Orientador: Prof. Dr. Hélio Afonso Ghizoni Teive / Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências da Saúde, Programa de Pós-Graduação em Medicina Interna. Defesa : Curitiba, 18/07/2015 / Inclui referências : f. 69-83 / Resumo: Sintomas não-motores (SNM) têm sido descritos em diversas doenças neurodegenerativas, com impacto significativo na qualidade de vida. Não há relatos da avaliação sistemática dessas características em pacientes com ataxia espinocerebelar tipo 10 (AEC10). Neste estudo, investigou-se de forma transversal a frequência de SNM em pacientes com AEC10 geneticamente confirmada, comparando com um grupo de pacientes com doença de Machado- Joseph (DMJ), pareados para sexo, idade, e tempo de duração da doença, e controles saudáveis, pareados para sexo e idade. Foram incluídos no estudo indivíduos que faziam acompanhamento regular no ambulatório de Distúrbios do Movimento do Hospital de Clínicas da Universidade Federal do Paraná - HC/UFPR, no período de fevereiro de 2012 a outubro de 2014. Foi realizada avaliação padronizada de características motoras e a presença de sintomas nãomotores, como dor, sintomas autonômicos, fadiga, distúrbios do sono [transtorno comportamental do sono REM (TCR), sonolência excessiva diurna (SED), e síndrome das pernas inquietas (SPI)], sintomas ansiosos e depressivos, assim como avaliação cognitiva. Todas as avaliações e a caracterização dos SNM foram realizadas com recursos clínicos, utilizando questionários específicos e critérios estabelecidos usados amplamente em estudos prévios. Foi selecionado um total de 28 sujeitos em cada grupo. No grupo com AEC10, 15 (53,6%) eram do sexo feminino; a média de idade era de 46,8±11,6 anos, média de idade de início dos sintomas de 31,7 ± 7,6 anos, e média de duração da doença de 15,5±12 anos. Em relação aos SNM avaliados, foi encontrada presença de dor crônica em 17,9% dos pacientes com AEC10, 35,5% daqueles com DMJ e 10,7% dos controles saudáveis. Os sintomas autonômicos foram mais comuns em pacientes com DMJ, assim como os escores de fadiga foram piores, em relação ao grupo com AEC10 e saudáveis. Síndrome das pernas inquietas foi encontrada em 1 paciente com AEC10 (10 pacientes com DMJ e 1 indivíduo saudável) e TCR em nenhum paciente com AEC10 (12 com DMJ e 1 controle saudável). Os escores médios de SED foram maiores nos pacientes com AEC10 (8,2±5,4 versus 7,2±5,3 na DMJ e 4,8±3,2 nos controles saudáveis). O grupo com DMJ apresentou piores resultados na avaliação de depressão e ansiedade, assim como no desempenho cognitivo, quando comparado com pacientes com AEC10 e indivíduos saudáveis. Neste estudo, evidenciou-se que os SNM estão presentes em uma frequência variada entre os pacientes com AEC10. Quando comparados com os grupos-controle, verificou-se que os pacientes com AEC10 apresentam maior prevalência de alguns SNM, como fadiga, sonolência excessiva diurna, sintomas depressivos, e transtorno cognitivo leve, em relação ao controle saudável. Em relação ao grupo com DMJ, a maioria dos SNM foi menos frequente, demonstrando que AEC10 é uma forma mais pura de ataxia espinocerebelar. / Abstract: Nonmotor symptoms (NMS) have been described in several neurodegenerative diseases, with significant impact on quality of life. These features have not been systematically assessed in spinocerebellar ataxia type 10 (SCA10). This crosssectional study investigated the frequency of NMS among patients with genetically confirmed SCA10, compared to a group of patients with Machado-Joseph disease (MJD), matched for sex, age, and duration of disease, and healthy controls, matched for sex and age. Individuals who regularly attended the Movement Disorders Unit of Hospital de Clínicas of the Federal University of Paraná - HC / UFPR, from February 2012 to October 2014, were included in the study. Patients underwent a standardized assessment of motor characteristics and the NMS, such as pain, autonomic symptoms, fatigue, sleep disturbances [REM behavioral disorder (RBD), excessive daytime sleepiness (EDS), and restless legs syndrome (RLS)], anxious and depressive symptoms, as well as cognitive dysfunction. All evaluations and characterizations of NMS were performed using clinical data, with specific questionnaires and established criteria widely used in previous studies. Twenty-eight subjects were included in each group. In the group with SCA10, 15 (53,6%) were female; mean age was 46,8±11,6 years, mean age of onset, 31,7±7,6 years, and mean disease duration, 15,5±12 years. In regard to the NMS, chronic pain was present in 17,9% of patients with SCA10, 35,5% of those with MJD and 10,7% of healthy controls. Autonomic symptoms were more common in patients with MJD, as well as fatigue scores were worse, when compared to the SCA10 and healthy group. Restless legs syndrome was found in 1 patient with SCA10 (10 MJD patients and one control), and RBD in no patient with SCA10 (12 with MJD and 1 healthy control). The mean scores of EDS were higher in patients with SCA10 (8,2±5,4 versus 7,2±5,3 in the MJD and 4,8±3,2 in healthy controls). The MJD group presented worse depression and anxiety scores, as well as cognitive performance, when compared to SCA10 patients and healthy individuals. This study showed that the NMS are present in a wide frequency among patients with SCA10. When compared to control groups, SCA10 patients presented higher prevalence of some NMS, such as fatigue, excessive daytime sleepiness, depressive symptoms, and mild cognitive impairment regarding the healthy controls. Compared to the group with MJD, most NMS were less frequent, indicating that SCA10 is a purer form of spinocerebellar ataxia.

A doença de Huntington (DH) é o distúrbio mais comum entre as doenças neurodegenerativas de padrão de herança autossômica dominante com idade de início na vida adulta. A DH é causada por uma expansão das repetições trinucleotídicas CAG no gene HTT e caracteriza-se por movimentos involuntários, distúrbios emocionais severos e déficit cognitivo. A idade de início dos sintomas é parcialmente determinada pelo número de repetições CAG, sendo o restante influenciado por fatores genéticos e ambientais. As variantes polimórficas rs1331639 e rs6923492 no gene GRM1, rs1763505 e rs1075427 no gene SGK, rs7270898 e rs7275079 no gene TGM2, rs4523977 no gene HAP1, número de repetições CAG no alelo normal no gene HTT e nos alelos normais dos genes relacionados às ataxias espinocerebelares SCA1, SCA2, SCA3, SCA6, SCA7, SCA12, SCA17 e DRPLA foram escolhidas como genes candidatos a modificador, avaliando a associação com a idade de início dos sintomas em pacientes com DH. Na população em estudo, o número de repetições CAG no alelo mutante do gene HTT explicou ~65% da variação da idade de início. Os SNPs rs6923492 (GRM1) e rs1075427 (SGK1) não estavam em EHW na população testada (χ²=7,586; p=0,023 e χ²=7,239; p=0,027, respectivamente) e por isso foram excluídos das análises posteriores. Entre as variantes polimórficas restantes, associação moderada foi encontrada com a variação da idade de início para o genótipo AA (M441) do rs4523977 no gene HAP1 (p=0,044) e para o número de repetições CAG presentes no alelo longo do gene ATXN1 (p=0,045). Este último fator explicou 4,5% do restante da variação da idade de início não atribuída às repetições CAG de HTT. Os alelos com 24 repetições do gene ATXN3, 9 repetições do gene ATXN7 e 11 repetições do gene PPP2R2B foram mais frequentemente encontradas no grupo de pacientes quando comparado ao grupo controle (p=0,003; p<0,0001 e p<0,0001, respectivamente). O alelo com 8 repetições do gene PPP2R2B foi encontrado com uma frequência de 43% exclusivamente no grupo de pacientes. Estes alelos podem estar relacionados com a patogênese da DH. Os resultados aqui encontrados são de grande relevância para uma melhor elucidação de fatores genéticos atuantes na modulação da idade de início na DH. Tais resultados devem ser mais aprofundados e necessitam de outros estudos que corroborem os achados deste trabalho. / Huntington’s disease (HD) is the most common autosomal dominantly inherited neurodegenerative disorder with age at onset (AO) in adult life. HD is characterized by motor dysfunction, cognitive deficits, and psychiatric disturbances. An expansion of CAG trinucleotide repeats in the first exon of HTT gene is the cause of HD. Mean AO is around 40 years and is mainly determined by CAG repeats length of the mutant HTT allele. The remaining variation observed in HD patient is probably due to genetic and/or environmental factors. Polymorphic variants rs1331639 and rs6923492 in GRM1 gene, rs1763505 and rs1075427 in SGK gene, rs7270898 and rs7275079 in TGM2 gene, rs4523977 in HAP1 gene, CAG repeat length in normal allele of HTT gene and normal alleles of ATXN1, ATXN2, ATXN3, CACNA1A, ATXN7, PPP2R2B, TBP, and DRPLA gene were chosen as candidates to modifiers and a potential association to AO was analyzed in patients with HD. In our population, CAG repeat length in mutant HTT allele explained ~65% of variation in AO. A modest association with AO variation in genotype AA (M441) of rs4523977 in HAP1 gene (p=0.044), and of CAG repeat length in long allele of ATXN1 gene (p=0.045). The latter explained an additional 4.5% of the AO besides influence of CAG repeats length of mutant allele in HTT gene. Alleles with 24 repeats in ATXN3 gene, 9 repeats in ATXN7 gene, and 11 repeats in PPP2R2B genes were significantly more frequent in case group when compared to control group (p=0.003; p<0.0001 and p<0.0001, respectively). Allele with 8 repeats in PPP2R2B gene was found in a frequency of 43% in case group only. These alleles could be related with HD pathogenesis. In summary, results presented here are relevant for a better understanding of genetic factors that act in AO modulation of HD. Such results might be further explored and additional studies are required to corroborate data presented here.

As ataxias espinocerebelares dominantes (SCAs), do inglês spinocerebellar ataxia, são um complexo grupo de doenças neurodegenerativas que afetam o cerebelo e suas principais conexões. O início das SCAs ocorre geralmente na vida adulta apresentando grande heterogeneidade clínica. Os sintomas normalmente aparecem da terceira a quarta década de vida com progressão lenta. Ao longo das gerações, os sintomas podem iniciar mais cedo com uma progressão mais severa, fenômeno chamado de antecipação. Este estudo teve como objetivos: (1) estabelecer protocolos não radioativos para detecção e caracterização de mutações dinâmicas nos genes da SCA1, SCA2, SCA6 e SCA7; (2) analisar pacientes com suspeita clínica de uma SCA; (3) determinar o tamanho da expansão trinucleotídica presente nos pacientes com resultado alterado na avaliação qualitativa, bem como o tamanho das repetições CAG nos alelos normais; (4) identificar outros portadores da mutação em questão entre os familiares do caso índice; (5) estudar um grupo de pacientes com MJD (Doença de Machado – Joseph), do inglês Machado – Joseph Disease, para os genes da SCA1, SCA2 e SCA6, analisando-os como possíveis genes modificadores e (6) estudar a freqüência e as características moleculares, clínicas e epidemiológicas das SCAs tipos 1, 2, 3, 6, 7, 10, 17 e DRPLA (atrofia dentato-rubro-pallidoluysiana ) em famílias do sul do Brasil. Neste estudo, eficientes protocolos não radioativos foram estabelecidos para verificar alelos normais e alelos expandidos nos loci associados à SCA1, SCA2, SCA6 e SCA7. Foram detectados casos positivos para as quatro SCAs estudadas. Nossos resultados confirmam a hipótese de que casos de outras SCAs, além de MJD, a ataxia mais freqüente em nossa região, ocorrem em nossa população. Em pacientes com SCA2, uma correlação inversa entre idade de início da doença e o tamanho da repetição CAG de cada paciente caracterizou o fenômeno da antecipação. Não houve correlação significativa entre o tamanho das repetições CAG nos genes SCA1, SCA2 and SCA6 e o fenótipo observado em pacientes com Machado-Joseph. Entre as SCAs, a MJD é a mais freqüente entre os pacientes brasileiros, sendo que, após esse estudo, poucas famílias permaneceram sem diagnóstico de uma SCA específica. Algumas correlações clínicas foram observadas; associação de SCA7 com uma maior antecipação, achados piramidais e atrofia óptica, e a associação de SCA6 com ataxia mais severa de membros. / Autosomal dominant spinocerebellar ataxias (SCAs) are a complex group of neurodegenerative diseases that affect the cerebellum and main connections. Onset of SCAs is generally in the adult life and shows great clinical heterogeneity. Symptoms normally appear from third to fourth decade of live and progress slowly. In successive generations, symptoms can initiate earlier with a more severe progression, a phenomenon called anticipation. The present study aimed: (1) the establishment of non-radioactives molecular protocols for detection and characterization of dinamic mutations in SCA1, SCA2, SCA6, and SCA7 genes; (2) to analyse patients who show sign and/or symptoms of a SCA; (3) to determine the trinucleotide expansion length in positive patients, and CAG repeats length in normal alleles; (4) the identification of other individuals carrying mutations within families of affected patients; (5) to establish a possible correlation between CAG expansions in SCA1, SCA2, and SCA6 genes and phenotype in MJD (Machado-Joseph disease) patients, and (6) to determine the frequency, clinical, epidemiological, and molecular features of SCA1, SCA2, SCA3, SCA6, SCA7, SCA10, SCA17, and DRPLA (dentato-rubro-pallido-luysiana atrophy) among SCA families of Southern Brazil. In this study, efficient non-radioactive protocols were established to verify normal and expanded alleles in loci associated to SCA1, SCA2, SCA6, and SCA7. We detected positive cases for four SCAs. Our results confirm the hypothesis that other SCAs, in addition to MJD, the most frequent ataxia in our region, occur in our population. In SCA2 patients, an inverse correlation between age of onset and CAG repeat length of each patient characterized the phenomenon of anticipation. There was no significative correlation between CAG repeats length in SCA1, SCA2, and SCA6 genes and phenotype observed in Machado-Joseph patients. MJD is the most frequent SCA among Brazilians. Relatively few SCA families remain undiagnosed in our population. Some clinical correlations were observed; association of SCA7 with more severe anticipation, pyramidal findings and optic atrophy, and the association of SCA6 with a more severe limb ataxia.

A doença de Machado-Joseph (DMJ/SCA3) é uma doença neurodegenerativa causada pela expansão de poliglutaminas na proteína ataxina-3. O número de repetições CAG presentes no gene ATXN3 é inversamente correlacionado com a idade de início da doença, mas é responsável por somente 45-60% desta variação. O objetivo deste trabalho foi testar o efeito da metilação no promotor do gene ATXN3, de polimorfismos em genes candidatos e do alelo normal ATXN3 como modificadores do fenótipo da doença. A análise do padrão de metilação em seis sítios CpG através de um ensaio de amplificação multiplex dependente de sondas – específico para metilação foi realizada em amostras de 123 pacientes de 62 famílias. Os polimorfismos de nucleotídeo único (SNPs) nos genes BAX, CRYAB, GRIK2, IL1B, ITPR1, NEDD8, NEDD9 e CHIP foram analisados em 273 pacientes de 119 famílias. Os volumes cerebrais foram medidos através de ressonância magnética em 30 pacientes não relacionados. A gravidade foi medida pela Escala de Exame Neurológico para Ataxia Espinocerebelar (NESSCA) dividida pelo tempo de duração da doença. Uma correlação inversa significativa foi encontrada entre a idade de início e tamanho da repetição (r=-0,76, r2=0,58, p<0,001). Houve uma tendência de correlação direta entre o grau de metilação e a idade de início para um sítio CpG (p=0,055). Uma correlação significativa foi encontrada entre a gravidade e o tamanho da repetição CAG (r=0,48, r2=0,23, p=0,001). O SNP no gene IL1B (rs16944) apresentou um efeito significativo na idade de início de pacientes com SCA3 (p=0,042). Associação significativa foi observada entre o SNP no gene NEDD9 (rs760678) e a gravidade (p=0,003). SNPs nos genes GRIK2 (rs2227281) e NEDD8 (rs2144487) se relacionaram à medida do volume do cerebelo (p=0,006) e à medida do volume da ponte (p=0,023), respectivamente. Estes resultados sugerem que o controle epigenético no sítio CpG no promotor ATXN3 e que os SNPs nos genes GRIK2, IL1B, NEDD8 e NEDD9 podem contribuir para a variação fenotípica na SCA3. Ademais, os genótipos protetores dos genes GRIK2, IL1B e NEDD8 mostraram ter um efeito aditivo no adiamento do início da doença. O mecanismo exato pelo qual a mutação no gene ATXN3 causa a SCA3 ainda não foi determinado. A expansão da repetição CAG pode conferir uma função tóxica para a proteína, como acontece em outras doenças neurodegenerativas causadas por expansões de poliglutaminas. Considerando esta hipótese, uma maior metilação do promotor do gene ATXN3 pode se relacionar a sua menor expressão e a um menor acúmulo de poliglutaminas no neurônio. Ainda considerando esta hipótese, GRIK2, IL1B, NEDD8 e NEDD9 podem desempenhar um papel protetor, possivelmente por promover a sobrevivência de células neuronais em pacientes com SCA3. SNPs nestes genes poderiam modificar a expressão das proteínas, afetando a agregação de poliglutaminas no cérebro de tal forma que os indivíduos portadores de um genótipo de risco teriam significativamente maior perda gradual de neurônios e um início mais precoce dos sintomas. / Machado-Joseph disease (MJD/SCA3) is a neurodegenerative disease caused by expansion of a polyglutamine tract in ataxin-3. The CAG repeat number of ATXN3 gene is inversely correlated with disease age at onset (AO) but is responsible for only 45-60% of this variation in SCA3. In this study, we investigate if DNA methylation status of the ATXN3 promoter, if polymorphisms in candidate genes, and if normal ATXN3 allele are related to disease phenotype. We designed a methylation-specific multiplex ligation-dependent probe amplification (MS-MLPA) assay for quantitative analysis of methylation status at 6 CpG sites, located within the promoter region of the ATXN3 gene. We have applied this MSMLPA to 123 SCA3 Brazilian patients from 62 families. We investigated single-nucleotide polymorphisms (SNPs) in genes BAX, CRYAB, GRIK2, IL1B, ITPR1, NEDD8, NEDD9, and CHIP in 273 Brazilian SCA3 patients from 119 families. The brain volumetries were obtained from magnetic resonance imaging’s from 30 unrelated patients. The SCA3 severity degree was measured by Neurological Examination Score for Spinocerebellar Ataxia (NESSCA) divided by duration of disease. A significant inverse correlation was found between AO and repeat length (r=-0.76, r2=0.58, p<0.001). There was a trend toward direct correlation between methylation degree and AO for one CpG site in the SCA3 sample (p=0.055). A significant correlation was found between severity and CAG repeat length (r=0.483, r2=0.233, p=0.001). We have found significant associations between a GRIK2 SNP (rs2227281) and cerebellum volume (p=0.006), an IL1B SNP (rs16944) and AO (p=0.042), a NEDD8 SNP (rs2144487) and pons volume (p=0.023), and a NEDD9 SNP (rs760678) and disease severity (p=0.003). These results suggest that epigenetic control at ATXN3 CpG-site and that the SNPs in GRIK2, IL1B, NEDD8, and NEDD9 genes may contribute to the phenotypic expression of SCA3. Moreover, protective genotypes of GRIK2, IL1B, and NEDD8 genes shown to have an additive effect in delaying the onset of disease.The exact mechanism by which the mutation in the ATXN3 gene causes SCA3 has not been determined. The CAG repeat expansion may confer a novel toxic function onto the protein, as it does in other polyglutamine neurodegenerative disorders. Considering this hypothesis, increased methylation of ATXN3 gene promoter can relate to its lower expression and a smaller accumulation of polyglutamine in the neuron. Still considering this hypothesis, GRIK2, IL1B, NEDD8, and NEDD9 might play a protective role, possibly a survival promoting effect, for neuronal cells in SCA3 patients. These four SNPs could affect the protein expression and polyglutamine aggregation in the brain such that risk genotype carriers have a significantly higher gradual loss of neurons and an earlier onset of symptoms.

A ataxia espinocerebelar tipo 10 (SCA10) é uma doença neurodegenerativa rara de herança autossômica dominante caracterizada por atrofia cerebelar com alterações da marcha e, em alguns casos, convulsões. A SCA10 é causada por expansões de repetições pentanucleotídicas ATTCT no íntron 9 do gene ATXN10, o qual se localiza no locus 22q13. Alelos normais apresentam entre 10 a 29 repetições e o alelo patogênico apresenta entre 800 a 4.500 repetições. Até o momento, casos de SCA10 foram descritos apenas em pacientes miscigenados de países do continente americano como México, Brasil, Argentina, Venezuela, Colômbia, Estados Unidos e, mais recentemente, Peru. A origem ameríndia auto declarada pelos pacientes com SCA10 e a ausência de casos em países europeus e asiáticos indicam a hipótese de ocorrência de um efeito fundador da mutação nas populações nativas americanas. O objetivo deste trabalho foi investigar a hipótese de origem ancestral comum da mutação no gene ATXN10. As amostras analisadas foram proveniente de 16 famílias brasileiras e de 21 famílias peruanas com SCA10. Além do grupo de pacientes, um grupo controle composto por 48 indivíduos saudáveis da população indígena Quechua do Peru foi também incluída na análise assim como 51 controles brasileiros de um estudo anterior. Os resultados obtidos mostraram que o haplótipo 19CGGC14 associado ao alelo da expansão está presente em 46,8% das famílias de brasileiros e 62,8% das famílias de peruanos. As frequências de ambos os grupos não é estatisticamente diferente dos controles Quechua (57,3%), sendo diferente dos controles brasileiros (11,8%) (p<0,001). Entretanto, origem etnogeográfica da mutação ainda é desconhecida. O haplótipo comum mínimo foi expandido incluindo outros dois marcadores polimórficos, os quais integram dois haplótipos com alta prevalência em populações nativo americanas com o intuito de obter uma aproximação da origem da região cromossômica onde a mutação está inserida. Dois haplótipos mais frequentes 19-13-CGGC-14-10 e 19- 15-CGGC-14-10 foram identificados nos controles indígenas Quechua, com frequências relativas de 14,3% e 13,3% respectivamente. O segundo haplótipo mais frequente em Quechuas, 19-15-CGGC-14-10, é encontrado em 50,0% das famílias brasileiras e em 64,7% das famílias Peruanas com SCA10. Esses achados corroboram a hipótese de origem ameríndia da mutação. / Spinocerebellar ataxia type 10 is a rare autosomal dominant neurodegenerative disorder characterized by progressive cerebellar ataxia and epilepsy in some cases. The disease is caused by a pentanucleotide ATTCT expansion in intron 9 of the ATXN10 gene, which is located at locus 22q13.3. Normal alleles range from 10 to 29 repeats while mutant allele range from 800 to 4,500 repeats. SCA10 has only been described so far in admixed patients from American countries such as Mexico, Brazil, Argentina, Venezuela, Colombia, United States and more recently Peru. The self-declared Amerindian ancestry by patients and the absence of SCA10 in European and Asian countries leads to the hypothesis of a mutation founder effect in the Native American populations. The aim of this study was to investigate the hypothesis of a common ancestral origin of ATXN10 mutation. Samples analyzed were from 16 Brazilian families, 21 Peruvian families with SCA10. In addition to patient samples, 48 healthy individuals of Indigenous Quechua from Peru were also included in the laboratorial analyses along with 51 Brazilian controls from a previous study. Our data has shown that 19CGGC14-shared haplotype was found in 46.8% of Brazilian and in 62.8% of Peruvian families. Frequencies from both groups are not statistically different from Quechua controls (57.3%), but they are statistically different from Brazilian controls (11.8%) (p<0.001). However, the mutation ethno-geographical origin remains unclear. The minimal common haplotype was expanded by including two additional polymorphic markers that are found at high prevalence in two haplotypes in Native American populations aiming to shed light on the chromosome region ancestry where the mutation arose. Two frequent haplotypes, 19-13-CGGC-14-10 and 19-15- CGGC-14-10 were identified in Indigenous Quechua controls, with relative frequencies of 14.3% and 13.3% respectively. The second most frequent haplotype in Quechuas, 19-15- CGGC-14-10, is found in 50.0% of Brazilian and in 64.7% of Peruvian families with SCA10. These findings corroborate the hypothesis of a Native American ancestry of the mutation.

A doença de Huntington (DH) é o distúrbio mais comum entre as doenças neurodegenerativas de padrão de herança autossômica dominante com idade de início na vida adulta. A DH é causada por uma expansão das repetições trinucleotídicas CAG no gene HTT e caracteriza-se por movimentos involuntários, distúrbios emocionais severos e déficit cognitivo. A idade de início dos sintomas é parcialmente determinada pelo número de repetições CAG, sendo o restante influenciado por fatores genéticos e ambientais. As variantes polimórficas rs1331639 e rs6923492 no gene GRM1, rs1763505 e rs1075427 no gene SGK, rs7270898 e rs7275079 no gene TGM2, rs4523977 no gene HAP1, número de repetições CAG no alelo normal no gene HTT e nos alelos normais dos genes relacionados às ataxias espinocerebelares SCA1, SCA2, SCA3, SCA6, SCA7, SCA12, SCA17 e DRPLA foram escolhidas como genes candidatos a modificador, avaliando a associação com a idade de início dos sintomas em pacientes com DH. Na população em estudo, o número de repetições CAG no alelo mutante do gene HTT explicou ~65% da variação da idade de início. Os SNPs rs6923492 (GRM1) e rs1075427 (SGK1) não estavam em EHW na população testada (χ²=7,586; p=0,023 e χ²=7,239; p=0,027, respectivamente) e por isso foram excluídos das análises posteriores. Entre as variantes polimórficas restantes, associação moderada foi encontrada com a variação da idade de início para o genótipo AA (M441) do rs4523977 no gene HAP1 (p=0,044) e para o número de repetições CAG presentes no alelo longo do gene ATXN1 (p=0,045). Este último fator explicou 4,5% do restante da variação da idade de início não atribuída às repetições CAG de HTT. Os alelos com 24 repetições do gene ATXN3, 9 repetições do gene ATXN7 e 11 repetições do gene PPP2R2B foram mais frequentemente encontradas no grupo de pacientes quando comparado ao grupo controle (p=0,003; p<0,0001 e p<0,0001, respectivamente). O alelo com 8 repetições do gene PPP2R2B foi encontrado com uma frequência de 43% exclusivamente no grupo de pacientes. Estes alelos podem estar relacionados com a patogênese da DH. Os resultados aqui encontrados são de grande relevância para uma melhor elucidação de fatores genéticos atuantes na modulação da idade de início na DH. Tais resultados devem ser mais aprofundados e necessitam de outros estudos que corroborem os achados deste trabalho. / Huntington’s disease (HD) is the most common autosomal dominantly inherited neurodegenerative disorder with age at onset (AO) in adult life. HD is characterized by motor dysfunction, cognitive deficits, and psychiatric disturbances. An expansion of CAG trinucleotide repeats in the first exon of HTT gene is the cause of HD. Mean AO is around 40 years and is mainly determined by CAG repeats length of the mutant HTT allele. The remaining variation observed in HD patient is probably due to genetic and/or environmental factors. Polymorphic variants rs1331639 and rs6923492 in GRM1 gene, rs1763505 and rs1075427 in SGK gene, rs7270898 and rs7275079 in TGM2 gene, rs4523977 in HAP1 gene, CAG repeat length in normal allele of HTT gene and normal alleles of ATXN1, ATXN2, ATXN3, CACNA1A, ATXN7, PPP2R2B, TBP, and DRPLA gene were chosen as candidates to modifiers and a potential association to AO was analyzed in patients with HD. In our population, CAG repeat length in mutant HTT allele explained ~65% of variation in AO. A modest association with AO variation in genotype AA (M441) of rs4523977 in HAP1 gene (p=0.044), and of CAG repeat length in long allele of ATXN1 gene (p=0.045). The latter explained an additional 4.5% of the AO besides influence of CAG repeats length of mutant allele in HTT gene. Alleles with 24 repeats in ATXN3 gene, 9 repeats in ATXN7 gene, and 11 repeats in PPP2R2B genes were significantly more frequent in case group when compared to control group (p=0.003; p<0.0001 and p<0.0001, respectively). Allele with 8 repeats in PPP2R2B gene was found in a frequency of 43% in case group only. These alleles could be related with HD pathogenesis. In summary, results presented here are relevant for a better understanding of genetic factors that act in AO modulation of HD. Such results might be further explored and additional studies are required to corroborate data presented here.

A doença de Machado-Joseph (DMJ/SCA3) é uma doença neurodegenerativa causada pela expansão de poliglutaminas na proteína ataxina-3. O número de repetições CAG presentes no gene ATXN3 é inversamente correlacionado com a idade de início da doença, mas é responsável por somente 45-60% desta variação. O objetivo deste trabalho foi testar o efeito da metilação no promotor do gene ATXN3, de polimorfismos em genes candidatos e do alelo normal ATXN3 como modificadores do fenótipo da doença. A análise do padrão de metilação em seis sítios CpG através de um ensaio de amplificação multiplex dependente de sondas – específico para metilação foi realizada em amostras de 123 pacientes de 62 famílias. Os polimorfismos de nucleotídeo único (SNPs) nos genes BAX, CRYAB, GRIK2, IL1B, ITPR1, NEDD8, NEDD9 e CHIP foram analisados em 273 pacientes de 119 famílias. Os volumes cerebrais foram medidos através de ressonância magnética em 30 pacientes não relacionados. A gravidade foi medida pela Escala de Exame Neurológico para Ataxia Espinocerebelar (NESSCA) dividida pelo tempo de duração da doença. Uma correlação inversa significativa foi encontrada entre a idade de início e tamanho da repetição (r=-0,76, r2=0,58, p<0,001). Houve uma tendência de correlação direta entre o grau de metilação e a idade de início para um sítio CpG (p=0,055). Uma correlação significativa foi encontrada entre a gravidade e o tamanho da repetição CAG (r=0,48, r2=0,23, p=0,001). O SNP no gene IL1B (rs16944) apresentou um efeito significativo na idade de início de pacientes com SCA3 (p=0,042). Associação significativa foi observada entre o SNP no gene NEDD9 (rs760678) e a gravidade (p=0,003). SNPs nos genes GRIK2 (rs2227281) e NEDD8 (rs2144487) se relacionaram à medida do volume do cerebelo (p=0,006) e à medida do volume da ponte (p=0,023), respectivamente. Estes resultados sugerem que o controle epigenético no sítio CpG no promotor ATXN3 e que os SNPs nos genes GRIK2, IL1B, NEDD8 e NEDD9 podem contribuir para a variação fenotípica na SCA3. Ademais, os genótipos protetores dos genes GRIK2, IL1B e NEDD8 mostraram ter um efeito aditivo no adiamento do início da doença. O mecanismo exato pelo qual a mutação no gene ATXN3 causa a SCA3 ainda não foi determinado. A expansão da repetição CAG pode conferir uma função tóxica para a proteína, como acontece em outras doenças neurodegenerativas causadas por expansões de poliglutaminas. Considerando esta hipótese, uma maior metilação do promotor do gene ATXN3 pode se relacionar a sua menor expressão e a um menor acúmulo de poliglutaminas no neurônio. Ainda considerando esta hipótese, GRIK2, IL1B, NEDD8 e NEDD9 podem desempenhar um papel protetor, possivelmente por promover a sobrevivência de células neuronais em pacientes com SCA3. SNPs nestes genes poderiam modificar a expressão das proteínas, afetando a agregação de poliglutaminas no cérebro de tal forma que os indivíduos portadores de um genótipo de risco teriam significativamente maior perda gradual de neurônios e um início mais precoce dos sintomas. / Machado-Joseph disease (MJD/SCA3) is a neurodegenerative disease caused by expansion of a polyglutamine tract in ataxin-3. The CAG repeat number of ATXN3 gene is inversely correlated with disease age at onset (AO) but is responsible for only 45-60% of this variation in SCA3. In this study, we investigate if DNA methylation status of the ATXN3 promoter, if polymorphisms in candidate genes, and if normal ATXN3 allele are related to disease phenotype. We designed a methylation-specific multiplex ligation-dependent probe amplification (MS-MLPA) assay for quantitative analysis of methylation status at 6 CpG sites, located within the promoter region of the ATXN3 gene. We have applied this MSMLPA to 123 SCA3 Brazilian patients from 62 families. We investigated single-nucleotide polymorphisms (SNPs) in genes BAX, CRYAB, GRIK2, IL1B, ITPR1, NEDD8, NEDD9, and CHIP in 273 Brazilian SCA3 patients from 119 families. The brain volumetries were obtained from magnetic resonance imaging’s from 30 unrelated patients. The SCA3 severity degree was measured by Neurological Examination Score for Spinocerebellar Ataxia (NESSCA) divided by duration of disease. A significant inverse correlation was found between AO and repeat length (r=-0.76, r2=0.58, p<0.001). There was a trend toward direct correlation between methylation degree and AO for one CpG site in the SCA3 sample (p=0.055). A significant correlation was found between severity and CAG repeat length (r=0.483, r2=0.233, p=0.001). We have found significant associations between a GRIK2 SNP (rs2227281) and cerebellum volume (p=0.006), an IL1B SNP (rs16944) and AO (p=0.042), a NEDD8 SNP (rs2144487) and pons volume (p=0.023), and a NEDD9 SNP (rs760678) and disease severity (p=0.003). These results suggest that epigenetic control at ATXN3 CpG-site and that the SNPs in GRIK2, IL1B, NEDD8, and NEDD9 genes may contribute to the phenotypic expression of SCA3. Moreover, protective genotypes of GRIK2, IL1B, and NEDD8 genes shown to have an additive effect in delaying the onset of disease.The exact mechanism by which the mutation in the ATXN3 gene causes SCA3 has not been determined. The CAG repeat expansion may confer a novel toxic function onto the protein, as it does in other polyglutamine neurodegenerative disorders. Considering this hypothesis, increased methylation of ATXN3 gene promoter can relate to its lower expression and a smaller accumulation of polyglutamine in the neuron. Still considering this hypothesis, GRIK2, IL1B, NEDD8, and NEDD9 might play a protective role, possibly a survival promoting effect, for neuronal cells in SCA3 patients. These four SNPs could affect the protein expression and polyglutamine aggregation in the brain such that risk genotype carriers have a significantly higher gradual loss of neurons and an earlier onset of symptoms.

A doença de Huntington (DH) é o distúrbio mais comum entre as doenças neurodegenerativas de padrão de herança autossômica dominante com idade de início na vida adulta. A DH é causada por uma expansão das repetições trinucleotídicas CAG no gene HTT e caracteriza-se por movimentos involuntários, distúrbios emocionais severos e déficit cognitivo. A idade de início dos sintomas é parcialmente determinada pelo número de repetições CAG, sendo o restante influenciado por fatores genéticos e ambientais. As variantes polimórficas rs1331639 e rs6923492 no gene GRM1, rs1763505 e rs1075427 no gene SGK, rs7270898 e rs7275079 no gene TGM2, rs4523977 no gene HAP1, número de repetições CAG no alelo normal no gene HTT e nos alelos normais dos genes relacionados às ataxias espinocerebelares SCA1, SCA2, SCA3, SCA6, SCA7, SCA12, SCA17 e DRPLA foram escolhidas como genes candidatos a modificador, avaliando a associação com a idade de início dos sintomas em pacientes com DH. Na população em estudo, o número de repetições CAG no alelo mutante do gene HTT explicou ~65% da variação da idade de início. Os SNPs rs6923492 (GRM1) e rs1075427 (SGK1) não estavam em EHW na população testada (χ²=7,586; p=0,023 e χ²=7,239; p=0,027, respectivamente) e por isso foram excluídos das análises posteriores. Entre as variantes polimórficas restantes, associação moderada foi encontrada com a variação da idade de início para o genótipo AA (M441) do rs4523977 no gene HAP1 (p=0,044) e para o número de repetições CAG presentes no alelo longo do gene ATXN1 (p=0,045). Este último fator explicou 4,5% do restante da variação da idade de início não atribuída às repetições CAG de HTT. Os alelos com 24 repetições do gene ATXN3, 9 repetições do gene ATXN7 e 11 repetições do gene PPP2R2B foram mais frequentemente encontradas no grupo de pacientes quando comparado ao grupo controle (p=0,003; p<0,0001 e p<0,0001, respectivamente). O alelo com 8 repetições do gene PPP2R2B foi encontrado com uma frequência de 43% exclusivamente no grupo de pacientes. Estes alelos podem estar relacionados com a patogênese da DH. Os resultados aqui encontrados são de grande relevância para uma melhor elucidação de fatores genéticos atuantes na modulação da idade de início na DH. Tais resultados devem ser mais aprofundados e necessitam de outros estudos que corroborem os achados deste trabalho. / Huntington’s disease (HD) is the most common autosomal dominantly inherited neurodegenerative disorder with age at onset (AO) in adult life. HD is characterized by motor dysfunction, cognitive deficits, and psychiatric disturbances. An expansion of CAG trinucleotide repeats in the first exon of HTT gene is the cause of HD. Mean AO is around 40 years and is mainly determined by CAG repeats length of the mutant HTT allele. The remaining variation observed in HD patient is probably due to genetic and/or environmental factors. Polymorphic variants rs1331639 and rs6923492 in GRM1 gene, rs1763505 and rs1075427 in SGK gene, rs7270898 and rs7275079 in TGM2 gene, rs4523977 in HAP1 gene, CAG repeat length in normal allele of HTT gene and normal alleles of ATXN1, ATXN2, ATXN3, CACNA1A, ATXN7, PPP2R2B, TBP, and DRPLA gene were chosen as candidates to modifiers and a potential association to AO was analyzed in patients with HD. In our population, CAG repeat length in mutant HTT allele explained ~65% of variation in AO. A modest association with AO variation in genotype AA (M441) of rs4523977 in HAP1 gene (p=0.044), and of CAG repeat length in long allele of ATXN1 gene (p=0.045). The latter explained an additional 4.5% of the AO besides influence of CAG repeats length of mutant allele in HTT gene. Alleles with 24 repeats in ATXN3 gene, 9 repeats in ATXN7 gene, and 11 repeats in PPP2R2B genes were significantly more frequent in case group when compared to control group (p=0.003; p<0.0001 and p<0.0001, respectively). Allele with 8 repeats in PPP2R2B gene was found in a frequency of 43% in case group only. These alleles could be related with HD pathogenesis. In summary, results presented here are relevant for a better understanding of genetic factors that act in AO modulation of HD. Such results might be further explored and additional studies are required to corroborate data presented here.

A ataxia espinocerebelar tipo 10 (SCA10) é uma doença neurodegenerativa rara de herança autossômica dominante caracterizada por atrofia cerebelar com alterações da marcha e, em alguns casos, convulsões. A SCA10 é causada por expansões de repetições pentanucleotídicas ATTCT no íntron 9 do gene ATXN10, o qual se localiza no locus 22q13. Alelos normais apresentam entre 10 a 29 repetições e o alelo patogênico apresenta entre 800 a 4.500 repetições. Até o momento, casos de SCA10 foram descritos apenas em pacientes miscigenados de países do continente americano como México, Brasil, Argentina, Venezuela, Colômbia, Estados Unidos e, mais recentemente, Peru. A origem ameríndia auto declarada pelos pacientes com SCA10 e a ausência de casos em países europeus e asiáticos indicam a hipótese de ocorrência de um efeito fundador da mutação nas populações nativas americanas. O objetivo deste trabalho foi investigar a hipótese de origem ancestral comum da mutação no gene ATXN10. As amostras analisadas foram proveniente de 16 famílias brasileiras e de 21 famílias peruanas com SCA10. Além do grupo de pacientes, um grupo controle composto por 48 indivíduos saudáveis da população indígena Quechua do Peru foi também incluída na análise assim como 51 controles brasileiros de um estudo anterior. Os resultados obtidos mostraram que o haplótipo 19CGGC14 associado ao alelo da expansão está presente em 46,8% das famílias de brasileiros e 62,8% das famílias de peruanos. As frequências de ambos os grupos não é estatisticamente diferente dos controles Quechua (57,3%), sendo diferente dos controles brasileiros (11,8%) (p<0,001). Entretanto, origem etnogeográfica da mutação ainda é desconhecida. O haplótipo comum mínimo foi expandido incluindo outros dois marcadores polimórficos, os quais integram dois haplótipos com alta prevalência em populações nativo americanas com o intuito de obter uma aproximação da origem da região cromossômica onde a mutação está inserida. Dois haplótipos mais frequentes 19-13-CGGC-14-10 e 19- 15-CGGC-14-10 foram identificados nos controles indígenas Quechua, com frequências relativas de 14,3% e 13,3% respectivamente. O segundo haplótipo mais frequente em Quechuas, 19-15-CGGC-14-10, é encontrado em 50,0% das famílias brasileiras e em 64,7% das famílias Peruanas com SCA10. Esses achados corroboram a hipótese de origem ameríndia da mutação. / Spinocerebellar ataxia type 10 is a rare autosomal dominant neurodegenerative disorder characterized by progressive cerebellar ataxia and epilepsy in some cases. The disease is caused by a pentanucleotide ATTCT expansion in intron 9 of the ATXN10 gene, which is located at locus 22q13.3. Normal alleles range from 10 to 29 repeats while mutant allele range from 800 to 4,500 repeats. SCA10 has only been described so far in admixed patients from American countries such as Mexico, Brazil, Argentina, Venezuela, Colombia, United States and more recently Peru. The self-declared Amerindian ancestry by patients and the absence of SCA10 in European and Asian countries leads to the hypothesis of a mutation founder effect in the Native American populations. The aim of this study was to investigate the hypothesis of a common ancestral origin of ATXN10 mutation. Samples analyzed were from 16 Brazilian families, 21 Peruvian families with SCA10. In addition to patient samples, 48 healthy individuals of Indigenous Quechua from Peru were also included in the laboratorial analyses along with 51 Brazilian controls from a previous study. Our data has shown that 19CGGC14-shared haplotype was found in 46.8% of Brazilian and in 62.8% of Peruvian families. Frequencies from both groups are not statistically different from Quechua controls (57.3%), but they are statistically different from Brazilian controls (11.8%) (p<0.001). However, the mutation ethno-geographical origin remains unclear. The minimal common haplotype was expanded by including two additional polymorphic markers that are found at high prevalence in two haplotypes in Native American populations aiming to shed light on the chromosome region ancestry where the mutation arose. Two frequent haplotypes, 19-13-CGGC-14-10 and 19-15- CGGC-14-10 were identified in Indigenous Quechua controls, with relative frequencies of 14.3% and 13.3% respectively. The second most frequent haplotype in Quechuas, 19-15- CGGC-14-10, is found in 50.0% of Brazilian and in 64.7% of Peruvian families with SCA10. These findings corroborate the hypothesis of a Native American ancestry of the mutation.

As ataxias espinocerebelares dominantes (SCAs), do inglês spinocerebellar ataxia, são um complexo grupo de doenças neurodegenerativas que afetam o cerebelo e suas principais conexões. O início das SCAs ocorre geralmente na vida adulta apresentando grande heterogeneidade clínica. Os sintomas normalmente aparecem da terceira a quarta década de vida com progressão lenta. Ao longo das gerações, os sintomas podem iniciar mais cedo com uma progressão mais severa, fenômeno chamado de antecipação. Este estudo teve como objetivos: (1) estabelecer protocolos não radioativos para detecção e caracterização de mutações dinâmicas nos genes da SCA1, SCA2, SCA6 e SCA7; (2) analisar pacientes com suspeita clínica de uma SCA; (3) determinar o tamanho da expansão trinucleotídica presente nos pacientes com resultado alterado na avaliação qualitativa, bem como o tamanho das repetições CAG nos alelos normais; (4) identificar outros portadores da mutação em questão entre os familiares do caso índice; (5) estudar um grupo de pacientes com MJD (Doença de Machado – Joseph), do inglês Machado – Joseph Disease, para os genes da SCA1, SCA2 e SCA6, analisando-os como possíveis genes modificadores e (6) estudar a freqüência e as características moleculares, clínicas e epidemiológicas das SCAs tipos 1, 2, 3, 6, 7, 10, 17 e DRPLA (atrofia dentato-rubro-pallidoluysiana ) em famílias do sul do Brasil. Neste estudo, eficientes protocolos não radioativos foram estabelecidos para verificar alelos normais e alelos expandidos nos loci associados à SCA1, SCA2, SCA6 e SCA7. Foram detectados casos positivos para as quatro SCAs estudadas. Nossos resultados confirmam a hipótese de que casos de outras SCAs, além de MJD, a ataxia mais freqüente em nossa região, ocorrem em nossa população. Em pacientes com SCA2, uma correlação inversa entre idade de início da doença e o tamanho da repetição CAG de cada paciente caracterizou o fenômeno da antecipação. Não houve correlação significativa entre o tamanho das repetições CAG nos genes SCA1, SCA2 and SCA6 e o fenótipo observado em pacientes com Machado-Joseph. Entre as SCAs, a MJD é a mais freqüente entre os pacientes brasileiros, sendo que, após esse estudo, poucas famílias permaneceram sem diagnóstico de uma SCA específica. Algumas correlações clínicas foram observadas; associação de SCA7 com uma maior antecipação, achados piramidais e atrofia óptica, e a associação de SCA6 com ataxia mais severa de membros. / Autosomal dominant spinocerebellar ataxias (SCAs) are a complex group of neurodegenerative diseases that affect the cerebellum and main connections. Onset of SCAs is generally in the adult life and shows great clinical heterogeneity. Symptoms normally appear from third to fourth decade of live and progress slowly. In successive generations, symptoms can initiate earlier with a more severe progression, a phenomenon called anticipation. The present study aimed: (1) the establishment of non-radioactives molecular protocols for detection and characterization of dinamic mutations in SCA1, SCA2, SCA6, and SCA7 genes; (2) to analyse patients who show sign and/or symptoms of a SCA; (3) to determine the trinucleotide expansion length in positive patients, and CAG repeats length in normal alleles; (4) the identification of other individuals carrying mutations within families of affected patients; (5) to establish a possible correlation between CAG expansions in SCA1, SCA2, and SCA6 genes and phenotype in MJD (Machado-Joseph disease) patients, and (6) to determine the frequency, clinical, epidemiological, and molecular features of SCA1, SCA2, SCA3, SCA6, SCA7, SCA10, SCA17, and DRPLA (dentato-rubro-pallido-luysiana atrophy) among SCA families of Southern Brazil. In this study, efficient non-radioactive protocols were established to verify normal and expanded alleles in loci associated to SCA1, SCA2, SCA6, and SCA7. We detected positive cases for four SCAs. Our results confirm the hypothesis that other SCAs, in addition to MJD, the most frequent ataxia in our region, occur in our population. In SCA2 patients, an inverse correlation between age of onset and CAG repeat length of each patient characterized the phenomenon of anticipation. There was no significative correlation between CAG repeats length in SCA1, SCA2, and SCA6 genes and phenotype observed in Machado-Joseph patients. MJD is the most frequent SCA among Brazilians. Relatively few SCA families remain undiagnosed in our population. Some clinical correlations were observed; association of SCA7 with more severe anticipation, pyramidal findings and optic atrophy, and the association of SCA6 with a more severe limb ataxia.