Avaliação de parâmetros epigenéticos e de reparo do DNA em modelos experimentais murinos de hiperfenilalaninemia

Abstract

As hiperfenilalaninemias (HPA) são distúrbios hereditários do metabolismo do aminoácido L-fenilalanina (Phe), sendo causados pela deficiência da atividade da fenilalanina hidroxilase ou de enzimas envolvidas no metabolismo de sua coenzima, a tetraidrobiopterina. A HPA denominada fenilcetonúria clássica (PKU) afeta 1:10.000 recém-nascidos e é caracterizada por grave deficiência intelectual, atraso no desenvolvimento neuropsicomotor e transtornos psiquiátricos. O objetivo deste estudo foi avaliar o efeito da Phe sobre parâmetros epigenéticos e de reparo do ácido desoxirribonucleico (DNA) em modelos murinos de HPA, a principal alteração bioquímica em pacientes fenilcetonúricos. Ratos Wistar machos com 5 e 30 dias de vida foram submetidos a modelos de HPA crônica (duas administrações subcutâneas diárias de Phe 5,2 μmol/g de peso corporal e uma administração diária de p-clorofenilalanina 0,9 μmol/g, até o 28º dia de vida) e aguda (uma administração subcutânea de Phe 5,2 μmol/g e p-clorofenilalanina 0,9 μmol/g), respectivamente. Os ratos do grupo controle foram submetidos a condições experimentais similares, exceto por receberem apenas solução de cloreto de sódio 0,9 % (peso/volume). Uma hora após a administração (HPA aguda) ou 24 horas após a última administração (HPA crônica), os animais sofreram eutanásia por decapitação e o córtex cerebral, o corpo estriado e o hipocampo foram rapidamente dissecados e limpos. Posteriormente, o DNA nuclear de cada tecido foi obtido para as avaliações epigenéticas (determinação das atividades de DNA metiltransferases, histonas acetiltransferases e histonas desacetilases). Avaliou-se também a expressão gênica das sirtuínas 1 e 6 e da enzima de reparo do DNA poli(difosfato de adenosina [ADP]-ribose) polimerase 1 (PARP1). A atividade das DNA metiltransferases apresentou-se significativamente inibida no hipocampo dos animais submetidos à HPA aguda, quando comparados aos animais do grupo controle. Por outro lado, em animais recebendo Phe cronicamente, a atividade destas enzimas apresentou-se aumentada em todas as estruturas cerebrais analisadas, quando comparada àquela detectada no grupo controle. A atividade das histonas desacetilases apresentou-se aumentada em todos os tecidos cerebrais em animais submetidos à HPA aguda e crônica, quando comparados com o grupo controle. Já a atividade das histonas acetiltransferases, bem como a expressão das sirtuínas e da PARP1 não diferiram entre os grupos experimentais, independentemente da estrutura cerebral analisada e do modelo de HPA. Coletivamente, os achados do presente estudo sugerem que os animais submetidos à HPA são sujeitos ao remodelamento da cromatina e diminuição global da expressão gênica em tecido cerebral, contribuindo para o entendimento da disfunção neurológica observada em pacientes fenilcetonúricos. Adicionalmente, este estudo propõe as histonas desacetilases e DNA metiltransferases como possíveis alvos terapêuticos para a minimização dos danos cerebrais atribuídos à PKU e parcialmente mediados por modificações epigenéticas.