divisão do zigoto (erro pós-zigótico), e a proporção de células normais e anómalas varia, habitualmente de tecido para tecido. Uma outra entidade, mas de ocorrência muito rara, são os casos em que um indivíduo tem células provenientes de dois zigotos diferentes, o que se designa por quimera.

1. Anomalias numéricas

O total de cromossomas de um gâmeta (n=23) designa-se por haplóide, o dobro do número haplóide por euplóide, ou seja com 46 cromossomas.

Os múltiplos de n superiores a 2n, designam-se poliplóides: um cariótipo com 3n designa-se triplóide e, com 4n, tetraplóide. As triploidias são conhecidas no homem, embora poucos indivíduos com esta anomalia tenham nascido vivos. As tetraploidias foram encontradas apenas em abortos precoces.

A poliploidia ocorre por mecanismos ainda mal esclarecidos.

Uma variação numérica de apenas um cromossoma que afecte apenas um par de cromossomas denomina-se trissomia (2n+1) ou monossomia (2n-1).

Qualquer número de cromossomas num cariótipo que não seja um múltiplo exacto do número haplóide designa-se por aneuplóide. Estas podem ocorrer nos autossomas ou nos heterossomas.

As aneuploidias surgem maioritariamente por erros meióticos pré-zigóticos, concretamente por uma não disjunção cromossómica, na primeira ou na segunda divisão meiótica, dando origem a gâmetas numericamente anómalos e consequentemente, após a fecundação, a zigotos aneuplóides. Estes erros meióticos dão-se maioritariamente durante a meiose materna e estão muitas vezes associados a um aumento da idade materna.

Praticamente todas as trissomias completas e virtualmente todas as monossomias completas de autossomas têm um efeito tão nefasto no desenvolvimento embrionário que terminam em aborto. Numa minoria dos casos, as trissomias de autossomas não são necessariamente letais in utero (cromossomas 13, 18 e 21).

As aneuploidias são, por definição, alterações cromossómicas desequilibradas com sobre ou sub expressão de material genético, pelo que estão sempre associadas a um fenótipo clínico.

De salientar que, numa população, a frequência de anomalias clínicas devidas a alterações estruturais dos cromossomas é menor do que a frequência de anomalias devidas a alterações numéricas.

2. Anomalias estruturais

As anomalias estruturais (deleções, cromossoma em anel, duplicações, isocromossoma, inversões, translocações, inserções) resultam de uma quebra ou quebras num cromossoma e subsequente rearranjo diferente. As quebras cromossómicas podem ocorrer a nível do centrómero ou dos braços do cromossoma.

A identificação das alterações estruturais beneficiou com o recurso a estudos citogenéticos com bandeamento, em particular com o bandeamento de alta resolução.

Os rearranjos podem ser equilibrados e não-equilibrados. Nos equilibrados, não há perda ou ganho de material cromossómico em quantidade e qualidade que se reflicta em consequências patológicas; nos não-equilibrados há uma quantidade de material cromossómico anormal a que se associa, habitualmente, um fenótipo anormal.

Para que ocorra uma alteração estrutural de um cromossoma é necessário que haja pelo menos uma quebra cromossómica. As quebras dos cromossomas podem ocorrer espontaneamente ou resultar da acção de agentes químicos ou físicos, como a radiação imunizante. Normalmente, as quebras cromossómicas são reparadas por enzimas que estabelecem a continuidade do DNA. Contudo, quando a quantidade de quebras é muito grande, por exposição anómala a agressores do genoma (por exemplo as radiações), ou quando o indivíduo tem capacidade deficiente de reparação do DNA, poderá não ocorrer a restituição completa da sequência cromossómica. Nestas condições podem perder-se fragmentos cromossómicos (delecção- ver adiante), ou haver um rearranjo intra- ou intercromossómico.

Em face da relativa baixa resolução das técnicas citogenéticas a este nível, será talvez preferível utilizar o termo “aparentemente equilibrado”, já que muitas vezes, ao nível molecular e com técnicas de maior resolução, se verifica existirem desequilíbrios submicroscópicos. Acresce que indivíduos com rearranjos aparentemente equilibrados de novo associam-se a um maior número de anomalias congénitas e atraso do neurodesenvolvimento por razões que só agora começam a ser modestamente compreendidas, tais como: os efeitos de dosagem resultantes de desequilíbrios de muito pequenas dimensões, efeito de lesão directa devido à disrupção de genes no ponto de quebra, efeito resultante da incongruência da origem parental do segmento cromossómico (imprinting genómico) e efeitos de posição, onde um gene num ambiente cromossómico novo se torne disfuncional.

2.1 A delecção consiste na perda de uma região do cromossoma, o que, tal como foi referido anteriormente, resulta num desequilíbrio genómico muitas vezes patogénico por sub-expressão dos genes presentes na região que sofreu delecção. Como se poderá compreender, uma delecção resulta de um ou mais pontos de quebra cromossómicos, pelo que desses pontos de quebra resultarão dois ou mais fragmentos. O fragmento acêntrico (que não integra o centrómero) será o fragmento que se perderá na divisão celular seguinte. Desta forma, uma delecção pode ser terminal se ocorrer apenas um ponto de quebra, ou intersticial se existirem dois pontos de quebra.
As deleções terminais subteloméricas resultantes de um ponto de quebra junto aos telómeros (região terminal do cromossoma) associam-se a várias síndromas que cursam com défice cognitivo, como por exemplo a síndroma do cri-du-chat caracterizada tipicamente por choro semelhante ao “miar do gato”, para além doutra sintomatologia como atraso grave no neurodesenvolvimento, microcefalia, alterações faciais e cardiopatia. Esta síndroma, caracterizada por uma delecção terminal do braço curto do cromossoma 5 – 46,XY, del (5p), corresponde à primeira anomalia estrutural não equilibrada a ser descrita.
O cromossoma em anel é um rearranjo cromossómico que resulta de uma delecção terminal de ambas as extremidades do cromossoma e posterior união das extremidades, dando ao cromossoma uma conformação citogenética característica, em anel.

2.2 A duplicação consiste na existência de duas cópias de um segmento de um cromossoma. Se a estas duas cópias se adicionar a cópia do outro cromossoma homólogo verifica-se que uma duplicação origina uma trissomia parcial.
O efeito fenotípico da duplicação depende do material cromossómico envolvido no que se refere ao número de genes e ao número de cópias. As duplicações parciais têm consequências menos graves do que as deleções parciais.
Geralmente, a identificação de genes causadores de doença a partir de duplicações é mais difícil do que em casos de deleções, uma vez que as trissomias parciais, tipicamente, apresentam consequências fenotípicas menos evidentes do que as monossomias parciais . Por vezes, duplicações em determinados loci manifestam-se com o fenótipo “oposto” ao observado na delecção da mesma região. De salientar que as duplicações não dão origem a manifestações clínicas, pelo que todas as situações de duplicação devem ser interpretadas de forma muito cautelosa.

2.3 A inversão é um rearranjo estrutural intracromossómico relativamente frequente, com uma frequência estimada de 1/1.000 indivíduos. Pode ser encontrada como neo-mutação ou ser herdada ao longo de diversas gerações duma família.
Nesta alteração estrutural não há perda nem ganho de material cromossómico. Ocorre quando se produzem duas quebras num cromossoma seguidas de translação/ “passagem para cima ou para baixo” de 180º do fragmento cromossómico delimitado pelas quebras; por consequência, altera-se a ordem dos genes no cromossoma (ou das bandas, quando citogeneticamentre detectáveis).
As inversões podem ser paracêntricas ou pericêntricas, sendo estas últimas mais frequentes.
Nas inversões paracêntricas, as duas quebras ocorrem num mesmo braço do cromossoma. Assim, o rearranjo cromossómico não implica alteração da posição do centrómero, nem da morfologia do cromossoma, embora se altere a sequência das bandas no segmento invertido.
Nas inversões pericêntricas há uma quebra em cada braço de um cromossoma, ficando o centrómero incluído no fragmento sujeito a inversão. Assim, é habitual observar-se uma alteração morfológica bem aparente, inclusive da posição do centrómero.

2.4 A translocação constitui uma das alterações cromossómicas mais frequentes na espécie humana. Consiste na troca ou recombinação de partes de cromossomas não homólogos. Em geral, não se verifica perda de material cromossómico ou a perda de material cromossómico não afecta o fenótipo do indivíduo portador de uma forma equilibrada de translocação.
Classicamente descrevem-se três tipos de translocação: recíproca, robertsoniana e insercional ou de inserção.
Na translocação recíproca, a mais comum (frequência ~1/500 indivíduos), verifica-se a troca de dois fragmentos cromossómicos localizados em posição distal em relação a quebra ocorrida nos braços de dois cromossomas não homólogos. Qualquer cromossoma pode estar envolvido, bem como qualquer dos braços de dois cromossomas não homólogos.
Para as translocações recíprocas compatíveis com produtos de concepção viáveis, o risco de recorrência raramente é superior a 20-30%. Quando as alterações são extensas, o risco de recorrência é mais baixo devido à morte daqueles.
Os portadores de translocação recíproca podem estar em risco de ter descendência com anomalias físicas e intelectuais.
A translocação robertsoniana está entre os rearranjos cromossómicos mais comuns na população geral, com uma frequência variando entre 1/500 e 1/1.000 indivíduos.
Ocorrendo entre cromossomas acrocêntricos (13, 14, 15, 21, 22), seja entre os diversos ou entre homólogos, de salientar que a quebra se verifica no centrómero ou próxima deste nas sequências repetitivas do braço curto. Os fragmentos acêntricos correspondentes aos braços curtos perdem-se em subsequentes divisões celulares e os braços longos dos dois cromossomas fundem-se pelos topos originados pela quebra e originam uma nova forma de cromossoma.
O portador de uma translocação equilibrada tem um fenótipo normal dado que nos braços curtos apenas se localizam heterocromatina constitutiva e genes ribossomais cuja falta não se faz sentir porque os outros acrocêntricos também possuem este tipo de genes.
Nos indivíduos com translocação robertsoniana equilibrada entre cromossomas acrocêntricos homólogos (por exemplo 21;21 ou 13;13) todos os gâmetas produzidos são anormais, tendo como critério as características dos respectivos cromossomas.
A translocação insercional, ou simplesmente, inserção, na sua forma simples, requer três pontos de quebra. Os primeiros dois libertam um segmento intersticial de um cromossoma, que é depois inserido no espaço criado pelo terceiro ponto de quebra.
Na inserção simples intercromossómica, um segmento de um cromossoma é intercalado noutro cromossoma diferente.
Na inserção intracromossómica o segmento é intercalado numa parte diferente do mesmo cromossoma.
A inserção equilibrada, outra forma de translocação insercional, não se associa habitualmente a manifestações clínicas; contudo, tal como os restantes rearranjos cromossómicos que envolvem pontos de quebra já discutidos, pode associar-se a determinados fenótipos com risco elevado, da ordem de 50%, de a descendência ter anomalias.

2.5 No isocromossoma clássico, o material dos dois braços tem uma constituição igual, como uma imagem em espelho a partir do centrómero. O outro braço perde-se.
Um dos mecanismos que está na origem dos isocromossomas consiste na divisão transversal (em vez de longitudinal) do centrómero na mitose ou na meiose, separando as duas cópias dos braços curtos para um lado e as duas cópias dos braços longos para outro.
O isocromossoma dos autossomas não acrocêntricos é letal devido à extensa delecção de material que origina (todo o material de um dos braços). O isocromossoma X é compatível com a vida. O mais frequente é o isocromossoma do braço longo do cromossoma X associado a síndroma de Turner. (ver adiante)

Síndromas de causa cromossómica

Seguidamente descrevem-se algumas síndromas mais representativas da etiopatogénese cromossómica, fazendo parte da iconografia da Unidade de Recém-Nascidos (URN) do Hospital de Dona Estefânia, Lisboa.

Trissomia 21 (Síndroma de Down)

A trissomia 21 foi descrita pela primeira vez por Langdon Down em 1866, mas a sua causa foi desconhecida durante quase um século. Desde as descrições iniciais ressaltou que a idade materna destes indivíduos era avançada. Só em 1959 foi verificado que as crianças com trissomia 21 tinham 47 cromossomas, sendo o cromossoma extra um acrocêntrico, o 21. A designação de mongolismo caiu em desuso: referia-se ao facto de o fenótipo sugerir uma origem oriental pela obliquidade em V das fendas palpebrais. A trissomia 21 é geralmente diagnosticada ao nascer ou pouco depois, pela dismorfia facial característica e outras alterações fenotípicas.

Os diversos tipos de hereditariedade traduzem a forma como uma determinada doença é transmitida na família, permitindo assim prever o seu risco de recorrência.

Os dois grandes grupos de hereditariedade são a mendeliana, geralmente classificado como autossómica dominante ou recessiva ou ligada ao X/Y e a não mendeliana como a mitocondrial ou fenómenos de imprinting.

1. HEREDITARIEDADE MENDELIANA

Definição

Definem-se como patologias mendelianas as doenças causadas por uma mutação num único gene seguindo os padrões de hereditariedade descritos por Gregor Mendel em 1865. O termo hereditariedade mendeliana é utilizado desde 1901 para designar patologias com hereditariedade unifactorial.

As doenças mendelianas são classificadas como autossómicas se codificadas por um gene localizado num dos 22 autossomas, ou ligadas ao X ou Y se codificadas por um gene localizado num dos cromossomas sexuais.

Em genética, o termo locus entende-se como a localização específica num cromossoma de um determinado gene. Reforçando o que foi referido no capítulo anterior, alelos são cada um de dois genes situados no mesmo locus dos cromossomas homólogos.

Se os dois alelos forem idênticos, o indivíduo é homozigótico; se os dois alelos forem distintos, o indivíduo é heterozigótico. Um indivíduo com duas mutações distintas, no mesmo locus, em ambos os alelos, é considerado um heterozigótico composto.

Nota: alguns autores consideram: locus como as duas posições homólogas de um par de cromossomas; que cada locus é ocupado por dois alelos, ou seja, duas formas alternativas de um gene (uma que foi herdada do pai e outra que foi herdada da mãe); que quando dois alelos são idênticos, há homozigotia; que quando são diferentes – um pode ter uma mutação, e outro não – há heterozigotia para o locus em causa.

Tipos de hereditariedade mendeliana

Hereditariedade autossómica dominante

As doenças autossómicas dominantes (AD) ocorrem quando um indivíduo apresenta uma mutação num único alelo de um determinado gene associado a patologia.

Ou seja, a existência de um só alelo mutado é suficiente para que se manifeste a doença.

A principal característica da hereditariedade AD identificada no pedigree/árvore genealógica é a sua transmissão vertical, isto é, a patologia é transmitida de geração em geração de forma vertical, ou seja, cada indivíduo afectado tem um progenitor afectado. No entanto, estas patologias podem também ocorrer espontaneamente através de uma mutação de novo.

As patologias autossómicas dominantes afectam ambos os sexos de igual modo e o seu risco de recorrência na descendência é de 50%.

Nas doenças autossómicas dominantes é fundamental ter em consideração os seguintes conceitos:

• Penetrância incompleta: refere-se à proporção dos indivíduos portadores de uma mutação que não expressam fenotipicamente/clinicamente a patologia em causa;
• Expressividade variável: indivíduos portadores da mesma mutação (doenças AD) podem expressar um fenótipo diferente (variabilidade interfamiliar), com gravidade diferente, mesmo dentro da mesma família (variabilidade intrafamiliar). Têm sido propostas várias explicações para a expressividade variável, desde o efeito de factores ambientais, à interacção com outros genes adjacentes ao mutado ou o fenómeno de imprinting (ver Glossário).
  • Mutação de novo: ocorrência de mutação patológica no genoma do indivíduo durante o desenvolvimento embrionário, não existindo história familiar dessa patologia.

Para as doenças genéticas, monogénicas, com os respetivos genes associados identificados, pode recorrer-se a testes de genética molecular para efeitos de diagnóstico, quer por estudo dirigido (sequenciação de um só gene), quer por painel de Next Generation Sequencing (NGS) quando a patologia tem mais do que um gene associado identificado (ver Glossário).

Exemplos de patologias AD: acondroplasia, cancro da mama (BRCA1 e BRCA2), distrofia miotónica, esclerose tuberosa, neurofibromatose do tipo 1, osteogénese imperfeita, polipose adenomatosa familiar, síndroma de Noonan, etc..

Hereditariedade autossómica recessiva

Neste tipo de hereditariedade é necessária a existência de dois alelos mutados para que se verifique a doença. Ou seja, as doenças autossómicas recessivas (AR) ocorrem quando um indivíduo apresenta uma mutação em ambos os alelos, designando-se por homozigótico ou heterozigótico composto, conforme respectivamente as mutações identificadas são iguais ou distintas entre si respectivamente.

A maioria das mutações identificadas num gene associado a uma determinada patologia AR no caso índex são herdadas dos progenitores que, por sua vez, são heterozigóticos saudáveis.

A principal característica da hereditariedade AR identificada no pedigree/árvore genealógica é a sua transmissão horizontal, isto é, os indivíduos afectados pertencem todos à mesma fratria e a patologia não se apresenta na geração seguinte.

As patologias autossómicas recessivas afectam ambos os sexos de igual modo.

O risco de recorrência na descendência, quando ambos os progenitores são heterozigóticos para uma mutação, é de 25% para indivíduos afectados, 50% para os indivíduos heterozigóticos e 25% para indivíduos homozigóticos normais (sem mutação).

A consanguinidade é um factor que aumenta o risco de ocorrência de patologias AR raras (risco 3% superior ao da população em geral).

Algumas patologias associadas a genes recessivos são mais frequentes em populações particulares com maior proporção de consanguinidade. São o caso da talassémia em algumas populações mediterrânicas e da doença de Tay-Sachs nos judeus Ashkenasi.

Exemplos de patologias AR: β-talassémia, drepanocitose, fibrose quística, hemocromatose, hiperplasia congénita da suprarrenal e alguns tipos de Surdez (GJB2, GJB6).

Hereditariedade ligada ao cromossoma X

As doenças genéticas causadas por mutações em genes localizados no cromossoma X designam-se por doenças ligadas ao X (em inglês – X linked) ou ligadas ao sexo.

Todas as células somáticas de um indivíduo do sexo feminino contêm dois cromossomas X; no entanto, um está inactivado na maior parte do ciclo celular, assegurando assim o outro alelo, a globalidade das funções necessárias ao indivíduo.

Este fenómeno de inactivação, a “lionização”, é aparentemente aleatório, explicando o facto de algumas mulheres portadoras manifestarem sintomatologia de determinada doença.

Deste modo, os indivíduos do sexo feminino são geralmente heterozigóticos para mutações num dos genes localizados no cromossoma X e os homens hemizigóticos.

As patologias causadas por genes localizados no cromossoma X podem ser de hereditariedade recessiva ou dominante.

Hereditariedade recessiva ligada ao cromossoma X

Nas patologias associadas a mutações em genes localizados no cromossoma X que se comportam como recessivas, a sua expressão depende do sexo do descendente.

Desta forma, os indivíduos do sexo masculino com mutação num dos genes do cromossoma X são afectados, uma vez que só possuem uma cópia desse cromossoma (hemizigóticos) e os do sexo feminino heterozigóticos para a mutação são “portadores” saudáveis.

Um indivíduo do sexo feminino portador de uma patologia ligada ao X recessiva transmitirá a patologia a:

• 50% da sua descendência masculina;
• 50% da sua descendência feminina será portadora saudável da mesma mutação.

Assim sendo, um indivíduo do sexo masculino saudável (sem mutação num gene associado a patologia ligada ao X) não tem risco de transmitir a patologia à sua descendência.

Por outro lado, um indivíduo do sexo masculino afectado com patologia ligada ao X:

• Transmitirá a mutação a toda a sua descendência feminina – serão portadoras saudáveis;
• Não transmite a mutação a nenhum dos seus descendentes do sexo masculino (estes herdam o cromossoma Y paterno).

A inexistência de transmissão da patologia de homem para homem é uma característica específica das doenças ligadas ao cromossoma X.

Quando surgem novos casos numa família, em geral correspondem a mutações de novo. São exemplos a hemofilia A e B, e as distrofias musculares de Duchenne e de Becker.

Hereditariedade dominante ligada ao cromossoma X

As doenças ligadas ao cromossoma X dominantes são muito raras.

Uma mutação num gene dominante localizado no cromossoma X provocará uma determinada patologia que afectará, tanto indivíduos do sexo feminino (heterozigóticos), como do sexo masculino (hemizigóticos).

As mulheres heterozigóticas para uma mutação num gene associado a doença ligada ao X dominante tem um risco de transmitir a patologia à sua descendência de 50% independentemente do sexo. Os homens afectados com patologia ligada ao X dominante transmitirão a doença a toda a sua descendência do sexo feminino, e todos os descendentes do sexo masculino serão indivíduos saudáveis (herdam o cromossoma Y do progenitor masculino).

As características identificadas na árvore genealógica assemelham-se às das patologias AD com a excepção de não existir transmissão de homem para homem e de existir um “excesso” de indivíduos do sexo feminino afectados.

Um exemplo de uma doença ligada ao X dominante é a síndroma de Rett.

Hereditariedade ligada ao cromossoma Y

As patologias genéticas associadas a alterações no cromossoma Y ou a mutações em genes localizados neste cromossoma são, tal como as doenças dominantes ligadas ao X, extremamente raras.

Neste tipo de doenças só os indivíduos do sexo masculino são afectados e, por isso, a transmissão é de pai para filho e toda a sua descendência masculina será afectada.

Os genes envolvidos no desenvolvimento das gónadas masculinas e na espermatogénese encontram-se localizados no cromossoma Y. Um exemplo de uma patologia ligada a este cromossoma é a deficiência espermática não obstrutiva, responsável por infertilidade masculina, a qual se deve a mutações no gene USP9Y (ubiquitin-specific protease 9Y).

2. HEREDITARIEDADE NÃO MENDELIANA

Definição e tipos de hereditariedade não mendeliana

Todas as doenças genéticas que não obedecem aos padrões clássicos de hereditariedade mendeliana anteriormente descritos, são classificadas como tendo um padrão de hereditariedade não mendeliana. São descritos a seguir os tipos de hereditariedade não mendeliana.

Hereditariedade mitocondrial

A hereditariedade mitocondrial assenta na informação genética transmitida pelo DNA mitocondrial. Associadas ao DNA mitocondrial de uma célula podem encontrar-se duas condições: homoplasmia e heteroplasmia.

A homoplasmia traduz a presença de identidade do DNA mitocondrial numa célula, seja normal ou mutado; a heteroplasmia designa a condição em que coexistem DNA mitocondrial normal e DNA mitocondrial mutado numa célula.

Nos casos de heteroplasmia, durante as divisões sucessivas a partir duma célula única, podem formar-se, aparentemente ao acaso, diferentes linhas celulares em relação ao conteúdo em DNA mitocondrial, ou ainda linhas apenas com DNA mutado ou com DNA normal.

Mutações no DNA mitocondrial provocam síntese de ATP insuficiente através da fosforilação oxidativa, o que compromete a produção de energia pelas mitocôndrias; tal circunstância tem implicações clínicas importantes pelo papel significativo no desenvolvimento de doenças degenerativas crónicas, particularmente em órgãos que requerem níveis de energia mais elevados (cérebro, músculos esquelético e cardíaco).

As manifestações clínicas resultam duma redução acentuada da produção de energia mitocondrial, como consequência de um aumento da percentagem de moléculas de DNA mitocondrial mutadas.

Na hereditariedade mitocondrial distinguem-se as seguintes características:

• Natureza materna da transmissão hereditária do DNA mitocondrial a ambos os sexos, isto é, os descendentes de mãe afectada serão todos afectados;
• Indivíduos do sexo masculino afectados com doença mitocondrial não transmitem a patologia aos seus descendentes (os espermatozóides contêm escassez de mitocôndrias – ~100/cada espermatozóide versus – 100.000/cada ovócito), sendo que as mitocôndrias são eliminadas após penetração no ovócito);
• Existência de heteroplasmia materna não permite prever o impacte da mutação na descendência, uma vez que um descendente pode herdar mitocôndrias normais, mitocôndrias com mutação ou mitocôndrias com e sem mutação em percentagem variável; assim, a expressividade de uma patologia de hereditariedade mitocondrial pode variar entre irmãos.

Devido à elevada taxa de mutações, a variabilidade no DNA mitocondrial é elevada entre pessoas não aparentadas. O oposto se verifica em indivíduos da mesma família, em que as sequências de DNA mitocondrial dos familiares maternos são muito semelhantes.

Esta particularidade permite que o estudo do DNA mitocondrial tenha diversas aplicações a nível científico, como por exemplo, na identificação de familiares desaparecidos, elaboração de árvores genealógicas, e confirmação de identidade em situações de rapto, entre outras.

Em cada célula, o genoma mitocondrial e o nuclear comunicam entre si, numa interacção permanente, o que explica que em muitas situações, mutações em genes nucleares se traduzam por manifestações a nível da fisiopatologia da mitocôndria. Mutações no DNA nuclear que causam patologia mitocondrial têm um padrão de hereditariedade AD ou AR.

Citam-se alguns exemplos de patologia da hereditariedade mitocondrial: neuropatia óptica hereditária de Leber (LHON), neuropatia tipo MELAS (mitochondrial encephalomyopathy with lactic acidosis and stroke-like episodes) ou ANS (ataxia neuropathy syndromes – MIRAS, SCAE, SANDO e MEMSA), síndroma de Pearson, síndroma de Leigh, etc..

“Imprinting” genómico

De acordo com os conceitos clássicos da genética mendelina, um gene comporta-se do mesmo modo, independentemente do sexo do progenitor através do qual foi herdado pelo descendente. Apesar de este conceito continuar a ter validade para muitos caracteres genéticos, admite-se que em cerca de 1% dos genes humanos e expressão dos mesmos não é independente do sexo do progenitor. Daí a noção de “imprinting genómico, (ou simplesmente, imprinting”), aplicável a situações em que a função de alguns genes difere conforme a respectiva origem, paterna (“imprinting” paterno) ou materna (“imprinting” materno).

Deste modo, o “imprinting” genómico consiste numa modificação epigenética (uma vez que a estrutura do DNA não é modificada) de expressão génica, de natureza reversível, que inibe a expressão de um alelo em gerações sucessivas, em função do sexo do progenitor que o transmite. Ou seja, dependendo do sexo do progenitor que o transmite, um dos genes (materno ou paterno) está activo, e outro inactivo.

A nível estrutural, de modo sucinto, sabe-se que “imprinting” resulta da modificação histónica e/ou da metilação das citosinas de um dos alelos que inactivam a sua expressão, enquanto o outro alelo permanece desmetilado e activo.

Apesar de a transmissão dos alelos sujeitos a imprinting obedecer às normas de hereditariedade mendeliana, a sua expressão fenotípica não é mendeliana.

São exemplos de afecções, em que foi identificado “imprinting”, certos tumores sólidos e leucemias (tumor de Wilms, retinoblastoma, leucemia mieloide crónica), distrofia miotónica, coreia de Huntington, diabetes juvenil, síndromas de Angelman, de Prader-Willi, de Beckwith-Wiedeman, etc..

Dissomia uniparental

A dissomia uniparental é uma forma muito rara de hereditariedade, resultante de erros na meiose. Pode ocorrer como heterodissomia ou como isodissomia.

Na heterodissomia uniparental, o complemento cromossómico diplóide é constituído por um par de cromossomas homólogos que provém de um mesmo progenitor, o que é explicável pela não disjunção na primeira divisão da meiose.

Na isodissomia uniparental, o par cromossómico em causa tem igualmente origem num único progenitor, mas resulta da duplicação de um dos cromossomas do par de homólogos. Neste caso, a situação é explicável pela não disjunção na segunda divisão da meiose.

Além dos mecanismos expostos baseados em erros ocorridos na meiose é ainda necessário, para que não ocorra trissomia, que haja perda do cromossoma oriundo do progenitor que contribui apenas com um cromossoma.

Existindo heterodissomia ou isodissomia uniparental para genes sujeitos a fenómenos de “imprinting” poderão ocorrer patologias por falta de expressão de um gene que através dos fenómenos referidos se tenha tornado inactivo, ou por expressão de dois alelos idênticos mutados porque não ocorreu “imprinting”.

Desta forma pode ocorrer uma patologia genética AR num doente em que só um dos progenitores é heterozigótico para a mutação em causa devido à dissomia uniparental.

As duas entidades clínicas que, por excelência, exemplificam o conceito de dissomia uniparental são as síndromas de Prader-Willi e de Angelman.

Cerca de 20 a 30% dos casos de síndroma de Prader-Willi são devidos a heterodissomia uniparental materna para o cromossoma 15. Por sua vez, a heterodissomia uniparental paterna para o cromossoma 15 é responsável por casos de síndroma de Angelman. Há ainda casos de síndroma de Beckwith-Wiedeman em que está em causa isodissomia uniparental paterna para o cromossoma 11 com origem pós-zigótica.

Mutações dinâmicas e antecipação

As mutações dinâmicas ocorrem quando existe expansão do número de sequências repetitivas de tripletos, cuja unidade é um conjunto de três nucleótidos (por exemplo, CGG, CAG, CAA, TAA e GAG) presentes num determinado gene.

Um indivíduo, em condições normais, possui um número reduzido de tripletos repetidos sequencialmente num gene. O alargamento de uma região nucleotídica, em particular, se incluir pequenas sequências repetitivas, pode traduzir-se em instabilidade do DNA.

As unidades repetitivas de trinucleótidos são frequentemente encontradas em genes que codificam factores de transcrição (proteínas que regulam a expressão de outros genes) ou em genes que regulam o desenvolvimento.

A transmissão de expansões nestas unidades repetitivas que correspondem às mutações dinâmicas podem ocorrer por via materna ou paterna, só por via materna, ou só por via paterna dependendo do gene e respectiva patologia associada.

Ao contrário das mutações “clássicas”, nestas mutações pode ocorrer variação no número de cópias das sequências, por vezes entre gerações, com os descendentes a apresentar alelos de tamanhos diferentes do dos progenitores.

Para que a doença se manifeste é necessário que o gene possua um número de repetições acima de um “limiar” (threshold). Quando o número de unidades repetitivas se encontra próximo desse “limiar” designa-se por pré-mutação; nesta circunstância, a expansão não afecta a expressão normal do fenótipo.

A mutação completa define-se quando o número de unidades repetitivas de tripletos se associa à manifestação clínica da doença.

São exemplos de patologias associadas à expansão de tripletos a síndrome de X-frágil (expansão CGG), a distrofia miotónica de Steinert (expansão CTG), a doença de Friedreich (expansão GAA), doenças degenerativas como a atrofia muscular espinobulbar, a coreia de Huntington, a atrofia dentato-rubro-pálido-Luysiana e ataxias espinocerebelosas (SCA), como a tipo 1 e a doença de Machado-Joseph (DMJ).

Relacionado com este tipo de patologias provocadas por mutações dinâmicas, como a expansão de tripletos, está o fenómeno de antecipação que se define como o aumento da gravidade da expressão da patologia numa família em gerações sucessivas, associado ao aumento do número de unidades repetitivas de tripletos num dos alelos. De salientar que a idade de manifestação da doença pode também ser antecipada ao longo das gerações.

Introdução

A disponibilidade de material biológico de diversas origens (tecidos, sangue, líquido amniótico, células do epitélio bucal, entre outras) e a maior ou menor facilidade em o obter potenciaram o desenvolvimento de diversas técnicas laboratoriais altamente específicas e tendencialmente mais eficazes. Desta forma, tornou-se possível associar alterações genéticas a quadros patológicos, confirmar diagnósticos clínicos e/ou definir estratégias de prevenção e de decisão terapêutica (incluindo as opções reprodutivas e o aconselhamento genético).

A realização de um exame laboratorial do foro genético (teste de genética) necessita apenas de um conjunto de células somáticas nucleadas, pois cada uma delas contém, à partida, a mesma constituição cromossómica da primeira célula embrionária, reflectindo as alterações germinais herdadas ou que surgiram de novo.

A visualização dos cromossomas in vitro tornou-se possível a partir de 1956 quando Tijo e Levan desenvolveram um tipo de coloração do DNA (desoxyribonucleicacid) que evidenciava um conjunto de bandas claras e escuras, formando um padrão característico de cada cromossoma. A padronização das bandas (ou “bandeamento”) dos cromossomas permite o reconhecimento de anomalias estruturais específicas, associadas a determinadas síndromas genéticas. O cariótipo molecular constitui uma ponte poderosa entre a citogenética clássica e a biologia molecular.

Ao nível molecular, desde que Watson e Crick, em 1953, definiram a estrutura química da molécula de ADN, o avanço da genética humana teve dois pontos altos:

• Quando, nos anos 80 do século passado, foi definida e apurada a metodologia de sequenciação do DNA, permitindo conhecer finalmente a sequência de nucleótidos e;
• Com a participação da bioinformática no desenvolvimento de software viabilizando a leitura das sequências de DNA.

Estes dois factos tornaram possível iniciar o Projeto do Genoma Humano, na década de 90, terminando com a descodificação do Genoma em 2003.

Com a automatização crescente e a possibilidade de estudar muitas regiões genómicas ao mesmo tempo, o diagnóstico genético é actualmente muito rápido, específico e eficaz, tornando-se um poderoso instrumento para o diagnóstico clínico.

Por outro lado, a interferência do ambiente, as regiões de susceptibilidade, a noção de que uma patologia pode ser originada por alterações em diferentes genes e que um mesmo gene pode ser responsável por patologias diferentes, consoante o tipo de mutação ocorrida, modificou a forma como a Genética Clínica aborda o aconselhamento genético e incluiu definitivamente a genética molecular como parceiro no diagnóstico final.

Ao nível dos processos metabólicos celulares, o desenvolvimento da bioquímica genética, e a detecção precoce e/ou a acumulação de metabólitos potencialmente patológicos, potenciaram o aparecimento de terapêuticas de substituição que permitam compensar ou retardar o efeito nocivo da alteração metabólica. A complementação dos testes bioquímicos com estudos de genética molecular contribuiu para a multidisciplinaridade da Genética Médica, alargando o conjunto de testes disponíveis, adequando as terapêuticas e aumentando a responsabilidade de se estabelecer um diagnóstico precoce e correcto das doenças hereditárias do metabolismo.

Organização do material genético

A designação material genético diz respeito a toda a informação que um indivíduo contém em cada célula nucleada, podendo dar origem a uma característica, ou condicionar o seu aparecimento e expressão. Cada célula do organismo contém, teoricamente, a mesma informação genética, uma informação que se diz diplóide (ou 2n) e que foi herdada dos seus progenitores – metade (n) de cada um, resultando da fusão dos gâmetas (óvulo e espermatozóide), resultando na formação do embrião, contendo um património genético único para cada indivíduo.

Genes e genoma

Os genes são as unidades básicas da informação genética de um indivíduo. Correspondem aos segmentos da molécula de DNA (ou ADN, ácido desoxirribonucleico, em português), que contêm a informação necessária para a produção duma proteína ou dum polipéptido, contribuindo para a formação de uma característica.

Na célula, o DNA localiza-se em duas estruturas próprias: o núcleo, onde se encontra a maior parte do DNA dito nuclear; e as mitocôndrias, organitos responsáveis pelos processos energéticos, onde se localiza o DNA dito mitocondrial (DNAmt). A informação genética individual contida nos genes nucleares e nos genes mitocondriais designa-se por genoma.

A molécula de DNA é constituída por sequências de nucleótidos (também designados por bases), havendo 4 diferentes, simbolizadas por letras do alfabeto – Adenina (A), Timina (T), Citosina (C) e Guanina (G) – que se dispõem numa cadeia dupla emparelhada e enrolada helicoidalmente, falando-se frequentemente em “pares de bases”. As referidas letras (do “alfabeto genético”) organizam-se em sequências mais ou menos longas, seguindo um código com significado para o organismo.

Cada gene pode ter entre centenas de nucleótidos (como é o caso do gene da insulina, codificada por uma sequência de cerca de 1.500 pares de bases, que dá origem a uma proteína de 110 aminoácidos) a milhões, (como é o caso do gene da distrofina, que se estende por cerca de 2,2 milhões de pares de bases e dá origem a uma proteína de 3.700 aminoácidos).

Cada gene está localizado num ponto definido (locus) de um dado cromossoma. Os genes nucleares distribuem-se ao longo da cadeia de DNA, intercalados por sequências de nucleótidos, muitas vezes repetitivas, cujo significado e relevância biológica ainda se desconhece em grande parte.

Há uma associação directa entre a localização de um gene no DNA e a sua posição no cromossoma, resultando numa ordenação própria que é similar em ambos os cromossomas homólogos (de origem materna e de origem paterna), permitindo um emparelhamento perfeito aquando da divisão celular.

O código genético inclui programas que determinam a leitura dos genes, de forma sequencial ou alternada, consoante a situação metabólica e/ou estádio do desenvolvimento do indivíduo.

O DNA nuclear contém cerca de seis mil milhões de pares de nucleótidos. Estima-se que existam cerca de 20.000 genes diferentes, correspondendo a pouco mais de 5% do genoma e contendo as instruções de produção das proteínas que formam as células, tecidos e órgãos do organismo.

O resto das sequências que compõem o DNA denomina-se DNA não codificante. Embora as respectivas sequências não codifiquem proteínas, estas sequências contêm regiões com funções muito importantes, nomeadamente na regulação e controlo da actividade dos genes, activação e inactivação dos programas celulares, realização de diversas tarefas celulares, como o emparelhamento dos cromossomas, a duplicação do material genético, a manutenção dos telómeros (estruturas com propriedades especiais ocupando a extremidade livre de um cromossoma), entre outras.

O DNA mitocondrial (DNAmt), de menor dimensão e com características diferentes, é constituído por 16.570 nucleótidos a que correspondem 37 genes que ocupam 93% da molécula.

As mitocôndrias são organitos intracitoplasmáticos cuja principal função é a produção da energia necessária à célula através de um processo denominado fosforilação oxidativa. Essa energia fica retida em moléculas de adenosina trifosfato (ATP) que podem ser utilizadas nos diversos processos metabólicos da célula. Estima-se que as mitocôndrias sejam responsáveis pela produção de mais de 90% do ATP necessário para cada indivíduo. As mitocôndrias também estão envolvidas noutras vias metabólicas como a biossíntese de pirimidinas, do colesterol e dos neurotransmissores.

O DNA mitocondrial (DNAmt) é uma molécula circular, semelhante à dos plasmídeos bacterianos. O genoma mitocondrial e o nuclear comunicam entre si, numa interacção permanente, sendo o DNA nuclear o responsável pela codificação da maioria das proteínas necessárias à mitocôndria.

Cromossomas

Os cromossomas correspondem a moléculas de DNA que se formam durante o ciclo celular, quando a célula se divide. É a forma de organizar o DNA, através de múltiplos enrolamentos altamente controlados, envolvendo as histonas, proteínas nucleares com características específicas, que formam arranjos geométricos específicos, recorrendo ao enrolamento e superenrolamento helicoidal da cadeia. Este processo permite, entre outras situações, que o DNA esteja acessível, em particular as regiões importantes para o emparelhamento dos cromossomas homólogos e para a transcrição do RNAm.

É possível visualizar os cromossomas em laboratório, permitindo verificar se a sua estrutura está intacta ou sofreu alterações que possam ser responsáveis por patologias genéticas.

Na preparação laboratorial, os cromossomas apresentam um aspecto linear, sendo constituídos por dois braços unidos por uma zona de constrição, o centrómero. O braço curto é designado por p (petit), e o braço longo designado por q (letra que se segue no alfabeto à letra p, ou proveniente da palavra queue, que significa fila ou cauda em inglês).

Cada cromossoma tem um tamanho próprio e um conjunto específico de genes. Por exemplo, o cromossoma 1 é dos maiores; contém cerca de 246 milhões de pares de bases, o que representa 8% do DNA nuclear. Neste cromossoma existirão 2.100 a 2.600 genes.

As regiões terminais de ambos os braços dos cromossomas correspondem aos telómeros, que têm funções específicas na replicação e manutenção do cromossoma.

Os cromossomas distinguem-se pelo seu tamanho, posição do centrómero e padrão de bandas, quando corados em laboratório. O centrómero pode estar posicionado no centro (e o cromossoma designa-se metacêntrico), afastado do centro (submetacêntrico) ou próximo de uma das extremidades (acrocêntrico).

Actualmente, com as técnicas de coloração e bandeamento existentes, é possível obter um padrão de bandas específico para cada cromossoma, permitindo verificar se a sua estrutura está intacta ou sofreu alterações que possam ser responsáveis por patologias de origem genética. Por outro lado, com a descodificação do genoma humano tornou-se possível associar os genes a cada banda representada no cariótipo, o que constitui um instrumento muito útil na compreensão das anomalias cromossómicas e suas implicações para o indivíduo.

Cada espécie tem um total de cromossomas característico. A espécie humana tem 46, que se organizam em 23 pares, dos quais 22 autossomas homólogos ou autossomas, e um par de cromossomas sexuais, denominados de X e Y.

Recorda-se, a propósito, que:

• Cromossomas homólogos ou autossomas são os dois cromossomas reunidos num par, de estrutura fundamental idêntica e, cada um deles, proveniente de um dos genitores;
• Os cromossomas sexuais, por vezes designados de gonossomas, correspondem aos cromossomas X e Y, e definem o género do indivíduo consoante se organizam num par XX (género feminino), ou XY (género masculino);
• Alelos são cada um de dois genes que ocupam pontos idênticos (locus) nos cromossomas homólogos. A excepção surge nos cromossomas sexuais onde, no caso do indivíduo do sexo masculino, apenas apresenta um alelo para cada gene do cromossoma X e um alelo para cada gene do cromossoma Y.

Os autossomas foram numerados pelo tamanho, do maior para o menor, de 1 a 22, sendo o 23º par correspondente aos comossomas sexuais.

Ao conjunto e organização dos cromossomas em pares designa-se por cariótipo ou carta cromossómica. A constituição cromossómica humana representa-se pelos caracteres 46, XX ou 46, XY, consoante se trata de um indivíduo do género feminino ou masculino, respectivamente.

Quando a célula inicia a divisão celular, os cromossomas homólogos emparelham-se. Na formação das células germinais, durante a divisão celular pode ocorrer recombinação genética ou crossing over, que permite a troca de material cromossómico entre cromossomas homólogos.

Quando ocorre uma alteração na constituição (nº de cromossomas) e/ou na estrutura cromossómica, o cariótipo surge alterado. A notação do cariótipo reflecte a anomalia ocorrida. As alterações podem implicar perda e/ou ganho de material, parcial ou total, ou a deslocação de um cromossoma (ou parte dele) para outra região, formando uma estrutura diferente. Por exemplo:

• A síndroma de Down designa-se por 47, XX+21, ou 47, XY+21, reflectindo a existência de um cromossoma 21 extra;
• Um cariótipo 46, XX, 5p- representa um indivíduo do sexo feminino onde ocorreu a perda do braço curto do cromossoma 5; mas se for referida a banda cromossómica delecionada, por exemplo, se a notação incluir 46, XX del5p(14.3), significa que a banda terminal do cromossoma 5, identificada como 14.3 no padrão de coloração, foi eliminada, perdendo-se esse material genético. Normalmente, a primeira situação (5p-, deleção do braço curto do cromossoma 5) é associada à situação rara síndroma do Cri-du-Chat, enquanto a perda de uma ou mais bandas dessa região condicionam fenótipos de severidades variáveis, conforme o nº de genes que deixou de existir, podendo coincidir com parte da sintomatologia da síndroma do Cri-du-Chat; 
• Se a notação for 46, XY, der (14)t(14,21), significa que se trata de um indivíduo do sexo masculino que apresenta apenas um cromossoma 14 livre e um cromossoma derivado (der) resultante da translocação (t) do outro cromossoma 14 com o 21 (os dois cromossomas ligam-se pelo centrómero formando uma entidade diferente). Como resultado, o indivíduo tem material adicional do cromossoma 21 (dois cromossomas 21 livres e um terceiro translocado com o 14). Aparentemente a informação genética do cromossoma 14 poderá estar presente na totalidade, distribuída pelo cromossoma 14 livre e pelo 14 translocado. O resultado será, provavelmente, um fenótipo de síndroma de Down (ver Glossário – Translocação).

Mutações

O DNA pode sofrer alterações na sequência de nucleótidos, (as chamadas mutações), que se podem traduzir ou não por doença e transmitir à descendência.

As mutações podem ocorrer em qualquer parte do genoma, mas tornam-se relevantes em termos clínicos quando afectam regiões dos genes que codificam proteínas ou que modulam a sua expressão.

As alterações na região de codificação dos genes, os exões, podem alterar de forma directa a sequência de nucleótidos e modificar a grelha de leitura (frameshift), resultando na alteração da cadeia de aminoácidos traduzida e da respectiva proteína, a qual pode ser inexistente, truncada ou ter configuração anómala.

As principais mutações são a deleção, a inserção, e a substituição de nucleótidos na molécula de DNA. Fala-se em mutação silenciosa se a alteração do nucleótido permitir codificar o mesmo aminoácido, mutação missense, se resultar num aminoácido diferente e mutação nonsense, quando o tripleto mutado origina um codão STOP.

São conhecidas dezenas de mutações pontuais e inúmeros rearranjos associados a uma grande variedade de doenças e vias metabólicas.

Se a mutação afectar os intrões, regiões não codificantes do gene, pode ter consequências para a expressão do gene. O tipo mais conhecido de mutações intrónicas são as mutações de splicing, que alteram o ponto de ligação exão/intrão, dando origem a uma sequência de RNAm diferente, resultando eventualmente na expressão de uma proteína anormal, truncada ou disfuncional.

As mutações também podem ocorrer fora das sequências génicas, nos cerca de 95% de DNA não codificante. No entanto, se a mutação ocorrer em regiões de controlo dos genes, como as zonas de regulação e os centros de imprinting (ver Glossário), poderá também ter consequências biológicas e até o aparecimento de doenças genéticas.

Certas regiões genómicas apresentam uma sequência de nucleótidos que a torna muito mais susceptível a variações (ocorrência de deleções/inserções de nucleótidos), constituindo as regiões “hipervariáveis” do genoma. Algumas destas regiões podem conferir instabilidade à molécula de DNA, tornando-se, de divisão para divisão, cada vez mais instável. Os mecanismos moleculares de instabilidade do DNA estão na origem de algumas doenças genéticas, como a síndroma do X-frágil, diversas ataxias espinais cerebelosas (como a Doença de Machado-Joseph). Quando essas sequências hipervariáveis se encontram na vizinhança de regiões de controlo génico, pode resultar numa taxa de ocorrência de mutações patológicas elevada.

Actualmente, as mutações também estão a ser estudadas a nível do RNAm, permitindo uma informação mais direta sobre a expressão das proteínas nos diferentes tecidos e as consequências patológicas que as mutações possam ter.

A taxa de mutação do DNAmt é maior comparativamente ao DNA nuclear. No entanto, como cada célula contém um número variável de mitocôndrias, o resultado dessas mutações é heterogéneo.

A mutação patológica que ocorre nas células germinais, óvulos e espermatozóides, é transmitida à descendência, constituindo a base da doença genética hereditária.

Se as alterações ocorrerem nas células somáticas, como é o caso do cancro, podem afectar apenas as células filhas nesse tecido e não são hereditárias (ver Glossário).

Testes de genética

Os testes de genética podem agrupar-se, numa perspectiva laboratorial, em três grupos: citogenética, genética molecular e bioquímica genética. As suas principais indicações foram abordadas no capítulo anterior.

Citogenética

A citogenética engloba um conjunto de técnicas que permite visualizar o DNA contido nos cromossomas o que, para além de se traduzir num conhecimento sobre a ocorrência de alterações na molécula nucleotídica, dá indicações sobre o tipo de alterações, a fase do ciclo celular em que terá acontecido, e o potencial de consequências resultantes para o indivíduo em estudo, incluindo as opções reprodutivas dos seus progenitores ou dele próprio, quando for o caso. De entre as principais técnicas destaca-se o cariótipo, a hibridação in situ e o array CGH.

Cariótipo

Como foi referido antes, é possível visualizar os cromossomas em laboratório. O estudo e a organização dos cromossomas em pares homólogos designam-se por cariótipo.

A visualização dos cromossomas in vitro surge após um período de cultura celular, em que é sincronizada a divisão das células em estudo, sendo interrompido o processo no momento em que os cromossomas estão formados, e seguindo-se um procedimento de coloração que “pinta” cada cromossoma com um padrão próprio de bandas escuras e claras.

Esta técnica permite detectar a ocorrência de anomalias cromossómicas (estruturais e/ou numéricas) associáveis a patologias genéticas como a trissomia 21, mesmo em contexto de diagnóstico pré-natal (DPN).

As alterações numéricas entram no grupo das aneuploidias, onde o material de um (ou mais) cromossoma inteiro pode estar adicionado ou ter sofrido deleção, designando-se por trissomia ou monossomia, respectivamente. As alterações estruturais podem apresentar diferentes aspectos, desde deleções parciais de material cromossómico, a troca de material entre cromossomas, a inversão da localização de parte do cromossoma, entre outras.

Actualmente, as técnicas de “bandeamento” de alta resolução permitem visualizar entre 400 e 550 bandas distribuídas pelos 23 pares de cromossomas. Esta resolução não permite identificar alterações com tamanhos inferiores ao milhão de pares de bases.

O cariótipo pode realizar-se a partir de vários tecidos como o sangue, pele, medula óssea e líquido amniótico e vilosidades coriónicas no período pré-natal. Podem ser identificados vários tipos de alterações como aneuploidias, deleções e duplicações parciais, rearranjos equilibrados ou desequilibrados e, até, identificar a presença de fracturas cromossómicas, características de patologias como a anemia de Fanconi e outras doenças hematológicas.

FISH – hibridação com sondas específicas fluorescentes

A associação de algumas doenças genéticas à ocorrência de microdeleções cromossómicas tem sido explorada através de técnicas FISH (fluorescence in situ hybridization).

Nesta tecnologia são usadas sondas contendo um marcador fluorescente. Quando as sondas entram em contacto com o DNA ligam-se à região para a qual têm afinidade, permitindo garantir que essa região está presente. Quando o sinal está ausente ou aparece em número diferente do esperado, é possível associar esse achado a uma patologia (dois sinais fluorescentes para sondas de cromossomas autossómicos e 1 ou 2 sinais para os cromossomas sexuais, consoante se trata do cromossoma X ou Y, considerando os dois géneros, masculino e feminino, respectivamente).

São exemplos a síndroma de Prader-Willi (15q11.2-q13) e a síndroma de Williams (7q11.23), patologias em que pode ocorrer microdeleção das regiões assinaladas nos cariótipos – bandas q11.2 a q13 do cromossoma 15 no caso da síndroma de Prader Willi, e banda q11.23 do cromossoma 7, no caso da síndroma de Williams. Estas deleções normalmente não são detectáveis pela citogenética clássica.

Esta metodologia também pode ser útil para identificar aneuploidias de forma rápida (como a trissomia 21, 18 ou 13, ou até a monossomia do X na síndroma de Turner), permitindo também posicionar os rearranjos cromossómicos, localizando os pontos de quebra e os diferentes cromossomas envolvidos na translocação. A identificação de microdeleções subteloméricas pode apoiar diagnósticos complexos de atraso do neurodesenvolvimento e insuficiência intelectual. Nem sempre a microdeleção explica a totalidade dos casos, podendo-se complementar com outras técnicas moleculares.

Cariótipo molecular – Array CGH

Recentemente foi desenvolvida a tecnologia de cariótipo molecular, ou Array CGH (Comparative Genomic Hybridization) que permite efectuar um rastreio do genoma com intervalos de resolução de 1.000 a 5.000 pares de bases ou menos, consoante a região analisada.

O array CGH traduz-se num “varrimento” do genoma, podendo detectar alterações genéticas em todos os cromossomas em simultâneo, sem necessidade de um passo prévio de cultura celular. Utiliza milhares de oligonucleotídeos (sondas de DNA) específicos, identifica diferentes tipos de regiões, associadas ou não a patologia genética, cobrindo o genoma de forma a identificar também a ocorrência de ganhos ou perdas (duplicações ou deleções, por exemplo) de material genético, bem como perdas de heterozigotia.

Possui sensibilidade e especificidade significativamente maiores do que os exames de citogenética (cariótipo e FISH).

Existem diferentes tipos de array, conforme o nível de resolução que se pretende ter – o array CGH 60K utiliza 60.000 sondas espalhadas pelo DNA, o array CGH 750K envolve cerca de 750.000 sondas e o array CGH-HD pode ir até ao 2,8 milhões de sondas. As alterações identificadas podem ser correlacionadas com diversas patologias, ou até identificar novas regiões patológicas, que contribuam para o diagnóstico do doente.

A recomendação para a realização deste tipo de teste genético é cada vez mais alargada, estando este exame complementar actualmente incluído no estudo de doentes complexos portadores de síndromas com multideficiência, atrasos de neurodesenvolvimento, anomalias da diferenciação sexual, como ambiguidade genital, patologias comportamentais incluindo o autismo e os défices de aprendizagem, entre outros.

Como consequência do grande aumento da resolução e capacidade de detecção de alterações nucleotídicas, surgem as regiões de significado incerto (VOUS – variants of unknown significance), que representam um dos maiores desafios da genética molecular actual, pela dificuldade em atribuir ou excluir um significado claro no contexto da patologia.

Genética molecular

Do ponto de vista laboratorial, o avanço da genética molecular apostou na criação de metodologias que permitissem identificar os nucleótidos que constituem os genes e/ou as regiões adjacentes. O método de sequenciação de Sanger permitiu conhecer, a partir dos anos 80, a sequência de nucleótidos existente num fragmento de DNA, e a sua associação a técnicas de amplificação da cadeia de DNA, por reacção de polimerização (PCR, polymerase chain reaction), está na base de todas as tecnologias moleculares atualmente utilizadas.

Com o Projeto do Genoma Humano iniciou-se uma nova era em que são valorizados os mecanismos molecular e celular da patologia, assim como a regulação de todos os passos que vão desde a sequência de nucleótidos do gene até à expressão da característica final.

A sequenciação é o método de estudo mais utilizado para o diagnóstico das patologias mendelianas, normalmente monogénicas, como são os casos da fibrose quística, da distrofia muscular de Duchenne e da síndroma de Marfan, permitindo a confirmação do diagnóstico clínico. Uma mutação num gene pode ser responsável pelo aparecimento de uma doença, mas, consoante a localização e o tipo de mutação, pode dar origem a variantes fenotípicas da mesma patologia ou mesmo a patologias diferentes. De igual forma, uma mesma patologia pode ser originada por mutações em diferentes genes, representando por vezes algumas variações (heterogeneidade) na forma como a patologia se manifesta, quando se manifesta ou até como evolui, ao longo do ciclo de vida.

Por exemplo, na drepanocitose (gene HBB) uma única mutação pode ser responsável pela ocorrência da doença, interferindo com o quadro de leitura da sequência de bases, traduzindo um aminoácido diferente. Já na fibrose quística foram descritas centenas de mutações diferentes no gene CFTR que se manifestam de forma clinicamente variável, mostrando a importância dos estudos de correlação entre o genótipo e o fenótipo. Na síndroma de Marfan, o gene FBN1 está claramente associado à forma clássica desta síndroma (identificadas mutações em 70 a 93% dos casos), mas outros dois genes – o TBFBR1 e o TBFBR2 – correspondem a fenótipos semelhantes, associando adicionalmente aneurisma da aorta, pectus excavatum ou ectopia do cristalino.

Foram também identificados genes de susceptibilidade implicados na etiologia de doenças multifactoriais como o cancro e doenças degenerativas do adulto cuja valorização para a prática clínica deve ser feita caso a caso.

Em termos tecnológicos, a informatização e automatização de procedimentos, o aumento da especificidade, a rapidez e diminuição do tamanho dos equipamentos de sequenciação, possibilitaram o estudo simultâneo de imensas (milhares) regiões genómicas, apostando na resposta em tempo útil. Neste campo, sempre baseado no conceito da sequenciação, destacam-se as tecnologias de:

• NGS (next generation sequencing) que possibilita a sequenciação de vários genes em simultâneo, com interesse para a patologia em estudo. Permite a criação de painéis de genes e regiões genómicas associadas a fenótipos patológicos e não apenas a uma patologia, como ataxias, cancro, cardiopatias, patologias da visão, etc.;
• WES (whole exome sequencing), que pode ser o exoma clínico, envolvendo a sequenciação de todas as regiões genómicas contendo sequências codificantes (a maior parte dos exões existentes em cerca de 4.800 genes) ou o exoma alargado, que inclui tudo o que já foi reportado no OMIM com interesse para a patologia genética. Numa perspectiva futura será possível sequenciar o genoma (WGS – whole genome sequencing), indo para além das sequências exómicas (codificantes) e considerando outras regiões com potencial de interferência na patologia, como as zonas de metilação, de imprinting e de marcação epigenética.

O MLPA (multiplex ligation-dependent probe amplification), surge como tecnologia complementar, usando um método semiquantitativo que detecta grandes deleções ou duplicações, ou identifica sequências de 60 nucleótidos que sofreram deleção ou amplificadas (num único exão ou intrão, e/ou apanhando regiões de regulação do gene).

Por fim, uma referência ao GWAS (genome-wide association study), metodologia que explora as relações entre as variantes genéticas comuns (SNP – single nucleotide polymorphism) ao longo de todo o genoma e a predisposição à doença, com o objectivo de identificar regiões de susceptibilidade. São comparadas amostras de doentes com controlos normais e procura-se perceber se as variantes identificadas nos doentes podem ser, de alguma forma, associadas à patologia. Esta metodologia tem permitido identificar novos loci de susceptibilidade e compreender melhor a complexidade das relações entre a componente genética e a heterogeneidade fenotípica.

O estudo da susceptibilidade genética tem implicações práticas importantes no desenvolvimento de fármacos adaptados às alterações individuais e na escolha de medicamentos a aplicar de modo dirigido ou específico, em cada caso. Trata-se, pois, do desenvolvimento de áreas emergentes da ciência, tais como a farmacogenética e a medicina de precisão.

Bioquímica genética

Nos organismos vivos, os processos biológicos ocorrem por etapas, libertando e/ou consumindo pequenas quantidades de energia, criando passos intermédios do metabolismo celular, através de vias metabólicas, de construção, de destruição, de manutenção, ou até, de regulação de concentrações.

Quando ocorrem erros ou anomalias nos mecanismos dos referidos processos surge certo tipo de patologias – as doenças hereditárias do metabolismo.

Tais erros (abordados noutra parte deste livro dedicada a Doenças Hereditárias do Metabolismo/DHM) podem ser agrupados de acordo com o organelo afectado (lisossoma, mitocôndria, peroxissoma), ou a via metabólica alterada (por exemplo as dos aminoácidos, ácidos orgânicos, hidratos de carbono, etc.).

Técnicas analíticas como a espectrometria de massa, os doseamentos bioquímicos de um leque muito alargado de metabólitos e a enzimologia, permitem o diagnóstico de mais de 400 DHM e constituem a base da Bioquímica Genética.

Uma das aplicações é o rastreio metabólico neonatal, permitindo a detecção de defeitos metabólicos antes que os seus efeitos patológicos se instalem. Os primeiros testes incidiram sobre o hipotiroidismo e a fenilcetonúria; actualmente o rastreio foi alargado a um leque muito variado de patologia.

Quando o gene da patologia já foi identificado, estes testes são complementados com a genética molecular, permitindo o diagnóstico de portadores e o diagnóstico pré-natal.

Existem outras situações em que o teste bioquímico constitui a primeira abordagem com vista ao esclarecimento do diagnóstico (por ex. doseamento do factor VIII na Hemofilia A e electroforese das hemoglobinas com quantificação das hemoglobinas A2 e F nas talassémias). Estes testes são utilizados nas etapas iniciais do diagnóstico, seguidos pela realização de testes de genética molecular.

Os tecidos biológicos em que se realizam os exames de bioquímica variam de teste para teste e estão padronizados. Para cada caso é desejável contactar previamente o laboratório que irá realizar o exame para confirmar aspectos como as condições da colheita, o acondicionamento, a temperatura e o tempo do transporte até ao laboratório.

Implicações clínicas

A escolha e realização de um teste genético deve prender-se fundamentalmente com a utilidade do mesmo em função do contexto clínico de cada caso, respeitando os princípios éticos estabelecidos.

Por exemplo, em contexto de diagnóstico pré-natal, o teste escolhido, para além de poder responder às questões que se colocam (existência de anomalias cromossómicas, de mutações familiares específicas, ou ainda de variantes genómicas com significado patológico) deve respeitar os tempos da gravidez, cumprindo todos os enquadramentos legais.

No caso do DPI (diagnóstico pré-implantatório), um dos passos limitantes é a disponibilidade de material biológico (à partida pouco mais que algumas células), o que condiciona a metodologia a utilizar.

No caso das DHM não identificadas pelo rastreio neonatal, é o factor tempo que mais se considera para se poder identificar a patologia metabólica, já que a acumulação anormal de certos metabólitos terá consequências irreversíveis para o desenvolvimento da criança. Assim, a escolha da tecnologia terá que considerar a rapidez da resposta, por vezes em detrimento da maior especificidade.

Já na identificação de variantes de susceptibilidade genética em situações de decisão terapêutica, como sucede na resposta a certo tipo de fármacos (em cardiopatias, em neoplasias, na patologia mental, por exemplo), embora o factor tempo seja fundamental, é a especificidade da resposta que importa, sob pena de a terapêutica iniciada não actuar ou ter um efeito adverso.

Todos estes factores reforçam a importância do teste genético no diagnóstico e na decisão terapêutica. O diálogo entre o clínico e o especialista do laboratório de genética é fundamental, constituindo um exemplo de multidisciplinaridade, reprodutível em qualquer especialidade clínica.

Por fim, salienta-se que a opção por tecnologias que apresentem variantes de significado incerto obrigam a grande ponderação.

Importância do problema

A Genética Médica representa na Medicina moderna uma das estratégias essenciais para melhorar a saúde das pessoas e das comunidades. Para esta conclusão contribuíram os enormes conhecimentos obtidos nos últimos anos, nomeadamente com a sequenciação do genoma humano e a compreensão de mecanismos pelos quais os produtos dos genes actuam e podem provocar doença nos seres humanos.

O interesse da Genética para os profissionais de saúde abrange áreas como o diagnóstico, a prevenção e o tratamento de síndromas e doenças genéticas. A Biologia Molecular permitiu identificar alterações do genoma humano que viabilizaram o estabelecimento de critérios mais rigorosos de diagnóstico de algumas doenças e explicaram a variabilidade de expressão de outras pelo tipo de mutações encontradas no gene, entre outros aspectos.

Com a excepção das doenças genéticas, que resultam de uma alteração num cromossoma ou da mutação de um gene específico, a maior parte das doenças genéticas resulta da interacção entre a susceptibilidade genética da pessoa e factores ambientais, na generalidade dos casos pouco conhecidos. Muitas destas doenças, como algumas formas de cancro, de doenças cardiovasculares e da diabetes, são verdadeiros problemas de Saúde Pública.

O conhecimento actual é ainda muito limitado quanto à compreensão dos mecanismos da interacção entre os factores genéticos e ambientais que contribuem para a patogenia das doenças genéticas.

A contínua divulgação de novos conhecimentos na literatura científica e na comunicação social, a necessidade de se prestarem os cuidados de saúde na área da genética, de que os indivíduos e famílias carecem, as questões de ética que são colocadas à sociedade com as novas descobertas e inovações, alertam para a necessidade de os médicos, e muito em especial os pediatras, adquirirem novas qualificações nestes temas e procurarem actualizar os seus conhecimentos. As próprias associações científicas estão conscientes desta realidade e têm proposto iniciativas científicas de formação dirigidas aos profissionais.

A Genética Médica tem uma considerável importância em Clínica Pediátrica. Os pediatras, para além de cuidarem de crianças e adolescentes que têm doenças genéticas ou um risco elevado de, mais tarde, virem a expressá-las, estão em estreita ligação com as famílias, já constituídas ou em período de constituição, o que os torna uma fonte de grande credibilidade para informação e aconselhamento genético. O pediatra e o clínico, que prestam assistência a crianças e adolescentes não devem, pois, perder esta oportunidade de comunicação; por outro lado, devem ter uma atitude próactiva na sua intervenção.

Para serem mais eficazes na assistência a crianças e adolescentes, os referidos clínicos devem estar familiarizados com o diagnóstico das doenças genéticas mais frequentes, o aconselhamento genético, e saber orientar os casos mais complexos para serviços especializados. São estes os aspectos a desenvolver nesta parte do livro.

A consulta de Genética

A consulta de Genética é uma consulta médica, pelo que inclui elementos comuns a toda a prática médica em que a história clínica é um elemento essencial.

A história pessoal inclui uma revisão pormenorizada da gravidez, da transição e do percurso na infância, do crescimento, do desenvolvimento psicomotor e sensorial, das complicações médicas, precisando o início das manifestações da doença, os exames complementares e as intervenções clínicas entretanto realizadas. A história familiar deve recolher informação relativa a, pelo menos, três gerações e, nalgumas circunstâncias, torna-se mesmo útil inquirir outros familiares. É necessário inventariar outros casos semelhantes na família, anomalias congénitas, doenças genéticas, atraso mental ou perturbações neurocomportamentais, mortes fetais ou neonatais, ainda que aparentemente não estejam relacionados com o caso índex. Com base nestas informações é construída a árvore genealógica simplificada, que permite identificar rapidamente as relações de parentesco, perspectivar um modo de transmissão e avaliar os riscos genéticos.

O exame clínico é fundamental para o diagnóstico, interessando quer a percepção global (a impressão diagnóstica) e o apelo à memória de casos semelhantes, quer a avaliação e registo das particularidades do fenótipo. Estas características são mais tarde estudadas com pormenor, e comparadas com bases de dados de imagens, programas informáticos de diagnóstico de síndromas e a revisão da literatura científica. A orientação e a sequência do exame dependem, também, de um diagnóstico clínico prévio. Os elementos mais significativos devem ser sempre registados sob a forma de imagem.

A proposta de exames complementares decorre das hipóteses diagnósticas formuladas e a sua realização deve ser criteriosa e económica, tendo em conta os critérios que permitem o diagnóstico da doença (os elementos necessários para a “definição de caso”). Poderá recorrer-se a diferentes tipos de estudos, mas o diagnóstico não segue uma “cartilha”. Sempre que é exequível determinado teste genético com utilidade clínica, o mesmo deverá realizar-se por ser importante para o doente ter o diagnóstico, o que tem implicações a outros níveis como o aconselhamento genético, o plano de cuidados ou o projecto de vida.

A principal responsabilidade do médico geneticista é assegurar aos indivíduos e familiares de risco genético, informação científica correcta, transmitida de forma adequada e apropriada, sobre a natureza genética da patologia, as técnicas que permitem obter o diagnóstico e o risco genético para a descendência. Nesta perspectiva, para as doenças genéticas o risco corresponde à probabilidade de um descendente ou familiar nascer com uma doença genética particular.

O aconselhamento genético é um processo de comunicação em que são discutidos riscos genéticos, opções reprodutivas e apoio à família e suporte comunitário. É um acto médico que tem três dimensões principais: realizar ou confirmar o diagnóstico de uma doença genética, avaliar o risco genético de recorrência e apoiar o casal nas suas opções reprodutivas. Por definição não directivo, processa-se em termos de respeito pela autonomia e dignidade da pessoa. Porém, o papel do médico não pode ser passivo, nem neutro ou indiferente, quando participa no processo de tomada de decisão pelo casal.

Indicação para consulta de Genética

Considera-se que os indivíduos com doença genética ou de risco genético elevado, e os seus familiares, deverão ter acesso a uma consulta de Genética Médica ao longo do seu ciclo de vida. Porém, como os recursos actualmente existentes são escassos, considera-se que as principais indicações para o acesso são as seguintes:

1. Indivíduo com suspeita de doença genética ou anomalias congénitas múltiplas;
2. Indivíduo com défice cognitivo ou perturbação neurocomportamental, com ou sem dismorfias;
3. Indivíduo com risco genético elevado pela história familiar;
4. Progenitores de feto cuja gravidez foi medicamente interrompida (IMG), ou criança falecida com suspeita de doença genética;
5. Grávida de risco genético ou com diagnóstico de anomalia embrionária ou fetal;
6. Mulher com abortos recorrentes;
7. Casal com patologia da reprodução.

Árvore genealógica

Ao longo dos anos foram-se uniformizando os símbolos utilizados para construir uma árvore genealógica, seja no âmbito da consulta de Genética, seja da comunicação científica. Os símbolos que são usados com maior frequência, encontram-se descritos no Quadro 1.

A árvore genealógica é geralmente representada em três gerações, embora nalgumas famílias seja conveniente ser mais abrangente quando existirem vários indivíduos afectados ou consanguinidade.

Deve ser construída de maneira simples e revelar o máximo de informação possível, tendo em conta a doença particular em estudo. É necessário incluir os dois lados da família e indicar na árvore o caso índex e os laços de parentesco.

Na árvore genealógica as gerações são representadas em números romanos e da vertical para a horizontal (I, II, III, etc.). Os indivíduos da mesma geração são representados por numeração árabe, da esquerda para a direita, geralmente no lado direito do símbolo a que se refere.

A árvore genealógica pode ser elaborada durante a consulta a partir da informação que o doente faculta, o que permite desde logo ter uma compreensão global dos dados relevantes da família. Quando existem relações mais complexas, ou vários casos de consanguinidade, podem ser registados sequencialmente os dados essenciais de cada membro da família e, posteriormente, construir-se a árvore genealógica.