OBJETIVO: avaliar a capacidade do eletrorretinograma de padrão reverso de campo total (PERG) e multifocal (PERGmf) de detectar alterações funcionais da retina em pacientes com afecções desmielinizantes e compressivas da via óptica anterior; estudar a correlação entre as amplitudes do PERG e PERGmf com as espessuras das camadas internas da retina obtidas pela tomografia de coerência óptica (TCO) e com a perda de campo visual avaliada pela perimetria computadorizada padrão (PCP). MÉTODOS: cento e cinquenta e dois olhos de 28 pacientes com esclerose múltipla (EM), 38 com espectro da neuromielite óptica (NMO) com ou sem neurite óptica (NO) prévia e 30 olhos de 26 controles normais foram submetidos ao PERG, à TCO para avaliação da camada de fibras nervosas da retina (CFNR) peripapilar e camadas internas da retina na mácula e à PCP. Os olhos estudados foram divididos em 4 grupos: grupo 1. EM com NO; grupo 2. EM sem NO; grupo 3. NMO; grupo 4. Mielite transversa longitudinal extensa. Os achados foram comparados utilizando-se as equações de estimativas generalizadas. As correlações entre os achados do PERG, da TCO e da PCP foram avaliadas pela correlação de Pearson ou Spearman e pela análise de regressão linear. Para avaliação dos pacientes com doenças compressivas da via óptica anterior, foram estudados 25 olhos de pacientes com defeito campimétrico temporal e atrofia em banda (AB) do nervo óptico decorrente de compressões quiasmáticas já tratadas e 25 olhos de 25 controles normais pelo PERGmf, a TCO e a PCP. As comparações entre olhos com AB e controles foram feitas usando análise de variância (ANOVA). As correlações entre achados do PERGmf, da TCO e da PCP foram avaliadas pela correlação de Pearson ou Spearman e pela análise de regressão linear. RESULTADOS: comparado com controles, as amplitudes do PERG foram significativamente reduzidas em olhos de pacientes com NMO e EM com NO, mas não mostraram diferenças significativas em olhos de pacientes com EM sem NO e mielite transversa longitudinal extensa. Correlações significantes foram encontradas entre os valores de amplitude de N95, a espessura da camada de células ganglionares da retina e a espessura da CFNR peripapilar. As reduções de amplitudes do PERG também foram significativamente associadas à perda de sensibilidade do campo visual. Na avaliação de pacientes com AB do nervo óptico, as amplitudes do PERGmf foram significativamente reduzidas nos quadrantes temporais quando comparados com controles. Não houve diferenças de amplitude nos setores nasais. Correlações significativas foram encontradas entre as amplitudes do PERGmf, a espessura macular total e a CFNR peripapilar no setor temporal e a perda de sensibilidade do campo visual. CONCLUSÕES: O PERG foi capaz de detectar perda funcional em pacientes com EM e NMO com NO prévia e suas amplitudes foram significativamente correlacionadas com a espessura das camadas internas da retina e camada de fibras nervosas peripapilar. As amplitudes do PERGmf foram capazes de demonstrar perda funcional em pacientes com AB do nervo óptico e apresentaram correlações significantes com a perda de sensibilidade do campo visual e as medidas de espessura macular total e da CFNR peripapilar / PURPOSE: To evaluate the ability of full-field and multifocal (mf) pattern electroretinogram (PERG) parameters to detect functional changes of the retina in patients with demyelinating and compressive diseases of the anterior visual pathway; to study the relationship between the PERG (full field and multifocal) amplitudes, optical coherence tomography (OCT)-measured inner retinal layers measurements and visual field sensitivity loss on standard automated perimetry (SAP). METHODS: one hundred fifty-two eyes of 28 patients with multiple sclerosis (MS), 38 with neuromyelitis optica (NMO) spectrum with or without previous episodes of optic neuritis (ON) and 30 eyes of 26 normal controls underwent PERG, OCT macular and peripapillary retinal nerve fiber layer measurements and SAP. The eyes of the patients were divided into 4 groups: group 1. EM with ON; group 2. EM without ON; group 3. NMO; group 4. Longitudinally extensive transverse myelitis (LETM). The findings were compared using the generalized estimating equations (GEE). The correlations between the findings of the PERG, OCT and SAP were assessed by Pearson correlation coefficients or Spearman\'s rank correlation coefficients and linear regression analysis. For evaluation of patients with compressive diseases of the anterior visual pathway, 25 eyes of patients with temporal visual field defect and band atrophy (BA) of the optic nerve due to chiasmal compression and 25 eyes of 25 normal controls were studied by mfPERG, OCT and SAP. Comparisons between BA and control eyes were made using variance analysis (ANOVA). The correlations between the findings mfPERG, OCT and SAP were evaluated by Pearson correlation coefficients or Spearman\'s rank correlation coefficients and linear regression analysis. RESULTS: compared to controls, PERG amplitudes were significantly reduced in eyes of patients with MS with ON and NMO, but not in eyes with MS without ON and longitudinal extensive transverse myelitis. Significant correlations were found between N95 amplitudes values, OCT-measured macular ganglion cell layer thickness, total retinal thickness, and temporal peripapillary RNFL thickness.The reduced mfPERG amplitudes were also significantly associated with loss of visual field sensitivity. In the evaluation of patients with BA of the optic nerve, mfPERG amplitudes were significantly reduced in the temporal quadrants when compared with controls. There were no differences in the amplitudes values in the nasal sectors. Significant correlations were found between mfPERG amplitudes, OCT-measured total macular thickness and peripapillary RNFL in the temporal sector and the loss of sensitivity of the visual field. CONCLUSIONS: full-field PERG measurements were able to detect functional loss in patients with MS and NMO with previous episodes of ON and PERG amplitudes were significantly correlated with inner retinal layers thicknesses and peripapillary RNFL. Multifocal PERG amplitudes were able to demonstrate functional loss in patients with BA of the optic nerve and showed significant correlations with visual field sensitivity loss and OCT-measured total macular and peripapillary RNFL thickness

Le Syndrome de Wolfram (SW; OMIM #222300, prévalence 1-9 / 1000 000) est une maladie neurodégénérative, qui se présente avec un début juvénile, intégrant le diabète insipide, diabète sucré, l’atrophie optique (AO), et la surdité. AO est généralement son premier symptôme neurologique, commençant à l’âge de 11 ans et se terminant par la cécité 8 ans plus tard. Malheureusement, un modèle murin du SW approprié aux symptômes ophtalmologiques n'a pas encore été trouvé, donc la recherche de la thérapie pour sauver la vision en est à ces débuts. Dans cette thèse j’ai étudié l’atteinte visuelle de deux modèles de souris mutantes pour le SW et succès d’une approche de thérapie génique (TG) avec le gène humain WFS1.Premièrement, les souris Wfs1exon8del sont été examinées à 3 et 6 mois pour l’acuité visuelle (AV) et la sensibilité aux contrastes (SC) via changements dans le reflexe optomoteur (ROM), la fonction rétinienne neurale par électrorétinogramme (ERG), ainsi que la physiologie de l’œil par la fondoscopie et tomographie par cohérence optique (TCO). De plus, la proportion des cellules ganglionnaire de la rétine (CGRs) et la perte axonale dans le nerf optique (NO) à 7 mois ont été examinés avec marquage anti-Brn3a et microscopie électronique, respectivement. Il y avait une perte progressive de l’AV et la SC chez les souris KO à partir du 1 mois. Elle était accompagnée d'une pâleur du disque optique (DO), d'amincissement de la rétine ainsi que des lésions axonales. Par contre, il n’avait pas de perte des CGRs ni stress du réticulum endoplasmique dans la rétine. Brièvement, les souris KO présentent un phénotype ophtalmique du SW significatif et peuvent servir comme modèle.Deuxièmement, à la recherche d'un autre modèle du SW, les fonctions visuelles de la lignée Wfs1E864K de la souris ont été étudiées. Déjà à 1 mois, les souris Wfs1E864K/E864K avait une perte drastique de la fonction des CGRs, mais en gardant le nombre de cellules à un niveau normal. Ceci a été accompagné par un amincissement de la rétine et d’un sévère dommage du NO, comme montré par le TCO et la fondoscopie, respectivement. En conséquence, les souris Wfs1E864K/E864K, avec leur fort phénotype ophtalmique, pourraient servir comme modèle du SW classique.Enfin, pour enquêter sur les futures options de traitement contre le SW, les souris de la lignée Wfs1exon8del à 1 mois ont subi une TG intravitréenne avec AAV-2/2-CMV-WFS1. Les examens à 3 et 6 mois ont montré une amélioration de l’AV, ainsi que le sauvetage de la pâleur du DO et réduction des lésions axonales chez les souris KO. En outre, aucun effet indésirable lié à des injections TG n’ont été noté. Suivant cette idée, les souris Wfs1E864K/E864K ont également été soumis à la TG intravitréenne, délivrée à P14, mais sans succès.En conclusion, la lignée Wfs1exon8del de la souris est un modèle fiable du SW, y compris les aspects visuels. Je propose le modèle Wfs1E864K/E864K comme une alternative, en particulier pour enquêter sur la fonction de Wfs1 dans l'œil. Enfin, la GT intravitréenne avec WFS1 a un potentiel pour sauver partiellement le phénotype ophtalmique, ouvrant la voie vers le traitement pour les patients du SW / Wolfram Syndrome (WS; OMIM #222300, prevalence 1-9 / 1 000 000) has a juvenile onset and incorporates diabetes insipidus, diabetes mellitus, optic atrophy (OA), and deafness; leading to death in middle age. OA is its first neurological symptom, starting in adolescence and ending with blindness within 8 years. Unfortunately, a suitable WS mouse model comprising ophthalmologic symptoms has not yet been found, therefore the search for its treatment is delayed. In this thesis, I studied visual impairment in two WS mouse models along with a success of a gene therapy (GT) approach with the human WFS1 gene.Firstly, 3 and 6 months old Wfs1exon8del mice were examined for the visual acuity (VA) and contrast sensitivity via changes in the opto-motor reflex (OMR), the neural retinal function via electroretinogram (ERG), as well as the eye physiology via fundoscopy and optic coher-ence tomography (OCT). Also, the proportion of retinal ganglion cells (RGC) and the axonal loss at the age of 7 months were determined with anti-Brn3a immuno-labeling of retinal sections and electron microscopy of optic nerve (ON) sections, respectively. There was a progressive loss of VA and contrast sensitivity in Wfs1exon8del-/- mice, starting already at 1 month of age. It was accompanied by optic disc pallor, retinal thinning as well as axonal damage. However, there was no RGC loss and the endoplasmic reticulum (ER) stress in the retina was at a normal level. It suggested a presence of another cause for the reported degeneration in KO mice; in opposition to what was proposed in the literature. I brief, KO mice exhibit significant WS ophthalmic phenotype.Secondly, in search for another model, visual functions of Wfs1E864K mouse line were investigated. This line was originally a model of Wolfram-like Syndrome, characterized by dominant mutations in WFS1 leading to congenital progressive hearing impairment, diabetes mellitus and OA. Only homozygous mutants, however, showed expected visual impairment. Already at 1 month of age, Wfs1E864K/E864K mice had drastic loss of RGC function, albeit keeping the cell number at a normal level. This was accompanied by retinal thinning and a severe ON damage, as shown with OCT and fundoscopy, respectively. In contrast, the RGC function in Wfs1E864K/+ mice dropped slightly only at the age of 7 and 12 months, showing that the pathology of the E864K mutation-driven disease in mice is different than in humans. Therefore, Wfs1E864K/E864K mice, with their strong ophthalmic phenotype, could potentially serve as a model of the classical WS.Finally, to investigate future treatment options, 1 month old Wfs1exon8del+/+ (WT) and Wfs1exon8del-/- (KO) mice underwent a uni- and bi-lateral intravitreal gene therapy (GT) with AAV-2/2-CMV-WFS1. Exams at 3 and 6 months of age showed improved VA, as well as optic pallor and axonal damage rescue in KO mice. Also, no adverse effects related to either GT or sham injections were noted. Following this idea, the Wfs1E864K/E864K mice were also subjected to intravitreal GT, delivered at P14, but without success.In conclusion, Wfs1exon8del mouse line is a reliable model of WS, including the visual aspects. I propose the Wfs1E864K/E864K model as an alternative, especially to investigate Wfs1 function in the eye. Finally, the intravitreal AAV-driven GT with WFS1 has a potential to partially rescue the ophthalmic phenotype, paving the wave towards the treatment for WS patients.

Les mitochondries sont impliquées dans de nombreux processus cellulaires essentiels tels que le catabolisme des nutriments, la phosphorylation oxydative, l'apoptose et la régulation des flux calciques. Elles ont une structure dynamique, qui s'adapte en permanence aux besoins cellulaires, et sont sous le contrôle de réseaux de régulation coordonnant leur masse, leur structure et leurs fonctions. Le protéome mitochondrial est ainsi composé d'une très grande diversité de protéines qui dérive en partie de l'ancêtre procaryote des mitochondries et résulte majoritairement d'une information codée par le génome nucléaire, mais aussi d'une information plus restreinte portée par le génome mitochondrial. Sept cents protéines mitochondriales ont été caractérisées chez l'homme, grâce à diverses approches de protéomique, de génomique et de bio-informatique, mais il est probable que les mitochondries en comportent un nombre bien supérieur. La caractérisation de ces protéines est essentielle à la compréhension des nombreuses maladies génétiques et communes associées à des dysfonctionnements mitochondriaux. Au cours de ce travail de thèse nous avons comparé in silico les séquences des protéines mitochondriales humaines avec celles des procaryotes, mettant en évidence que les protéines impliquées dans les pathologies sont majoritairement homologues à des protéines procaryotes. Nous avons ensuite développé une stratégie de recherche bio-informatique de nouvelles protéines mitochondriales basée sur leur origine procaryote et la présence d'une extension N-terminale caractéristique. L'ensemble des protéomes procaryotes connus a été comparé au génome humain et différents outils de filtrage ont été développés pour identifier de nouvelles protéines. Parallèlement à cette stratégie globale de criblage, nous nous sommes focalisés sur l'étude d'une des protéines participant à la fusion mitochondriale qui est associée à l'atrophie optique autosomique dominante, la protéine Opa1. Cette dynamine GTPase est impliquée dans le remodelage de la membrane interne mitochondriale, l'apoptose, la maintenance de l'ADN mitochondrial et le métabolisme énergétique. Nous avons développé une base de données internationale répertoriant les différents variants affectant Opa1 afin de caractériser son spectre mutationnel. Cet outil a secondairement servi à une étude clinique multicentrique portant sur près de mille patients porteurs d'une neuropathie optique. À travers ces deux approches, nous avons pu développer de nouveaux outils bio-informatiques qui devraient contribuer à une meilleure compréhension de la physiopathologie mitochondriale.

OBJETIVO: Avaliar a capacidade dos parâmetros do eletrorretinograma de padrão reverso de campo total e hemianópico em diferenciar olhos com atrofia em banda do nervo óptico e, a correlação entre as amplitudes do eletrorretinograma de padrão reverso, a espessura da camada de fibras nervosas da retina e macular obtidas pela tomografia de coerência óptica e a perda de campo visual nestes pacientes. MÉTODOS: Quarenta e um olhos de 41 pacientes com perda de campo visual temporal permanente por compressão do quiasma óptico e 41 controles normais foram submetidos ao eletrorretinograma de padrão reverso de estimulação de campo total e hemianópicos (temporal e nasal), a tomografia de coerência óptica, para avaliação das medidas da espessura da camada de fibras nervosas da retina e macular e, ao exame de campo visual, pela perimetria automatizada padrão. O desvio do normal da sensibilidade dos 18º centrais do campo visual foram expressos em decibéis e unidades 1/Lambert. As comparações foram feitas pelo teste t de Student. A correlação entre os parâmetros do campo visual central, do eletrorretinograma de padrão reverso e da tomografia de coerência óptica foi avaliada pela correlação de Pearson e análise de regressão linear. RESULTADOS: Os valores das amplitudes P50, N95, and P50+N95 do eletrorretinograma de padrão reverso de campo total, e de estimulação hemianópica e os valores das medidas da espessura macular e da camada de fibras nervosas da retina obtidas pela tomografia de coerência óptica foram significativamente menores nos olhos com atrofia em banda do que nos controles (P<0,001). Uma correlação significativa foi encontrada entre a perda de sensibilidade no campo visual central e as amplitudes do eletrorretinograma de padrão reverso de estimulação de campo total e nasal, mas não para o temporal. Uma correlação significativa positiva foi observada entre os parâmetros de perda de sensibilidade no campo visual e a maioria dos parâmetros da espessura da camada de fibras nervosas da retina e macular obtidas pela tomografia de coerência óptica. Nenhuma correlação significativa foi observada entre os parâmetros do eletrorretinograma de padrão reverso e a tomografia de coerência óptica, exceto para amplitude P50+N95 do eletrorretinograma de padrão reverso de estimulação de hemicampo nasal. Uma correlação significativa foi observada entre os parâmetros de espessura macular e da camada de fibras nervosas pela tomografia de coerência óptica, exceto entre a espessura da camada de fibras nervosas no segmento de 30º, correspondente as 9 horas do relógio e os parâmetros maculares. CONCLUSÕES: Os valores das amplitudes do eletrorretinograma de padrão reverso foram eficazes em diferenciar olhos com atrofia em banda do nervo óptico de controles normais. Em pacientes com atrofia em banda do nervo óptico, as amplitudes do eletrorretinograma de padrão reverso e medidas da espessura da camada de fibras nervosas da retina e macular correlacionaram de forma significativa com a perda de campo visual, mas não houve correlação entre eles. O eletrorretinograma de padrão reverso e a tomografia de coerência óptica detectaram a perda neural e ambos são métodos diagnósticos úteis na compreensão da correlação estrutura-função em pacientes com compressão do quiasma óptico / PURPOSE: To evaluate the ability of full-field and hemifield pattern electroretinogram parameters to differentiate between healthy eyes and eyes with band atrophy of the optic nerve and also to evaluate the relationship between pattern electroretinogram amplitude, macular and retinal nerve fiber layer thickness by optical coherence tomography, and visual field loss on standard automated perimetry in eyes with BA of optic nerve. METHODS: Forty-one eyes from 41 patients with permanent temporal visual field defects from chiasmal compression and 41 healthy subjects underwent transient fullfield and hemifield (temporal or nasal) stimulation pattern electroretinogram, standard automated perimetry and time domain- optical coherence tomography macular and retinal nerve fiber layer thickness measurements. Comparisons were made using Students t-test. Deviation from normal visual field sensitivity for the central 18° was expressed in dB and 1/Lambert units. Correlations between measurements were verified by Pearsons correlations and linear regression analysis. RESULTS: Full-field P50, N95, and P50+N95 amplitude values were significantly smaller in eyes with band atrophy than in control eyes (P<0.001). Nasal and temporal hemifield pattern electroretinogram studies revealed significant differences in N95 and P50+N95 amplitudes measurements. Pattern electroretinogram and optical coherence tomography measurements were significantly lower in eyes with temporal hemianopia than in normal eyes. A significant correlation was found between visual field sensitivity loss and full-field or nasal, but not temporal, hemifield pattern electroretinogram amplitude. Likewise a significant correlation was found between visual field sensitivity loss and most optical coherence tomography parameters. No significant correlation was observed between optical coherence tomography and pattern electroretinogram parameters, except for nasal hemifield amplitude. A significant correlation was observed between several macular and retinal nerve fiber layer thickness parameters. CONCLUSIONS: Transient pattern electroretinogram amplitude measurements were efficient at differentiating eyes with band atrophy and permanent visual field defects from normal controls. In patients with chiasmal compression, pattern electroretinogram amplitude and optical coherence tomography thickness measurements were significant related to visual field loss, but not to each other. Pattern electroretinogram and optical coherence tomography quantify neuronal loss differently, but both technologies are useful in understanding structure-function relationship in patients with chiasmal compression

Orientador: Edi Lúcia Sartorato / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-25T22:58:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Miranda_PauloMauriciodoAmorDivino_D.pdf: 3949549 bytes, checksum: 8cd1e0647087ac34cd2bc0ed5d096d0b (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: A Neuropatia Óptica Hereditária de Leber (LHON) e a Atrofia Óptica Autossômica Dominante (ADOA ou OPA1) são doenças caracterizadas pela perda da visão bilateral, devido a uma degeneração do nervo óptico. Ambas as doenças apresentam também acuidade visual reduzida, discromatopsia, palidez do nervo óptico e escotoma central ou centrocecal. A LHON é causada por mutações no DNA mitocondrial (mtDNA), onde três dessas mutações representam 95% dos casos (mutações primárias principais G11778A, T14484C e G3460A) e as mutações subsequentes representam apenas 5% do total (mutações raras). A ADOA é causada por mutações (mais de 300) no gene nuclear OPA1. Embora os mecanismos moleculares precisos envolvidos no desenvolvimento das duas doenças ainda não são bem compreendidos, foi demonstrado que LHON e ADOA possuem um defeito comum de acoplamento da fosforilação oxidativa. Nesses dois casos, a hipótese é de que as mutações no mtDNA e no gene OPA1 afetariam a integridade mitocondrial, resultando em uma diminuição do fornecimento de energia para os neurônios do nervo óptico. É possível que no Brasil a presença e frequência das alterações da relacionadas à LHON e ADOA sejam diferentes das encontradas em outras partes do mundo. Por isso, o presente estudo teve como principais objetivos rastrear mutações e haplogrupos associadas à LHON e detectar mutações no gene OPA1 em pacientes brasileiros com hipótese diagnóstica de LHON e com Neuropatia Óptica de etiologia a esclarecer. Também foi objetivo otimizar o método de PCR Multiplex Alelo-Específico e padronizar as plataformas de alto rendimento TaqMan® OpenArray® e Iplex Gold/Maldi TOF MS para o rastreamento da LHON. Foram avaliados 101 pacientes, sendo 67 com hipótese diagnóstica de LHON e 34 com neuropatia óptica de etiologia a esclarecer. As mutações da LHON foram detectadas por meio de PCR-RFLP e PCR Multiplex Alelo-Específico. As mutações raras da LHON e do gene nuclear OPA1 (10 principais éxons) foram rastreadas por sequenciamento direto. Foram encontradas mutações da LHON em 36 casos (83.3% com a mutação G11778A e 16.7% com a mutação T14484C). Não foi encontrada a mutação G3460A. Também não foram encontradas mutações raras da LHON e nem mutações relacionadas à ADOA. Haplogrupos de origem africana (L1/L2 e L3) foram mais frequentes no estudo. Foi otimizado o método de PCR Multiplex Alelo-Específico e padronizadas as plataformas TaqMan® OpenArray® e Iplex Gold/Maldi TOF, os quais se mostraram reprodutivos, eficientes e eficazes. A análise molecular das mutações da LHON e do OPA1 foi importante para a confirmação do diagnóstico de 35% dos casos clínicos típicos de LHON e para a elucidação 35% casos de neuropatia óptica de etiologia a esclarecer / Abstract: The Leber Hereditary Optic Neuropathy (LHON) and Autosomal Dominant Optic Atrophy (ADOA) are diseases characterized by loss of vision in both eyes due a degeneration of the optic nerve. Both diseases also exhibit reduced visual acuity, dyschromatopsia, optic nerve and central scotoma or centrocecal. The LHON is caused by mutations in mitochondrial DNA (mtDNA), where three of these mutations account for 95% of cases (major primary mutations G11778A, T14484C and G3460A) and subsequent mutations account for only 5% of the total (rare mutations). The ADOA is caused by mutations (more than 300) in the nuclear gene OPA1. Although the precise molecular mechanisms involved in the development of the two diseases are not well understood, it was shown that LHON and ADOA have a common defect coupling of oxidative phosphorylation. In both cases, the hypothesis is that mutations in mtDNA and OPA1 gene affect mitochondrial integrity, resulting in a decrease in the supply of energy to the neurons of the optic nerve. It is possible that in Brazil the presence and frequency of changes related to LHON and ADOA be different from those found in other parts of the world. Therefore, the present study had two main objectives track haplogroups and mutations associated with LHON and detect mutations in the OPA1 gene in Brazilian patients with a diagnosis of LHON and optic neuropathy of unknown etiology. Another objective was to optimize the method of PCR Multiplex allele-specific and standardize platforms high throughput TaqMan® OpenArray® and Iplex Gold/Maldi TOF MS for screening of LHON. 101 patients were evaluated, 67 with a diagnosis of LHON and 34 with optic neuropathy of unknown etiology. LHON mutations were detected by PCR-RFLP and allele-specific multiplex PCR. Rare mutations of LHON and nuclear gene OPA1 (top 10 éxons) were screened by direct sequencing. LHON mutations were found in 36 cases (83.3% with the G11778A mutation and 16.7% with the T14484C mutation). Not the G3460A mutation. Nor rare mutations of LHON and ADOA or related mutations were found. Haplogroups of African origin (L1/L2 and L3) were more frequent in the study. The method of allele-specific multiplex PCR was optimized and standardized the TaqMan® OpenArray® and iPLEX Gold/Maldi TOF platforms which are shown reproductive, efficient and effective. Molecular analysis of mutations of LHON and ADOA was important to confirm the diagnosis of 35% of the typical clinical cases of LHON and to elucidate 35% cases of optic neuropathy of unknown etiology. Besides being useful also in the prognosis of each patient, for the phenotypic expression of the LHON and ADOA may vary with different genetic background in our population of individuals / Doutorado / Genetica Animal e Evolução / Doutor em Genetica e Biologia Molecular

Introdução: A síndrome Spoan é uma forma de paraplegia espástica complicada de herança recessiva recentemente identificada em indivíduos originários do sudoeste do estado do Rio Grande do Norte. O quadro clínico é caracterizado por atrofia óptica congênita, paraplegia crural espástica de caráter progressivo e neuropatia axonal levando a perda da função motora em membros superiores. A caracterização fenotípica dessa doença não está completa, e não foram realizados estudos quantitativos e funcionais, que poderiam mensurar a intensidade e contribuir para a definição de uma estratégia de reabilitação. Objetivos: caracterizar o desempenho motor e as habilidades funcionais de indivíduos acometidos pela Spoan. Casuística e metodologia: participaram do estudo 61 indivíduos com diagnóstico clínico de Spoan com idade entre 5 e 72 anos. Avaliou-se a força de preensão palmar por meio do dinamômetro hidráulico de Jamar e a sensibilidade a pressão profunda e protetora dos pés e mãos por meio dos monofilamentos de náilon de Semmes-Weinstein. Definiu-se o grau de dependência dos indivíduos afetados por meio do Índice de Barthel modificado. Considerou-se para a descrição do desempenho motor: 1. quantificação da espasticidade, por meio da escala modificada de Ashworth; 2. grau de disfunção, de acordo com a escala ponderada de paraplegia espástica descrita por Schule e a escala funcional de paraplegia espástica hereditária descrita por Fink; 3. grau da capacidade de deambulação, por meio do índice de deambulação 4. grau da capacidade de sentar, por meio da escala de avaliação motora. Resultados: constatou-se fraqueza de preensão manual em todos os indivíduos e os valores obtidos indicam correlação inversa moderada entre a idade e a força manual. A sensibilidade mostrava-se anormal em 100% dos indivíduos avaliados em pelo menos seis pontos dos pés e mãos. O grau de dependência foi mínimo em 3,3%, médio em 23,3%, grave em 46,6% e total em 26,6% dos pacientes. Na escala de Schule, 60% dos indivíduos obtiveram entre 40/52 e 52/52 pontos e na escala de Fink detectou-se grau 5 (máximo) de disfunção em 71% dos pacientes. O grau de espasticidade teve uma distribuição bimodal, em média, de 30,5% com grau 1 e 37,7% grau 4. A capacidade de deambulação mostrou-se reduzida, com 83% dos indivíduos restritos a cadeira de rodas e 11% acamados. A habilidade de sentar-se estava preservada em todos os pacientes, sendo que 53% o faziam apenas com apoio. Conclusão: A síndrome Spoan é uma forma grave de paraplegia espástica hereditária, responsável por incapacidade progressiva e duradoura. / INTRODUCTION: Spoan syndrome is a complex form of spastic paraplegia of recessive inheritance recently identified in individuals from Southwest of Rio Grande do Norte state. Clinical features are characterized by congenital optic atrophy, progressive spastic paraplegia, and axonal neuropathy, resulting in severe handicap. Phenotypic description of this disease is nevertheless not complete; functional and quantitative studies, that would help planning a rehabilitation strategy, have not been undertaken. OBJECTIVES: To evaluate the motor performance and functional abilities of individual with Spoan syndrome. CASUISTIC AND METHODS: 61 individuals with confirmed diagnosis of Spoan, with ages ranging from 5 and 72 years were evaluated. Hand grip strength was measured with a Jamar hydraulic dynamometer and the sensitivity to deep pressure and protective hands and feet with Semmes-Weinstein nylon monofilaments. Functional abilities were verified by the Modified Barthel Index. For motor performance, the following procedures were performed: 1. Spasticity quantification, according to modified Ashworth scale; 2. Dysfunction level, according to the spastic paraplegia rating scale described by Schule and functional scale of hereditary spastic paraplegia described by Fink; 3. Gait ability, verified with deambulation index; 4.Sitting ability, using motor assessment scale. RESULTS: grip hand weakness was reduced in all patients, with a moderate inverse correlation between age and hand strength. Sensibility was abnormal in 100% of evaluated individuals in at least six points of hands and feet. Dependency level was minimum in 3.3%, moderate in 23.3%, severe in 46.6%, and total in 26.6% of individuals. According to Schule s scale , 60% of individuals scored between 40/52 and 52/52 points; in Fink s scale,71% achieved level 5 (maximum) of dysfunction. Spasticity level had a bimodal distribution, with 30,5% achieving level 1 and 37,7% level 4. Gait ability was reduced, with 83% of individuals being wheelchair bound and 11% bedridden. Sitting ability was preserved in all patients, but 53% were able to sit only with support. CONCLUSION: Spoan syndrome is a severe form of hereditary spastic paraplegia that is responsible for progressive and long lasting handicap.

As afecções que acometem a via óptica anterior podem acarretar perda de fibras das células ganglionares retinianas, gerando alterações na camada de fibras nervosas da retina (CFNR). O objetivo deste trabalho foi o de comparar a capacidade da tomografia de coerência óptica (OCT-1), do OCT 3 (Stratus OCT) e do polarímetro de varredura a laser (GDx) em diferenciar olhos normais de olhos com atrofia em banda do nervo óptico e hemianopsia temporal, assim como, comparar o desempenho de tais tecnologias entre si. Foram estudados 37 indivíduos num total de 46 olhos divididos igualmente em dois grupos. O Stratus OCT, o OCT 1 e o GDx se mostraram capazes de identificar corretamente a redução global (average) da espessura da CFNR dos indivíduos com AB comparados com uma população normal. Observamos uma melhora progressiva das sensibilidades/especificidades e das AROC, com o desempenho melhor do OCT1 sobre o GDx e do Stratus OCT sobre o OCT 1 / Most diseases that affect the optic pathways present clinically with loss of one or more visual functions.When optic pathway injuries involve the anterior visual pathways they may cause loss of the retinal nerve fiber layer (RNFL) and "band atrophy" (BA). The purpose of this study was therefore to compare the ability of the optical coherence tomography (OCT) 1, the OCT 3 (Stratus OCT) and the scanning laser polarimetry (GDx) to differentiate normal eyes from eyes with BA of the optic nerve and temporal hemianopsia. Thirty-seven individuals in a total of 46 eyes divided equally in two groups were studied. Each one of the parameters, except the values from the nasal quadrant measured by the GDx, showed statistically significant difference when we compare normal patients with the BA group. The study also showed a gradual improvement of the sensibilities/specificities and of the AROC, with a better performance of the OCT1 compared to GDx and of the Stratus OCT compared to the OCT 1

Pacientes com compressão quiasmática apresentam perda das fibras nervosas da retina nasal que decussam no quiasma óptico. Por conseguinte, ocorre perda das fibras nervosas, predominantemente, no setor nasal e temporal do disco óptico, que se manifesta por atrofia em banda do nervo óptico ao exame oftalmoscópico e hemianopsia temporal ao exame de campo visual. Trabalhos anteriores mostraram que o tomógrafo de coerência óptica é capaz de diferenciar pacientes com atrofia em banda do nervo óptico associada à hemianopsia temporal completa de indivíduos normais através da análise da camada de fibras nervosas peripapilar. Estudos em glaucoma têm sugerido que a avaliação da espessura macular poderia ser útil na quantificação da perda neural como um método alternativo ou complementar ao estudo da camada de fibras nervosas da retina. No presente estudo, a espessura macular e da camada de fibras nervosas foram avaliadas pelo tomógrafo de coerência óptica em pacientes com atrofia em banda do nervo óptico e graus variados de hemianopsia temporal. O desempenho dos parâmetros maculares para detecção da atrofia em banda do nervo óptico foi avaliado pela área sob a curva ROC (AROC) e sensibilidades para especificidades fixas e os resultados foram comparados aos parâmetros da camada de fibras nervosas peripapilar. Para identificar os parâmetros do Stratus OCT que apresentaram melhor desempenho para diferenciar pacientes com AB do nervo óptico de indivíduos normais, modelos de regressão logística foram utilizados. A correlação estrutura-função foi realizada entre o grau do defeito temporal e os valores de espessura macular e da camada de fibras peripapilar através do coeficiente de correlação de Spearman. A categorização diagnóstica dos parâmetros da camada de fibras nervosas através do banco de dados normativos foi avaliada pelos valores de sensibilidade e especificidade calculados pelo teste exato de Fisher. Quarenta e quatro olhos com atrofia em banda e 47 olhos normais foram avaliados no estudo. Entre os parâmetros maculares, os parâmetros da retina nasal apresentaram melhor desempenho para detectar atrofia em banda do nervo óptico comparados aos parâmetros da retina temporal. Não houve diferença significante (p=0,32) entre as áreas sob a curva ROC do melhor parâmetro macular (AROC=0,97) e do melhor parâmetro da camada de fibras nervosas retiniana (AROC=0,99). Na avaliação da correlação estrutura-função, os parâmetros da retina nasal apresentaram maior correlação com o defeito campimétrico comparados aos parâmetros da camada de fibras nervosas da retinal. Entre os parâmetros maculares, a espessura nasal média apresentou a maior correlação (rs=0,618). Entre os parâmetros da camada de fibras nervosas da retina, a espessura média apresentou a maior correlação (rs=0,479). Os parâmetros espessura média, espessura nasal e espessura temporal da camada de fibras nervosas da retina apresentaram melhor desempenho diagnóstico baseado na categorização diagnóstica do banco de dados normativos. Os resultados obtidos no estudo mostraram que os parâmetros maculares discriminam olhos com atrofia em banda do nervo óptico em pacientes com graus variados de defeito temporal. Além disso, os parâmetros da retina nasal podem colaborar com o exame perimétrico e os parâmetros da camada de fibras nervosas para o seguimento dos pacientes com compressão quiasmática. / Patients with chiasmal compression present damage of crossed fibers of nasal retina. Therefore, retinal nerve fiber layer loss occurs predominantly on the nasal and temporal sides of the optic disc, a pattern that can be identified on ophthalmoscopy as band atrophy of the optic nerve and on visual field as temporal hemianopia. Previous studies have been demonstrated that optical coherence tomography is able to detect retinal nerve fiber layer loss in patients with lesions of the optic chiasm and complete temporal hemianopia. Studies in glaucoma have been suggested that macular thickness measurements could be useful in quantification of optical nerve axonal loss as alternative or complement method to evaluate the retinal nerve fiber layer. The purpose of the present study was to compare macular thickness and retinal nerve fiber thickness measurements in patients with band atrophy of the optic nerve and different severities of visual field defect using optical coherence tomography. Area under the receiver operating characteristic curve (AROC) and sensitivities at fixed specificities were performed for evaluation of diagnostic accuracy of macular and retinal nerve fiber layer parameters. To identify the best optical coherence tomography measurements to differentiate band atrophy of the optic nerve patients from normal individuals, logistic regression models were performed. Association between optical coherence tomography parameters and temporal field defect were examined by Spearman coefficient of correlation. Fisher\'s exact test was performed to evaluate diagnostic ability of retinal nerve fiber parameters by optical coherence tomography in eyes with band atrophy using comparison with its internal normative database. A total of 44 eyes with band atrophy of the optic nerve and 47 normal eyes were studied. Among macular parameters, nasal retina measurements showed diagnostic accuracy better than temporal retina measurements. No statistically significant difference (p=0.32) was found between areas under ROC curve for the best macular parameter (AROC=0.97) and the best retinal nerve fiber layer parameter (AROC=0.99). Nasal retina parameters correlations were higher than retinal nerve fiber parameters. The highest correlation was observed for the mean nasal thickness (rs=0.618) for macular parameters. In retinal nerve fiber parameters, the highest correlation was observed for the average thickness (rs=0.479). In evaluation of diagnostic ability of normative database, the average thickness parameter demonstrated the highest sensitivity for detection of abnormalities in eyes with band atrophy, followed by the parameters related to the nasal and temporal quadrants. These results suggest that macular thickness measurements discriminate eyes with band atrophy of the optic nerve with different severities of temporal field defect. Results also suggest that nasal retina thickness measurements could potentially be used to evaluate retinal ganglion cell loss in patients with chiasmal compression.

OBJETIVO: Avaliar a capacidade do potencial visual evocado multifocal (PEV-mf) em diferenciar pacientes portadores de hemianopsia temporal de controles normais e avaliar a correlação entre o PEV-mf, o campo visual (CV) realizado com a perimetria automatizada e a tomografia de coerência óptica de domínio fourier (TCO-dF). MÉTODOS: Vinte sete olhos de 21 pacientes com defeito de campo visual temporal secundário a compressão quiasmática e 43 olhos de 23 controles normais foram submetidos aos exames PEV-mf, CV e TCO-dF (3D OCT-1000®, Topcon) da mácula e da camada de fibras nervosas da retina (CFNR). Foi calculada a média das respostas do PEV-mf global, do PEV-mf central e a média de espessura do TCO-dF da mácula para cada quadrante e para cada hemicampo, enquanto a espessura da CFNR foi dividida em 12 setores ao redor do nervo óptico. A perda de CV foi calculada para os quatro quadrantes e para os hemicampos temporal e nasal no CV 24-2 e CV 10-2. Os dois grupos foram comparados utilizando equações de estimativas generalizadas (GEE) e as correlações entre o PEV-mf, CV e o TCO-dF foram calculadas. RESULTADOS: As médias das amplitude P1 e N2 do PEV-mf global e central para os hemicampos e os quadrantes temporais foram significativamente menores nos pacientes que nos controles (p < 0.004). Não houve diferença estatística entre os grupos para os parâmetros de amplitudes do PEV-mf nos setores nasais. Não houve diferença estatística nas médias das latências do PEV-mf global e central entre os pacientes e os controles normais. Foi encontrada correlação moderada, estatisticamente significativa, entre os parâmetros de amplitudes temporais do PEV-mf - global e central com a perda de CV 24-2 e 10-2 temporal, assim como com as medidas de espessura macular e da espessura CFNR na TCO-dF. CONCLUSÕES: As médias das amplitudes do PEV-mf foram capazes de diferenciar olhos de pacientes com hemianopsia dos controles normais e apresentaram correlação significativa com os dados obtidos pela perimetria automatizada e pelo TCO-dF. Estes dados sugerem que o PEV-mf global e central podem ser utilizados na detecção de anormalidades do campo visual em pacientes portadores de compressão quiasmática / PURPOSE: To evaluate the ability of multifocal visual evoked potential (mfVEP) to differentiate patients with temporal hemianopia due to chiasmal compression from normal controls. To assess the relationship between mfVEP, standard automated perimetry (SAP) and fourier domain-optical coherence tomography (fd-OCT). METHODS: Twenty-seven eyes of 21 patients with permanent temporal visual field (VF) defects from chiasmal compression and 43 eyes of 23 healthy controls underwent mfVEP, SAP and fd-OCT (3D OCT-1000®, Topcon) macular and peripapillary retinal nerve fiber layer (RNFL) measurements. It was averaged the responses for global mfVEP, central mfVEP and fd-OCT macular measurements were averaged in quadrants and halves, while peripapillary RNFL thickness was averaged in 12 sectors around the disc. VF loss was estimated in four quadrants and each half of 24-2 and 10-2 strategy test points. The two groups were compared using generalized estimated equations (GEE). Correlations between mfVEP, VF and fd-OCT findings were verified. RESULTS: Global and central mfVEP P1 and N2 amplitude parameters of temporal measurements were significantly smaller in patients than controls (p < 0.004). No significant differences were observed between the groups with respect to mfVEP amplitude parameters from the nasal measurements. No significant differences were observed in global and central mfVEP latency parameters for all averaged measurements between patients and healthy controls. A significant moderate correlation was found between global and central mfVEP amplitude parameters of temporal measurements and temporal VF 24-2 and 10-2 loss as well as with corresponding fd-OCT macular and RNFL thickness measurements. CONCLUSIONS: mfVEP amplitude parameters were able to differentiate eyes with temporal hemianopia from controls and were significant correlated with VF and fd-OCT findings. These data suggest that it is a useful technology for detecting visual abnormalities in patients with chiasmal compression

Pacientes com compressão quiasmática apresentam perda das fibras nervosas da retina nasal que decussam no quiasma óptico. Por conseguinte, ocorre perda das fibras nervosas, predominantemente, no setor nasal e temporal do disco óptico, que se manifesta por atrofia em banda do nervo óptico ao exame oftalmoscópico e hemianopsia temporal ao exame de campo visual. Trabalhos anteriores mostraram que o tomógrafo de coerência óptica é capaz de diferenciar pacientes com atrofia em banda do nervo óptico associada à hemianopsia temporal completa de indivíduos normais através da análise da camada de fibras nervosas peripapilar. Estudos em glaucoma têm sugerido que a avaliação da espessura macular poderia ser útil na quantificação da perda neural como um método alternativo ou complementar ao estudo da camada de fibras nervosas da retina. No presente estudo, a espessura macular e da camada de fibras nervosas foram avaliadas pelo tomógrafo de coerência óptica em pacientes com atrofia em banda do nervo óptico e graus variados de hemianopsia temporal. O desempenho dos parâmetros maculares para detecção da atrofia em banda do nervo óptico foi avaliado pela área sob a curva ROC (AROC) e sensibilidades para especificidades fixas e os resultados foram comparados aos parâmetros da camada de fibras nervosas peripapilar. Para identificar os parâmetros do Stratus OCT que apresentaram melhor desempenho para diferenciar pacientes com AB do nervo óptico de indivíduos normais, modelos de regressão logística foram utilizados. A correlação estrutura-função foi realizada entre o grau do defeito temporal e os valores de espessura macular e da camada de fibras peripapilar através do coeficiente de correlação de Spearman. A categorização diagnóstica dos parâmetros da camada de fibras nervosas através do banco de dados normativos foi avaliada pelos valores de sensibilidade e especificidade calculados pelo teste exato de Fisher. Quarenta e quatro olhos com atrofia em banda e 47 olhos normais foram avaliados no estudo. Entre os parâmetros maculares, os parâmetros da retina nasal apresentaram melhor desempenho para detectar atrofia em banda do nervo óptico comparados aos parâmetros da retina temporal. Não houve diferença significante (p=0,32) entre as áreas sob a curva ROC do melhor parâmetro macular (AROC=0,97) e do melhor parâmetro da camada de fibras nervosas retiniana (AROC=0,99). Na avaliação da correlação estrutura-função, os parâmetros da retina nasal apresentaram maior correlação com o defeito campimétrico comparados aos parâmetros da camada de fibras nervosas da retinal. Entre os parâmetros maculares, a espessura nasal média apresentou a maior correlação (rs=0,618). Entre os parâmetros da camada de fibras nervosas da retina, a espessura média apresentou a maior correlação (rs=0,479). Os parâmetros espessura média, espessura nasal e espessura temporal da camada de fibras nervosas da retina apresentaram melhor desempenho diagnóstico baseado na categorização diagnóstica do banco de dados normativos. Os resultados obtidos no estudo mostraram que os parâmetros maculares discriminam olhos com atrofia em banda do nervo óptico em pacientes com graus variados de defeito temporal. Além disso, os parâmetros da retina nasal podem colaborar com o exame perimétrico e os parâmetros da camada de fibras nervosas para o seguimento dos pacientes com compressão quiasmática. / Patients with chiasmal compression present damage of crossed fibers of nasal retina. Therefore, retinal nerve fiber layer loss occurs predominantly on the nasal and temporal sides of the optic disc, a pattern that can be identified on ophthalmoscopy as band atrophy of the optic nerve and on visual field as temporal hemianopia. Previous studies have been demonstrated that optical coherence tomography is able to detect retinal nerve fiber layer loss in patients with lesions of the optic chiasm and complete temporal hemianopia. Studies in glaucoma have been suggested that macular thickness measurements could be useful in quantification of optical nerve axonal loss as alternative or complement method to evaluate the retinal nerve fiber layer. The purpose of the present study was to compare macular thickness and retinal nerve fiber thickness measurements in patients with band atrophy of the optic nerve and different severities of visual field defect using optical coherence tomography. Area under the receiver operating characteristic curve (AROC) and sensitivities at fixed specificities were performed for evaluation of diagnostic accuracy of macular and retinal nerve fiber layer parameters. To identify the best optical coherence tomography measurements to differentiate band atrophy of the optic nerve patients from normal individuals, logistic regression models were performed. Association between optical coherence tomography parameters and temporal field defect were examined by Spearman coefficient of correlation. Fisher\'s exact test was performed to evaluate diagnostic ability of retinal nerve fiber parameters by optical coherence tomography in eyes with band atrophy using comparison with its internal normative database. A total of 44 eyes with band atrophy of the optic nerve and 47 normal eyes were studied. Among macular parameters, nasal retina measurements showed diagnostic accuracy better than temporal retina measurements. No statistically significant difference (p=0.32) was found between areas under ROC curve for the best macular parameter (AROC=0.97) and the best retinal nerve fiber layer parameter (AROC=0.99). Nasal retina parameters correlations were higher than retinal nerve fiber parameters. The highest correlation was observed for the mean nasal thickness (rs=0.618) for macular parameters. In retinal nerve fiber parameters, the highest correlation was observed for the average thickness (rs=0.479). In evaluation of diagnostic ability of normative database, the average thickness parameter demonstrated the highest sensitivity for detection of abnormalities in eyes with band atrophy, followed by the parameters related to the nasal and temporal quadrants. These results suggest that macular thickness measurements discriminate eyes with band atrophy of the optic nerve with different severities of temporal field defect. Results also suggest that nasal retina thickness measurements could potentially be used to evaluate retinal ganglion cell loss in patients with chiasmal compression.