TERATOGÊNESE03/11/2016
BIOMÉDICAS - USP
Século XIX
Aves e anfíbios apresentavam malformações – causa ambientalMamíferos estão protegidos no útero – causa deve ser genética
1940s..
Norman Gregg - associação entre rubéola materna e defeitos no fetoJosef Warkany – ratas com restrição de riboflavina tinham filhotes com defeitos
AMBIENTE também é causa da malformação em mamíferos
1950..
Clarke Fraser – tratamento de camundongos fêmeas com cortisona resulta noaparecimento de fendas palatinas na prole. Esse efeito, no entanto, dependiamuito da linhagem do camundongo
TERATOGENÉTICA - estuda como os genes influênciam a suceptibilidadedo embrião aos agentes teratogênicos
1960
• Principal causa de mortalidade infantil
• Estruturais, funcionais, metabólicas, comportamentais etc
• Pequenas anomalias – 14% dos recém-nascidos
ANOMALIAS DO DESENVOLVIMENTO
Defeitos mais comuns
• Malformações do coração (15%)
• Polidactilia e sindactilia
• Mielomeningocele
• Pé torto (club foot)
• Fendas palatinas e labiais
Causas
GenéticasAmbientaisMultifatoriais = genéticas + ambientais
Causas
• Genéticas (intrínsicas)
– Malformações resultantes de mutações, aneuploidias, translocações
• Ambientais (extrínsicas)
– Agentes externos = teratógenos. Exs: radiação, virus, hipertermia, drogas, hipoxia
• Multifatorial (= genética + ambiental)
Gametogênese – breve revisão
Formação dos gametas
Formação dos gametas
XX → ovários → ovócitosXY → testículos → espermatozóides
MEIOSE I
MEIOSE II
Qual é a diferença entrea espermatogênese e a ovulogênese?
= mitose
Uma diferença importante entre a gametogênese masculina e o feminina
célula tronco da linhagemgerminativa masculina
Nascimento – 7 milhões de folículos primordiais
Do nascimento à puberdade a maioria degenera
Na puberdade – 400.000 folículos primordiais
NÃO HÁ célula tronco da linhagemgerminativa feminina
Princípios da Teratologia
• Período no qual o embrião é exposto
• Dose do teratógeno
• Constituição genética da mãe e do feto
Talidomida
• Início da década de 1960
• Sedativo e náuseas na gestação
• Mecanismo molecular pouco conhecido
período de suceptibilidade à talidomida: 20-34 dias após a fertilização
THALIDOMIDE
Absence of arms 38-42 days
(absence of legs 39-45 days)
Gilbert (2006)
Therapeutic agents can be teratogens (3)
Abnormalities in forelimb, lower jaw, ear
and tail in 100 day Rhesus monkey
foetus following treatment of pregnant
mother with 30 mg/kg thalidomide on day
26 of pregnancy. Normal foetus on right
Wilson (1973)
Talidomida afeta diferentes estruturas dependendo do momento da exposição à droga no desenvolvimento
Exposição a teratógenos antes da concepção
ÓVULO – susceptível desdeo período pré-natal
erros na segregação dos cromossomos
ESPERMATOZÓIDE “renováveis” (100 milhões/dia)
• Suscetibilidade da linhagem germinativa
masculina no período pré-natal é pouco
conhecida.
• Não há registros sobre a dose, tempo de
exposição, interações química etc
Suscetibilidade da linhagem germinativa masculina no período pós-natal
Suscetibilidade da linhagem germinativa masculina no período pós-natal
• Aumento da infertilidade
• Aumento da frequência de
defeitos na progênie
Suscetibilidade da linhagem germinativa masculina no período pós-natal
• Sobreviventes de câncer infantilC
han
ces
de
gest
ação
dose de agente alquilante(quimioterápicos)
Agentes alquilantes foram encontrados no líquido seminal
Geen et al 2010. Fertility of male survivors of childhood cancer, J Clin Oncol, 28:332-339
Causas
GenéticasAmbientaisMultifatoriais = genéticas + ambientais
Síndrome do alcoolismo fetal
MULTIFATORIAL
DoseMomento da exposiçãoBackground genético
ADH2Exercício:Etanol acetaldeído
ADH2- álcool desidrogenase
Índice de Bayley – índice de desenvolvimento mental infantil
Esboce o gráfico de COMO será o índice de Bayley dos filhos dessas mulheres
Disruptores endócrinosendocrine disruptors
• Diethylstilbesterol (DES) – estrógeno sintético, mimetiza o estrógeno natural
• Finasterine – bloqueia a síntese de testosterona. É usado no tratamento da calvície.
• Polychlorinatedbiphenyl pollutants (PCBs)
• BPA (bisphenol-A)
Disruptores endócrinos
• DES (diethylstilbestrol)– estrógeno sintético usado par prevenir aborto espontâneo (até 1971).
• BPA (bisphenol-A)
Soto et al 2013. Does cancer start in the womb? . J J Mammary Gland Biol Neoplasia 18:199-208
Exposição ao BPA – baixa eficiência de implantação, gestação e nascimento em mulheres submetidas a FIV
NO ENTANTO, aquelas que consomem SOJA, o efeito não foi observado
Controle bisfenol-A
Cordão epitelial aumentado
Inibição da formação do lúmen
Efeito da exposição de embriões de camundongos (E8-E18) a bisfenol-A
Vandenberg et al 2007. Endocrinogy, 148:116-127
Controle bisfenol-A
Árvore epitelial da glândula mamária de camundongos adultos que foram expostos a bisfenol na embriogênese
Disruptores endócrinos afetam as futuras gerações não expostas
Epigenetic transgenerational inheritance
Vinclozolin – um pesticida anti-androgênico
vin
clo
zolin
con
tro
le
Hipospádia ou hipospadia é uma malformação congênita do meato urinário no sexo masculino
causas genéticas foram descartadas
• Sistema nervoso, coração e pulmões
PNE – prenatal nicotine exposure
colágeno
Ácido retinóico
• Extremamaente teratogênico nas primeirasemanas de gestação
• Dimorfismo craniofacial
• Fendas palatinas
• Aplasia tímica
• Defeitos no tubo neural
Efeitos no cérebro e do comportamento
• Exposição pré-natal resulta em efeitos mais severos. Ex clássico – Mercúrio (Doença de Minamata).
• Exposição pós-natal Chumbo, manganês, cadmium, bi - afeta também crianças
Princípios da Teratologia
• Período no qual o embrião é exposto
• Dose do teratógeno
• Constituição genética da mãe e do feto
1960
Exemplos da interação gene-ambiente
Causas
GenéticasAmbientaisMultifatoriais = genéticas + ambientais
• Anomalias causadas por fatores genéticos
– Anomalias cromossômicas numéricas
• Aneuplodia
• poliploidia
– Anomalias cromossômicas estruturais
– Anomalias causadas por genes mutantes
Aneuplodia
• desvio do número diplóide normal de 46 cromossomos.
Trissomia dos autossomos
Trissomia dos autossomos
Síndrome de DownCromossomo 21
Síndrome de EdwardsCromossomo 18 Síndrome de Patau
Cromossomo 13
• 1% são mosaicos – células normais e células com
trissomia. Fenótipo mais brando. Ocorre após formação do
zigoto.
Não-disjunção
Non-disjunction
•95% dos indivíduos têm 3 cópias do cromossomo 21
•4% dos indívíduos têma umma copia extra do 21 devido a
uma translocação ( Robertsonian translocation)
Diferentes padrões de trissomia do 21 podem causar a síndrome de Down
Idade materna é determinante na incidências da sídrome de Down
Trissomia dos cromossomos sexuais
Tetrassomias e pentassomias já foram relatadas: 48XXXX; 49XXXXX, 48XXXY, 48XXYY49XXXYY; 49XXXXY.
Síndrome de Turner• 1% dos embriões com monossomia do X sobrevive
• 45, X ou anomalias do X
• Fenótipo feminino
• 75% das vezes é o X paterno que está ausente
• XXY
• Distúrbio só detectado na puberdade
• Diagnóstico é dado pela análise cromossômica e molecular
Síndrome de Klinefelter
Turner Turner
Skuse et al 1997, Nature, 387:705-708
Não-disjunção na meiose I Não-disjunção na meiose II
Aneuplodias são causadaspor não-disjunções
Possíveis causas da não-disjunção
COESINA
CINETOCORO
cinetocoro
Subramanian & Bickel, PLoS Genetics 2008 DrosophilaMurdoch et al 20013, PLoS Genetics 2013 camundongos
Qiao et al 2014, Molecular Aspects of Medicine, 38:54-85
• Anomalias causadas por fatores genéticos
– Anomalias cromossômicas numéricas
• Aneuplodia
• poliploidia
– Anomalias cromossômicas estruturais
– Anomalias causadas por genes mutantes
Poliploidias
Poliploidiasmais de um par de cada cromossomo
•Tetraploides são abortados muito precocemente•Fetos triplóides são responsáveis por cerca de 20% dos abortos cromossomicamente anormais
Feto triplóide – 2% dos embriões
Causas da poliploidia
• Não disjunções na meiose
• dispermia
mosaicismos
Causas – genéticas e epigenéticas
• Crossing-over na mitose
• mutações durante o desenvolvimento
• Inativação do X em mulheres
• Anomalias causadas por fatores genéticos
– Anomalias cromossômicas numéricas
• Aneuplodia
• poliploidia
– Anomalias cromossômicas estruturais
– Anomalias causadas por genes mutantes
A. Translocação recíprocaB. Deleção terminalC. Cromossomo em anelD. DuplicaçãoE. Inversão paracêntricaF. IsocromossomoG. Translocação robertsoniana
Anomalias Cromossômicas
Estruturais
A 10-year-old girl with Angelman syndrome.
A baby with Prader-Willi syndrome.
hypotonia
Ambas as síndromes são causadas por uma deleção em um mesmo locus no cromossomo 15
Angelman
Prader-Willi
Cromossomo Philadelphia
Cromossomo Philadelphia(leucemia mielóide crônica)
Síndrome do Miado de Gato
• Anomalias causadas por fatores genéticos
– Anomalias cromossômicas numéricas
• Aneuplodia
• poliploidia
– Anomalias cromossômicas estruturais
– Anomalias causadas por genes mutantes
Acondroplasia
• Dominante
• Mutação no receptor de FGF3 (FGFR3) que resulta em sua ativação prolongada desse receptor na presença de FGF
• Herança paterna
Outras anomalias de herança paterna
• Apert syndrome
• thanatophoric dysplasia
• Costello syndrome
Anomalia no homem (hemizigose) Mulher portadora com fenótiponormal (heterozigose)
X XX Y
MULHERHOMEM
Anomalias recessivas ligadas ao X
• Fragile X syndrome
• Haemophilia
• Duchenne muscular dystrophy (DMD)
• Becker muscular dystrophy (BMD)
• Etc..
Anomalias recessivas ligadas ao X
Síndrome do X frágil
• 1 a cada 1500 meninos
• Pode ser a responsável por grande parte do número de homens na população com retardamento mental
fragile X mental retardation 1(FMR1)
http://moon.ouhsc.edu/kfung/JTY1/neurohelp/ZNP2IE01.htm
Por que há tantasdiferenças entre indivíduos
portadores da mesmaanomalia?
GENETIC ENVIRONMENTAL
Duchenne muscular dystrophy
HaemophiliaOsteogenesis imperfecta
Club footPyloric stenosisDislocation of hip
Peptic ulcerDiabetes
Tuberculosis
PhenylketonuriaGalactosaemia
Spina bifidaIschaemic heart diseaseAnkylosing spondylitis
Scurvy
RareGenetics simple
Unifactorial
CommonGenetics complexMultifactorial
Contribuição genética x ambiental
1. Estudos de toxicidade de dose única (aguda)2. Estudos de toxicidade de doses repetidas3. Estudos de toxicidade reprodutiva 4. Estudos de genotoxicidade5. Estudos de tolerância local 6. Estudos de carcinogenicidade7. Estudos de interesse para a avaliação da segurança farmacológica8. Estudos de toxicocinética9. Ensaios não clínicos necessários para condução de estudos clínicos com associações em dose fixa
Ensaios de toxicidade para medicamentos
Estudos de Toxicidade Reprodutiva
OBJETIVO: revelar substâncias toxicas na reprodução de mamíferos
FASES:A. Fertilidade e desenvolvimento embrionário inicial;B. Desenvolvimento pré e pós-natal, incluindo função materna;C. Desenvolvimento embrio-fetal.
Estudos de Toxicidade Reprodutiva
• maturação de gametas, comportamento no acasalamento, fertilidade, estágio de pré-implantação e implantação embrionária
Fertilidade e desenvolvimento embrionário
inicial
• Avalia-se o período desde a implantação até a lactação das fêmeas
Desenvolvimento pré e pós-
natal, incluindo função materna
• Fêmeas são submetidas à eutanásia um dia antes da parição. Todos os fetos são examinados quanto à viabilidade e anormalidades.
Desenvolvimento embrio-fetal.
Preferencialmente ratos, mesma quantidade de machos e fêmeas
Preferencialmente ratas
No mínimo em 2 espécies, 1 roedora (rato) e 1 não roedora (coelho).
Estudos de Toxicidade Reprodutiva
VIA DE ADMINISTRAÇÃO: a pretendida para administração em humanos.
DOSE: A escolha da dose alta deve ser baseada nos dados de todos os estudos disponíveis (farmacologia, estudos de toxicidade aguda/ crônica e toxicocinética), seguidas de doses decrescentes e com intervalos que dependem da cinética e de outros fatores de toxicidade.
http://www.teratology.org/pdf/Primer_Second_Edition_070710.pdf