Participação de mecanismos epigenéticos na dor crônica: uma crescente área de investigação

Andreza Urba de Quadros *

As edições do DOL têm procurado trazer sempre novas informações a respeito de mecanismos envolvendo a gênese e manutenção da dor crônica. De fato, este é um dos temas mais relevantes no estudo da dor e na busca por novos alvos terapêuticos e drogas analgésicas. Pode-se dizer que temos fármacos bastante eficazes no controle da dor aguda, principalmente os anti-inflamatórios não esteroidais; mas quando o assunto é dor crônica, o tratamento e o controle ainda são um desafio. Neste editorial, trazemos um resumo sobre um assunto bastante novo e de importância crescente para o entendimento do processo de transição de uma lesão aguda em dor persistente: a epigenética.

Antes de definirmos o que é epigenética, vale a pena lembrar que a dor crônica é caracterizada por uma dor persistente, causada inicialmente por uma lesão tecidual, mas que permanece mesmo depois desta lesão ter sido resolvida. Nesse contexto, já sabemos que acontecem mudanças de médio e longo prazo na via de transmissão da dor, resultando em uma sensibilização neuronial contínua, que gera hiperalgesia, alodinia e/ou dor espontânea. Essas alterações acontecem desde o neurônio periférico, gânglio da raiz dorsal (GRD), medula espinal e em estruturas cerebrais e compreendem principalmente a modulação na expressão de receptores ionotrópicos e metabotrópicos, de neurotransmissores (como aumento de glutamato e redução de GABA) e de moléculas de sinalização intracelular (como fatores de transcrição), geralmente envolvendo a interação entre sistema nervoso, imune e células da glia. Mas para que tudo isso aconteça e, principalmente, permaneça, como acontece na dor crônica, é preciso que haja mudanças em mecanismos transcricionais, traducionais e/ou pós-traducionais na célula. Nesse contexto, a epigenética surge como uma hipótese bastante consistente de estudo.

Mecanismos epigenéticos são aqueles que permitem a modulação (facilitação ou repressão) da expressão de um determinado gene, sem que haja alterações na sequência do DNA. É uma das principais formas com que a célula se adapta ao ambiente e a qualquer outro contexto que exija readequação do sistema ao qual ela faz parte, de forma rápida, sem que a estabilidade do DNA seja alterada. São dinâmicas e normalmente reversíveis, mas podem ser permanentes em determinadas situações, sendo inclusive passíveis de transmissão entre gerações.

Há três principais mecanismos epigenéticos capazes de alterar o perfil de expressão gênica de uma célula: alterações no DNA, como a metilação, modificações na cromatina, como a acetilação de histonas, e expressão de micro RNAs (miRNAs).

A cromatina é a união de cerca de 147 pares de base de DNA, com um octâmero de proteínas chamadas histonas (H). A repetição dessa estrutura básica é o nucleossomo. A cromatina é uma estrutura dinâmica e muda de conformação e de grau de enovelamento dependendo da exigência da célula. Por exemplo: durante a divisão celular, uma conformação bastante enovelada chamada de heterocromatina facilita a segregação dos cromossomos durante a mitose ou a meiose. Já outra conformação, chamada de eucromatina, caracteriza-se por ser uma forma bem menos compacta de DNA e histonas, o que permite o acesso do RNA mensageiro à sequência de DNA, facilitando sua transcrição. O segmento N-terminal das histonas é bastante acessível a modificações pós-traducionais, que contribuem para a regulação do estado de enovelamento da cromatina e o consequente acesso da maquinaria de transcrição ao DNA. Essas modificações podem ser a fosforilação, metilação, acetilação ou ubiquitinação e, de acordo com o tipo, localização e combinação dessas “marcas” nas histonas, além da conformação espacial alterada, diferentes proteínas e fatores de transcrição são recrutados, determinando um maior ou menor acesso à sequência alvo e a consequente facilitação ou repressão da transcrição de um gene. De uma maneira geral, a acetilação de resíduos de lisina facilita a transcrição de um gene, enquanto a metilação das histonas pode tanto reprimir como promover a transcrição, dependendo do aminoácido, da posição do seu resíduo e da localização nas histonas. Além disso, todo este processo está sujeito à regulação de proteínas como deacetilases, fosfatases, lisina demetilases, dentre outras.

Diferente da cromatina, o DNA está limitado à metilação em resíduos de citosina (no carbono 5 do anel de pirimidina) por meio da ação das enzimas DNA metiltransferases (DNMTs). A adição de um radical metil a um determinado trecho do DNA permite a regulação da transcrição através do recrutamento de proteínas de ligação ao DNA metilado (como a MeCP2), que geralmente inibem a transcrição gênica por dificultar o acesso da maquinaria de transcrição à sequência alvo no DNA.

Já os microRNAs (miRNAs) são pequenos fragmentos de RNA não codificadores, com cerca de 15 a 21 pares de base, sintetizados no núcleo pela ação essencial da enzima Dicer e transportados para o citoplasma, com função principal de repressão gênica. Cerca de 60% do genoma humano pode ser regulado por este mecanismo, o que revela sua importância tanto em condições fisiológicas, como patológicas.

Não é difícil perceber que as alterações epigenéticas estão envolvidas em importantes funções do organismo. De fato, elas estão diretamente relacionadas ao desenvolvimento da plasticidade sináptica, memória, aprendizado e também em situações como desordens psiquiátricas, dependência, no câncer e em doenças crônicas como a diabetes. Nos últimos anos, trabalhos mostrando a participação desses mecanismos na gênese e manutenção da dor crônica tem surgido e a cada artigo vamos descobrindo como esses mecanismos estão envolvidos na perpetuação do quadro doloroso. A seguir, listamos resumidamente alguns deles:

Dor inflamatória

Sabemos que a injeção de CFA (complete Freud’s adjuvant) impede a ação da proteína MeCP2, que se liga a regiões de DNA metilado, nas laminas I e II do corno dorsal da medula espinal, permitindo a transcrição de genes até então reprimidos pelo complexo DNA metilado:MeCP2. Ainda, a injeção de CFA induz a expressão da HDAC2 (histona deacetilase 2) no corno dorsal da medula espinal, enzima responsável pela remoção do grupo acetil das histonas, inibindo a transcrição.

Além disso, a sensibilização nociceptiva inflamatória resultante da injeção intraplantar de formalina está também relacionada à redução na expressão do miRNA 124a no corno dorsal da medula. Essa redução parece facilitar a transmissão nociceptiva, uma vez que o tratamento com um antagonista de miRNA 124a reduz não apenas a dor, mas também a expressão de citocinas pró-inflamatórias e nociceptivas, como IL-1β. Complementando, a deleção da Dicer, enzima responsável pela síntese de miRNAs, resulta em significativa redução da hiperalgesia inflamatória em camundongos, enquanto mantém a nocicepção aguda de proteção.

Mudanças na expressão de miRNAs foram também observadas no gânglio trigeminal em modelo experimental de inflamação crônica. A expressão do miRNA 134, por exemplo, está reduzida, tanto no gânglio trigeminal quanto no GRD após a injeção de CFA. Além disso, a injeção intratecal de IL-1β, induz o aumento da expressão de micro RNA 21 no GRD, além de regular a expressão de HDACs em alguns tecidos.

Dor neuropática

Em relação à dor neuropática, pelo menos em modelo de ligação parcial do nervo ciático periférico (PSNL), não há alteração significativa da metilação do DNA. No entanto, há inúmeras modificações na estrutura da cromatina, promovidas especialmente por metilação. Nesse caso, a trimetilação do resíduo 27 de lisina na histona H3 está diretamente relacionada a um aumento expressivo de MCP-3 em astrócitos, uma quimiocina pró-inflamatória e nociceptiva, duas semanas após a indução de lesão. Além disso, a acetilação de histonas tem sido relacionada diretamente à sensibilização nociceptiva em diversos modelos de neuropatia. Algumas das mudanças mais significativas que acontecem na medula espinal após a ligação do nervo espinal (SNL) em ratos estão relacionadas ao aumento da expressão de HDAC1 e à redução da acetilação da H3.

Modelos experimentais de dor neuropática também revelam alterações tempo-dependentes e tecido-seletivas na expressão de diferentes miRNAs. Por exemplo, o modelo de SNL ou constrição crônica do nervo ciático (CCI) promovem aumento do miRNA 21 no GRD por até 14 dias após a lesão. Ainda, o miRNA 195 está aumentado no GRD após PSNL e na medula espinal apos SNL. Este miRNA está diretamente relacionado à liberação de citocinas pró-nociceptivas por células microgliais, como IL-1β e TNFα, e à hiperalgesia mecânica e ao frio. O miRNA 103 também é capaz de regular a expressão de canais de cálcio tipo Cav 1.2 na medula espinal, essenciais para a plasticidade sináptica e pela sensibilização neuronial à longo prazo.

Mecanismos endógenos de controle da dor

A acetilação de histonas está também implicada nas adaptações que acontecem nos sistemas endógenos de controle da dor. Por exemplo: a expressão de receptores μ (mi) opioide e dos canais Nav 1.8 está reduzida durante a dor neuropática. Sete dias após a lesão do nervo, essa expressão reduzida está relacionada à acetilação de silenciadores do gene desses receptores, mecanismo que facilita a expressão proteica do gene.

Além disso, a deleção da enzima responsável pela síntese de miRNAs (Dicer) no GRD corresponde à redução de RNA mensageiro para Nav 1.8, para receptores P2X3 e para o fator de transcrição Runx-1.

Alterações cerebrais

Além de tudo que apresentamos, alterações epigenéticas no cérebro estão envolvidas com a percepção e a memória da dor, com o humor e com o aprendizado durante a dor crônica. A injeção de CFA, por exemplo, promove acetilação de H3 no núcleo magno da rafe, estrutura envolvida na inibição descendente da dor, e redução da expressão de GAD65, uma das enzimas relacionadas à síntese de GABA. A injeção de carragenina aumenta a expressão de miRNA 155 e 223 no córtex pré-frontal, estrutura relacionada à percepção da dor, à depressão e ansiedade na dor crônica. Além disso, uma redução na metilação do DNA no córtex pré-frontal e amídala em modelo de neuropatia (SNI) está correlacionada à hipersensibilidade mecânica e térmica em ratos e à ansiedade e depressão nesses animais.

Perspectivas terapêuticas

De pouco adiantaria discutirmos mecanismos epigenéticos se não houvesse perspectivas terapêuticas nesse sentido. De fato, a epigenética esta ajudando a explicar muitas das nossas perguntas à respeito de alterações a médio e longo prazo ocorridas durante a dor crônica, inclusive no cérebro.

Por hora, a perspectiva mais promissora parecem ser os inibidores das enzimas histona deacetilases (HDACs), que impedem a retirada de grupos acetil. Diversas dessas drogas são capazes de regular a acetilação de histonas tanto no cérebro quanto na medula espinal, o que evidencia a habilidade em passar a barreira hematoencefálica. Uma única dose intratecal, por exemplo, de baicalina, um inibidor não especifico de HDAC, é capaz de reduzir tanto a hiperalgesia como a alodinia em animais experimentais. Além disso, o ácido valpróico, fármaco usado clinicamente como anticonvulsivante, é também um inibidor de HDAC e é eficaz para o tratamento da dor neuropática em ratos, o que poderia estar relacionado ao seu mecanismo epigenéticos. O uso de inibidores de HDAC, como o vorinostat, a tricostatina A e o LAQ824, por via intratecal reduz também a dor causada pela injeção de CFA. Os inibidores seletivos da isoforma 1 das HDAC parecem ser mais efetivos na dor inflamatória, assim como doadores de grupo acetil, como L-acetil carnitina. Há também fármacos inibidores de miRNA com excelentes resultados em modelos de nocicepção.

As evidências em relação aos mecanismos epigenéticos na gênese e manutenção da dor são ainda bastante recentes e, embora existam perspectivas terapêuticas quanto à modulação destes mecanismos para modulação da dor, os estudos ainda são incipientes e os mecanismos pouco compreendidos. Certamente nos próximos anos veremos surgir novos dados nesse sentido.

Encerramos esse editorial com um incentivo para o desenvolvimento de pesquisa no campo da epigenética e dor crônica, uma vez que é um campo promissor e pouco explorado. Muitos estudos ainda são necessários não apenas para a compreensão dos mecanismos fisiopatológicos da dor crônica e para o desenvolvimento de novas drogas analgésicas, mas também para o entendimento da eficácia de medicamentos que ainda não sabemos exatamente como agem (por exemplo: neurolépticos na dor crônica).

Sempre haverá um novo caminho a percorrer…

Referências bibliográficas

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* Farmacêutica, doutoranda do Laboratório de Dor do Depto. de Farmacologia da FMRP-USP

 

Fonte