O transtorno de déficit de atenção e hiperatividade (TDAH) : estudo funcional e de associação com o gene DRD4

Abstract

O transtorno de déficit de atenção e hiperatividade (TDAH) é um dos transtornos psiquiátricos mais freqüentes da infância e adolescência, sendo caracterizado por sintomas de desatenção, hiperatividade e impulsividade. A contribuição genética na etiologia do TDAH é uma das mais altas já verificadas para transtornos psiquiátricos, com herdabilidade média estimada de 76%. Dentre os fatores genéticos que contribuiriam para o desenvolvimento da doença, genes que codificam componentes do sistema dopaminérgico estão entre os principais candidatos. Entre estes, o gene que codifica o receptor D4 de dopamina (DRD4) é o loco mais intensamente investigado nos estudos moleculares com o TDAH. O polimorfismo mais estudado no DRD4 é um VNTR de 48 pb localizado no exon 3; porém outros polimorfismos, localizados na região promotora do gene – uma duplicação de 120pb e os SNPs -521C>T e - 616C>G – também vêm sendo propostos como polimorfismos de suscetibilidade ao TDAH. Além desses, novas variantes em regiões regulatórias do gene, os SNPs rs11246227 e rs11246228, foram observados recentemente em associação com sintomas de desatenção do TDAH. O objetivo geral do presente trabalho foi aumentar a compreensão acerca da participação do gene DRD4 na etiologia do TDAH na nossa população Para tanto, foi testada inicialmente a possibilidade de associação do SNP rs11246227, sendo em seguida investigado o significado funcional dos SNPs rs11246227 e rs11246228, e sua possível relação com a doença, através de ferramentas de bioinformática. O estudo de associação foi realizado em uma amostra composta por 478 pacientes com TDAH, diagnosticados segundo os critérios do DSM-IV, e seus pais biológicos. O rs112466227 foi investigado por abordagens baseada em família (FBAT) e dimensional (PBAT, ANOVA). A possibilidade de desequilíbrio de ligação (DL) com polimorfismos previamente investigados na presente amostra foi estimada pelo programa MLocus. A análise in silico foi realizada utilizando diferentes bases de dados genômicos e programas de predição de sítios alvo para miRNAs e de funcionalidade. A análise pelo FBAT mostrou um desvio significativo da transmissão do alelo C nos pacientes do subtipo desatento. Foram observadas evidências de DL com a duplicação de 120bp e com o VNTR do exon 3. As análises de bioinformática mostraram que os SNPs rs11246227 e rs11246228 estão localizadas na região 3’ do gene DRD4, e não na região 5’, como previamente descrito. Diferenças entre os alelos, com perda ou ganho de sítios de ligação para diferentes miRNAs, foram detectados em ambos os SNPs pelos programas MicroInspector, 5 smiRNAdb e miRecords, e apenas no rs11246227 pelos programas Human miRNA Target e Mirò. A grande variabilidade e a complexidade genética marcante do gene DRD4 aliada à heterogeneidade fenotípica do TDAH provavelmente contribuíram para nossos resultados de associação, divergentes dos descritos na literatura, os quais necessitam de replicação em estudos futuros. Nossos achados em bioinformática sugerem um possível envolvimento dos SNPs investigados com a ligação de miRNAs relacionados aos processos de neurogênese e neuroplasticidade. Genes envolvidos com estes processos vêm sendo identificados nos genome-wide association studies realizados com o TDAH, o que apóia nossos resultados in silico. Entretanto, mais estudos funcionais são necessários, tanto in silico como in vitro, para esclarecer o envolvimento dos polimorfismos analisados na regulação da expressão do gene DRD4 via miRNAs e, consequentemente, do possível efeito desses elementos na etiologia da doença.

Attention-deficit/hyperactivity disorder (ADHD) is one of the most common psychiatric disorders of childhood and adolescence, characterized by inattentive, hyperactive and impulsive symptoms. Genetic contribution to ADHD etiology is one of the highest ever recorded for psychiatric disorders, with a mean heritability of 76%. Among genetic factors that could contribute to disorder development, genes encoding components from dopaminergic system are the main candidate. Of these, the dopamine D4 receptor gene (DRD4) is the most extensively investigated locus in molecular studies of ADHD. The most studied polymorphism in DRD4 gene is a variable number of tandem repeats (VNTR) of 48bp, located at exon 3, although other polymorphisms, located in promoter region – a 120bp duplication and the SNPs -521C> T and-616C> G – have also been proposed as susceptibility polymorphisms for ADHD. In addition, new variants in regulatory regions, the SNPs rs11246227 and rs11246228, have recently been associated with inattentive symptoms of the disorder. The overall objective of this study was to increase the understanding on the involvement of DRD4 gene in ADHD etiology in our population For this purpose, the possibility of association with the SNP rs11246227 was initially tested, being afterwards investigated the functional effect of both rs11246227 and rs11246228 and their possible relation to ADHD through bioinformatics approach. The association study was performed in a sample composed by 478 ADHD patients, diagnosed according to DSM-IV criteria, and their biological parents. The rs112466227 was investigated by both family-based (FBAT) and dimensional (PBAT, ANOVA) approaches. The possibility of linkage disequilibrium (LD) with polymorphisms previously investigated in the present sample was estimated by MLocus software. In silico analysis was conducted using different genomic databases and programs to predict miRNA target sites and functionality. FBAT analysis showed a significant excess of C allele transmission in inattentive subtype patients. Evidences of LD with both 120bp tandem duplication and exon 3 VNTR were observed. Bioinformatics analyses showed that both SNPs rs11246227 and rs11246228 are located in the 3' region of DRD4 gene, and not at 5’ region, as previously described. Differences between alleles, with loss or gain of binding sites, were detected in both SNPs by MicroInspector, smiRNAdb and miRecords, and only in rs11246227 by Human miRNA Targets and miRò DRD4 huge variability and marked genetic complexity allied to ADHD phenotypic heterogeneity might have contributed to our 7 association results, distinct from the ones reported in literature, what needs to be replicated in future studies. Our bioinformatics findings suggest a possible involvement of investigated SNPs in binding properties of miRNAs related to processes of neurogenesis and neuronal plasticity. Genes involved in these processes have been identified in ADHD genome-wide association studies, reinforcing our in silico results. However, new functional studies, using both in silico and in vitro approaches, are needed to clarify the involvement of the investigated polymorphisms in DRD4 expression control mediated by miRNAs and, consequently, the possible effect of these elements in ADHD etiology.