Alterações no cariótipo que podem gerar infertilidade ou abortamento de repetição

 

Síndromes genéticas

 

Resumo

A infertilidade pode ser definida como a incapacidade de se conseguir uma gravidez dentro de um determinado período ou a falha repetida em levar uma gravidez a termo. Os fatores mais comuns associados com o abortamento habitual são de ordem genética, hormonal ou anatômica. O aumento da heterocromatina encontrado nos cromossomos humanos autossomos 1, 9, 16 e no cromossomo sexual Y tem sido comumente definido como sendo uma variação da normalidade. Todavia, têm-se alguns relatos da frequência aumentada dessas alterações em pais de crianças com anomalias cromossômicas, casais com abortos recorrentes e em conceptos cromossomicamente anormais. Sabe-se que os genes responsáveis pela fertilidade e viabilidade são encontrados presentes na heterocromatina, sugerindo que tais variantes não podem ser ignoradas.

 

Abstract

Infertility can be defined as the inability to achieve pregnancy within certain time frame, or the repetitive failure to carry pregnancy through completion. The most common factors associated with habitual abortion have a genetic, hormonal, or anatomical cause. The increase found in heterochromatin at chromosomes 1, 9 and 16 as well as in the sex chromosome Y has been implicated as a variation of normality. However, some reports have highlighted cases of children having chromosomal abnormalities from parents carrying a higher alteration frequency, cases of repetitive abortions, and also some chromosomal abnormal conceptions. It is known that genes for fertility and viability are now thought to reside in heterochromatin, which suggests that variants should not be ignored.

 

1 Mestre em Genética Humana pela Universidade de São Paulo (USP) – São Paulo (SP), Brasil.
2 Biológa na Chromosome Medicina Genômica – São Paulo (SP), Brasil.
3 Embriologista na Chromosome Medicina Genômica – São Paulo (SP), Brasil.
4 Médico e Diretor da Clínica Gera – São Paulo (SP), Brasil.
5 Diretor clínico da Chromosome Medicina Genômica – São Paulo (SP), Brasil.
6 Médico geneticista. Endereço para correspondência: Mariana Angelozzi de Oliveira – Chromosome Medicina Genômica – Alameda dos Maracatins, 780 – 15º andar – conj. 1.504
Moema – CEP: 04089 001 – Tel.: 11 4561.2760 | 4561.2761
E-mail: info@chromosome.med.br

 

Introdução

A citogenética é o estudo da estrutura dos cromossomos, das suas patologias, funções e propriedades1(D).
De forma simplificada, o material genético de cada célula, com exceção de uma pequena parte encontrada nas mitocôndrias, está contido em uma unidade facilmente visualizada, o núcleo. Somente células que estão em ciclo ativo de replicação, nos quais os cromossomos podem ser visualizados individualmente, estão aptas para a maioria das investigações citogenéticas2(D).
Quando uma célula inicia o processo de divisão, seu material nuclear (cromatina) perde a aparência relativamente homogênea encontrada usualmente nas células que não estão em divisão, e condensam-se em um conjunto de organelas em forma de bastão denominadas cromossomos. Ainda que os cromossomos sejam visíveis como estruturas distintas apenas nas células em divisão, eles conservam sua integridade entre divisões celulares. A cromatina compõe-se de uma classe complexa de proteínas cromossômicas e do ácido desoxirribonucleico (DNA), dando origem aos genes. Estes, por sua vez, podem ser considerados como as unidades de informações genéticas codificadas no DNA cromossômico3(D).
Novos avanços tecnológicos levaram às técnicas de bandamento (“Era do Bandamento”), a qual produzia bandas horizontais com diferentes intensidades de coloração (primeiro empregado em microscopia de fluorescência).

Síndromes Genéticas

O padrão de bandas é individualmente específico do cromossomo e permitiu a identificação de cada cromossomo. Isto tornou possível o reconhecimento de anormalidades estruturais associadas a síndromes genéticas específicas.
Para a realização do estudo citogenético, Wolstenholme2(D) indicou os seguintes casos:

  • Investigação pré-natal de doenças genéticas – quando há a suspeita ou detecção de alterações no desenvolvimento fetal, as quais podem ser de origem cromossômica;
  • Detecção de anormalidades cromossômicas em indivíduos que apresentam alterações clínicas indicativas de doenças genéticas – incluem os neonatos com anomalias congênitas, crianças que apresentam atrasos no desenvolvimento físico e mental e alterações na puberdade e no desenvolvimento sexual;
  • Problemas de fertilidade e aborto habitual – a incapacidade de um casal obter a gravidez, sem a presença de outro fator causal mais óbvio, e o abortamento habitual devem ser investigados para a exclusão de alterações cromossômicas equilibradas;
  • Tumoral – a citogenética tumoral tornou-se uma ferramenta importante no diagnóstico e na determinação do tratamento e prognóstico nas doenças onco-hematológicas. Entretanto, a realização da análise citogenética em tumores sólidos ainda encontra muitos obstáculos e é pouco empregada nos laboratórios de rotina.

O objetivo deste estudo foi fazer uma revisão da literatura apresentando os aspectos importantes e controversos da citogenética
na infertilidade.

 

Metodologia

A revisão bibliográfica foi realizada por meio das bases de dados PubMed, Medline e Ensembl. Na busca, foram utilizados os seguintes termos: infertilidade, abortamento de repetição, heterocromatina e cromossomos. Não existiu um critério relevante para o período em que as buscas foram realizadas. Para cada busca, mais de 100 trabalhos foram encontrados. Foram selecionados aqueles que possuíam um título e resumo relevantes com o contexto do trabalho. Também foram consultadas as diretrizes da Sociedade Americana de Medicina Reprodutiva (ASRM, nas siglas em inglês).

 

Heterocromatina constitutiva

O termo “heterocromatina” foi introduzido por Heitz, em 1928,4(A) para descrever a cromatina ou os segmentos dos cromossomos que não passavam pelo processo de descondensação após o fim da mitose e permaneciam condensados durante a interfase, adquirindo, assim, propriedades heteropicnóticas5(A). Heitz4(A) também defendia a teoria de que a heterocromatina estaria ligada a uma passividade gênica, inatividade ou mesmo ausência de genes6-9(B).
Baseado nos conceitos anteriores, Brown10(D) classificou a heterocromatina em dois grupos:

 

Heterocromatina facultativa

Seria uma situação de repressão da atividade gênica da eucromatina, na qual um dos cromossomos do par estaria condensado e parcialmente inativo devido a essa condensação podendo, eventualmente, voltar a desenvolver alguma atividade. Um exemplo bem conhecido é o do cromossomo X em mamíferos.

 

Heterocromatina constitutiva

Ocorre em porções homólogas do par cromossômico, estando inativa. Esta heterocromatina, composta em grande parte por DNA altamente repetitivo (DNA satélite), consiste em uma sequência básica que se repete inúmeras vezes em tandem, podendo ser composta por poucos ou centenas de pares de bases.
Pieczarka e Mattevi11-13(A) afirmam que, de modo geral, a heterocromatina constitutiva pode ser considerada um segmento cromossômico que se apresenta permanentemente condensado; geneticamente inativo; composto por DNA altamente repetitivo que se replica tardiamente na fase S; possui características de corar diferencialmente quando submetida a determinados tratamentos e que, para cada um desses critérios, há exceções, caracterizando a heterocromatina como um material extremamente complexo e difícil de ser definido.
Em seus estudos sobre a localização da heterocromatina constitutiva em cromossomos humanos, Arrighi e Hsu13(A) determinaram que quase todas as regiões heteropicnóticas encontravam-se na região pericentromérica dos cromossomos, embora a quantidade de heterocromatina não fosse a mesma para cada cromossomo. Os cromossomos 1, 9 e 16 possuíam os maiores blocos heteropicnóticos, enquanto o cromossomo Y não apresentava heteropicnose na região centromérica, mas sim um grande bloco localizado na porção distal de seu braço longo, como pode ser observado na Figura 114.
A onipresença da heterocromatina na maioria das espécies e em locais semelhantes tem levado vários pesquisadores a tentar atribuir algumas funções celulares a estas regiões cromossômicas5A), tornando este um dos assuntos mais polêmicos sobre a heterocromatina. Dentre as inúmeras teorias existentes, com diversos autores argumentando a favor ou contra cada uma delas, as mais citadas são as próximas:

  • Especiação – muitos autores propõem que a heterocromatina constitutiva seja importante no processo de formação das espécies por meio da facilidade de ocorrência de rearranjos, uma vez que estas regiões são desprovidas de material genético importante e constituem um bom local para quebras cromossômicas, sem causar danos ao genoma do indivíduo; por meio do pareamento homólogo, pois a heterocromatina facilitaria o pareamento meiótico; a heterocromatina serviria como “biblioteca” e as perdas ou amplificações seletivas de determinadas sequências determinariam a heterocromatina da nova espécie.
  • Proteção – a heterocromatina teria a função de proteger a eucromatina do ataque de substâncias mutagênicas, clastogênicas ou mesmo vírus.
  • DNA Lixo (junk) – na ausência de qualquer função convincente para o DNA satélite, estes seriam “apêndices” da evolução gênica5,11,15.
  • Organização centromérica – trabalhos demonstraram, em cromossomos humanos, que a proteína centromérica CENP-B ligava-se diretamente a uma determinada sequência presente em um grupo de DNA satélite alfóide, do qual a heterocromatina centromérica é composta5,8,15.

Sabe-se que a heterocromatina não é inerte e é essencial para a viabilidade celular em eucariontes. Os genes necessários para a viabilidade e fertilidade estão localizados na região heterocromática e são fundamentais para que ocorra uma herança cromossômica normal. A heterocromatina tem papel fundamental na movimentação cromossômica durante a divisão celular, na junção do fuso mitótico, pareamento meiótico, coesão das cromátides irmãs e regulação gênica15,16(A).
Com relação aos aspectos morfológicos dos cromossomos, tem-se o conhecimento de que certas regiões cromossômicas são inconsistentes morfologicamente quando comparadas com seus homólogos, sendo objetos de consideráveis graus de variação. Esta variação genética entre indivíduos de uma mesma espécie é denominada polimorfismo ou preferencialmente heteromorfismo, segundo a Conferência de Paris sobre nomenclatura em citogenética humana5(A). O polimorfismo das regiões de heterocromatina constitutiva pode ser facilmente visualizado pela técnica de bandamento G e C, e mesmo em suas formas mais extremas são considerados variações normais na população, uma vez que estas parecem não afetar o fenótipo17(D).

Sindromes geneticas 2Sindromes geneticas (1) Regiões de heterocromatina
não-centrométrica

Sindromes geneticas (2) Regiões de heterocromatina
centrométrica

 

 

 

 

 

 

Infertilidade

Definições e causas

A infertilidade pode ser definida como a incapacidade de conseguir uma gravidez dentro de um determinado período de tempo, em geral um ano, ou a falha repetida de levar uma gravidez a termo, enquanto a esterilidade pode ser empregada quando um indivíduo possui um fator absoluto que impede a concepção. A infertilidade pode ser classificada como primária para designar os casais que nunca conceberam ou secundária, indicando que para um ou ambos ocorreu pelo menos uma concepção, mas, no momento, é incapaz de obter uma gravidez18(B).
Dentre as principais causas de infertilidade, Rebar19(D) cita como fatores masculinos (cerca de 40%), o decréscimo na produção de espermatozoides, a obstrução ductal, a incapacidade de depositar o esperma na vagina, o sêmen anormal e os fatores imunológicos; como fatores femininos (cerca de 50%), a patologia das trompas de Falópio, amenorreia e anovulação, distúrbios ovulatórios menores, fatores uterinos e cervicais, fatores vaginais, fatores imunológicos e fatores metabólicos e nutricionais; e idiopática ou desconhecida (em menos de 10%).
Os fatores causais mais comumente associados com o abortamento habitual são de ordem genética, hormonal ou anatômica. Entretanto, uma avaliação completa também poderá excluir os fatores infecciosos, imunológicos, teratogênicos, metabólicos/endócrinos e o fator masculino18,19(D).

 

Alterações cromossômicas relacionadas às causas de infertilidade e aborto habitual

A maioria dos casos de infertilidade e abortamento não está relacionada com alterações cromossômicas, mas, na ausência de outro fator causal mais óbvio, estudos citogenéticos do casal podem demonstrar infertilidade causada por alterações nos cromossomos sexuais não-investigada e/ou manifestada durante a puberdade ou um rearranjo estrutural equilibrado. Tais rearranjos normalmente não causam alterações fenotípicas no indivíduo, porém interferem diretamente no processo de meiose e na produção de gametas do mesmo. Estas alterações podem resultar no bloqueio da produção de gametas, causando infertilidade, ou produzir gametas com rearranjos cromossômicos não-equilibrados que irão resultar em perdas fetais ou nascimentos com malformações congênitas2,20(D), como pode ser observado na Figura 2.

Sindromes geneticas

Figura 2 – Exemplos de formação de gametas e zigoto não-equilibrados.

Segundo a revisão de Tharapel, Tharapel e Bannerman21(A) sobre as alterações cromossômicas em casais com abortamento habitual, aproximadamente 50% das alterações cromossômicas encontradas correspondiam a translocações equilibradas; 24% a translocações Robertsonianas; 12% a mosaicismo de alterações nos cromossomos sexuais e as demais consistiam em inversões e outras alterações esporádicas.
As inversões podem ser definidas como a quebra em dois pontos em um mesmo cromossomo e a reunião dos segmentos em posições invertidas. Se as quebras ocorrem no mesmo braço cromossômico e não envolvem o centrômero, a inversão é chamada de paracêntrica; se, por outro lado, a quebra ocorre em braços diferentes (envolvendo o centrômero), a inversão é chamada de pericêntrica2(D). Estas alterações interferem na gametogênese, pois, durante o crossing over na meiose, a troca de cromátides pode acarretar perdas e/ou duplicações do material genético22,23(A).
Existem, ainda, diversos relatos em que o polimorfismo das regiões de heterocromatina constitutiva poderia aumentar o risco de progênie com alterações cromossômicas, uma vez que o aumento da heterocromatina poderia acarretar problemas no pareamento e não-disjunção dos cromossomos na meiose11,15,16(A), ou mesmo influenciar a expressividade de determinados genes, resultando em prole anormal, abortos ou mortes neonatais20(B), o que levou vários pesquisadores a desenvolverem trabalhos sobre seus possíveis efeitos, porém sem encontrarem evidências concretas que relacionassem este heteromorfismo a condições deletérias23(D).
As Figuras 3 e 4 demonstram um padrão de heterocromatina aumentado após o bandamento G e C.

 

Discussão

Quando são examinadas grandes amostras de indivíduos da mesma espécie, é comum observar a presença de variações nos blocos de heterocromatina constitutiva24,25(B). Essas variações são consideradas normais e podem ser observadas em até 30% da população25(B). Entretanto, é difícil aceitar que esse heteromorfismo seja totalmente inócuo, como cita Erdtmann26(D) em revisão sobre o tema.
A inversão pericêntrica da região de heterocromatina constitutiva do cromossomo 9 é considerada uma variação da normalidade dentro da população, uma vez que raramente produz alterações fenotípicas em seus portadores27(D).
Segundo Kaiser23(A), em seu trabalho sobre as inversões pericêntricas dos 46 cromossomos humanos, as inversões pericêntricas envolvendo o cromossomo 9 são as mais frequentes, correspondendo a mais de 30% de todas as inversões cromossômicas encontradas, sendo que apenas aquelas de grandes blocos desse cromossomo poderiam apresentar efeitos patológicos como infertilidade, abortos recorrentes e malformações congênitas. A inversão do cromossomo 1 corresponde a cerca de 5% das inversões encontradas e a do cromossomo 16 a 0,5%, sendo esta última patológica e encontrada em casos de leucemia mieloide aguda. Muito é discutido sobre as possíveis funções da heterocromatina constitutiva no genoma e quais poderiam ser os efeitos provocados pelo seu polimorfismo, uma vez que estas alterações não provocam alterações no fenótipo12,28,29(B).
Entretanto, a enorme variação da heterocromatina observada entre os pares homólogos levou vários pesquisadores a considerarem a ideia de que essa diferença poderia causar dificuldades durante o pareamento ou a não-disjunção dos cromossomos, tanto na divisão mitótica quanto meiótica, o que poderia predispor os portadores de heteromorfismos ao desenvolvimento de neoplasias, ao retardo mental, a alterações na capacidade reprodutiva e a maiores índices de abortos e malformações congênitas na prole. Colombo, Fett-Conte e Silva24(B) demonstraram um aumento dos polimorfismos cromossômicos em crianças portadoras da Síndrome de Down30 Nielsen et al.27(A) citam que portadores do aumento da heterocromatina constitutiva do cromossomo 9 (9qh+) teriam risco aumentado de uma concepção cromossomicamente anormal.

 

Sindromes geneticas (4)

Figura 3 – Cariótipo com bandamento G. Cariótipo feminino com suspeita de aumento na heterocromatina no cromossomo 9 (9qh+).

 

Figura 4 – Cariótipo com bandamento C. Cariótipo feminino com aumento de heterocromatina no cromossomo 9 (9qh+).

Sindromes geneticas (3)Conclusão

A heterocromatina constitutiva apresenta o mais notável heteromorfismo cromossômico devido a variações em seu comprimento24(D). Muitos estudos foram realizados com o intuito de relacionar essas variações a alterações fenotípicas, ao surgimento de neoplasias, ao aumento da incidência de aberrações cromossômicas, a malformações congênitas e aos atrasos no desenvolvimento físico e mental, produzindo informações contraditórias e mantendo o assunto sem uma definição precisa21,28,30(B).
O mecanismo de origem da inversão do cromossomo 9 é altamente complexo28. Sugere-se, então, que tal inversão teria efeito intercromossômico,
ocasionando uma alta incidência de erros mitóticos e aneuploidias, como, por exemplo, a trissomia 2112,30(A).
Com a crescente busca de assistência médica para a identificação e correção de problemas de fertilidade, muitos são submetidos ao exame citogenético para a avaliação das alterações cromossômicas18,30(D), e dados sobre a relevância dos polimorfismos cromossômicos das regiões de heterocromatina constitutiva, consideradas variações normais na população, podem ser decisivos para a determinação causal da incapacidade reprodutiva20,24(B).

 

Leituras suplementares

1. Lawce HJ, Brown MG. Cytogenetics – An Overview. In: Barch MJ, Knutsen T, Spurbeck JL. The Agt Cytogenetics Laboratory Manual. 3th ed. Philadelphia: Lippinkott-Raven Publishers; 1997.

2. Wolstenholme J. An Introduction to Human Chromosomes and their analysis. In: Rooney DE, Czepulkowski BH. Human Cytogenetics – Constitutional Analysis: A Practical Approach. Oxford: Oxford University Press; 1992. p. 1-20.

3. Thompson MW, Mcinnes RR, Willard HF. Thompson & Thompson-Genética Médica. 5th ed. Rio De Janeiro: Guanabara- Koogan; 1993.

4. Passarge E. Emil Heitz and the concept of heterochromatin: longitudinal chromosome differentiation was recognized fifty years ago. Am Hum Genet. 1979;31(2):106-15.

5. Babu A, Verma RS. Chromosome Structure: euchromatin and heterochromatin. International Rev Cytol. 1987;108:1-59.

6. Mello MLS. Heterocromatina. Cienc Cult. 1978;30(3):290-303.

7. Hahn M, Dambacher S, Schotta G. Heterochromatin dysregulation in human diseases. J Appl Physiol. 2010;1:232-42.

8. Shimada A, Murakami Y. Dynamic regulation of heterochromatin function via phosphorylation of HP1-family proteins. Epigenética. 2010;5(1):30-3.

9. Dimitri P, Caizzi R, Giordano E, Carmela AM, Lattanzi G, Biamonti G. Constitutive heterochromatin: a surprising variety of expressed sequences. Chromosome. 2009;4:419-35.

10. Brown SW. Heterochromatin. Science. 1966;151:417-25.

11. Pieczarka JC, Mattevi MS. Heterocromatina Constitutiva. In: Sociedade Brasileira de Genética. Série Monografias. Ribeirão Preto: Sociedade Brasileira de Genética; 1998. v. 7, p. 191-225.

12. Eymery A, Callanan M, Vourch C. The secret message of heterochromatin: new insights into the mechanisms and function of centromeric and pericentric repeat sequence transcription. Int J Dev Biol. 2009;53(2-3):259-68.

13. Arrighi FE, Hsu TC. Localization of heterochomatin in human chromosomes. Cytogenetics. 1971;10:81-6.

14. Basel K. ISCN – An International System for Human Cytogenetic Nomenclature. USA: Mitelman; 1995.

15. Valdivia M, Hamdouch K, Ortiz M, Astola A. CENPA: a Genomic Marker for Centromere Activity and Human Diseases. Current Genomic. 2009;10:326-35.
Leituras suplementares

16. Gartenberg M. Heterochromatin and the cohesion of sister chromatids. Chromosome Res. 2009;17(2):229-38.

17. Ji Y, Eichler EE, Schwartz S, Nicholls RD. Structure of chromosomal duplicons and their role in mediating human genomic disorders. Gen Res. 2007;10:597-610.

18. Madon PF, Athalye AS, Parikh FR. Polymorphic variants on chromosomes probably play a significant role in infertility. Reproductive BioMedicine Online. 2005;11( 6):726-32.

19. Rebar RW. Os Ovários. In: Bennet JC, Plum F. Cecil – Tratado de Medicina Interna. 20th ed. Rio De Janeiro: Guanabara- Koogan; 1997. p. 1447-8.

20. Wentz AC. Infertilidade. In: Jones III HW, Wentz AC, Burnett LS. Novak – Tratado de Ginecologia. 11th ed. Rio De Janeiro: Guanabara- Koogan; 1990. p. 192-219.

21. Tharapel AT, Tharapel SA, Bannerman RM. Recurrent pregnancy losses and parentas chromosome abnormalities: a review. Brit J Obst Gynaecol. 1985;92:899-914.

22. Therman E, Susman M. Human Chromosomes: structure, behavior and effects. 3th ed. New York: Springer-Verlag; 1993. p. 60-70.

23. Kaiser P. Pericentric Inversions – Problems and Significance for Clinical Genetics. Human Genetics. 1984;68:1-47.

24. Colombo J, Fett-Conte AC, Silva AE. Polimorfismos cromossômicos das regiões de heterocromatina constitutiva e organizadora do nucléolo em distúrbios autísticos e síndrome de down. Revista Hb Científica. 2000;7(1).

25. John B. The biology of heterochromatin.I In: Verma RS. Heterochromatin: molecular and structural aspects. New York: Cambridge University Press; 1998. p. 74-128.

26. Erdtmann B. Aspects of evaluation, significance and evolution of human c-band heteromorfim. Human Genetics. 1982;61:281-94.

27. Nielsen J, Friedrich U, Hreidarsson AB, Zeuthen E. Frequency of 9qh+ and risk of chromosome aberrations in the progeny of individuals with 9qh+. Human Genetic. 1974;21:211-6.

28. Verma RS, Dosik H. Human Chromosomal heteromorfims: nature and clinical significance. International Review of Cytology. 1980;62:361-83.

29. Srebniak M, Wawrzkiewics A, Wiczkowski A, Kazmierczak W, Olejek A. Subfertile cople with inv(2), inv(9) and 16qh+. J Appl Genet. 2004;45(4):477-9.

30. Mustacchi Z, Peres S. Genética baseada em evidências: síndromes e heranças. São Paulo: Cid Editora; 2000. p. 520-3.

Mariana Angelozzi de Oliveira1
Viviane Cristina Mello Andari2
Luciana Semião Francisco3
Joji Ueno4
Ricardo M. de Oliveira5
Ciro Dresch Martinhago6

 

Palavras-chave

Infertilidade
Abortamento
Cromossomos
Heterocromatina

 

Keywords

Infertility
Abortion
Chromosome
Heterochromatin

Fale Conosco via WhatsApp

11 98880-3331