"Dano oxidativo, reparação do DNA e a influência de polimorfismos genéticos na fisiopatogenia da doença pulmonar obstrutiva crônica"

Abstract

A Doença Pulmonar Obstrutiva Crônica (DPOC) é uma das principais causas de mortalidade em todo mundo, apesar de ser prevenível e tratável. Resultante de uma resposta inflamatória anormal as partículas tóxicas inaladas, a DPOC caracterizada pela limitação progressiva do fluxo aéreo que é pouco responsiva a terapêutica farmacológica.Neste estudo caso-controle, envolvendo 51 portadores de DPOC e 51 controles, objetivou-se avaliar e quantificar danos e capacidade de reparação no DNA, bem como avaliar o papel de polimorfismos em genes de reparaçãona modulação deste. Foram determinados os níveis de danos no DNA, endógenos em sangue periféricos pelo ensaio cometa nas versões alcalina e neutra. Também foi determinado nível de danoinduzidos pelo agente alquilante metilmetano sulfonato (MMS), por 1 e 3 horas pós tratamentopelo ensaio cometa alcalino.Odano residual após 3h de tratamento com MMS foi calculado em relação à 1h (100% dano induzido), para cada sujeito. A peroxidação lipídica foi medida pela mensuração de espécies reativas de ácido tiobarbitúrico (TBARS) em plasma sanguíneo.Teste de micronúcleos de mucosa oral com análise de citoma (BMCyt) foi utilizado para detectar o dano citogenético. Ospolimorfismos em genes de reparação de DNA (XRCC1 Arg399Gln, OGG1 Ser326Cys, XRCC3 Thr241Met and XRCC4 Ile401Thr) foram identificados por PCR/RFLP.Os resultados do ensaio cometa revelaram que o dano basal no DNA em portadores de DPOC foi mais elevado, comparado aos controles, como mensurado pelo ensaio cometa alcalino e neutro. O dano residual, detectado pós-tratamento com MMS, foi maior nos portadores de DPOC, quando comparados aos controles. Os resultados demonstraram claramente uma relação entre os níveis de danos induzidos no DNA e os níveis de TBARSindicando alta suscetibilidade para dano alquilante e/ou inibição do reparo decorrente do estress oxidativo. Além disso, os pacientes apresentaram uma menor capacidade de reparação aos danos induzidos pelo MMS, quando comparados com os controles. Esta investigação ainda sugere um incremento do dano basal no DNA em portadores de DPOC, como analisado pelo ensaio cometa, nos sujeitos que possuem o alelo de risco dos polimorfismos genéticos XRCC1 (Arg399Gln) and XRCC3 (Thr241Met). O dano residual também foi mais elevado nos portadores de DPOC que possuíam o alelo de risco para os quatro genes estudados. Correlações negativas entre BMCyt (células binucleadas, broto nuclear, células com cromatina condensada e cariorrética) e função pulmonar foram observadas para os genótipos variantes.Os resultados do ensaio cometa e BMCyt estratificadospara a prática de exercício físico regular (EF-DPOC) ou não (DPOC)revelaram que o dano basal no DNA do grupo EF-DPOC foi maior que o observado nos grupos de DPOC e nos controles. O dano residual foi similar entre os grupos de EF-DPOC e controles, em contraste com o grupo DPOC que permaneceu elevado, indicando deficiência na reparação do DNA e morte celular precoce por apoptose das células danificadas. Os valores de TBARS foram menores no grupo EF-DPOCindicando resistência ao dano oxidativo. Em conclusão, portadores de DPOC apresentam elevado dano basal no DNA e são mais susceptíveis para danos exógenos no DNA, como o ocasionado pelo agente alquilante MMS. Esta susceptibilidade para dano exógeno, por correlacionar positivamente com o TBARS, sugere o envolvimento do estresse oxidativo na indução do dano e/ouinibição da reparação. A presença do genótipo variante XRCC1 (Arg399Gln), OGG1 (Ser326Cys), XRCC3 (Thr241Met) e XRCC4 (Ile401Thr) modula o dano do DNA nos portadores de DPOC e incrementa o risco de desenvolvimento de câncer. O exercício físico frequente realizado pelos portadores de DPOCdiminuios níveis de peroxidação lipídica em plasma sanguíneo, a susceptibilidade para danos exógenos e a formação de anomalias celulares como broto nuclear e cromatina condensada.

Chronic Obstructive Pulmonary Disease (COPD) is a major cause of mortality worldwide, despite being preventable and treatable. Resulting from an abnormal inflammatory response to inhaled toxic particles, COPD is characterized by progressive airflow limitation which has poor responsiveness to pharmacological therapy. In this case-control study, involving 51 patients with COPD and 51 controls, we aimed to assess and to quantify DNA damage and repair capacity as well as the role of genetic polymorphisms in the modulation of DNA damage. Endogenous DNA damage levels were determined in peripheral blood by comet assay in alkaline and neutral versions. DNA damage-induced version with alkylating methylmethane sulfonate agent (MMS) was evaluated for 1 and 3 hours by comet assay in alkaline version. The residual damage after the 3-hour MMS treatment was calculated related to 1 hour (100% damage induced), for each subject. Lipid peroxidation was assessed by measuring thiobarbituric acid reactive species (TBARS) in blood plasma. The cytogenetic damage was evaluated by the buccal micronucleus cytome assay. The genetics polymorphisms in DNA repair genes (XRCC1 Arg399Gln, OGG1 Ser326Cys, XRCC3 Thr241Met and XRCC4Ile401Thr) were evaluated by PCR/RFLP respectively. The results of the comet assay showed that basal DNA damage in COPD patients was significantly higher compared to controls, as measured by the alkaline and neutral comet assay. The residual damage percentage, detected after the MMS treatment, increased in COPD patients than control group. The results clearly demonstrated a relationship between levels of DNA damage induced with higher levels of TBARS, indicating high susceptibility to alkylating damage and/ or repair inhibition resulting from oxidative stress. In addition, the patients showed a lower capacity to repair the damage induced by MMS, when compared with controls. This study suggests an increase in basal DNA damage in COPD patients, as analyzed by comet assay, in subjects having the risk allele of genetic polymorphisms XRCC1 (Arg399Gln) and XRCC3 (Thr241Met). The residual damage was higher in COPD patients who had the risk allele in the four genes analyzed. Negative correlations between BMCyt (binucleated, bud muclear, condensed chromatin and kariorrética cells) and pulmonary function were observed for COPD patients with genotype variants. The stratified results (comet assay and BMCyt) related to regular exercise practice (PE-COPD) or not (COPD) showed that basal DNA damage in the PE-COPD group was significantly higher than in the COPD and controls groups. Residual damage was similar between the controls and PE-COPD group; in contrast COPD residual damage remained high indicating deficiency in DNA repair and premature cell death by apoptosis of damaged cells. TBARS values were lower in PE-COPD indicating resistance to oxidative damage. In conclusion, COPD patients have higher basal DNA damage and are more susceptible to exogenous DNA damage, as caused by the alkylating agent MMS. This susceptibility to exogenous damage, being correlated positively with the TBARS, suggests the involvement of oxidative stress-induced damage and/or repair inhibition. This research suggests an increase in DNA damage in COPD patients with the risk allele of genetic polymorphisms XRCC1(Arg399Gln), OGG1 (Ser326Cys), XRCC3 (Thr241Met) and XRCC4 (Ile401Thr), analyzed by comet assay and BMCyt, and increased risk of developing cancer. Regular physical exercise performed by COPD patients significantly decreases lipid peroxidation in the blood plasma as well as susceptibility to exogenous damage and formation of cellular abnormalities, such as condensed chromatin and nuclear bud cells.