A mucopolissacaridose tipo I (MPS I) é causada pela deficiência de alfa-L-iduronidase (IDUA), responsável pelo catabolismo de glicosaminoglicanos (GAGs), levando ao acúmulo multissistêmico de sulfato de heparano e dermatano. Este estudo tem por objetivo avaliar o potencial de sistemas lipídicos nanoestruturados como carreadores do plasmídeo do sistema CRISPR/Cas9 e um vetor doador da sequência do gene IDUA/Idua para edição gênica em fibroblastos de pacientes e em modelo murino de MPS I. Foram produzidos lipossomas (DOTAP, DOPE e DSPE-PEG) e nanoemulsões (e TCM) por homogeneização à alta pressão e microfluidização. O DNA foi associado às formulações por adsorção, ou por encapsulamento dos complexos pré-formados DNA/DOTAP no núcleo oleoso da nanoemulsão. A eficiência de transfecção dos complexos foi avaliada em fibroblastos de pacientes MPS I e ocorreu um aumento significativo da atividade de IDUA em 2, 15 e 30 dias após os tratamentos, que promoveu uma redução na quantidade de lisossomos nos fibroblastos tratados. A caracterização físico-química de formulações produzidas por microfluidização complexadas a somente um plasmídeo ou juntamente com um oligonucleotídeo foi verificada e pode-se afirmar que a capacidade de complexação e transfecção depende diretamente do tipo celular e da relação de cargas, e não há implicações quanto ao tamanho das sequências de ácidos nucleicos. Camundongos MPS I receberam os complexos lipossomais por injeção hidrodinâmica e sua biodistribuição foi detectada principalmente no pulmão, coração e fígado. A atividade sérica de IDUA normal aumentou em cerca de 6% e foi mantida por seis meses. A atividade aumentada no pulmão, coração, fígado e rim após eutanásia promoveu redução dos GAGs na urina e nos mesmos tecidos, corroborando com as análises histológicas. Em um estudo em andamento, foi realizada uma investigação mais aprofundada do efeito do tratamento lipossomal na morfologia óssea, sistemas cardiovascular e respiratório, e funções cerebrais dos animais tratados. A análise ecocardiográfica demonstrou uma melhora na hipertrofia e contratilidade do coração, porém não houve melhora na espessura das válvulas. O diâmetro da aorta foi similar ao de animais normais, porém as quebras de elastina ficaram entre o grupo normal e o não tratado. A morfologia facial dos animais tratados foi intermediária, assim como a espessura do osso zigomático. Entretanto, o osso femoral demonstrou espessura comparável ao normal. Já a resistência pulmonar apresentou uma tendência de redução nos animais tratados em relação aos animais MPS I. O conjunto de resultados demonstra o potencial das nanoestruturas lipídicas co-complexadas com o plasmídeo CRISPR/Cas9 e um vetor doador da sequência IDUA/Idua para terapia gênica da MPS I. / Mucopolysaccharidosis type I (MPS I) is caused by the deficiency of alpha-L-iduronidase (IDUA), responsible for the catabolism of glycosaminoglycans (GAGs), leading to multisystemic accumulation of heparan and dermatan sulfate. This study aims to evaluate the potential of lipid-based nanostructures as carriers of the CRISPR/Cas9 plasmid and a vector donor of the IDUA/Idua sequence for gene editing in patients’ fibroblasts and in a murine model of MPS I. Liposomes (DOTAP, DOPE, and DSPE-PEG) and nanoemulsions (also MCT) were produced through high-pressure homogenization or microfluidization. DNA was associated with liposomes and nanoemulsions by adsorption or by encapsulation of DNA/DOTAP preformed complexes in the oil core of nanoemulsions. The transfection efficiency of complexes was evaluated in fibroblasts from MPS I patients and a significant increase in IDUA activity was demonstrated at 2, 15, and 30 days after treatments. It was also possible to observe a significant reduction in lysosomal amount in treated fibroblasts. The physicochemical characterization of liposomes and nanoemulsions produced through microfluidization complexed with a single plasmid or along with an oligonucleotide has been verified and it can be stated that the complexing and transfection capacity of the complexes depends directly on the cell type and the charge ratio, and there are no implications of the size of the nucleic acid sequences. MPS I mice received the liposomal complexes by hydrodynamic injection and their immediate biodistribution was detected mainly in the lung, heart, and liver. An increase of about 6% in normal serum IDUA activity was maintained for six months, in addition to increased lung, heart, liver, and kidney activity after euthanasia. The enhanced enzymatic activity promoted a significant GAGs reduction in urine and in the same tissues, corroborating with histological analysis. In an ongoing study, a deeper investigation was carried out on the effect of liposomal treatment on bone morphology, cardiovascular and respiratory systems, and brain function. The echocardiographic analysis showed an improvement in the parameters of hypertrophy and contractility of the heart, but there was no improvement in heart valves. Aorta diameter was similar to that of normal animals, but elastin breaks were between the normal and untreated groups. Facial morphology of treated animals was intermediate, as well as the analysis of zygomatic bone thickness. However, femoral bone showed thickness comparable to normal animals. Lung resistance, on the other hand, showed a tendency to reduction in treated animals when compared to MPS I. The set of results demonstrates the potential of the co-complexed lipid nanostructures with the CRISPR/Cas9 plasmid and a donor vector of the IDUA/Idua sequence for MPS I gene therapy.

A Mucopolissacaridose tipo I (MPS I) é causada pela deficiência da α-Liduronidase (IDUA), uma hidrolase lisosomal responsável pela degradação dos glicosaminoglicanos (GAG) heparan e dermatan sulfato. Diversos processos bioquímicos e fisiológicos são afetados pelo acúmulo desses substratos nas células, levando a uma condição patológica multisistêmica. Apesar dos benefícios clínicos obtidos com os tratamentos atualmente disponíveis, várias limitações têm sido relatadas, sendo necessária a busca de novas estratégias terapêuticas. Uma abordagem promissora de terapia gênica/celular para o tratamento da MPS I é a microencapsulação de células geneticamente modificadas. Neste trabalho, produzimos microcápsulas com células recombinantes superexpressando IDUA, as quais foram implantadas em camundongos MPS I a fim de avaliar sua eficiência como uma terapia. No primeiro estudo, as cápsulas foram implantadas no tecido subcutâneo para um tratamento de 120 dias. A atividade de IDUA no soro teve um leve aumento nos primeiros 45 dias. Depois de 120 dias, a atividade de IDUA foi detectada no fígado, rim e coração. A dosagem bioquímica do acúmulo de GAG nos tecidos mostrou níveis reduzidos no rim. A análise histológica confirmou esses resultados e, de modo interessante, mostrou uma reorganização no parênquima hepático com menos células vacuolizadas. Além disso, as microcápsulas foram recuperadas para análise histológica e foi observada a presença de células inflamatórias e uma camada fibrótica em torno das cápsulas. O segundo estudo foi um tratamento de 60 dias com as microcápsulas implantadas no epíplon. Os níveis de IDUA no soro foram transitórios durante o tratamento e 60 dias depois da implantação a atividade enzimática foi detectada apenas no coração. A avaliação do acúmulo de GAG não apresentou diferenças entre os camundongos MPS I tratados e não tratados. Em ambos os estudos, alguns animais foram utilizados para um experimento em curto prazo e um aumento nos níveis de IDUA foi observado nos tecidos 24 horas após a implantação das cápsulas. Concluindo, as células microencapsuladas foram capazes de corrigir alguns aspectos da doença. No entanto, fatores como uma resposta imune contra a enzima e ao biomaterial, ou a dose de células nas cápsulas, podem ter prejudicado a eficiência do tratamento, sugerindo que modificações na técnica são necessárias para obter um melhor desempenho. / Mucopolysaccharidosis type I (MPS I) is caused by a deficiency of α-Liduronidase (IDUA), a lysosomal hydrolase responsible for the degradation of the glycosaminoglycans (GAG) heparan and dermatan sulfate. The consequent accumulation of these substrates throughout the cells affects several biochemical and physiological processes, leading to multisystemic pathological condition. Although the clinical benefits of the treatments currently available, several limitations have been noted and the search for alternative therapeutic strategies are necessary. A promising gene/cell therapy approach for treating MPS I is the microencapsulation of genetically modified cells. In this work, we produced microcapsules containing recombinant cells overexpressing IDUA, which were implanted in MPS I mice in order to evaluate their efficiency as a treatment. In the first study, capsules were implanted in the subcutaneous tissue for a 120-days treatment. Serum IDUA activity was slightly increased in the first 45 days. After 120 days, IDUA activity was detected in the liver, kidney and heart. The biochemical measurement of GAG accumulation in the tissues revealed decreased levels in the kidney. The histological analysis confirmed these results and, interestingly, showed a reorganization of the hepatic parenchyma with less cell vacuolization. In addition, microcapsules were retrieved for histological analysis and it was observed the presence of inflammatory cells and a fibrotic layer around the capsules. The second study was a 60- day treatment with the microcapsules implanted in the omentum. Serum IDUA levels were transient over treatment and 60 days post-implantation the enzyme activity was detected only in the heart. The evaluation of GAG storage did not reveal differences between treated and untreated MPS I mice. In both studies, some animals were used for a shortterm experiment and increased IDUA levels were observed in the tissues 24 h after capsules implantation. In conclusion, microencapsulated cells were able to correct some aspects of the disease. However, factors such as immune response against the enzyme and the biomaterial or the dose of cells in the capsules could be impairing the efficiency of the treatment, suggesting that modifications on the technique are necessary to achieve a better performance.

Introdução: Mucopolissacaridose IVA é uma doença lisossômica, autossômica recessiva, causada pela deficiência da enzima N-acetilgalactosamina-6-sulfatase. É uma doença rara e a incidência varia de 1:76.000 a 1:640.000 recém-nascidos vivos. Até o momento 319 diferentes mutações causadoras da doença já foram identificadas, o que demonstra a ampla variabilidade genética. Objetivo: Caracterizar o genótipo de pacientes com MPS IVA, analisar 6 polimorfismos intragênicos e identificar os haplótipos presentes em nossos pacientes, através do estudo molecular do gene GALNS. Métodos: O estudo foi realizado em 45 pacientes provenientes das regiões Nordeste, Sudeste, e Sul do Brasil, com diagnóstico bioquímico confirmado para MPS IVA. A análise molecular foi realizada através de PCR seguida de sequenciamento, pelo método de Sanger, a fim de identificar as mutações causadoras da doença. Para o estudo de haplótipos foram analisados 6 polimorfismos intragênicos através de PCR em Tempo Real, pelo método Taqman, em pacientes e controles. Resultados: A análise do gene GALNS, nos 45 pacientes, permitiu a identificação de 18 diferentes mutações, e a caracterização de 6 haplótipos distintos. Das 18 mutações encontradas, 5 apresentaram uma alta frequência (p.Ser341Arg, p.Arg386Cys, p.Gly301Cys, p.Arg94Leu e p.Gly116Ser), além disso, foram encontradas 4 novas mutações em outros três pacientes (p.Gly115Arg, p.Asn45Gly, p.Thr394Ala e c.759-2A>G). Dentre as mutações encontradas com maior frequência, a mutação p.Ser341Arg foi identificada em um maior número de pacientes, sendo a maioria proveniente da região Nordeste. Além disso, todos os pacientes com esta mutação apresentaram um único haplótipo. Conclusão: Os resultados obtidos permitiram a identificação de 18 mutações dentre elas 4 novas mutações. A alta frequência da mutação p.Ser341Arg no Nordeste do Brasil, principalmente no estado da Paraíba nos leva a inferir um possível efeito fundador da doença. Esta mutação foi observada somente na população brasileira e todos os pacientes com mutação em homozigose apresentaramum único haplótipo. Estas análises são importantes para identificar portadores nas famílias, para diagnóstico pré-natal, e também como forma de identificar uma origem comum em mutações frequentes em determinadas populações. / Background: Mucopolysaccharidosis IVA is an autosomal recessive lysosomal disease, caused by deficiency of N-acetilgalactosamina-6-sulfatase. It is a rare disease and the incidence ranges from 1: 76,000 to 1:640,000 live births. To date 319 mutations have been identified in this gene, demonstrating the wide variability of disease causing mutations. Objective: Analyze and characterize the genotype of patients with MPS IVA, through molecular analysis of GALNS. Methods: Molecular analysis of 45 patients with confirmed biochemical diagnosis for MPS IVA was performed. Mutation analysis was performed by PCR followed by Sanger sequencing. Haplotype analysis was performed using 6 intragenic polymorphisms by Real-Time PCR. Results: In this study we found 18 different mutations among 45 Brazilian patients and identified 5 common mutations (p.Ser341Arg, p.Arg386Cys, p.Gly301Cys, p.Arg94Leu e p.Gly116Ser). Four novel mutations were also identified through molecular analysis, including: p.Gly115Arg, p.Asn45Gly, p.Thr394Ala e c.759-2A>G. Patients are distributed in Northeast, Southeast and South regions of Brazil. Six different haplotypes were identified among patients. The p.Ser341Arg mutation showed the highest frequency, and most patients are located in the Northeast, additionally, all patients with this mutation show the same haplotype.Conclusion: These analyzes are important to identify carriers in families, for prenatal diagnosis, and in order to identify the mutation origin when certain recurrent mutation is associated with the same haplotype. In this study, we observed a high frequency of p.Ser341Arg mutation in Northeast, mainly in the state of Paraíba. This mutation was detected with higher frequency among patients, and showed only a haplotype. This mutation is unique for the Brazilian population and thus, we could suggest that a possible founder effect for this mutation could exist.

INTRODUÇÃO: As mucopolissacaridoses (MPSs) formam um grupo raro de doenças congênitas lisossômicas de depósito, relacionadas a desordens do metabolismo dos glicosaminoglicanos (GAG). Os GAG, parcialmente degradados, acumulam-se nos diversos tecidos do organismo, principalmente das vias aéreas superiores, levando a apneia obstrutiva do sono nesses pacientes. OBJETIVO: Descrever os achados em vias aéreas de pacientes com mucopolissacaridose tipo VI, identificados pela fibronasolaringoscopia (FNL), e compará-los com as alterações na polissonografia (PSG). DELINEAMENTO: Estudo transversal. MÉTODOS: Incluíram-se todos os pacientes com MPS tipo VI, com idade entre 14 e 24 anos, que fazem acompanhamento no Serviço de Genética do Hospital de Clínicas de Porto Alegre. Coletaram-se informações clinico-epidemiológicas dos pais ou responsáveis por meio de entrevista. Realizou-se PSG de noite inteira, classificada em normal, leve, moderada ou gravemente alterada. FNL foi efetuada em consultório, sem sedação, entre 7 dias antes e 7 dias após a PSG. As fibronasolaringoscopias foram gravadas em DVD e analisadas com cegamento para os achados na PSG. A FNL foi classificada em 1- sem obstrução, 2- obstrução leve, 3 - obstrução moderada ou 4 - obstrução grave de vias aéreas, de acordo com o maior escore obtido nas diferentes regiões. RESULTADOS: Avaliaram-se 11 pacientes com MPS tipo VI, sendo 7 (63,6%) do sexo masculino. Na FNL, oito (72,7%) apresentaram obstrução grave, dois (18,2%) obstrução moderada e um (9,1%), obstrução leve de vias aéreas. Na PSG, nove pacientes (81,8%) apresentaram síndrome da apneia obstrutiva do sono (SAOS). Destes, cinco (45,5%) apresentaram SAOS leve, três (27,2%) SAOS moderada e um (9,1%) SAOS grave. Encontrou-se hipertrofia moderada a grave das conchas nasais em 81,8% dos sujeitos e 64% apresentaram obstrução grave em região supraglótica. Não houve associação entre os achados da FNL e da PSG (p=0,454; kappa = - 0,09; IC 95%: - 0,34 a 0,17), demonstrando que não há concordância entre os métodos de avaliação. CONCLUSÃO: A apneia apresenta alta prevalência na amostra e não se correlaciona com o grau de obstrução da via aérea superior. / INTRODUCTION: Mucopolysaccharidosis (MPS) is a lysosomal storage disease that affects an enzyme responsible for the degradation of glycosaminoglycans (GAGs). Partially degraded GAGs accumulate in several tissues, such as the upper airways, which leads to the development of obstructive sleep apnea (OSA) in these patients. OBJECTIVE: To describe airway findings in mucopolysaccharidosis type VI patients, identified with flexible fiberoptic laryngoscopy (FFL), and compare it with polysomnography (PSG) abnormalities. STUDY DESIGN: Cross-sectional study. METHODS: All MPS VI diagnosed patients, age ranging from 14 to 24 years, followed at the Genetic Division of Hospital de Clinicas de Porto Alegre were included. Clinical and epidemiological data were obtained by an interview with parents. Overnight PSG was performed, and results were classified as normal or mildly, moderately or severely abnormal. FFL was performed at the outpatient clinics, without sedation, between 7 days prior and seven days after PSG. Flexible fiberoptic laryngoscopies were recorded in DVD and analyzed by a blind researcher. FFL was classified as 1 - no obstruction, 2 - mild obstruction, 3 - moderate obstruction or 4 - severe obstruction of the airways, using the highest score obtained in all the regions. RESULTS: Eleven patients with MPS VI were included, and seven (63.6%) were males. Eight (72.7%) had severe obstruction of the airways, two (18.2%) had moderate obstruction, and one (9.1%) had mild obstruction at FFL. At PSG, nine (81.8%) patients had obstructive sleep apnea syndrome (OSAS). Of these, five (45.5%) were mild, three (27.2%) moderate, and one (9.1%) severe OSAS. Moderate to severe hypertrophy of the nasal turbinates was found in 81.8% of the patients, and 64% had severe infiltration of the supraglotic area. There was no association between FFL and PSG findings (p=0.454; kappa= -0.09; CI= -0.34 to 0.17), demonstrating no agreement between the two methods. CONCLUSIONS: In the present study, all patients with MPS showed some degree of airway obstruction. As there was no correlation between FFL and PSG findings, we suggest performing PSG in all subjects with MPS in order to determine disease severity.

Orientador: Carlos Eduardo Steiner / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciencias Medicas / Made available in DSpace on 2018-08-10T08:47:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Morini_SandraRegina_M.pdf: 2171982 bytes, checksum: 43545a3cec722564439f5853d48c9de2 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: A mucopolissacaridose tipo II (MPS II) é uma doença de depósito lisossômico rara causada pela deficiência da atividade da enzima iduronato-2-sulfatase. Essa enzima é responsável pelo catabolismo de dois Glicosaminoglicanos (GAGs) diferentes, o sulfato de dermatan e o sulfato de heparan. O acúmulo lisossômico desses GAGs causa disfunção de células, tecidos e órgãos, sendo que o envolvimento do Sistema Músculo-esquelético se deve ao acúmulo essencial em articulações e no tecido conectivo. A MPS II abrange muitos aspectos e dois fenótipos são reconhecidos, o leve e o grave, que representam os dois pontos extremos de um vasto espectro da gravidade clínica. O objetivo desse estudo foi caracterizar o Sistema Músculo-esquelético de uma amostra de sujeitos com MPS II, relacionando as conseqüências biomecânicas e funcionais. Foram encontradas alterações biomecânicas, principalmente em articulações dos membros superiores, que interferiram em algumas atividades funcionais dos sujeitos do estudo. Através da goniometria, observou-se uma defasagem nas amplitudes de movimentos de várias articulações, especialmente em ombros e cotovelos. Os sujeitos apresentaram perda de força muscular em diversos grupos musculares, principalmente flexores e extensores dos dedos das mãos e pronadores e supinadores do antebraço. Foram observadas algumas alterações posturais características e disostose múltipla em todos os indivíduos. Tais alterações contribuíram para os déficits encontrados nas atividades de vida diária. As escalas PEDI e FIM foram aplicadas e os resultados demonstraram uma relação de maiores déficits em tarefas ligadas com as funções de membros superiores, tais como: pentear os cabelos, vestir uma camiseta e amarrar os sapatos / Abstract: Mucopolysaccharidosis type II (MPS-II) is a rare lysosomal storage disorder caused by deficiency in the activity of the enzyme iduronate-2-sulphatase. This enzyme is responsible for the catabolism of two different glycosaminoglycans (GAGs), dermatan sulfate and heparan sulfate. Lysosomal accumulation of these glycosaminoglycan molecules results in cell, tissue and organ dysfunction. The musculoskeletal system involvement is due to essential accumulated glycosaminoglycans in joints and connective tissue. MPS-II has many clinical features and includes two recognized clinical entities, mild and severe, that represent two ends of a wide spectrum of clinical severity. The aim of this study was to describe the musculoskeletal system in a sample of subjects with MPS-II relating the biomechanics and functional consequences. Biomechanical alterations were found, essentially in superior limbs joints that interfered in some functional activities of the subjects in the study. Deficit in movement amplitude in many joints, especially shoulders and elbows, was observed through the goniometry. The subjects showed force loss in several muscular groups, especially the flexors and extensors of the fingers as well as pronators and supinators. Dysostosis multiplex was seen in all individuals and typical postural changes were noted. These alterations contributed with the deficits in daily activities. PEDI and FIM scales was applied and the results demonstrated larger deficits in tasks with the functions of superior members, such as: to comb the hair, to dress a shirt and to tie the shoes / Mestrado / Saude da Criança e do Adolescente / Mestre em Saude da Criança e do Adolescente

INTRODUÇÃO: As mucopolissacaridoses (MPS) são doenças de depósito lisossômico, caracterizadas pela deficiência de enzimas lisossômicas envolvidas na degradação dos glicosaminoglicanos (GAGs). O acúmulo anormal dessas macromoléculas no interior dos lisossomos provoca alterações estruturais e funcionais, de caráter multissistêmico e progressivo. Os GAGs acumulados também são excretados na urina, onde podem ser identificados através de diversos métodos bioquímicos. Estas doenças estão presentes em todos os grupos étnicos e a incidência conjunta das MPS, é estimada entre 1:10.000 a 1:25.000 nascidos vivos. (Baehner, 2005). A causa das MPS é a deficiência de uma enzima específica na rota de degradação dos GAGs. As MPS são classificadas segundo o tipo de substrato (GAGs) acumulado e a enzima específica deficiente. Na síndrome de Morquio A, ou mucopolissacaridose tipo IVA (MPS IVA), o substrato acumulado é o queratan sulfato e a enzima deficiente é a N-acetilgalactosamina-6-sulfatase. (GALNS). Os pacientes afetados por MPS IVA apresentam baixa estatura, disostose múltipla, opacidade de córnea, entre outros sinais e sintomas. O desenvolvimento psicomotor e mental é normal. O método de detecção inicial das MPS baseia-se na identificação dos GAGs, que são excretados em excesso na urina destes pacientes. A presença de queratan sulfato na eletroforese ou a detecção de níveis aumentados na dosagem quantitativa, direciona a investigação laboratorial para a MPS IV. O diagnóstico definitivo se estabelece através da medida da atividade enzimática em leucócitos ou fibroblastos, onde se constata a deficiência enzimática. OBJETIVOS: Este estudo teve como objetivo principal, tornar disponível um novo método, mais simples, rápido e acessível, para o diagnóstico bioquímico de mucopolissacaridose tipo IVA, utilizando amostras de sangue impregnadas em papel filtro (SIPF). MATERIAIS E MÉTODOS: Amostras de SIPF e leucócitos de 35 pacientes de ambos os sexos, com idade entre 3 e 47 anos, com diagnóstico previamente estabelecido de MPS IVA, pelo método convencional, em leucócitos e /ou fibroblastos, foram analisadas. Para o estabelecimento dos valores de referência, foram estudadas amostras de leucócitos e de SIPF de 54 indivíduos saudáveis (18-50 anos), de ambos os sexos. Após assinatura do termo de consentimento, amostras de sangue periférico de pacientes e controles, foram coletadas, para a obtenção de leucócitos e sangue impregnado em papel filtro.(SIPF). Os ensaios enzimáticos foram realizados nas amostras de leucócitos e SIPF, simultaneamente, para comparar os resultados. RESULTADOS: Os resultados obtidos nos ensaios enzimáticos de todos os pacientes apresentando MPS IVA, confirmaram a deficiência da atividade enzimática em ambos materiais (leucócitos e SIPF) com uma diferença estatisticamente significativa em relação ao grupo controle. (Mann-Witney U test, p< 0,001). Neste estudo, a medida de GALNS em amostras de SIPF permitiu a identificação dos pacientes com MPS IVA, com sensibilidade de 100 %. Os testes de estabilidade realizados nas amostras de SIPF indicaram que amostras coletadas para a medida da atividade de GALNS devem ser mantidas a 4ºC sempre que possível, sendo estáveis nesta temperatura por mais de 30 dias. CONCLUSÕES: Nas condições utilizadas, amostras de SIPF se mostraram adequadas para a identificação segura de pacientes com MPS tipo IVA. O método que utiliza amostras de SIPF é mais acessível e rápido, simplificando a etapa de coleta e transporte, podendo ser utilizado para detectar pacientes afetados, especialmente em áreas de difícil acesso para a coleta e transporte de amostras líquidas. / INTRODUCTION: Mucopolysaccharidosis (MPS) are lysosomal deposit diseases characterized by lysosomal enzymes deficiency involved in the degradation of glycosaminoglycans (GAGs). The abnormal accumulation of these macromolecules inside the lysosomes provokes structural and functional alterations multi-systemically and progressively. The accumulated GAGs are also excreted in the urine, where they may be identified through many different biochemical methods. These diseases occur among all ethnical groups and the combined incidence of MPS is estimated at 1:10.000 to 1:25.000 live births. (Baehner, 2005). The MPS’ cause is the deficiency of a specific enzyme in the GAGs degradation route. The MPS are classified according to a type of substrate accumulated (GAGs) and the deficiency of a specific enzyme. In Morquio syndrome A or Mucopolysaccharidosis type IVA (MPS IVA), the accumulated substrate is the keratan sulfate and the deficient enzyme is the N-acetylgalactosamine-6-sulfatase (GALNS). The patients affected by MPS IVA present short stature, dysostosis multiplex, corneal opacity, among others signs and symptoms. The cognitive and mental developments are normal. The MPS initial detection method is based on the identification of the GAGs which are excreted in the patients’ urine. The presence of the keratan sulphate in the electrophoresis or the detection of the increased levels in the quantitative dosage directs the laboratory investigation to MPS IV. The definitive diagnosis is established through measuring the enzymatic activity in leukocytes or fibroblasts, in which the enzymatic deficiency is proved. OBJECTIVE: This study’s main purpose is to offer an original, simpler, faster and more accessible method for biochemical diagnosis of Mucopolysaccharidosis type IVA using dried blood samples (DBS). MATERIALS AND METHODS: DBS and leukocytes from 35 patients from both sexes between 3 and 47 years of age with previously established diagnosis of MPS IVA through the conventional method in leukocytes and/or fibroblasts were analyzed. In order to establish reference values DBS and leukocytes samples from 54 healthy people (18-50 years of age) from both sexes were studied. After signing a paper consent form, peripheral blood samples from patients and controls were collected for obtaining leukocytes and dried blood samples (DBS). To validate the method, we made a simultaneous GALNS assay in leukocytes and DBS. RESULTS: The results obtained in the enzymatic assays from all patients presenting MPS IVA confirmed the deficiency of enzymatic activity in both materials (leukocytes and DBS) with a significant statistical difference in relation to the control group. (Mann-Witney U tes, p< 0,001). In this study, the quantity of GALNS in DBS allowed the identification of patients with MPS IVA with sensibility of 100%. The stability tests indicate that DBS samples collected for measuring the activity of GALNS must be kept at 4ºC whenever possible, being stable in this temperature for more than 30 days. CONCLUSION: In the used conditions, DBS were adequate for a safe identification of patients with MPS type IVA. The method which utilizes DBS is cheaper and faster, what simplifies the collection and transportation stage and can be used to detect affected patients especially in difficult access areas for the collection and transportation of liquid samples.

INTRODUÇÃO: As mucopolissacaridoses (MPSs) formam um grupo raro de doenças congênitas lisossômicas de depósito, relacionadas a desordens do metabolismo dos glicosaminoglicanos (GAG). Os GAG, parcialmente degradados, acumulam-se nos diversos tecidos do organismo, principalmente das vias aéreas superiores, levando a apneia obstrutiva do sono nesses pacientes. OBJETIVO: Descrever os achados em vias aéreas de pacientes com mucopolissacaridose tipo VI, identificados pela fibronasolaringoscopia (FNL), e compará-los com as alterações na polissonografia (PSG). DELINEAMENTO: Estudo transversal. MÉTODOS: Incluíram-se todos os pacientes com MPS tipo VI, com idade entre 14 e 24 anos, que fazem acompanhamento no Serviço de Genética do Hospital de Clínicas de Porto Alegre. Coletaram-se informações clinico-epidemiológicas dos pais ou responsáveis por meio de entrevista. Realizou-se PSG de noite inteira, classificada em normal, leve, moderada ou gravemente alterada. FNL foi efetuada em consultório, sem sedação, entre 7 dias antes e 7 dias após a PSG. As fibronasolaringoscopias foram gravadas em DVD e analisadas com cegamento para os achados na PSG. A FNL foi classificada em 1- sem obstrução, 2- obstrução leve, 3 - obstrução moderada ou 4 - obstrução grave de vias aéreas, de acordo com o maior escore obtido nas diferentes regiões. RESULTADOS: Avaliaram-se 11 pacientes com MPS tipo VI, sendo 7 (63,6%) do sexo masculino. Na FNL, oito (72,7%) apresentaram obstrução grave, dois (18,2%) obstrução moderada e um (9,1%), obstrução leve de vias aéreas. Na PSG, nove pacientes (81,8%) apresentaram síndrome da apneia obstrutiva do sono (SAOS). Destes, cinco (45,5%) apresentaram SAOS leve, três (27,2%) SAOS moderada e um (9,1%) SAOS grave. Encontrou-se hipertrofia moderada a grave das conchas nasais em 81,8% dos sujeitos e 64% apresentaram obstrução grave em região supraglótica. Não houve associação entre os achados da FNL e da PSG (p=0,454; kappa = - 0,09; IC 95%: - 0,34 a 0,17), demonstrando que não há concordância entre os métodos de avaliação. CONCLUSÃO: A apneia apresenta alta prevalência na amostra e não se correlaciona com o grau de obstrução da via aérea superior. / INTRODUCTION: Mucopolysaccharidosis (MPS) is a lysosomal storage disease that affects an enzyme responsible for the degradation of glycosaminoglycans (GAGs). Partially degraded GAGs accumulate in several tissues, such as the upper airways, which leads to the development of obstructive sleep apnea (OSA) in these patients. OBJECTIVE: To describe airway findings in mucopolysaccharidosis type VI patients, identified with flexible fiberoptic laryngoscopy (FFL), and compare it with polysomnography (PSG) abnormalities. STUDY DESIGN: Cross-sectional study. METHODS: All MPS VI diagnosed patients, age ranging from 14 to 24 years, followed at the Genetic Division of Hospital de Clinicas de Porto Alegre were included. Clinical and epidemiological data were obtained by an interview with parents. Overnight PSG was performed, and results were classified as normal or mildly, moderately or severely abnormal. FFL was performed at the outpatient clinics, without sedation, between 7 days prior and seven days after PSG. Flexible fiberoptic laryngoscopies were recorded in DVD and analyzed by a blind researcher. FFL was classified as 1 - no obstruction, 2 - mild obstruction, 3 - moderate obstruction or 4 - severe obstruction of the airways, using the highest score obtained in all the regions. RESULTS: Eleven patients with MPS VI were included, and seven (63.6%) were males. Eight (72.7%) had severe obstruction of the airways, two (18.2%) had moderate obstruction, and one (9.1%) had mild obstruction at FFL. At PSG, nine (81.8%) patients had obstructive sleep apnea syndrome (OSAS). Of these, five (45.5%) were mild, three (27.2%) moderate, and one (9.1%) severe OSAS. Moderate to severe hypertrophy of the nasal turbinates was found in 81.8% of the patients, and 64% had severe infiltration of the supraglotic area. There was no association between FFL and PSG findings (p=0.454; kappa= -0.09; CI= -0.34 to 0.17), demonstrating no agreement between the two methods. CONCLUSIONS: In the present study, all patients with MPS showed some degree of airway obstruction. As there was no correlation between FFL and PSG findings, we suggest performing PSG in all subjects with MPS in order to determine disease severity.

Objetivo: Analisar os aspectos clínicos, bioquímicos e moleculares uma família com vários membros afetados por duas doenças ligadas ao X: mucopolisacaridose II e miopia de alto grau. Métodos: Na avaliação familiar de um paciente com Mucopolissacaridose II se descobrem vários meninos afetados pela mesma doença e outros por miopia de alto grau. Os pacientes com MPS II foram estudados com testes clínicos, bioquímicos e moleculares. Os pacientes com miopia foram submetidos a um exame oftalmológico completo, incluindo retinografia, teste de Isihara e eletroretinografia. Resultados e Discussão: O primeiro resultado encontrado na análise de DNA do caso índice foi uma mutação comum no exon 8 (G374G), presente em todos os meninos afetados e ausente nos irmãos normais. Surpreendentemente, a alteração encontrada nos hemizigotos não foi detectada nas heterozigotas obrigatórias, por razões não esclarecidas. Adicionalmente, quando da análise completa do gene da IDS foi encontrado nos afetados e portadoras um rearranjo complexo, com inversão entre o gene e o pseudogene, o que é provavelmente a causa da doença. A miopía encontrada em cinco meninos da mesma irmandade foi de - 9 a - 18 D. Três deles apresentavam nistagmo, e dois estrabismo. A retinografía mostrou mudanças fundoscópicas típicas. O eletroretinograma e o teste a cor de Ishihara foram normais. Conclusões: A mucopolissacaridose II é causada pela deficiência da enzima iduronato- 2-sulfatase, codificada por um gene localizado na região Xq28, com elevada heterogeneidade observada em diferentes populações relatadas na literatura. Em relação à miopia, os resultados encontrados na pesquisa bibliográfica revelaram 12 formas autossômicas e 2 ligadas ao X. A miopia de alto grau ligada ao X, com teste de cor normal, permite descartar a MYP1, enquanto a presença de nistagmo e de estrabismo descarta a MYP13. A presença de duas doenças ligadas ao X em uma mesma família parece ser muito rara, não tendo sido descrita previamente na literatura. / Purpose: To study the clinical, biochemical and molecular aspets of a family with several members affected by two X-linked diseases: mucopolysaccharidosis II and high-grade myopia. Methods: On the family study of a patient with Mucopolysaccharidosis II it was discovered several boys affected by the same disease and others by high-grade myopia. The patients with MPS II were studied with clinical, biochemical and molecular tests. The patients with myopia were submitted to a complete ophthalmologic evaluation, including retinography, Ishihara test and electroretinography. Results and Discussion: The first result found on the DNA analysis of the index case was a common mutation on exon 8 (G374G), also found in all affected boys but not on their normal brothers. The abnormality found on the affected patients was not found on the obligatory carriers, due to reasons so far not understood. In addition, on the full analysis of the IDS gene it was found a complex rearrangement, with inversion involving gene and pseudogene, which is probably the cause of the disease. The myopia found in five boys of the same sibship was of -9 to -18 D. Three of them presented nistagmus, and two strabismus. The retinography showed typical fundoscopic findings. The electroretinogram and the Ishihara color test were normal. Conclusions: The mucopolysaccharidosis II is caused by the deficiency of the enzyme iduronate-2-sulfatase, codified by a gene mapped to Xq28, with high heterogeneity observed in different populations, reported on the literature. Concerning the myopia, the results found on the bibliography search indicated 12 autosomic and 2 X-linked forms. The X-linked high-grade myopia, with normal color test, allow us to discard MYP1. The presence of nystagmus and strabismus discards MYP13. The occurrence of two X-linked diseases in the same family seems to be very rare, and was not described previously in the literature.

Realizamos um estudo transversal prospectivo com o objetivo de determinar a prevalência de apnéia obstrutiva do sono em um grupo de pacientes sul-americanos com mucopolissacaridose tipo VI sem tratamento prévio ou atual com terapia de reposição enzimática ou transplante de medula óssea. Os critérios de inclusão foram: ter 4 anos ou mais de idade e confirmação bioquímica da doença (níveis reduzidos da atividade da arilsulfatase B, aumento de glicosaminoglicanos (GAGs) urinários e atividade normal de outra sulfatase). Foram avaliados 28 pacientes através de anamnese, exame físico, ecocardiograma Doppler transtorácico e polissonografia realizada em noite inteira. A amostra estudada tinha 14 (50%) meninos. No momento da avaliação, a média de idade foi de 98,5 meses e a média de idade do diagnóstico de MPS VI foi de 48,4 meses. Em 88% da amostra os sintomas iniciaram com menos de 36 meses e em 27% das famílias houve relato de consangüinidade entre os pais. As manifestações clínicas mais freqüentes durante o sono foram roncos e apnéias observadas. Ao exame físico, 78,6% apresentavam macroglossia e 82,1% deformidade torácica tipo pectus carinatum. Três (10,71%) pacientes já tinham realizado adenotonsilectomia e 6 (21,42%) adenoidectomia isoladamente. Os dados polissonográficos evidenciaram apnéia obstrutiva do sono em 23 (85,1%) pacientes, sendo 4 com transtorno leve, 5 moderado e 14 grave. A média do índice de apnéia hipopnéia (IAH) foi de 19,84 ± 26,25 eventos/hora, da saturação periférica da oxihemoglobina (SpO2) 93,25 ± 5,06%, do nadir da SpO2 80,29 ± 10,01% e do pico do dióxido de carbono final exalado (EtCO2) 44,1 ± 6,01 mmHg. A ocorrência de apnéias centrais foi rara. Quatorze indivíduos da amostra (50%) tiveram evidência de hipertensão pulmonar (HP) documentada através de ecocardiograma. Foi observada associação positiva entre a média e o nadir da SpO2 mais baixos e a presença de HP. No grupo com HP, a média e o nadir da SpO2 foram de 91,2 ± 6,4% e 75,4 ± 10,9% respectivamente, enquanto que nos pacientes sem HP os valores de média e nadir da SpO2 foram 95,3 ± 1,8% e 85,2 ± 6,1% respectivamente (p=0,037 para média; p=0,007 para nadir). A presença de apnéias observadas durante o sono foi a variável mais importante em predizer HP nessa amostra (p=0,016; OR 9,9; IC 1,5 a 63,7). As manifestações clínicas sugestivas de alterações respiratórias durante o sono não apresentaram correlação significativa com o IAH, a média e o nadir de SpO2 e o pico de EtCO2. Também não houve correlação significativa entre a excreção urinária de GAGS e a atividade enzimática com resultado da polissonografia e do ecocardiograma. Concluímos que a prevalência de apnéia obstrutiva do sono nos pacientes com mucopolissacaridose tipo VI é elevada e o nível de dessaturação apresenta correlação positiva com a presença de hipertensão pulmonar. Os sintomas durante o sono não apresentaram associação com o resultado da polissonografia. A presença de apnéias observadas durante o sono foi a variável mais importante para predizer HP. / This prospective cross-sectional study was conducted to determine the prevalence of obstructive sleep apnea in a group of South American patients with mucopolysaccharidosis type VI who had no previous or current treatment with enzyme replacement or bone marrow transplant. Inclusion criteria were: age 4 years or older; and biochemical confirmation of the disease – reduced arylsulfatase B activity, increased glycosaminoglycans (GAGs) in urine, and normal activity of at least one other sulfatase. Twenty-eight patients were examined and data were collected from clinical history, physical examination, transthoracic Doppler echocardiogram and overnight polysomnography. Of the 28 participants, 14 (50%) were boys; mean age at evaluation was 98.5 months, and mean age at MPS diagnosis, 48.4 months. Symptoms started before 38 months of age in 88% of the sample; 27% reported parental consanguinity. The most frequent clinical symptoms during sleep were snoring and witnessed apnea. Physical examination revealed that 78.6% had macroglossia, and 82.1%, pectus carinatum. The most frequent clinical symptoms during sleep were snoring and witnessed apnea. Physical examination revealed that 78.6% had macroglossia, and 82.1%, pectus carinatum. Three (10.71%) patients had already undergone adenotonsillectomy, and 6 (21.42%), isolated adenoidectomy. Polysomnography results showed that 23 (85.1%) patients had obstructive sleep apnea: 4 mild, 5 moderate, and 14 severe. Mean apnea-hypopnea index (AHI) was 19.84 ± 26.25 events/hour, oxygen saturation (SpO2), 93.25 ± 5.06%, SpO2 nadir, 80.29 ± 10.01%, and peak end-tidal carbon dioxide (EtCO2), 44.1 ± 6.01 mmHg. Central apneas were rare. Pulmonary hypertension (PH) was detected by echocardiography in 14 (50%) patients. Lower SpO2 mean and nadir were positively associated with PH. In the group of patients with PH, SpO2 mean and nadir were 91.2 ± 6.4% and 75.4 ± 10.9%, and in the group without PH, 95.3 ± 1.8% and 85.2 ± 6.1% (p=0.037 for mean; p=0.007 for nadir). Witnessed apneas during sleep were the most important variable to predict PH in this sample (p=0.016; OR 9.9; CI, 1.5 to 63.7). Clinical signs suggestive of respiratory abnormalities during sleep were not significantly correlated with AHI, SpO2 mean and nadir, or peak EtCO2. There was no significant correlation between GAGs in urine or enzyme activity and polysomnography or echocardiogram results. The prevalence of obstructive sleep apnea in patients with mucopolysaccharidosis type VI was high, and the level of desaturation was positively correlated with the presence of pulmonary hypertension. Symptoms observed during sleep were not associated with polysomnography results. Witnessed apneas during the sleep were the most important variable to predict PH.

A Mucopolissacaridose tipo I (MPS I) é causada pela deficiência da α-Liduronidase (IDUA), uma hidrolase lisosomal responsável pela degradação dos glicosaminoglicanos (GAG) heparan e dermatan sulfato. Diversos processos bioquímicos e fisiológicos são afetados pelo acúmulo desses substratos nas células, levando a uma condição patológica multisistêmica. Apesar dos benefícios clínicos obtidos com os tratamentos atualmente disponíveis, várias limitações têm sido relatadas, sendo necessária a busca de novas estratégias terapêuticas. Uma abordagem promissora de terapia gênica/celular para o tratamento da MPS I é a microencapsulação de células geneticamente modificadas. Neste trabalho, produzimos microcápsulas com células recombinantes superexpressando IDUA, as quais foram implantadas em camundongos MPS I a fim de avaliar sua eficiência como uma terapia. No primeiro estudo, as cápsulas foram implantadas no tecido subcutâneo para um tratamento de 120 dias. A atividade de IDUA no soro teve um leve aumento nos primeiros 45 dias. Depois de 120 dias, a atividade de IDUA foi detectada no fígado, rim e coração. A dosagem bioquímica do acúmulo de GAG nos tecidos mostrou níveis reduzidos no rim. A análise histológica confirmou esses resultados e, de modo interessante, mostrou uma reorganização no parênquima hepático com menos células vacuolizadas. Além disso, as microcápsulas foram recuperadas para análise histológica e foi observada a presença de células inflamatórias e uma camada fibrótica em torno das cápsulas. O segundo estudo foi um tratamento de 60 dias com as microcápsulas implantadas no epíplon. Os níveis de IDUA no soro foram transitórios durante o tratamento e 60 dias depois da implantação a atividade enzimática foi detectada apenas no coração. A avaliação do acúmulo de GAG não apresentou diferenças entre os camundongos MPS I tratados e não tratados. Em ambos os estudos, alguns animais foram utilizados para um experimento em curto prazo e um aumento nos níveis de IDUA foi observado nos tecidos 24 horas após a implantação das cápsulas. Concluindo, as células microencapsuladas foram capazes de corrigir alguns aspectos da doença. No entanto, fatores como uma resposta imune contra a enzima e ao biomaterial, ou a dose de células nas cápsulas, podem ter prejudicado a eficiência do tratamento, sugerindo que modificações na técnica são necessárias para obter um melhor desempenho. / Mucopolysaccharidosis type I (MPS I) is caused by a deficiency of α-Liduronidase (IDUA), a lysosomal hydrolase responsible for the degradation of the glycosaminoglycans (GAG) heparan and dermatan sulfate. The consequent accumulation of these substrates throughout the cells affects several biochemical and physiological processes, leading to multisystemic pathological condition. Although the clinical benefits of the treatments currently available, several limitations have been noted and the search for alternative therapeutic strategies are necessary. A promising gene/cell therapy approach for treating MPS I is the microencapsulation of genetically modified cells. In this work, we produced microcapsules containing recombinant cells overexpressing IDUA, which were implanted in MPS I mice in order to evaluate their efficiency as a treatment. In the first study, capsules were implanted in the subcutaneous tissue for a 120-days treatment. Serum IDUA activity was slightly increased in the first 45 days. After 120 days, IDUA activity was detected in the liver, kidney and heart. The biochemical measurement of GAG accumulation in the tissues revealed decreased levels in the kidney. The histological analysis confirmed these results and, interestingly, showed a reorganization of the hepatic parenchyma with less cell vacuolization. In addition, microcapsules were retrieved for histological analysis and it was observed the presence of inflammatory cells and a fibrotic layer around the capsules. The second study was a 60- day treatment with the microcapsules implanted in the omentum. Serum IDUA levels were transient over treatment and 60 days post-implantation the enzyme activity was detected only in the heart. The evaluation of GAG storage did not reveal differences between treated and untreated MPS I mice. In both studies, some animals were used for a shortterm experiment and increased IDUA levels were observed in the tissues 24 h after capsules implantation. In conclusion, microencapsulated cells were able to correct some aspects of the disease. However, factors such as immune response against the enzyme and the biomaterial or the dose of cells in the capsules could be impairing the efficiency of the treatment, suggesting that modifications on the technique are necessary to achieve a better performance.