O papel dos polimorfismos de DNA relacionados ao estresse oxidativo e à disfunção endotelial na patogênese das complicações crônicas do diabetes Mellitus

Abstract

Introdução: O diabetes mellitus (DM) constitui um grave problema de saúde pública, em razão de sua elevada prevalência e acentuada morbidade e mortalidade, decorrentes das complicações micro- e macroangiopáticas. De acordo com a intensidade e o tempo de exposição à hiperglicemia, ocorrem lesões estruturais e funcionais no endotélio dos vasos sangüíneos em vários órgãos e tecidos. As principais microangiopatias são a retinopatia (RD), a nefropatia (ND) e a neuropatia diabéticas. A macroangiopatia diabética consiste, principalmente, de uma forma acelerada de aterosclerose que afeta as artérias coronarianas, cerebrovasculares e periféricas. As principais manifestações clínicas da doença arterial coronariana no DM são a angina e o infarto agudo do miocárdio, coletivamente denominados de cardiopatia isquêmica (CI). Os estudos populacionais e familiares têm demonstrado que as angiopatias diabéticas são multifatoriais, cuja patogênese depende da interação entre vários fatores genéticos e ambientais. Como o estresse oxidativo tem sido reconhecido como um dos principais mecanismos envolvidos na disfunção endotelial, que caracteriza as complicações crônicas do DM, os possíveis genes candidatos para estas complicações são aqueles que codificam produtos envolvidos no metabolismo da glicose e na homeostasia vascular. Objetivo: O presente estudo de caso-controle teve por objetivo analisar a relação entre 11 polimorfismos de DNA distribuídos em 7 genes relacionados ao estresse oxidativo e à disfunção endotelial e a ocorrência e/ou a severidade das complicações crônicas do DM tipo 2 (DM2), a saber: –429T>C, –374T>A e I/D 63-pb, no gene do RAGE; –106C>T, no gene da AR; –786T>C e 894G>T, no gene da eNOS; –108T>C e Q192R, no gene da PON1; S311C, no gene da PON2; 242C>T no gene CYBA; e –262C>T, no gene da CAT. Materiais e Métodos: A população de estudo foi composta por 703 pacientes com DM2 (520 caucasóides e 183 negróides), participantes de um estudo multicêntrico no Estado do Rio Grande do Sul. Todos os pacientes foram submetidos a exame físico, entrevista por meio de questionário padronizado e exames específicos para o diagnóstico da RD, ND e CI. A análise dos polimorfismos foi realizada por meio da técnica de PCR-RFLP e modelos de regressão logística multivariada foram elaborados para controlar para os fatores de risco independentes associados com a RD, a ND ou a CI. Amostras provenientes de 200 doadores de banco de sangue (100 caucasóides e 100 negróides) também foram genotipadas. Resultados: Dos 11 polimorfismos analisados, observou-se que 6 variantes estiveram associadas à presença de uma ou mais complicações crônicas. Em caucasóides com DM2, o genótipo –106CC no gene da AR se constituiu em fator de risco para a RD proliferativa. Também foram identificados três importantes fatores de interação neste grupo étnico. O alelo –108C no gene da PON1 foi associado ao aumento do risco de CI entre os pacientes com menos de 54 anos de idade. Já o alelo 192R (também no gene da PON1) foi associado ao risco aumentado de CI entre os fumantes. Por fim, o alelo 242T no gene CYBA se constituiu em fator de risco para a nefropatia clínica entre os fumantes. Quanto aos pacientes negróides, o alelo –374A no gene do RAGE se revelou como um fator de proteção para a CI, ao passo que o alelo –108T se constituiu em fator de risco para esta complicação. Já o alelo –106C foi associado ao aumento no risco de desenvolvimento de ND e de progressão para a nefropatia clínica. Além disso, o haplótipo –108C/192R/311S estava associado ao risco aumentado de retinopatia e nefropatia diabéticas. Para os demais polimorfismos não foram obtidas quaisquer evidências de associação entre essas variantes e a presença de RD, ND ou CI, tanto em caucasóides como em negróides. Em termos populacionais, a maior parte dos polimorfismos analisados apresentaram uma grande variabilidade alélica, genotípica e haplotípica entre caucasóides e negróides. Conclusões e perspectivas futuras: Os genes que codificam produtos relacionados à função endotelial e ao balanço redox intracelular se constituem em genes candidatos em potencial para a identificação dos alelos de susceptibilidade para as complicações crônicas do DM. Os resultados obtidos no presente estudo demonstram que a análise de haplótipos pode ser mais profícua do que a análise individualizada de SNPs na identificação das variantes genéticas associadas com as complicações crônicas. Além disso, nossos resultados enfatizam a importância de analisar os fatores ambientais que podem interagir com os fatores de risco genéticos na susceptibilidade para as complicações vasculares, pois existem subgrupos de pacientes que são mais propensos ao desenvolvimento das complicações crônicas do DM. A identificação desses pacientes pode auxiliar no diagnóstico mais precoce e na prevenção das angiopatias diabéticas por meio da intervenção nos fatores de risco ambientais/comportamentais, especialmente nos indivíduos que apresentam fatores de risco genéticos adicionais para essas complicações.

Background: Diabetes mellitus (DM) is a serious public health problem because of its high prevalence and marked morbidity and mortality, due to the micro- and macroangiopathic complications. According to the level and the duration of exposition to hyperglycemia, structural and functional damage occur in the endothelium of the blood vessels in various organs and tissues. The main microangiopathies are the diabetic retinopathy (DR), the diabetic nephropathy (DN) and the diabetic neuropathy. The diabetic macroangiopathy consists mainly of a pattern of accelerated atherosclerosis that affects the coronary, cerebrovascular and peripheral arteries. The main clinical manifestations of the coronary artery disease in diabetic patients are the angina and the acute myocardial infarction, collectively so-called ischemic heart disease (IHD). Population and family studies have shown that the diabetic angiopathies are multifactorial, whose pathogenesis depends upon the interaction of several genetic and environmental risk factors. As the oxidative stress has been recognized as one of the main mechanisms related to the endothelial dysfunction, which characterizes the chronic complications of DM, the possible candidate genes for these complications are those that code for products involved in the glucose metabolism and in the vascular homeostasis. Aim: The aim of this case-control study was to analyze the relationship between 11 DNA polymorphisms distributed in 7 genes related to the oxidative stress and to endothelial dysfunction and the occurrence and/or the severity of the chronic complications of type 2 diabetes (DM2), namely: –429T>C, –374T>A and I/D 63-pb, in the RAGE gene; –106C>T, in the AR gene; –786T>C and 894G>T, in the eNOS gene; –108T>C and Q192R, in the PON1 gene; S311C, in the PON2 gene; 242C>T in the CYBA gene; and – 262C>T, in the CAT gene. Materials and Methods: The study population was composed of 703 patients with DM2 (520 Caucasian- and 183 African-Brazilians), participating in a multicentric study in the Brazilian State of Rio Grande do Sul. All patients underwent a standardized clinical evaluation that consisted of a questionnaire, physical examination, and assessment of diabetic complications. Genotype analysis was performed using the PCR-RFLP method. Multivariate logistic regression analysis was used to control for independent risk factors associated with DR, DN or IHD. Samples from 200 anonymous blood donors (100 Caucasian- and 100 African-Brazilians) were also genotyped. Results: Of the 11 polymorphisms analyzed, 6 variants were associated with the presence of at least one chronic complication. In Caucasians with DM2, the –106CC genotype in the AR gene was found to be a risk factor for proliferative DR. Two important interaction factors were also identified in this ethnic group. The –108C allele in the PON1 gene was associated with an increased risk of IHD only among individuals who were ≤ 54 years. Whereas the 192R allele (also located on the PON1 gene) was associated with an increased risk of IHD among smokers. Finally, the 242T allele in the CYBA gene was found to be a risk factor for overt nephropathy among smokers. In African-Brazilians, the –374A allele in the RAGE gene was found to be a protective factor against IHD, whereas the –108T allele was found to be a risk factor for this complication. The –106C allele was found to be a risk factor for the development of DN and progression to overt nephropathy. Apart from this, the –108C/192R/311S haplotype was associated with an increased risk of diabetic retinopathy and nephropathy. For the other polymorphisms there were no evidences of association between these variants and the presence of DR, DN or IHD, in either of the ethnic groups. In relation to the population study, most of the polymorphisms analyzed presented a marked allele, genotype and haplotype variability between Caucasian- and African-Brazilians. Conclusions and future perspectives: The genes that code for products related to the endothelial function and to the redox balance are potential candidate genes for identifying the susceptibility alleles for the chronic complications of DM. The results obtained in the present study show that the haplotype analysis may be more powerful than the individual analyses of SNPs in the task of identifying the genetic variants associated with the chronic complications. Moreover, our findings reinforce the importance of analyzing the environmental factors that may interact with the genetic risk factors in the susceptibility of vascular complications, as there exist subgroups of patients who are more prone to develop the chronic complications of DM. The identification of these patients may help in the early diagnosis and in the prevention of the diabetic angiopathies through the intervention in the environmental/behavioral risk factors, especially in those individuals who have additional genetic risk factors for these complications.