8|o|og|a Mo|ecu|ar das Doenas Inf|amatr|as Intest|na|s

Mo|ecu|ar b|o|ogy of |nf|ammatory bowe| d|seases

Mauro |nho LaboraLrlo de 8lologla Molecular e ulsclpllna de Cllnlca Clrurglca do ueparLamenLo de Medlclna da unlvlLLL !olnvllle SC e ueparLamenLo de Clrurgla do PosplLal Munlclpal So !ose !olnvllle SC Lndereo para corespondncla

kLSUMC Com elevada prevalncla a uoena de Crohn e a reLocollLe ulceraLlva apresenLam mecanlsmos flslopaLolglcos os quals permanecem como um grande desaflo apesar de mulLas decadas de pesados lnvesLlmenLos em pesqulsa LnLreLanLo o desenvolvlmenLo de Lecnlcas de anllse da blologla molecular Lem proporclonado a ldenLlflcao de um grande numero de moleculas relaclonadas a esLas doenas as quals podero represenLar um lmporLanLe auxlllo na compreenso de seus complexos aspecLos LxlsLem forLes evldnclas ho[e de que as doenas lnflamaLrlas lnLesLlnals (ull) so o resulLado de um desequlllbrlo enLre a flora bacLerlana comensal e o aparaLo lmunolglco da mucosa lnLesLlnal um dos achados mals conslsLenLes nesLe senLldo referese elevada lncldencla de muLaes do gene nCu2/CA8u13 em paclenLes porLadores de uoena de Crohn alem da comprovao de sua correlao fenoLlplca com esLa doena Alem desLa proLelna dlversas ouLras moleculas apresenLamse alLeradas nas ulls envolvendo dlversos aspecLos como lmunldade lnaLa resposLa lnflamaLrla e funo de barrelra mucosa A observao das varlaes de expresso desLas moleculas correlaclonadas evoluo cllnlca e resposLas LerapuLlcas lr conLrlbulr para que possamos em um fuLuro obLer resposLa a hlsLrlcos quesLlonamenLos sobre esLas complexas doenas Descr|tores uoena de Crohn reLocollLe ulceraLlva blologla molecular A8S1kAC1 uesplLe lLs hlgh prevalence and many years of baslc and cllnlcal research paLhophyslology of Crohns dlsease and ulceraLlve collLls remalns a greaL challenge 1he recenL advances ln molecular blology Lechnlques have provlded ldenLlflcaLlon of a greaL number of molecules relaLed Lo Lhese dlseases LhaL may help ln a near fuLure Lo undersLand lLs sLlll obscure aspecLs Many evldences have recenLly demonsLraLed LhaL lnflammaLory bowel dlseases (l8u) resulL from an lmbalance beLween bowel commensal bacLerlal flora and Lhe lmmunologlcal mucosal apparaLus 1he very conslsLenL flndlng LhaL muLaLlons ln nCu2/CA8u13 gene occur ln a hlgh percenLage of Crohns dlsease paLlenLs and lLs phenoLype correlaLlon have boosLed furLher research Lo ldenLlfy oLher l8urelaLed molecules lndeed many oLher varlaLlons ln gene expresslon have been demonsLraLed Lo be relaLed Lo paLhophyslology of l8u lncludlng dlfferenL aspecLs such as lnaLe lmmunlLy lnflammaLory response and mucosal barrler dlsfuncLlon 1he observaLlon of Lhe correlaLlon beLween Lhese gene expresslon varlaLlon dlsease behavlour and response Lo LherapeuLlcs may conLrlbuLe ln a near fuLure Lo undersLand mosL quesLlons regardlng Lhese complex dlseasesey words Crohns dlsease ulceraLlve collLls molecular blology

Apesar de sua elevada prevalncla a compreenso dos mecanlsmos flslopaLolglcos da doena de Crohn e da reLocollLe ulceraLlva permanece como um grande desaflo apesar de mulLas decadas de pesados lnvesLlmenLos em pesqulsa LsLudos cllnlcos em grande escala asslm como anllses em clnclas bslcas mosLraramse lnsuflclenLes para superar a complexldade desLas doenas as quals apesar de apresenLar uma profunda slmllarldade enLre sl possuem uma exLensa varledade no que dlz respelLo lncldncla slLlo anaLmlco de envolvlmenLo formas de apresenLao evoluo e resposLa LerapuLlcaC grande avano Lecnolglco ocorrldo ao longo dos ulLlmos anos que permlLlu o desenvolvlmenLo de Lecnlcas de anllse da blologla molecular dos Lecldos Lrouxe Lambem uma renovao de esperanas quanLo posslbllldade de obLeno de resposLas na rea das doenas lnflamaLrlas lnLesLlnals ue faLo um grande numero de esLudos reallzados nos prlnclpals cenLros de pesqulsa lnLernaclonals dedlcamse desde enLo a compreender os vrlos aspecLos envolvldos nesLas doenas Lmbora esLe[amos alnda basLanLe dlsLanLes de alcanar esLes ob[eLlvos comeam a ser deflnldas algumas bases sobre as quals podero ser erguldas as llnhas de pesqulsa necessrlas para proporclonar uma vlso fuLura desLe complexo mosalco C ob[eLlvo desLe arLlgo ser apresenLar uma breve revlso sobre o esLado aLual dos concelLos e resulLados gerados aLe o momenLo pela anllse blomolecular dos mecanlsmos flslopaLolglcos responsvels pela ocorrncla das doenas lnflamaLrla lnLesLlnalsIntest|nos e bactr|as um equ|||br|o de||cado Lmbora o Lubo dlgesLlvo lnLelro se[a amplamenLe colonlzado por bacLerlas exlsLe enLre seus dlversos segmenLos uma grande varledade na concenLrao desLas A presena de secrees cldas e blllares no esLmago e lnLesLlno delgado proxlmal e a presena de um LrnslLo mals acelerado conLrlbuem para uma reduo da quanLldade de bacLerlas nesLes segmenLos A colonlzao bacLerlana aumenLa de forma exponenclal no lnLesLlno delgado dlsLal devldo ausncla das referldas secrees e pelo reLardo de LrnslLo pela ao da vlvula lleocecal no clon lremos observar um aumenLo acenLuado da flora bacLerlana na qual coexlsLem cerca de 400300 especles em um volume esLlmado enLre 1010 e 1012 bacLerlas por grama de conLeudo fecal ou 60 do LoLal de fezes exlsLenLes no lnLesLlno grossouma unlca camada de celulas eplLellals separa Lodo esLe exLenso volume de bacLerlas do malor aparaLo lmunolglco do nosso corpo formado por uma grande massa de Lecldo llnfLlco generlcamenLe descrlLa como CAL1 (qot ossocloteJ lympbolJ tlssoe) a qual lnclul as placas de eyer follculos llnfldes lsolados e llnfonodos mesenLerlcos Sendo asslm e realmenLe noLvel que a coexlsLncla enLre esLes dols amblenLes de naLureza Lo anLagnlca se[a capaz de preservar na malorla das pessoas um equlllbrlo no qual esLe exLenso slsLema lmunolglco possa Lolerar a presena do grande volume de bacLerlas comensals represenLando um lmporLanLe elemenLo na flslologla lnLesLlnalLsLe equlllbrlo manLldo aLraves das lmunldades lnaLas ou adqulrldas lmpede a ocorrncla de uma resposLa lnflamaLrla medlada pela llberao de dlversas proLelnas generlcamenLe classlflcadas como cltocloos cu[a produo e esLlmulada a parLlr da presena de mlcrorganlsmos ou ouLros anLlgenos com dlversos ob[eLlvos como aLlvao dos dlversos Llpos de leucclLos apopLose slnLese hepLlca de proLelnas de fase aguda febre eLc Lmbora algumas desLas clLoclnas apresenLem nomes especlflcos como fotot Je oectose tomotol (1Nl) lotetfetoo (llN) ou fototb Je ttoosfotmoo Jo ctesclmeoto (1Clb) a grande malorla e Lambem denomlnada como lotetleocloos (ll) sendo enLo numeradas sucesslvamenLe a parLlr de suas descoberLasDoenas |nf|amatr|as |ntest|na|s o desequ|||br|o Sabese que a ocorrncla de uma doena lnflamaLrla crnlca represenLa a perda do equlllbrlo aclma clLado consLaLandose uma elevao local dos nlvels de dlversas clLoclnas na uoena de Crohn por exemplo exlsLe uma llberao de 1nla lln a lL12 e lL17 enquanLo que na reLocollLe ulceraLlva ocorre um aumenLo de lL13 enLre ouLras1rs hlpLeses vm sendo examlnadas como posslvels orlgens desLe desequlllbrlo lmunolglco lnclulndo dlsLurblos da flora bacLerlana faLores lmunolglcos e defelLos na barrelra mucosaD|strb|os da f|ora bacter|ana LxlsLem mulLlplas evldnclas de que as bacLerlas desempenham um papel chave no surglmenLo das doenas lnflamaLrlas lnLesLlnals crnlcas LsLudos experlmenLals demonsLram a lmposslbllldade do desenvolvlmenLo desLa lnflamao na ausncla de bacLerlas levando ampla acelLao aLual do aforlsma sem bacLerla no h collLe8aseados nesLes achados h mulLos anos LenLase ldenLlflcar um posslvel agenLe causal das doenas lnflamaLrlas lnLesLlnals vrlas bacLerlas e vlrus foram proposLos como agenLes eLlolglcos lnclulndo o ,ycoboctetlom pototobetcoloslsllstetlo mooocytoqeoes etslolo eotetocolltlco e a scbetlcblo coll mas nenhuma comprovao conslsLenLe fol demonsLrada na verdade as evldnclas aLuals sugerem que a aLlvldade lnflamaLrla crnlca lnLesLlnal parece paradoxalmenLe ser desencadeada a parLlr de bacLerlas perLencenLes flora comensal normal as quals assumem em condles alnda desconhecldas um papel paLolglco capaz de aLlvar o aparaLo lmunolglco localDesregu|ao |muno|g|ca da mucosa e o pape| da gent|caC equlllbrlo lmunolglco baselase em grande parLe na exlsLncla de um mecanlsmo denomlnado como lmoolJoJe looto ALraves desLe celulas de defesa como macrfagos e celulas dendrlLlcas exlsLenLes na mucosa lnLesLlnal so capazes de deLecLar a presena de moleculas assocladas a mlcrorganlsmos LsLas moleculas generlcamenLe descrlLas como AMs (potboqeoossocloteJ molecolot pottetos) so de naLureza dlsLlnLas enLre sl como llpopollssacarldeos llpoproLelnas pepLoglucanos ou flagellnasara que esLe reconheclmenLo ocorra as celulas de defesa possuem em sua superflcle um grande numero de sensores ou recepLores os quals podem ser classlflcados em duas grandes famlllas denomlnadas respecLlvamenLe como 1L8 (tollllke teceptot) e nCu (NocleotlJebloJloq ollqometlzotloo Jomolo) uma vez aLlvados pelas moleculas bacLerlanas os recepLores que compem esLas famlllas desencadelam sequnclas de reaes em cadela que lro levar a uma resposLa capaz de manLer o equlllbrlo bacLerla x eplLello na mucosa lnLesLlnal uenLre os recepLores da famllla nCu desLacamse as proLelnas nCu1 e nCu2 as quals so capazes de deLecLar componenLes de bacLerlas Cram poslLlvas e negaLlvasAlem desLa lmporLanLe funo esLas proLelnas desempenham ho[e um papel fundamenLal nos esLudos sobre doenas lnflamaLrlas lnLesLlnals uma vez que suas alLeraes Lm sldo conslsLenLemenLe relaclonadas flslopaLologla desLas doenas no apenas na sua lncldncla mas Lambem lnflulndo em faLores lmporLanLes como suas caracLerlsLlcas e evoluo cllnlca como anallsaremos a segulrrote|na NCD2 (CAkD 1S) o fator gent|coLm 2001 fol descrlLa uma assoclao enLre muLaes no gene CA8u13 o qual codlflca a proLelna nCu2 com a ocorrncla de doenas lnflamaLrlas lnLesLlnals mals especlflcamenLe a uoena de Crohn uesde enLo um grande numero de esLudos Lem conflrmado de forma conslsLenLe esLa relao a qual pode ser melhor demonsLrada da segulnLe forma LsLlmase que 2030 dos porLadores de uoena de Crohn apresenLem alguma muLao no gene nCu2/CA8u13 8lls e cols enconLraram uma lncldncla de 239 de muLaes desLe gene enLre porLadores desLa doena enquanLo a lncldncla observada enLre paclenLes com reLocollLe ulceraLlva e lndlvlduos saudvels fol de 96 e 144 respecLlvamenLe sem dlferena slgnlflcaLlva enLre esLes dols ulLlmos grupos Segundo uma meLanllse publlcada por Lconomou e cols envolvendo 42 esLudos lndlvlduos com muLao em apenas um alelo do gene nCu2/CA8u13 (heLerozlgLlcos) apresenLam um rlsco 23 vezes malor de apresenLar a uoena de Crohn sendo que esLe rlsco se amplla para 171 vezes (1027) em porLadores de muLaes nos dols alelos (homozlgLlcos) CuLros auLores relaLam esLe rlsco como sendo alnda malor esLlmandoo enLre 20 e 40 8adfordSmlLh e andeya publlcaram ouLra meLanllse lnclulndo 12 esLudos que buscaram correlaclonar a presena de muLaes nCu2/CA8u13 com aspecLos relaclonados locallzao e o comporLamenLo da uoena de Crohn e conflrmaram uma assoclao slgnlflcaLlva com a forma lleal ou lleocllca e a presena de leses esLenosanLes alem de uma posslvel precocldade na ldade de surglmenLo da doenaAlem de comprovar esLa lmporLanLe relao com faLores geneLlcos esLes achados demonsLram alnda a posslvel orlgem do desequlllbrlo bacLerlas/hospedelro observado nas doenas lnflamaLrlas lnLesLlnals uma vez que a proLelna nCu2 Lem por funo a aLlvao de uma resposLa lnflamaLrla moderada a parLlr do reconheclmenLo de um produLo bacLerlano especlflco denomlnado como Mu A parLlr desLes achados suspelLase enLre ouLras hlpLeses que esLa deflclncla na resposLa lmunolglca lnaLa faclllLarla uma lnfeco da lmlna prprla desencadeando um quadro lnflamaLrlo crnlco de malores propores rote|na NCD1]CAkD4 Alem da proLelna nCu2/CA8u13 ouLra proLelna da famllla nCu Lem sldo assoclada flslopaLologla das doenas lnflamaLrlas lnLesLlnals embora exlsLlndo alnda poucas evldnclas a respelLo 1raLase da proLelna nCu1/CA8u4 expressa no lnLesLlno delgado e clon a qual Lambem exerce papel no reconheclmenLo no eplLello de agenLes bacLerlanos como blqello flexeoetl e coll lnvaslva Mc Covern e cols LesLaram a assoclao enLre muLaes desLe gene em uma coorLe de porLadores de doenas lnflamaLrlas lnLesLlnals e conLroles e comprovaram de forma semelhanLe ao nCu2/CA8u13 uma relao slgnlflcaLlva nos casos de uoena de Crohn mas no em casos de reLocollLe ulceraLlva ue qualquer forma LraLase de ouLra evldncla no senLldo de que esLas doenas se[am o resulLado da alLerao de reaLlvldade a alguns anLlgenos presenLes na mucosa lnLesLlnal am|||a 1Lk Alem dos recepLores nCu ouLra famllla lmporLanLe de recepLores de membrana em celulas de defesa no eplLello lnLesLlnal perLence ao grupo denomlnado como 1L8 (1ollllke teceptot) LsLes recepLores reconhecem os llpopollsacarldeos produzldos por bacLerlas em sua grande malorla comensals gram negaLlvas sendo posslvelmenLe responsvels na dlferenclao enLre esLas e as bacLerlas paLognlcas Cnze Llpos dlferenLes de 1L8 [ foram ldenLlflcados e dlversos esLudos Lm demonsLrado uma varlao na expresso desLes enLre lndlvlduos normals e paclenLes porLadores de uoena de Crohn e reLocollLe ulceraLlvaCutros genesLmbora os segmenLos gnlcos referenLes expresso das proLelnas nCu Lenham recebldo uma malor aLeno devldo conslsLncla e reproduLlbllldade dos resulLados dlversos ouLros segmenLos cromossomlals Lm sldo clLados como posslvels codlflcanLes de proLelnas relaclonadas s doenas lnflamaLrlas lnLesLlnals LsLes segmenLos l8us (loflommototy bowel Jlseose) conforme demonsLrados na Labela 1 Lm sldo basLanLe esLudados com o ob[eLlvo no apenas de ldenLlflcar posslvels componenLes heredlLrlos desLas doenas mas Lambem vlsando a compreenso dos mecanlsmos moleculares envolvldos em sua eLlopaLogenla e mesmo na resposLa aos dlferenLes esquemas LerapuLlcos uLlllzados em seu LraLamenLo

Defe|tos na barre|ra mucosa Alem das alLeraes ocorrldas na flora bacLerlana e na resposLa lmune presena de bacLerlas o compromeLlmenLo da barrelra mucosa e conslderado como um Lercelro aspecLo capaz de conLrlbulr para a flslopaLologla das doenas lnflamaLrlas lnLesLlnals8esponsvel pela medlao enLre as bacLerlas do lumen lnLesLlnal e o slsLema llnflde a lnLegrldade da camada eplLellal Lem por funo aLuar seleLlvamenLe para llmlLar a peneLrao de anLlgenos e permlLlr a passagem de llquldos nuLrlenLes e alguns mlcrorganlsmos Cs esLudos de blologla molecular demonsLram que um grande numero de proLelnas so necessrlas para que esLa funo de barrelra ocorra de forma adequada uenLre esLas poderlamos desLacar como exemplos a proLelna ttoospottoJoto Je ctloos otqolcos (CC1n) e a uCL3 ambas expressas pelo cromossomo 3 (l8u3 na Labela aclma) cu[as alLeraes esLo assocladas uoena de Crohn CuLras proLelnas de grande relevncla na lnLegrldade da barrelra eplLellal so as Jefeosloos as quals apresenLam ao anLlbacLerlana e cu[a expresso alLerada Lem sldo demonsLrada em paclenLes porLadores de doenas lnflamaLrlas lnLesLlnals podendo conLrlbulr para o desequlllbrlo dos mecanlsmos de defesa posslblllLando uma lnLenslflcao da lnvaso bacLerlana e a consequenLe lnflamao crnlca da mucosaAsslm sendo observamos que a apllcao de Lecnlcas de blologla molecular ao esLudos das doenas lnflamaLrlas lnLesLlnals Lem posslblllLado a ldenLlflcao de um grande numero de moleculas envolvldas em dlferenLes posslvels mecanlsmos flslopaLolglcos desLas doenas A observao das varlaes de expresso desLas moleculas correlaclonadas evoluo cllnlca e resposLas LerapuLlcas lr conLrlbulr para que possamos em um fuLuro obLer resposLa a hlsLrlcos quesLlonamenLos sobre esLas complexas doenas

kLLkLNCIAS 1 kucharzlk 1 Maaser C Lugerlng A kagnoff M Mayer L 1argan S uomschke W 8ecenL undersLandlng of l8u paLhogenesls lmpllcaLlons for fuLure Lheraples lnflamm 8owel uls 2006 nov12(11)106883 Llnks 2 LakaLos L llscher S LakaLos L Cal l app ! CurrenL concepL on Lhe paLhogenesls of lnflammaLory bowel dlseasecrossLalk beLween geneLlc and mlcroblal facLors paLhogenlc bacLerla and alLered bacLerlal senslng or changes ln mucosal lnLegrlLy Lake Loll? World ! CasLroenLerol 2006 Mar 2812(12)182941 Llnks 3 McCovern u Pysl Ahmad 1 van Peel uA MoffaLL Ml Carey A Cookson WC !ewell u AssoclaLlon beLween a complex lnserLlon/deleLlon polymorphlsm ln nCu1 (CA8u4) and suscepLlblllLy Lo lnflammaLory bowel dlsease Pum Mol CeneL 2003 May 1314(10)124330 Llnks 4 Cgura ? 8onen uk lnohara n nlcolae uL Chen ll 8amos 8 e cols A frameshlfL muLaLlon ln nCu2 assoclaLed wlLh suscepLlblllLy Lo Crohns dlsease naLure 2001 May 31411(6837)6036 Llnks 3 ena AS ConLrlbuLlon of geneLlcs Lo a new vlslon ln Lhe undersLandlng of lnflammaLory bowel dlsease World ! CasLroenLerol 2006 Aug 1412(30)47847 Llnks 6 8adfordSmlLh C andeya n AssoclaLlons beLween nCu2/CA8u13 genoLype and phenoLype ln Crohns dlseaserAre we Lhere yeL? World ! CasLroenLerol 2006 nov 2812(44)7097103 Llnks 7 8lls L vlnd l vermelre S WolLers l kaLsanos k ollLl e cols 1he prevalence of geneLlc and serologlc markers ln an unselecLed Luropean populaLlonbased cohorL of l8u paLlenLs lnflamm 8owel uls 2007 !an13(1)2432 Llnks 8 8odrlguez8ores L lonseca CC vllleda MA ?amamoLolurusho !k novel geneLlc markers ln lnflammaLory bowel dlsease World ! CasLroenLerol 2007 nov 1413(42)336070 Llnks 9 Shlh uC 1argan S8 lmmunopaLhogenesls of lnflammaLory bowel dlsease World ! CasLroenLerol 2008 !an 2114(3)390400 Llnks 10 SLrober W luss l Mannon 1he fundamenLal basls of lnflammaLory bowel dlsease ! Clln lnvesL 2007 Mar117(3)31421 Llnks 11 ?amamoLolurusho !k odolsky uk lnnaLe lmmunlLy ln lnflammaLory bowel dlsease World ! CasLroenLerol 2007 nov 1413(42)337780 Llnks

Lndereo para corespondnc|aMAu8C lnPC8ua almares 380 ALlradores!olnvllle SC 89203230Lmall mauroplnho[Lerracombr

1rabalho reallzado no laboraLrlo de 8lologla Molecular ulsclpllna de Cllnlca Clrurglca do ueparLamenLo de Medlclna da unlvlLLL !olnvlle SC 8rasll