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Arquivos de Medicina

versão On-line ISSN 2183-2447

Arq Med vol.27 no.6 Porto dez. 2013

 

ARTIGO DE REVISÃO

Stress oxidativo e dano no DNA na doença inflamatória intestinal

Oxidative stress and DNA damage in inflammatory bowel disease

Marta S. S. Ribeiro Teixeira1

 

1 Faculdade de Medicina Universidade do Porto

 

Correspondência

 

RESUMO

A doença inflamatória intestinal (DII) é uma patologia crónica associada ao aumento do risco de carcinoma colorretal (CCR). Este risco está relacionado com o stress oxidativo que acompanha o processo inflamatório crónico verificado no intestino destes doentes. O stress oxidativo, entre outros aspetos, pode causar danos cumulativos no DNA, de forma direta ou indireta, esta através da peroxidação lipídica. O stress oxidativo pode igualmente comprometer a resposta antioxidante e os mecanismos de reparação do DNA. Estes fenómenos, em conjunto, parecem contribuir para a mutagénese e, consequentemente, para o processo de carcinogénese associado à DII. No futuro, a deteção destas lesões pode contribuir para o rastreio, diagnóstico, tratamento e seguimento de doentes com DII e risco aumentado de CCR. Neste trabalho apresenta-se uma revisão dos principais mecanismos através dos quais o stress oxidativo pode condicionar dano no DNA em doentes com DII.

Palavras-chave: Doença inflamatória intestinal, espécies reativas, stress oxidativo, dano de DNA; peroxidação lipídica, carcinogénese

 

ABSTRACT

Inflammatory bowel disease (IBD) is a chronic condition that increases the risk of development of colorectal cancer (CRC). Chronic inflammation is a hallmark of IBD and leads to oxidative stress, which causes DNA damage directly or by lipid peroxidation. Further, oxidative stress impairs DNA repair mechanisms and the antioxidant response. Altogether these mechanisms induce a mutant phenotype, which may contribute to the carcinogenesis associated with IBD. In the future, the identification of these DNA lesions can be useful to the screening, diagnosis, treatment and follow-up of patients with IBD, namely those with high risk of CRC development. This paper reviews the most important mechanisms by which the oxidative stress damages the DNA in patients with IBD.

Key-words: Inflammatory bowel disease, reactive species; oxidative stress, DNA damage, lipid peroxidation, carcinogenesis

 

INTRODUÇÃO

A DII é uma patologia inflamatória crónica, cuja etiologia não está totalmente esclarecida, e que engloba duas entidades distintas, a Colite Ulcerosa (CU) e a Doença de Crohn (DC).

Desde há muito que se conhece a relação entre a inflamação e o aumento de risco neoplásico. São várias as neoplasias que surgem em contextos infeciosos e inflamatórios crónicos.1 também na DII, os dados epidemiológicos demonstram o aumento de risco de CCR.2 Contudo, os mecanismos através dos quais o ambiente inflamatório poderá levar ao desenvolvimento neoplásico não foram ainda totalmente esclarecidos.3 O risco parece estar relacionado com o stress oxidativo que acompanha o processo inflamatório crónico intestinal nestes doentes.

Entre outros aspetos, o stress oxidativo poderá contribuir para danos sucessivos no DNA, como resultado do desequilíbrio entre radicais livres, atividade antioxidante e mecanismos de reparação do DNA.4

Uma revisão recente de dados epidemiológicos mostra que a prevalência da CU na Europa poderá atingir 505 por 100000 pessoas e que a prevalência da DC rondará os 319 por 100000 pessoas.5 Estudos levados a cabo em meados do século xx demonstraram uma maior incidência e prevalência da DII no norte da Europa e nos Estados Unidos da América, contrastando com o verificado no sul desses continentes e em alguns países ditos em desenvolvimento. Contudo, dados mais recentes sugerem que essa diferença geográfica se tem vindo a esbater, enfraquecendo a hipótese do então chamado gradiente norte-sul.6-8 Em Portugal, apesar de se tratar de um país do sul da Europa, tem-se vindo a assistir a uma aproximação ao comportamento epidemiológico da doença no grupo de países com maior prevalência de DII. Espera-se que, a curto-prazo, se verifiquem taxas semelhantes às dos países do norte da Europa.9,10

Atendendo à elevada incidência e prevalência da DII em todo o mundo, assim como à morbilidade, complicações e custos que a patologia e o seu tratamento acarretam, torna-se fundamental uma melhor compreensão dos aspetos patofisiológicos subjacentes ao processo inflamatório crónico que domina o quadro intestinal da doença. Compreender como ocorre o dano de DNA na DII poderá abrir portas para o entendimento de um problema mais global: como prevenir, rastrear e diagnosticar várias neoplasias nas quais o papel do stress oxidativo é hoje conhecido como promotor e perpetuador da carcinogénese. Poderá igualmente permitir o desenvolvimento de terapêuticas-alvo específicas, direcionadas aos mecanismos inflamatórios responsáveis pelo dano genético.

Objetivos do trabalho: O objetivo geral do presente trabalho é o de rever o conhecimento atual sobre o papel do stress oxidativo no dano do DNA em doentes com DII. Constitui objetivo específico perceber se poderão ser usados, no futuro, determinados parâmetros inflamatórios e alterações do DNA como biomarcadores de risco aumentado de desenvolvimento de CCR.

 

DII E RISCO DE CCR

É conhecido o contributo da inflamação crónica no desenvolvimento neoplásico. São várias as neoplasias nas quais foram encontrados níveis elevados de stress oxidativo e dano do DNA.4 Estima-se que cerca de 25% de todas as neoplasias estejam relacionadas com processos infeciosos e inflamatórios.11 São exemplos a relação entre hepatitecrónica e o desenvolvimento de carcinoma hepatocelular, assim como a infeção por Helicobacter pylori e o carcinoma gástrico.3,12 Além desta associação com o desenvolvimento neoplásico, a inflamação crónica é considerada um fator de risco com uma oenvelhecimentoeaváriaspatologiascrónicas, nomeadamente doenças neurodegenerativas e cardiovasculares.13 No que respeita à DII vários estudos mostram o aumento de risco de desenvolvimento de CCR, sobretudo na CU.14 Contudo, dados mais recentes mostram um decréscimo desse risco ao longo dos últimos 30 anos, com uma aproximação ao risco da população geral. segundo esses dados, o risco relativo de desenvolvimento de CCR é de 1.07 na CU e de 0.85 para a DC.15 A diminuição desse risco poderá estar dependente dos avanços terapêuticos nesta área, uma vez que coincidiu com a introdução de novos e potentes fármacos anti-inflamatórios, capazes de reduzirem a inflamação intestinal, evidenciando o papel da inflamação crónica como promotor da carcinogénese. Apesar disto, existem determinadas variáveis no curso da doença que parecem aumentar o risco de CCR, algumas delas igualmente relacionadas com o processo inflamatório. Na CU, contribuem para o aumento de risco neoplásico a duração da doença, a extensão e o grau da inflamação intestinal, a idade de aparecimento precoce, a história familiar de CCR, a presença de Colangite Esclerosante primária e a presença de displasia. Doentes com DC e envolvimento do cólon têm, embora com menor grau, risco aumentado de neoplasia intestinal. Para tal concorrem igualmente a duração da doença, a idade de início precoce e a presença de displasia, mas também a presença de estenose ou a realização de derivações intestinais com exclusão de segmentos.2 O facto de a duração e a extensão da doença se associarem a um maior risco de CCR suporta a ideia de que a inflamação pode ser um dos principais mecanismos subjacentes ao processo de desenvolvimento neoplásico no cólon destes doentes. Da mesma forma, vários estudos demonstram a diminuição do risco de CCR com a melhoria dos tratamentos anti-inflamatórios utilizados nestesdoentes.15 Por outro lado, a própria Colangite Esclerosante primária, sendo uma patologia inflamatória dos canalículos biliares, está associada a um maior risco neoplásico, quer ao nível biliar, quer ao nível intestinal.16 Assim, à luz destes dados, torna-se evidente a contribuição da inflamação crónica para o desenvolvimento neoplásico na DII.

Para falar de dano no DNA é essencial compreender a sequência de fenómenos que ocorrem durante o processo de carcinogénese, algo que, pela mais forte associação, está melhor estudado para a CU. Com as suas limitações, a avaliação histológica da mucosa intestinal, através da realização de múltiplas biópsias endoscópicas, continua a ser a ferramenta mais importante no seguimento dos doentes com DII e em risco de desenvolvimento de CCR.17 tal como no CCR esporádico, a carcinogénese no contexto da DII parece ser um fenómeno sequencial, com entidades histológicas distintas. Ao contrário da sequência adenoma-carcinoma, os eventos que parecem suceder à inflamação na mucosa intestinal são, sequencialmente, a hiperplasia epitelial, a displasia de baixo e alto grau e, finalmente, o adenocarcinoma.17-19 também ao contrário do CCR esporádico, na DII a displasia desenvolve-se geralmente em mucosa plana, isto é, sem a presença de pólipos adenomatosos.16

As duas formas de CCR (esporádico ou associado à DII) partilham algumas alterações genéticas. Contudo, grandes diferenças parecem residir no tempo e na frequência em que elas ocorrem durante o processo de desenvolvimento neoplásico, provavelmente fruto de diferenças etiopatogénicas.19 por exemplo, células epiteliais do cólon de doentes com DII apresentam alterações no genoma ainda antes de se estabelecerem lesões displásicas ou o CCR.20 Hoje sabe-se que vários fatores contribuem para o processo neoplásico na DC e na CU. Entre eles estão a instabilidade genómica (instabilidade cromossómica e instabilidade de microssatélites) e a acumulação de mutações em oncogenes, genes supressores tumorais e genes responsáveis pelos mecanismos de reparação do DNA.19 Um fenómeno epigenético também implicado quer no CCR esporádico, quer no CCR relacionado com a DII é a metilação de genes e seu silenciamento.

A compreensão de como o stress oxidativo pode levar a determinadas alterações genéticas e de que forma estas conduzem a lesões displásicas poderá abrir portas para que, a curto-prazo, a abordagem histológica seja complementada por uma abordagem molecular, aumentando a eficácia do rastreio e do diagnóstico destas neoplasias e de várias outras relacionadas com processos inflamatórios crónicos.

 

DA INFLAMAÇÃO AO STRESS OXIDATIVO

Apesar da etiologia ainda não estar totalmente esclarecida, sabe-se hoje que vários fatores contribuem de forma não mutuamente exclusiva para a patogénese da DII, sendo um fenómeno complexo e dinâmico de interação genético-ambiental.8 A suscetibilidade genética potencia uma resposta imunitária aberrante contra o microbioma intestinal, na qual componentes imunes e não-imunes desempenham um papel fundamental.21,22 Distúrbios da imunidade inata condicionam um aumento da permeabilidade da mucosa intestinal, diminuição da tolerância relativamente à flora comensal e aumento da capacidade ativadora de células T efetoras. Para os dois últimos aspetos contribui igualmente o aumento do número de células dendríticas ativadas na mucosa, as quais reconhecem erradamente antigénios comensais, comprometendo a produção de interleucina (IL) 10 e, consequentemente, sua capacidade reguladora e de tolerância imunológica.8 O perfil de produção de citocinas por parte das células dendríticas determina o tipo de resposta. Classicamente, na DC há uma resposta inflamatória do tipo Th1, com produção de citocinas como a IL-12, IL-18 e Interferão γ, as quais estimulam macrófagos a libertarem IL-1, fator de Necrose tumoral a (TNF-a) e IL-6. Na CU, células NK parecem ser a principal fonte de IL-13 e IL-5, condicionando uma resposta inflamatória do tipo Th2.8 Contudo, este paradigma clássico Th1/Th2 foi revisto com a descoberta das células Th17, as quais sob o estímulo da IL-23 contribuem para a resposta inflamatória quer na DC, quer na CU.23,24 Estas células encontram-se em grande número no intestino de doentes com DII, produzindo citocinas como IL-21 e IL-22, as quais parecem exacerbar a inflamação intestinal.8,21,24 Por outro lado, através da produção de IL-21 inibem a ativação de células T reguladoras, o que poderá desempenhar um papel importante na patogénese da DII.25 Como consequência desta complexa resposta inflamatória, múltiplas células (sobretudo linfócitos, neutrófilos e macrófagos), metabolitos e mediadores inflamatórios vão-se acumulando na mucosa intestinal.8,26 Nesse processo, as células inflamatórias libertame levadas quantidades de espécies reativas de oxigénio (ERO) e espécies reativas de nitrogénio (ERN), entre outras substâncias potencialmente tóxicas. Também as células epiteliais intestinais são uma importante fonte de espécies reativas.27 Além do seu papel na patogénese da doença, estes radicais livres são o principal mecanismo de dano oxidativo no DNA. Entre essas substâncias destacam-se o óxido nítrico (NO), o peróxido de hidrogénio, radicais hidroxilo, aniões superóxido e peroxinitrito.28

Níveis elevados de ERO, de ERN e, consequentemente, de stress oxidativo foram encontrados em células epiteliais intestinais e em linfócitos periféricos de doentes com DII.28-30 Também em modelos animais de colite se verificou um aumento da expressão de enzimas pró-oxidantes como a sintetase do óxido nítrico induzida (iNOS), com consequente aumento da produção de NO.27 Outras enzimas ativadas neste processo são a NADPH oxídase e a mieloperoxidade, as quais amplificam e perpetuam o stress oxidativo a que as células estão sujeitas.13,31 Da mesma forma, indicadores indiretos de stress oxidativo encontram-se aumentados nestas condições. Entre estes biomarcadores são de especial relevância as lesões oxidativas no DNA, bem como a peroxidação de lipídeos membranares de doentes com DC e CU.27,29,30,32

Apesar de permanentemente sujeitas a stress oxidativo resultante do metabolismo, as células e os tecidos mantêm um equilíbrio dinâmico entre radicais livres e mecanismos antioxidantes. Como mecanismos protetores, as células utilizam sequestradores de radicais livres como o glutatião, vitaminas (C e E), enzimas antioxidantes como catálases, peroxidases e a superóxido dismútase. Desempenham igualmente um papel importante os sofisticados mecanismos de reparação do DNA.

Em condições fisiológicas é mantido um equilíbrio entre radicais livres e mecanismos antioxidantes. Contudo, em determinadas circunstâncias, esse equilíbrio pode ser comprometido, gerando stress oxidativo.4,17 Na DII, devido às enormes quantidades de radicais livres que são produzidos, os mecanismos antioxidantes tornam-se insuficientes e a sua ação é limitada. verifica-se o aumento compensatório secundário de algumas enzimas antioxidantes (sobretudo a superóxido dismútase), em resposta às elevadas quantidades de espécies reativas em doentes com DII. Contudo, alguns estudos evidenciam a ineficácia desses mecanismos antioxidantes na DII, aumentando a suscetibilidade do epitélio intestinal ao dano oxidativo.29,33,34

INFLAMAÇÃO CRÓNICA, STRESS OXIDATIVO E DANO DE DNA

O dano tecidual e genómico associado à inflamação crónica está em grande parte relacionado com a produção excessiva de ERO e de ERN e, consequentemente, ao stress oxidativo. O dano oxidativo ocorre nos diferentes constituintes celulares: lipídeos, proteínas, hidratos de carbono e ácidos nucleicos são passíveis de serem lesados. As lesões do DNA podem ser mutagénicas, desempenhando um papel importante no desenvolvimento neoplásico.13

As ERO são capazes de induzir danos diretos na molécula de DNA. As quatro bases do DNA, assim como a própria molécula de desoxirribose podem ser lesadas. Deste dano podem resultar quebras simples ou duplas das cadeias (com consequentes modificações cromossómicas), locais apurinicos ou apirimidinicos e alterações oxidativas nas bases. De forma indireta, são também capazes de condicionar dano no DNA através da peroxidação lipídica, da oxidação de proteínas e de alterações na expressão genética.1,4

A acumulação de espécies reativas, ao condicionar danos sucessivos no DNA, é uma importante fonte de instabilidade genómica, podendo condicionar alterações em genes específicos responsáveis por funções importantes na homeostasia celular. Destes apresentam especial importância os genes envolvidos na regulação do crescimento e diferenciação celulares, mas também genes responsáveis pelos mecanismos antioxidantes e de reparação do dano no DNA. Desta forma, o stress oxidativo desempenha um papel central no processo de iniciação, mas também na progressão neoplásica.1,17

O dano oxidativo, resultante da ação das ERO, pode levar à criação de moléculas alteradas de DNA. Entre estas, existe uma que se destaca pela facilidade da sua medição, sendo por isso considerada um biomarcador de dano oxidativo. trata-se da 8-hidroxideoxiguanosina (8-OHdG). Esta molécula é potencialmente mutagénica, uma vez que tem a capacidade de emparelhar com resíduos de adenina, aumentando a frequência de translocações espontâneas g:C→T:A. A 8-OHdG pode ser excisada pelos mecanismos de reparação do DNA e, desta forma, aparecer no plasma. vários estudos demonstram a elevação dos seus níveis plasmáticos em doentes com DII. Este aumento representa, por um lado, o elevado dano oxidativo a que estão sujeitos estes doentes e, por outro, a preservação dos mecanismos de reparação do DNA. Dadas as propriedades pró-mutagénicas de 8-OHdG, em caso de comprometimento dos mecanismos de reparação do DNA, o processo de carcinogénese estará facilitado.17,35

Uma enzima de reparação do DNA é a Ogg1. Esta glicosilase é responsável pelo reconhecimento e pela excisão da 8-OHdG do par GC.36 Alguns estudos demonstram um claro aumento dos níveis de 8-OHdG nas células epiteliais e inflamatórias de ratinhos cuja atividade enzimática da Ogg1 está reduzida ou ausente. Neste modelo experimental foi observado o desenvolvimento de adenocarcinomas mucinosos do cólon. Este fenómeno é claramente superior nos modelos de ausência de atividade enzimática, quando comparados com aqueles de atividade reduzida. Quando avaliado o tamanho da massa tumoral nesses ratinhos, verificou-se uma relação inversa entre o tamanho das neoplasias e os níveis de atividade enzimática de Ogg1.36 Estes resultados coadunam-se com os obtidos em doentes com DII, os quais mostram que o polimorfismo s326C do gene OGG1 está associado a um aumento de risco de CCR.37 O polimorfismo está relacionado com a substituição de serina por cisteína na posição 326 da proteína Ogg1. Indivíduos homozigóticos para a variante de cisteína apresentam maior instabilidade cromossómica, menores índices de reparação de 8-OHdG e grande sensibilidade à inativação da enzima por parte de agentes oxidativos.38 Assim, indivíduos com este polimorfismo no gene OGG1, quando sujeitos a condições inflamatórias e de grandes tressoxidativo (como o caso da DII), poderão mais facilmente sofrer mutações, levando ao aumento do risco de desenvolvimento neoplásico. O produto do gene MUTYH é também uma glicosilase do DNA. É responsável pela excisão da adenina erradamente emparelhada com a 8-OHdG. Ratinhos com deficiência desta enzima têm uma suscetibilidade aumentada para o desenvolvimento neoplásico, assim como um risco aumentado de tumores intestinais em contexto inflamatório.39 Quer a Ogg1, quer a mutyh suprimem a transversão g:C→T:A.40 Como enzimas de reparação do DNA que corrigem lesões induzidas pelo stress oxidativo, a perda da sua normal função parece contribuir para a carcinogénese em condições de inflamação crónica.41 Estes dados evidenciam o papel do stress oxidativo como mecanismo de dano de DNA e de iniciador do processo neoplásico em contexto de inflamação crónica, como é o caso da DII.

Da mesma forma que as ERRO induzem a formação de 8-OHdG no DNA, o NO pode levar à formação de 8-nitroguanina, que também é um biomarcador de dano oxidativo. Em modelos experimentais, nos quais foi induzida resposta inflamatória semelhante à da DII, verificou-se uma produção elevada de 8-nitroguanina por células epiteliais do cólon. Esta molécula induz alterações potencialmente mutagénicas no DNA, o que poderá também contribuir para o processo de carcinogénese associado à inflamação crónica.27

O TNF-a é um potente mediador inflamatório e um alvo terapêutico atual da DII. Alguns dados sugerem que o TNF-a possa ter um papel prómutagénico.42 Porém, até à data, não são conhecidos efeitos diretos do TNF-α no DNA. Em modelos animais sujeitos a concentrações elevadas de TNF-α foram detetados níveis elevados de 8-OHdG. Assim, o dano no DNA condicionado pelo TNF-a parece estar relacionado com o stress oxidativo, através da produção aumentada de ERO.43

Outro mecanismo que ilustra o maior dano do DNA a que estão sujeitas as células é o aumento da fosforilação da histona H2Ax, que ocorre como resposta ao dano no DNA, nomeadamente quebras duplas da cadeia de DNA e encurtamento dos telómeros.44 Desta forma, a sua deteção através de métodos de imunofluorescência, poderá ser usada como marcador de dano de DNA.44,45 Nas células epiteliais do cólon de doentes com CU verifica-se um claro aumento da fosforilação desta histona.44,45 Atendendo à relação causal, seria de esperar que quanto maior fosse o encurtamento dos telómeros, maior seria a deteção da histona H2Ax fosforilada. Contudo, ao contrário do que se verifica em indivíduos saudáveis, em doentes com CU essa relação não foi verificada.44 Desta forma, poder-se-á equacionar que, além do encurtamento dos telómeros, existem outros mecanismos preponderantes a condicionar o dano de DNA nas células epiteliais do cólon destes doentes. O aumento do número de quebras duplas de cadeia, consequência do dano imposto pelas elevadas quantidades de espécies reativas, deverá contribuir, portanto, de forma preponderante para este aumento da deteção da histona H2Ax fosforilada. Estes resultados constituem evidência adicional para o papel da inflamação crónica como causa do dano genómico nestes doentes.44

Um dos principais mecanismos de dano oxidativo indireto no DNA parece ser a peroxidação lipídica. Esta resulta da reação entre radicais livres (ERO e ERN) e os ácidos gordos polinsaturados dos fosfolipídeos membranares. Daqui resultam moléculas capazes de reagir quer diretamente, quer através de moléculas intermediárias, com o DNA. Dois dos principais produtos da peroxidação lipídica são o malondialdeído (MDA) e a 4-hidroxi-2-nonenal (HNE). Ambos têm a capacidade de reagir com a molécula de DNA e, desta forma, causar-lhe dano. Da reação da molécula de DNA com a de MDA resulta sobretudo o malondialdeído-deoxiguanosina (m1dg); da reação com o HNE resultam principalmente a 1,N6-etenodeoxiadenosina (εdA) e 3,N4etenodeoxicitidina (εdC). Estas lesões no DNA são potencialmente mutagénicas. Níveis aumentados de εdA ou de εdC foram encontrados em patologias cuja predisposição para o desenvolvimento neoplásico é conhecida, nomeadamente em processos inflamatórios crónicos, assim como em lesões préneoplásicas. São exemplos a Doença de Wilson, a Hemocromatose, a Hepatite vírica, a pancreatite crónica, a polipose Adenomatosa do Cólon e, também, a CU e a DC.46-48 Um estudo realizado em doentes com Doença de wilson e Hemocromatose demonstrou que a HNE se associa ao elevado número de mutações da p53, com a transversão g:C→T:A no codão 249, demonstrada no tecido hepático destes doentes. Estas verificações sugerem que a HNE possa desempenhar um papel no processo de carcinogénese do Hepatocarcinoma. No que respeita à DII, apenas foram encontrados níveis elevados de εdC. A diversidade das lesões do DNA poderá dever-se à diferente inibição das enzimas de reparação do DNA por parte dos mediadores inflamatórios.47,49 Aliás, estes defeitos nas vias de reparação parecem exercer um papel importante na acumulação de dano nas células sujeitas a um ambiente inflamatório crónico.49 Há evidência de que um dos produtos da peroxidação lipídica, o HNE, além de danificar o DNA, também interfere comos seus mecanismos de reparação, comprometendo-os. Um dos mecanismos envolvidos parece ser o sistema de reparação por excisão de nucleotídeos.50 Existem atualmente métodos para quantificar os produtos da peroxidação lipídica nos tecidos e na urina. Desta forma, essas técnicas podem ser usadas para a identificação de marcadores de stress oxidativo e do dano de DNA resultante da peroxidação lipídica. Atendendo à sua relação com o início do processo neoplásico, no futuro estas substâncias poderão ser utilizadas como marcadores de risco neoplásico aumentado e, eventualmente, como alvos ou marcadores de resposta à terapêutica.49,51

Na DII, as elevadas concentrações de ERO e ERN parecem não ter apenas repercussões ao nível intestinal. Níveis elevados de dano oxidativo no DNA (nomeadamente quebras das cadeias) foram encontrados em leucócitos circulantes de doentes com CU.30 Estudos em ratinhos demonstram este efeito sistémico, nomeadamente o dano oxidativo no DNA de leucócitos periféricos, medido quer pelas elevadas concentrações de 8-OHdG, quer pela existência de quebras simples e duplas das cadeias de DNA. Também os eritroblastos medulares destes animais revelaram dano oxidativo, traduzido nas diversas alterações cromossómicas detetadas nestas células.45

Além das alterações do DNA nuclear, alterações no DNA mitocondrial (mtDNA) foram igualmente encontradas em doentes com CU. Nas células mucosas intestinais destes doentes verificou-se uma incidência aumentada de mutações no mtDNA.52 também em doentes com hepatite crónica, condição associada a elevados níveis de stress oxidativo, foi demonstrado um aumento do número de mutações do mtDNA tanto no tecido hepático neoplásico como no restante parênquima.53 Apesar do mtDNA possuir alguns mecanismos de reparação de dano semelhantes aos do DNA genómico, a falta de histonas e a proximidade da molécula à cadeia de transporte de eletrões poderão aumentar a suscetibilidade do mtDNA ao dano oxidativo.54,55 Atendendo a que uma das principais funções da mitocôndria é o transporte de eletrões, pequenas alterações ou mesmo mutações da molécula de mtDNA podem comprometer o balanço de radicais livres. Assim, em doenças inflamatórias crónicas como é o caso da DII, as alterações do mtDNA parecem perpetuar o stress oxidativo, criando um ciclo vicioso em que o stress oxidativo danifica a molécula de mtDNA e esta, por sua vez, gera maiores quantidades de espécies reativas, aumentando assim o risco de alterações do DNA nuclear. Estas alterações poderão contribuir para a iniciação e progressão do processo neoplásico em doentes com DII.52,56

Os elevados níveis de dano de DNA verificados na DII parecem constituir uma importante fonte de instabilidade genómica. são várias as alterações genéticas encontradas no CCR no contexto da DII. Ao contrário do CCR esporádico, alterações do gene supressor tumoral TP53 parecem constituir um evento precoce na carcinogénese no contexto da CU.17,18 A inflamação crónica, o stress oxidativo e o dano de DNA conduzem à ativação sustentada do sistema de vigilância celular, regulado pelo gene TP53, que é considerado o “guardião” do genoma. para tal verifica-se um prolongamento da fase g1 do ciclo celular, durante o qual se poderão reparar os danos do DNA. Se o dano não for reparado a proteína p53 induz a entrada das células em apoptose. A ocorrência de mutações do gene TP53 compromete a sua função fisiológica relativamente à reparação dos danos do DNA ou indução da apoptose. Quando tal ocorre verifica-se desequilíbrio de proliferação, sobrevivência e apoptose que pode induzir a transformação neoplásica.18 Na CU foi demonstrada a ocorrência de mutações do gene TP53 nas áreas inflamadas da mucosa.57 Alguns estudos demonstraram que estas mutações estão relacionadas com o aumento da atividade da INO se, consequentemente, com o nívelde NO.57,58 O último parece contribuir para o aumento do número de mutações do gene TP53, quer de forma direta, quer através da peroxidação de lipídeos.57 O aparecimento precoce de alterações no gene TP53 no processo de carcinogénese e a frequência com que ocorrem nos vários estudos realizados mostram que este gene desempenha um papel central na transformação neoplásica no contexto da DII.

Outro gene supressor tumoral habitualmente envolvido no CCR esporádico é o gene ApC (Adenomatous polyposis coli), modelo em que as alterações deste gene constituem um evento inicial. No caso da CU, a perda desse supressor tumoral é uma alteração rara e tardia no processo decarcinogénese.19 fenómenos epigenéticos como a metilação de genes e a consequente perda da sua função parecem estar implicados na carcinogénese na DII. Apesar de ser conhecido o potencial dos oxidantes na hipermetilação de genes, a forma como tal ocorre na DII não é ainda conhecida.19 Estes mecanismos têm menor relevância na carcinogénese associada à DII do que no CCR esporádico.18 são vários os genes em que podem ocorrer alterações epigenéticas, tais como: genes responsáveis pelo controlo do ciclo celular, pela reparação do DNA e pela adesão celular.16 As diferenças na frequência e na cronologia das alterações epigenéticas no CCR esporádico e no associado à DII estão provavelmente dependentes das diferentes etiologias.

A visão da DII como uma patologia que condiciona senescência acelerada e precoce ganha relevância quando analisada à luz do fenómeno do encurtamento dos telómeros. Desde há muito que se discute o papel dos radicais livres e do stress oxidativo no envelhecimento. Sendo a DII uma patologia inflamatória crónica, na qual quantidades elevadas de ERO e ERN se formam na mucosa intestinal, são de esperar fenómenos degenerativos associados ao envelhecimento precoce no intestino desses indivíduos. O stress oxidativo pode levar ao encurtamento dos telómeros que parece desempenhar dois papéis distintos e antagónicos no processo de carcinogénese.59 por um lado, o encurtamento dos telómeros funciona como mecanismo supressor tumoral. Por outro lado, se os mecanismos de reparação do DNA estiverem comprometidos, pode ocorrer instabilidade cromossómica.44,59 Alguns estudos mostram que o processo de encurtamento dos telómeros se encontra acelerado nas células epiteliais do cólon de doentes com CU, quando comparados com indivíduos normais.44 tanto o encurtamento dos telómeros, como o risco de CCR estão relacionados com o tempo de doença. Assim sendo, o stress oxidativo, através do encurtamento dos telómeros, poderá contribuir para o risco aumentado de CCR nestes doentes.

 

CONCLUSÃO

A DII é uma patologia crónica associada à produção de elevadas quantidades de radicais livres, para os quais os mecanismos anti-inflamatórios nem sempre são capazes de montar uma resposta adequada. fruto deste desequilíbrio, as células epiteliais do cólon ficam sujeitas ao stress oxidativo.

Virchov, em 1863, através da observação de leucócitos em tecidos neoplásicos, formulou a hipótese de que o microambiente inflamatório estaria implicado no processo de carcinogénese.60 Desde então, sobretudo nos últimos anos, o conhecimento na área da oncologia cresceu exponencialmente. À luz do conhecimento atual, ganha terreno a ideia de que os processos infeciosos e inflamatórios crónicos contribuem de forma determinante para o desenvolvimento neoplásico.

São vários os estudos que demonstram o papel da inflamação crónica como fonte de stress oxidativo na promoção do dano direto e indireto (nomeadamente a peroxidação lipídica) no DNA, assim como no comprometimento dos mecanismos de reparação desse dano. O efeito combinado destas alterações pode levar ao aparecimento de lesões em genes específicos, ganhando especial relevância quando ocorrem em genes centrais no controlo do crescimento celular como oncogenes e genes supressores tumorais. para além do seu papel nas fases iniciais do desenvolvimento neoplásico, os radicais livres podem ter efeitos noutros processos tais como proliferação, neoangiogénese, vasodilatação e aumento da capacidade de metastização das células neoplásicas.1,17 Isto ilustra a necessidade de uma maior compreensão dos fenómenos que ocorrem durante o processo inflamatório, quer na DII, quer noutras patologias inflamatórias associadas a aumento de risco de desenvolvimento neoplásico.

Apesar da clara contribuição do stress oxidativo no processo de dano de DNA, a maioria dos estudos até hoje realizados foram levados a cabo em modelos animais de colite. Desta forma, os resultados obtidos poderão incorrer no risco de sobrestimar o dano. por outro lado, nenhuma das diferentes lesões oxidativas até hoje encontradas se mostrou efetiva como marcador de risco neoplásico aumentado. Neste momento perfilam-se como biomarcadores mais promissores a histona H2Ax fosforilada, a 8-OHdG e o HNE.

Em resumo, as alterações do processo inflamatório (tecidulares, celulares e bioquímicas) induzem o stress oxidativo que pode causar dano no DNA, contribuindo assim para o processo de desenvolvimento neoplásico no cólon e reto afetado por DII. Apesar da complexidade do processo, entre os desafios que se enfrentam relativamente à DII, coloca-se o de identificar biomarcadores tecidulares e bioquímicos de stress oxidativo que se revelem úteis para o rastreio, diagnóstico e seguimento destes doentes ou que possam ser utilizados como alvos terapêuticos ou indicadores de resposta.

 

AGRADECIMENTOS

A autora agradece à professora Fátima Carneiro, ao professor Fernando magro e à Dra. Cristiana Costa pereira pelo apoio científico e pela disponibilidade na realização deste trabalho.

 

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Correspondencia:

Marta Sofia da Silva Ribeiro Teixeira

Faculdade de Medicina da Universidade do Porto

Alameda Professor Hernâni Monteiro 4200-319 Porto

Email:med06092@med.up.pt

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