Análise da influência dos genes codificadores do transportador de serotonina (SLC6A4) e da integrina beta 3 (ITGB3) no diagnóstico e sintomatologia dos transtornos do espectro autista

Abstract

Os transtornos do espectro autista (TEA) são condições de início precoce, que afetam o neurodesenvolvimento e incluem déficit de interação social e de comunicação, e presença de comportamentos repetitivos e estereotipados. Os indivíduos apresentam ainda diversos sintomas e comorbidades, caracterizando uma grande heterogeneidade clínica. Alterações no sistema serotoninérgico têm sido associadas com os TEA. As modificações nos níveis de serotonina durante o desenvolvimento têm implicações na maturação e formação do sistema nervoso central, principalmente na neurotransmissão e sinaptogênese. O transportador de serotonina (5HTT) parece ser fundamental nesses processos, uma vez que é o principal regulador da função serotoninérgica, através da recaptação da serotonina na fenda sináptica. As moléculas de adesão celular, incluindo as integrinas, também parecem ter um papel importante no neurodesenvolvimento. Entre estas, destaca-se a integrina β3, cuja função no desenvolvimento cerebral e no funcionamento e maturação das sinapses já foi observada em vários estudos. Diferentes tipos de evidências mostraram também uma associação desta integrina com o metabolismo da serotonina, principalmente através do 5HTT. Visto que ambos já foram associados aos TEA em alguns estudos, o objetivo do presente trabalho é investigar a influência dos genes do transportador de serotonina (SLC6A4) e da integrina β3 (ITGB3) na etiologia, sintomatologia e gravidade dos TEA. A amostra consiste em 209 probandos com TEA idiopático (critérios do DSMIV) e seus pais biológicos, avaliados no Hospital Clínicas de Porto Alegre e no Departamento de Psicologia da UFRGS. Foram analisados 9 polimorfismos distintos, 4 no gene SLC6A4 (5HTTLPR, rs2066713, Stin2, rs1042173) e 5 no gene ITGB3 (rs2317385, rs5918, rs15908, rs12603582, rs3809865). A influência destes polimorfismos em cada gene individualmente foi analisada através de diferentes abordagens: estudo de associação baseado em famílias, análise de sintomas clínicos apresentados comumente por indivíduos com TEA, e em relação à gravidade da doença. Um efeito de interação gene-gene sobre as manifestações clínicas também foi investigado. Nas análises de famílias foram observados resultados positivos para haplótipos de ambos os genes. Contudo, após correção para múltiplos testes, somente a associação do gene ITGB3 com a doença permaneceu significativa; o haplótipo G- T- C- G- A (polimorfismos na mesma ordem citada acima) foi preferencialmente não transmitido (p=0.036), sugerindo um efeito de proteção. Nas análises dos sintomas, novamente foram encontrados resultados positivos em ambos os genes. Para o ITGB3, foram observados efeitos de diferentes SNPs e haplótipos sobre epilepsia e/ou convulsões, agressividade, problemas para dormir e ecolalia. Entretanto, após correção para múltiplos testes, somente o resultado entre ecolalia e o haplótipo rs15908-rs12603582 continuou significativo (p=0,015). Investigando o gene SLC6A4 foram observadas associações nominais entre o rs1042173 e agitação psicomotora, tanto na amostra total como no subgrupo de meninos; já o 5HTTLPR mostrou uma tendência à associação com labilidade do humor, também em meninos. Análises de gravidade considerando os dados obtidos através dos instrumentos ASQ (Autism Screnning Questionnaire) e CARS (Childhood Autism Rating Scale) não detectaram nenhum resultado significativo para o SLC6A4, enquanto que para o ITGB3 a associação observada entre o rs2317385 e o ASQ não se manteve após a correção. Associações nominais também foram observadas nas análises de interação gene-gene, considerando os sintomas de problemas para dormir, ecolalia e agressividade. Ambos os genes parecem influenciar a etiologia e as manifestações clínicas dos TEA na nossa amostra, embora outros estudos sejam necessários para corroborar nossos achados e melhor entender a variabilidade genética dos locos analisados. Acreditamos que a abordagem de estudar subgrupos de pacientes de acordo com a sintomatologia seja válida, e deva ser considerada nas investigações futuras.

The autism spectrum disorders (ASD) are early-onset conditions that affect neurodevelopment, include deficit of social interaction and communication, and the presence of repetitive and stereotyped behaviors. Individuals also exhibit several symptoms and comorbidities, featuring a large clinical heterogeneity. Changes in the serotoninergic system have been associated with ASD. Modifications in serotonin levels during development have implications in both formation and maturation of the central nervous system, particularly affecting neurotransmission and synaptogenesis. The serotonin transporter (5HTT) seems to be essential in these processes, since it is the major control mechanism of serotoninergic function by the reuptake of serotonin in the synaptic cleft. The cell adhesion molecules, including integrins, also appear to play an important role in neurodevelopment. Among these, there is the integrin β3, whose role in brain development and function and maturation of synapses has been observed in several studies. Different types of evidence also showed an association between this integrin and serotonin metabolism, mainly through the 5HTT. Since both have already been associated to TEA in some reports, the aim of this study is to investigate the influence of the serotonin transporter gene (SLC6A4) and the integrin β3 (ITGB3) in the etiology, symptomatology and severity of ASD. The sample consists of 209 probands with idiopathic ASD (DSM-IV criteria) and their biological parents, evaluated in the Clinics Hospital of Porto Alegre and the Department of Psychology at UFRGS. We analyzed 9 different polymorphisms, 4 in SLC6A4 gene (5HTTLPR, rs2066713, Stin2, rs1042173) and 5 in ITGB3 gene (rs2317385, rs5918, rs15908, rs12603582, rs3809865). The influence of these polymorphisms in each gene was examined using different approaches: family-based association study, analysis of clinical symptoms commonly presented in individuals with ASD, and in relation to disease severity. An effect of gene-gene interaction on clinical manifestations was also investigated. In the families analyses positive results for haplotypes in both genes were observed. However, after correction for multiple testing, only the association of ITGB3 gene with the disease remained significant; haplotype G-T-C-G-A (polymorphisms in the same order mentioned above) was preferentially not transmitted (p = 0.036), suggesting a protective effect. In the symptoms analyses, positive results were found also for both genes. For ITGB3, effects of different SNPs and haplotypes on epilepsy and/or seizures, aggression, sleep problems and echolalia were observed. However, after correction for multiple testing, only the result between echolalia and the haplotype rs15908-rs12603582 remained significant (p = 0.015). The investigation of SLC6A4 gene showed nominal associations between the rs1042173 and psychomotor agitation, in both total sample and male patients subgroup; the 5HTTLPR showed a trend for association with mood instability, also in boys. Analysis of disease severity using data obtained from ASQ (Screening Autism Questionnaire) and CARS (Childhood Autism Rating Scale) did not detect any significant result for SLC6A4, although for ITGB3 a nominal association between rs2317385 and ASQ could be observed. Nominal associations were also verified in gene-gene interaction analyses, with the symptoms of sleep problems, echolalia and aggression. Both genes seem to influence the etiology and clinical features of ASD in our sample, although further studies are needed to corroborate our findings and to better understand the genetic variability of the analyzed loci. We believe that the approach of studying patients’ subgroups defined according to symptomatology is valid, and should be considered in future investigations.