Quando falamos em suscetibilidade a uma determinada doença, logo vem à mente a possibilidade de associação com a genética. O gene é uma fração da molécula de ácido desoxirribonucleico(DNA) responsável pela hereditariedade. Ele é composto por uma sequência específica do DNA que contém as instruções necessárias para a síntese de uma proteína ou molécula de RNA que desempenha uma função específica no corpo. Cada célula humana tem cerca de 25.000 genes. Os genes do indivíduo estão no interior dos cromossomos os quais se encontram no núcleo da célula. O cromossomo é constituído por uma longa cadeia de DNA envolvido em torno de uma proteína notável denominada histona. Embora os genomas humanos sejam na sua totalidade semelhantes, eles também contêm inúmeros polimorfismos, isto é, variações genéticas relacionadas a alterações de bases nitrogenadas e estão presentes com uma frequência relativamente considerável na população. Isoladamente não externam a doença, mas associações especificas de polimorfismos em diferentes genes podem alterar o risco de um indivíduo desenvolver determinadas doenças(1, 2).
Os estudos de Michalowicz et al.(3, 4), forneceram sinais de que as características genéticas exercem influência na atividade da doença periodontal. Estudos sobre polimorfismos genéticos proporcionaram avaliação da importância do código genético na resposta imunoinflamatória. Mutações em certos genes ou distúrbios da expressão gênica em determinados genes que codificam proteínas pró-inflamatórias podem produzir um genótipo inadequado de citocinas em processos inflamatórios, aumentando o risco de doença. Nesse sentido muitos estudos foram realizados com objetivo de identificar variantes genéticas relacionadas a periodontite e, a literatura mostra que variantes em pelo menos 65 genes foram sugeridos como sendo associados a periodontite(5). No entanto, nem todo indivíduo com esses distúrbios desenvolverão periodontite, assim como, nem todo paciente com periodontite apresentará esses distúrbios genéticos. Apesar das investigações na área da periodontia, ainda não está claro porque determinados pacientes não respondem à terapêutica periodontal adequadamente ou ainda, porque a taxa de progressão da patologia periodontal varia entre os indivíduos.
Nesta perspectiva, o interesse pela epigenética surge da ideia de que os mecanismos envolvidos podem explicar como o ambiente e o genoma atuam para determinar a variação individual ao nível de função celular para características complexas.
A epigenética incorpora as mudanças na expressão gênica que não envolvem alterações no sequenciamento de DNA. Isto é, ela não está diretamente relacionada à mutação genética, mas a modificações químicas do DNA e proteínas associadas. A disposição da cromatina pode determinar a ativação ou o silenciamento do gene(6-9).
O nosso material genético em forma de um complexo de DNA e proteínas associadas é empacotado no núcleo como cromatina. Os mecanismos epigenéticos funcionam como agentes vitais no ajuste das estruturas da cromatina. Isto é; a cromatina pode estar frouxamente embalada permitindo desta forma a expressão gênica, enquanto a cromatina densamente embalada proporciona o silenciamento da expressão gênica. Assim, distúrbios na expressão de certos genes possibilitam adaptação de funções celulares às necessidades envolventes. Isso exprime diferentes situações que podem ocorrer no ambiente celular como inflamação, mudanças ambientais, etc., capaz de levar ao silenciamento ou a uma elevação na expressão de certos genes que expressam moléculas diferentes. Diferentemente do nosso genoma que é o mesmo em todas as nossas células e por toda nossa vida, nosso epigenoma se comporta de forma dinâmica e difere entre células e tecidos. Aliás, muda durante a vida em resposta a mudanças no ambiente celular, bem como aos fatores ambientais(8).
Mecanismos importantes que fornecem a base molecular da modulação epigenética e seus impactos na expressão gênica são a metilação de DNA, a modificação de histona pós-translacional(alteração de aminoácidos das caldas das histonas) e o RNA não codificante. Estes são potencialmente reversíveis e transitórios(10).
A metilação do DNA é o mecanismo epigenético mais pesquisado sendo identificado pela adição de um radical metil (CH₃) no carbono 5 da base nitrogenada citosina. Essa base nitrogenada metilada passa a se chamar 5-metil-citosina. A adição é efetuada por enzimas DNA-metil-transferases(DNMT) dos tipos DNMT3A e DNMT3B responsáveis por fazer novas metilações, enquanto a enzima DNMT1 cuida da manutenção da metilação. Essas enzimas DNMT(s) que adicionam o grupo metil em citosinas presentes em regiões ricas em citosina e guanina são conhecidas como ilhas CpG e encontradas nas regiões promotoras dos genes(9-11). A desmetilação do DNA pode ocorrer naturalmente por não haver atividade da DNMT1 ao longo das várias etapas da replicação, mas também pode ocorrer pela atividade enzimática(12).
A metilação do DNA leva ao recrutamento de proteínas que promovem o empacotamento da cromatina impedindo que a enzima RNA-polimerase, enzima responsável pela transcrição, se ligue à molécula. Dessa forma não ocorre a expressão gênica. No entanto, um defeito de metilação ou mesmo a hipometilação de DNA está associado a ativação de transcrição de genes(11).
Nas investigações de padrões epigenéticos da doença periodontal inflamatória, o biofilme dental em sua composição, particularmente certos periodontopatógenos e seus componentes como os lipopolissacarídeos, afetam a expressão de mediadores inflamatórios e podem ser uma causa de modificações epigenéticas no tecido periodontal(13) As alterações na metilação do DNA dos genes e o seu papel modulador na produção de citocinas desempenham um papel fundamental na destruição do tecido periodontal. Considerando a metilação de DNA de genes que expressam citocinas pró-inflamatórias, alguns trabalhos observaram estado hipometilado da região do promotor genético que codificou moléculas pró-inflamatórias relacionados aos pacientes com periodontite crônica e agressiva em comparação com indivíduos saudáveis. Os resultados apresentados foi de expressiva inflamação tecidual(14, 15). Notavelmente, a hipermetilação de certos genes também foi descrita na doença periodontal crônica, indicando que a presença de um estímulo inflamatório crônico cria um "ponto de ajuste", onde os níveis mais altos de mediadores inflamatórios são tolerados ou “adaptados” por algum(s) mecanismo (s) molecular (s) compensatório (s) que previnem a destruição do tecido incondicionalmente ao longo do tempo e servem para mitigar a descontrolada resposta inflamatória(16).
Um segundo mecanismo epigenético é a modificação de histonas ou modificações pós-transcricional de histonas que pode envolver a acetilação, a metilação, fosforilação, ubiquitinação, sumoilação e outras através da catálise enzimática. Essas modificações têm implicações diferentes na expressão do gene, mas todas alteram a interação DNA-histona no nucleossoma(9).
A acetilação de histonas leva a uma formatação da cromatina que facilita a transcrição. A responsável por estas modificações é a histona acetiltransferase (HAT) que catalisa a transferência de um grupo acetil proveniente de um composto intermediário chave no metabolismo celular a acetilcoenzima A (Acetil-CoA) para os resíduos de lisina (ε- N- acetilisina) das histonas. Isto gera uma neutralização entre cargas das terminações N das histonas com os grupos fosfatos do DNA promovendo um relaxamento da cromatina e, assim, permitindo a transcrição(9).
As histonas acetiltransferases (HAT) são divididas em cinco famílias: a) Gcn5/PCAF - funciona como coativador para um conjunto de ativadores transcricionais; b) p300/CBP - funciona como regulador universal da transcrição; c) MYST - está envolvido em uma ampla cadeia de funções regulatórias envolvendo ativação transcricional, silenciamento transcricional e progressão do ciclo celular; d) a histona acetiltransferases relacionada à hormônio nuclear SRC1 (coativador de receptor esteróide 1) e a e) ACTR (ativador do receptor retinóide)(17).
Ao contrário, a histona desacetilase (HDAC) promove uma cromatina mais condensada e impede a ligação de fatores de transcrição, isto é, repressão transcricional. As desacetilações de histonas mostraram responder aos sinais que regulam a diferenciação celular e modulam diretamente a expressão gênica específica para tecidos, levando ao silenciamento do gene. Assim, tanto a acetilação (atividade HAT) como a desacetilação (atividade do HDAC) são processos que devem caminhar muito bem coordenados para evitar a ativação ou repressão atípica transcricional de modo a manter a homeostase do sistema imune(9).
Benakanakere et al.(9), apontam que existem outras categorias de modificações de histonas e uma atenção maior deve ser dada quando empregar o termo "epigenético" para todas as modificações de histona, pois pode ser que algumas variações de histona não passe para a próxima geração mitótica ou meiótica. Assim, o uso do termo torna-se inapropriado.
Embora o impacto das modificações histonas nas doenças periodontais ainda não seja claro, a sinalização do fator nuclear kappaβ (NF-Kb) parece desempenhar um papel fundamental na conexão de modificações histonas à progressão da doença pelo arranjo de respostas inflamatórias. Tem-se que o fator NF-κB ativa imunidade inata e protege contra infecções(18). No entanto, a ativação crônica da sinalização NF-κB causa diferenciação dos osteoclastos e reabsorção óssea. Semelhante à doença periodontal, outras condições inflamatórias, como artrite reumatóide, são sensíveis ao fator NF-κB desregulado. Em ambos os casos, o equilíbrio comprometido entre a ativação da imunidade inata e a diminuição da atividade NF-κB leva a destruição de tecidos indesejáveis, mesmo depois da erradicação dos patógenos(19).
Martins et al.(19), admitiu a hipótese da doença periodontal induzida por patobiontes mediar a acetilação da cromatina de células epiteliais orais. Demostrou que as bactérias da cavidade bucal como Porphyromonas gingivalis e Fusobacterium nucleatum conseguiram induzir modificações epigenéticas tal como a acetilação de histonas e uma diminuição da sensibilidade do DNA-metil-transferases 1(DNMT1) principalmente em células epiteliais. Essas modificações levaram a ativação significativa de coativadores transcricionais P300/CBP e aumento da atividade NF-κB. Os receptores de reconhecimento de patógeno (RRP) onde são incluídos o NOD1, TLR1 / 2 e TLR4 induzem as modificações de histonas. Assim sugerem que a desorganização da disbiose relacionada a lesão dos tecidos epiteliais pode inibir os receptores de reconhecimento de patógeno e o foco na interrupção da acetilação de histona pode fornecer bases para o tratamento epigenético da periodontite recidivante ou para o restabelecimento da homeostasia tecidual.
Outro mecanismo epigenético é os dos micro-RNAs, uma grande família de RNAs não-codificantes que consistem em 18-22 nucleotídeos. Seis destes nucleotídeos na extremidade 5’ conhecidos como "sequência de sementes", podem se ligar especificamente a 3’ regiões não traduzidas (3' UTR) de RNA mensageiro alvo (mRNAs) levando à repressão translacional(20, 21). São capazes de regular a expressão de genes ao nível pós-transcricional através da degradação ou supressão da tradução de moléculas de RNA mensageiro relacionados aos mais variados processos biológicos, dentre eles o desenvolvimento embrionário, a proliferação celular e a apoptose(20).
A função principal dos micro-RNAs é estabelecer e manter o status diferenciado de muitas categorias de células. Estima-se que os miRNAs controlem a expressão de cerca de 30% dos genes que codificam proteína sendo considerados uma das classes de genes regulatórios mais abundantes em humanos, constituindo um mecanismo-chave no processo de regulação gênica. As expressões desordenadas dos miRNAs desregulam as respostas celulares tanto, inata como a adaptativa contribuindo para o desenvolvimento de doenças inflamatórias crônicas e câncer(22). Assim, os miRNAs desempenham um papel crítico nas modificações epigenéticas ao reprimir a tradução e transcrição de uma rede gênica que codifica proteínas.
A revisão sistemática de Almiñana-Pastor et al. de 2019(7), apontou uma dificuldade em comparar os artigos que analisavam os micro-RNAs na doença periodontal, pois a maioria focou em analisar os miRNA mais relevantes que estavam ou sendo expresso em excesso, ou sendo expresso insuficientemente tanto em pacientes saudáveis como em pacientes portadores de periodontite. Além do que muitos destes artigos tinham como objetivo a procura de gene alvo de miRNA. Indica ainda que o miRNA-146 foi que mais se destacou na resposta ao estímulo bacteriano ajustando negativamente a sinalização de TLR (Receptores do tipo Toll). Uma resposta aumentada dos miRNA-146 tem sido associada a diminuição do número de citocinas tal como TNFa e IL-B bem como NF-Kb, por esta razão admite-se que eles podem contribuir evitando excessivo dano tecidual causado por uma resposta desproporcional.
Níveis elevados de miRNA-146a, membro da família miRNA-146, está envolvido no controle de respostas imunes inatas e inflamação. Também esteve associado a baixos níveis de EGF (Fator de crescimento epidérmico) e TGF-β (Fator de transformação do crescimento beta) que reduz o potencial regenerativo e poderia estar relacionado a uma resposta insatisfatória da regeneração tecidual guiada. Uma relação positiva entre os níveis de miRNA-146a e os parâmetros clínicos periodontais sugere um papel fisiopatológico do miRNA-146a na periodontite crônica. Quando do aumento miRNA-146a verificou-se a diminuição do TNF, IL1b, IL6. Isso influencia a proporção RANK/RANKL/OPG a favor da osteoclastogênese(23).
Além disso, foi verificado altos níveis de miRNA-146a e miRNA-499 em pacientes portadores de periimplantite e periodontite crônica, aumentando os efeitos pro-inflamatórios das citocinas Rank (fator nuclear kappa B) e MMP (metaloproteínase da matriz). Ambas exercem grande impacto nas vias do interferon e interleucinas exercendo papel importante na patogênese periodontal e periimplantar. Altos níveis de miRNA-146 parece ativar o NF-Kb, um fator transcricional robusto associado com liberação de moléculas pro-inflamatórias(24).
Outro RNA não-codificante, o miRNA 155, se mostrou reduzido nos pacientes portadores de periodontite crônica estando relacionada com a ativação de receptores TLR e IL tendo função similar a miRNA-146(7).
O miRNA-301a é potente repressor de NF-Kb que diante de estímulo de lipopolissacarídeos bacteriano (LPS) e da resposta inflamatória crônica do hospedeiro, que libera citocinas pro-inflamatórias, pode levar a um excesso de expressão do miRNA-301a proporcionando a ativação do NF-Kb(25).
Um estudo(26) relatando a identificação dos RNA não-codificantes encontrados no fluido gengival de pacientes com periodontite crônica apresentou seis miRNAs (miRNA-671, miRNA-122, miRNA-1306, miRNA-27a, miRNA-223, miRNA-1226), mas somente o miRNA1226 mostrou-se significativo com uma resposta reduzida ou suprimida. Aponta que o fluido crevicular gengival é uma medida não invasiva de acesso ao estado patofisiológico do periodonto de um sítio específico, útil na identificação dos pacientes de risco na iniciação ou progressão da periodontite assim como, na monitoração da resposta à terapia periodontal.
Outra revisão de literatura(21) indicou que estudos de perfil de miRNAs de tecidos isolados de indivíduos portadores de doença periodontal, o miRNA-223 tem sido frequentemente identificado como candidato potencial e deve ser mais investigado no processo relacionado à periodontite. Embora o papel dos miRNA seja apontado como importante nas mudanças epigenéticas sofridas pelos tecidos inflamados e pela perda óssea alveolar, as investigações devem continuar com objetivo de determinar a função dos miRNAs no complexo processo de homeostase dos tecidos periodontais assim como na sua patogênese.
Mesmo com muitos "gaps" na compreensão do processo, a conclusão é que mecanismos epigenéticos possuem importantes papeis na coordenação da expressão gênica relacionado a processos inflamatórios como a periodontite. Alterações epigenéticas dos tecidos periodontais influenciado por um biofilme disbiótico e o efeito da exposição relacionada ao meio ambiente leva a uma nova compreensão para a etiologia da complexa doença periodontal. Os mecanismos epigenéticos podem fornecer um melhor entendimento da patogênese periodontal e ser uma ferramenta confiável na identificação de pacientes suscetíveis a periodontite. Portanto, a tendência é a busca de novos paradigmas para a elaboração de estratégias na prevenção e tratamento da periodontite.
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Orlando Cavezzi Junior
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