Síndrome de Wolfram: da definição às bases moleculares

Wolfram syndrome: from definition to molecular bases

REVISÃO

Síndrome de Wolfram: da definição às bases moleculares

Wolfram syndrome: from definition to molecular bases

Maria Regina F. Ribeiro; Felipe Crispim; Márcio F.Vendramini; Regina S. Moisés

Disciplina de Endocrinologia, Universidade Federal de São Paulo/ Escola Paulista de Medicina (UNIFESP/EPM), São Paulo, SP

^{Endereço para correspondência}

RESUMO

A síndrome de Wolfram (SW) é uma condição neurodegenerativa progressiva de herança autossômica recessiva caracterizada pela presença de diabetes mellitus e atrofia óptica. Freqüentemente também estão presentes o diabetes insipidus e disacusia neurossensorial, explicando o acrônimo DIDMOAD (diabetes insipidus, diabetes mellitus, optic atrophy, deafness) pelo qual a síndrome é também conhecida. Além desses, outros comemorativos tais como bexiga neurogênica, ataxia, nistagmo e predisposição a doenças psiquiátricas podem também estar presentes. Em 1994 identificou-se no cromossomo 4p16.1 um dos genes responsáveis pela SW, que foi denominado WFS1 ou wolframina. Esse gene codifica uma proteína de 890 aminoácidos de localização no retículo endoplasmático. A função da proteína wolframina ainda não está completamente definida, porém sua localização no retículo endoplasmático sugere um papel na regulação da homeostase do cálcio, transporte de membrana ou processamento protéico. O entendimento de como alterações na função da wolframina resultam em diabetes e neurodegeneração é essencial para o desenvolvimento de terapias para prevenir ou atenuar as conseqüências da SW.

Descritores: Síndrome de Wolfram; DIDMOAD; WFS1; Wolframina; Diabetes mellitus

ABSTRACT

Wolfram syndrome (WS) is an autosomal recessive progressive neurodegenerative disorder characterized by diabetes mellitus and optic atrophy. Diabetes insipidus and sensorineural deafness are also noted frequently, explaining the acronym DIDMOAD (diabetes insipidus, diabetes mellitus, optic atrophy and deafness) by which the syndrome is also referred. Additional manifestations such as atonic bladder, ataxia, nystagmus and predisposition for psychiatric illness may be present. The Wolfram syndrome gene, WFS1, was mapped to chromosome 4p16.1 by positional cloning. It encodes an 890-amino-acid polypeptide named wolframin. Although the wolframin function is still not completely known, its localization to the endoplasmic reticulum suggests it can play a role in calcium homeostasis, membrane trafficking and protein processing. Knowing the cellular function of wolframin is necessary for understanding the pathophysiology of Wolfram syndrome. This knowledge may lead to development of therapies to prevent or reduce the outcomes of WS.

Keywords: Wolfram syndrome; DIDMOAD; WFS1; Wolframin; Diabetes mellitus

A SÍNDROME DE WOLFRAM (SW) é definida como uma condição neurodegenerativa envolvendo o sistema nervoso central, nervos periféricos e tecidos neuroendócrinos (1). É uma doença rara, progressiva e de herança autossômica recessiva, que foi primeiramente descrita em 1938 por Wolfram e Wagner (2). As características iniciais e essenciais para o diagnóstico são a presença de diabetes mellitus de início precoce e atrofia óptica. Esses critérios dão um valor preditivo positivo de 83% e valor preditivo negativo de 1% para a SW (3). Em geral, o diabetes mellitus desenvolve-se na primeira década de vida e a atrofia óptica na segunda década (3). Outros achados freqüentes, porém não obrigatórios, são o diabetes insipidus e surdez explicando o acrônimo DIDMOAD (de diabetes insipidus, diabetes mellitus, optic atrophy e deafness) pelo qual a síndrome é também conhecida. Diabetes insipidus ou surdez estão presentes em cerca de 51% dos casos, enquanto os quatro componentes cardinais estão presentes em apenas 13% dos casos (3). Ainda, bexiga neurogênica, ataxia, nistagmo e predisposição a doenças psiquiátricas podem também ser componentes da síndrome, embora com menor freqüência. Apresentamos na figura 1 a história natural da doença.

DIABETES MELLITUS

O diabetes mellitus é a primeira manifestação da SW na maioria dos casos reportados (4). A idade de aparecimento é precoce, em geral na primeira década de vida, mas pode ter início na idade adulta (5). É o resultado de uma deficiência de insulina de etiologia não auto imune (3). Estudos postmortem mostram uma perda seletiva das células b pancreáticas com preservação das células produtoras de glucagon e somatostatina (4,6). Entretanto, cetoacidose não é freqüente na apresentação inicial do diabetes ou durante a evolução (4,7). Em relação aos antígenos do sistema HLA, alguns autores sugerem uma associação positiva com HLA-DR2, que é negativamente associado ao diabetes mellitus tipo 1 clássico (8,9). Por outro lado, os pacientes com SW apresentam uma baixa prevalência dos antígenos DR3 e DR4, haplotipos freqüentes no DM tipo 1. Em geral, os pacientes são tratados com insulina, não havendo relatos de tratamento bem sucedido a longo prazo com agentes orais. Em relação às complicações crônicas do diabetes mellitus, uma baixa prevalência é reportada, especialmente de retinopatia e nefropatia, mesmo com controle metabólico inadequado (3,4). Entretanto, em um caso por nós reportado previamente, verificamos a presença de retinopatia incipiente após 7 anos de diagnóstico da doença e controle metabólico inadequado (10).

ATROFIA ÓPTICA

A atrofia do nervo óptico é bilateral e progressiva, porém com velocidade variável de progressão. O início da diminuição da acuidade visual ocorre em geral na segunda década de vida, com idade média de 14 anos (11). O exame oftalmológico mostra palidez do nervo óptico com aumento do reflexo das artérias retinianas e angiofluoresceinografia e eletrorretinografia de campo geralmente normais. Os registros de potenciais visuais evocados revelam comprometimento na via máculo-occiptal (12). Estudo anátomo-patológico demonstra destruição axonal e desmielinização em todo o sistema óptico (11,13). Outras alterações oculares menos freqüentes são catarata, distúrbios da visão de cor, anormalidades pupilares, miopia, alterações do epitélio pigmentar da retina, nistagmo, perda de campo visual e glaucoma (7,9,12, 14,15).

DIABETES INSIPIDUS

O diabetes insipidus na SW é de origem central, podendo ser parcial ou total. Barret e cols. verificaram uma prevalência de DI de 73%, com uma idade média ao diagnóstico de 14 anos (3). Muitas vezes o diagnóstico é retardado pela semelhança da sintomatologia com o diabetes mellitus, sendo a poliúria e a polidipsia atribuídas a um controle inadequado do diabetes mellitus em vez de manifestações do diabetes insipidus. Estudos histopatológicos mostram que o diabetes insipidus ocorre devido a atrofia e gliose do sistema neuro-hipofisário (14,16,17).

SURDEZ

A perda auditiva é de origem neurossensorial bilateral, envolvendo inicialmente sons de alta freqüência com perda progressiva até as baixas freqüências. A prevalência de perda auditiva ou audiograma anormal tem sido reportada entre 39 a 100% (3,15,18), sendo, porém, clinicamente evidente em apenas 12% dos casos. A perda auditiva inicia-se nas três primeiras décadas de vida, é progressiva, mas poucos pacientes tornam-se completamente surdos (19). Muitos pacientes se beneficiam de próteses auditivas.

ANORMALIDADES DO TRATO URINÁRIO

As anormalidades urológicas presentes na SW são diversas e incluem graus variáveis de dilatação do trato urinário superior e disfunção vesical. A disfunção vesical mais comumente observada é uma bexiga atônica com grande capacidade (3,7,8,15,20-22). Tekgul e col. (21) reportaram que bexiga com baixa capacidade e dissinergia de esfíncter são também manifestações comuns. Alguns autores atribuem a dilatação das vias urinárias ao fluxo aumentado devido ao diabetes insipidus e melhora dessa condição com o uso de hormônio antidiurético (23). Entretanto, há varias descrições de SW com dilatação das vias urinárias sem a presença de diabetes insipidus, indicando ser essa condição resultante primariamente de uma degeneração neural (10,11,19). Chu e cols. (24), através de estudo imuno-histológico de parede vesical e ureter, identificaram uma diminuição importante de fibras nervosas. Uma vez que não há grandes séries de pacientes com avaliação urológica detalhada, é provável que a prevalência de anormalidades urológicas na SW seja subestimada. Tekgul e col. submeteram os pacientes a uma avaliação urológica completa e reportaram que 78,5% apresentavam vários graus de hidronefrose e 93% alguma forma de disfunção vesical (21).

COMPLICAÇÕES DO SNC

Uma variedade de sintomas neurológicos tem sido descrita na SW, e inclui ataxia de tronco gerando marcha instável e quedas, crises de apnéia de origem central, perda de olfato e paladar, hemiparesia devido a infartos cerebrais, mioclonias e nistagmo. Os achados ao exame de ressonância magnética do cérebro são ausência de sinal de alta intensidade da neuro-hipófise, atrofia da região hipotalâmica, cerebelo, tronco e córtex cerebral, além de atrofia do nervo e quiasma óptico (17,25-27). Dados de autópsia mostram uma perda de neurônios com distrofia e edema axonal, freqüentemente associados com gliose e áreas de desmielinização sem sinais de inflamação (28,29).

OUTRAS MANIFESTAÇÕES

Recentemente, disfunção de hipófise anterior foi reportada na SW. Medlej e col. verificaram secreção anormal de um ou mais hormônios hipofisários em 75% dos pacientes, sendo a deficiência de GH a alteração mais freqüentemente documentada (30). Interessante é que o hipopituitarismo nesses pacientes não provocou sintomas clínicos, explicando a ausência de investigação de alterações da hipófise anterior em muito estudos prévios.

Hipogonadismo tem sido reportado em pacientes com SW do sexo masculino, tanto devido à disfunção hipotálamo-hipofisária (15,18) quanto de causa primariamente gonadal (3,15). Muitas pacientes do sexo feminino têm menarca atrasada e irregularidades menstruais, porém não há relatos de falência ovariana. Gestações bem sucedidas têm sido reportadas (3,4,31).

Alta prevalência de doenças psiquiátricas tem sido verificada por alguns autores. Em uma revisão de prontuários médicos de 68 pacientes portadores de SW dos Estados Unidos, verificou-se que 60% apresentavam depressão grave, psicose e outras condições (32). Em alguns casos, as manifestações eram tão importantes que necessitavam de internação em hospital psiquiátrico. Observou-se, ainda, que indivíduos carreadores em heterozigose de mutações no gene da SW são também predispostos a doenças psiquiátricas (33).

PREVALÊNCIA

A prevalência estimada da SW é de 1 em 100.000 a 770.000 indivíduos, e a prevalência de carreadores de 1 em 100 a 354 indivíduos (3,34,35).

BASES MOLECULARES

O gene WFS-1 ou wolframina consiste de 8 exons e estende-se por 33,4 kbases do DNA genômico. O início da tradução ocorre no segundo exon e origina um peptídeo de 890 aminoácidos com um peso molecular de 100 kDa, denominado proteína wolframina (31,43,44). Essa proteína apresenta três domínios estruturais: uma região hidrofílica amino-terminal de aproximadamente 300 resíduos, uma região hidrofílica carboxi-terminal de aproximadamente 240 resíduos e uma região central hidrofóbica de aproximadamente 350 resíduos que contém 9-10 segmentos transmembrana (43) (figura 2). O perfil de expressão da proteína foi feito utilizando-se anticorpos contra as porções amino e carboxi terminal e verificou-se que a wolframina é abundantemente expressa em pâncreas, cérebro, coração e músculo; menores quantidades são presentes em fígado e baixos níveis em rins e baço (46). No pâncreas, é primariamente localizada nas células b, presente em baixos níveis nas células a e ausente no tecido exócrino (47). Estudos bioquímicos mostram que a wolframina é uma glicoproteína de membrana, sensível à endoglicosidase H e de localização no retículo endoplasmático, apesar de não ser claro se esse representa seu único sítio de localização (48).

A função da wolframina ainda não está completamente definida, porém sua localização sugere um papel na regulação da homeostase do cálcio no retículo endoplasmático, transporte de membrana ou processamento protéico (48). De fato, Osman e col. demonstraram que a superexpressão da wolframina em oócitos de Xenopus levou a um aumento do Ca⁺⁺ citosólico e indução de atividade de canal cátion-seletivo na membrana do retículo endoplasmático (47). Uma vez que a regulação do Ca⁺⁺ pelo retículo endoplasmático é importante na apoptose celular, esses dados sugerem que a wolframina possa estar envolvida na regulação da apoptose mediada pelo retículo endoplasmático, e que um defeito nesse processo possa ser a causa da perda progressiva das células b pancreáticas e a degeneração neuronal associadas com a SW. Recentemente, Ishihara e col. demonstraram que camundongos com ruptura do gene WFS-1 apresentam perda progressiva das células b e aumento de apoptose (49). Por outro lado, McBain e col., através do uso de transcripto anti-sense, verificaram que a expressão da wolframina é crítica para o crescimento e proliferação das células b, e sua expressão reduzida resulta em redução importante na taxa de crescimento, mas não em aumento de apoptose (50).

Entretanto, apesar da função exata da wolframina não estar ainda totalmente definida, é certo que mutações em seu gene são causa da SW. Várias mutações em homozigose ou heterozigose composta incluindo missense, nonsense, inserções e deleções foram identificadas na SW. Essas mutações podem ser identificadas em cerca de 90% dos indivíduos afetados (5,51-53) e são distribuídas ao longo de toda seqüência codificadora, porém muitas dessas mutações são localizadas no exon 8 (5,53). Não há uma clara relação fenótipo-genótipo na SW, porém alguns autores referem um fenótipo mais grave nos pacientes com proteína truncada e mutação na porção carboxi-terminal associada com surdez (53), ou ainda a presença de mutações inativadoras em ambos os alelos seriam associadas com um início mais precoce do diabetes mellitus (5).

Em conclusão, o curso clínico da SW é variável e o entendimento de como alterações na função da wolframina resultam em diabetes e neurodegeneração é essencial para o desenvolvimento de terapias para prevenir ou atenuar as conseqüências dessa doença tão devastadora.

Recebido em 09/12/05

Revisado em 04/04/06

Aceito em 18/04/06

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Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  04 Dez 2006
• Data do Fascículo
  Out 2006

Histórico

• Aceito
  18 Abr 2006
• Revisado
  04 Abr 2006
• Recebido
  09 Dez 2005