Genes envolvidos na via de sinalização do FGFR1
O complexo de sinalização do FGFR1 tem um papel crucial na migração dos neurônios olfatórios e de GnRH, agindo em sinergia com a anosmina-1, e seu envolvimento na patogênese do HHI congênito é bem conhecido (28, 31, 112, 113). O FGF8 é considerado o principal ligante do FGFR1
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na ontogenia dos neurônios GnRH, com algumas mutações descritas tanto em síndrome de Kallmann quanto em HHI normósmico (31). Posteriormente, outros genes envolvidos na via de sinalização do FGFR1 foram associados ao HHI, incluindo IL17RD, HS6ST1, FGF17, FLRT3 e SPRY4. Os genes IL17RD e HS6ST1 desempenham um papel na via de sinalização pós receptor, o FGF17 é um dos ligantes do FGFR1 e os genes FLRT3 e SPRY4, pertencem ao grupo de genes com expressão semelhante ao FGF8. Foi demonstrado que os genes FGF17, FLRT3 e SPRY4 interferem na regulação do crescimento de células neuronais em ratos, atuando como sinal de orientação (15, 83).
Mutações no gene IL17RD foram descritas, inicialmente, na síndrome de Kallmann associada a déficit auditivo e posteriormente em alguns casos de atraso constitucional do desenvolvimento (3, 15, 41). Estudos prévios sugeriram que apenas um defeito alélico no gene IL17RD, provavelmente, não seria suficiente para causar o fenótipo de HHI e que alelos afetados adicionais no mesmo ou em outros genes seriam necessários para o fenótipo de síndrome de Kallmann com perda auditiva(15,41). Portanto, sugeriu-se que variantes em heterozigose no IL17RD poderiam resultar em fenótipos endócrinos reprodutivos de gravidade variável (41). No paciente 15, portador de HHI normósmico com audição normal, foram identificadas duas variantes no IL17RD, uma missense em homozigose associada a uma frameshift em heterozigose. Esse paciente apresentava ainda variantes em heterozigose no FGFR1 e no DMXL2. As variantes do IL17RD e FGFR1 foram consideradas como patogênicas e provavelmente patogênicas, e do DMXL2, provavelmente benigna, porém não se sabe o grau de contribuição de cada uma dessas variantes para o fenótipo de HHI nesse paciente. Alterações no IL17RD haviam sido descritas apenas em pacientes com síndrome de Kallmann e atraso constitucional do desenvolvimento. O resultado atual expande a gama de fenótipos associados à esse gene.
Variantes nos genes FGF17 e SPRY4 foram descritas por Miraoui, et al. em pacientes tanto com síndrome de Kallmann quanto com HHI normósmico, e somente em pacientes com síndrome de Kallmann no gene
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FLRT3 (15). Em nosso estudo, todas as variantes nos genes FGF17, FLRT3 e SPRY4 foram classificadas como provavelmente patogênicas. A exceção foi a variante p.Ser241Tyr no gene SPRY4 identificada no paciente 17, classificada como benigna por estar presente nos bancos de dados ABraOM e GnomAD, inclusive em homozigose. Esse paciente apresentava também uma mutação no gene FGFR1 (p.Pro286fs) que já justificava seu diagnóstico molecular. No gene FLRT3, identificamos a variante p.Tyr274Cys na paciente 59, com olfato normal e surdez neurossensorial leve, diferente do fenótipo de síndrome de Kallmann sem alterações auditivas, inicialmente associado a esse gene(15). Considerando que o FLRT3 é um gene com associação ao HHI relativamente recente e que faz parte da via de expressão do FGF8, que manifesta-se tanto com anosmia quanto HHI normósmico, é pertinente hipotetizar que as peculiaridades fenotípicas aqui descritas são uma ampliação do conhecimento do espectro de manifestações clínicas desse gene.
NSMF (NELF)
O gene NSMF é expresso nas células sensoriais olfatórias e de GnRH durante o desenvolvimento embrionário, e o produto de sua transcrição age como uma molécula guia comum tanto para os axônios olfatórios quanto para os neurônios de GnRH (96). Variantes missenses em heterozigose foram descritas nesse gene associadas tanto ao HHI normósmico quanto à síndrome de Kallmann (98, 99). Das duas variantes identificadas no gene NSMF, a p.Val485Ile no paciente 71 com HHI normósmico foi considerada VUS por estar presente ABraOM (66). A variante p.Ala241Thr, provavelmente patogênica, foi identificada no paciente 70, com síndrome de Kallmann, hipoacusia e assimetria corporal. Até o momento, essas características não haviam sido descritas associadas ao NSMF, ampliando o espectro fenotípico descrito para esse gene.
WDR11
O gene WDR11 codifica uma proteína expressa durante o desenvolvimento na via migratória dos neurônios olfatórios e produtores de
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GnRH (106). Variantes em heterozigose no gene WDR11 foram previamente descritas associadas tanto ao fenótipo de síndrome de Kallmann quanto ao de HHI normósmico (95). Outros grupos pesquisaram o WDR11 em pacientes com HHI congênito, mas após a publicação inicial, nenhuma outra alteração patogênica foi descrita nesse gene (107, 108). Identificamos apenas uma variante provavelmente patogênica no gene WDR11, em um paciente com síndrome de Kallmann (paciente 64). Outras quatro variantes encontradas, foram consideradas de significado incerto (VUS) por estarem presentes no ABraOM (66) ou por ausência de segregação familiar. Esses resultados confirmam que mutações no WDR11 são causa muito rara de HHI congênito.
As semaforinas são uma classe de proteínas que agem como moléculas guia de axônios. Em camundongos, mutações nos genes Sema3A e Sema7A reduzem o número de neurônios de GnRH, sendo o Sema3A essencial para a migração de axônios vomeronasais, enquanto o sistema olfatório nas mutações no Sema7A parece estar inalterado. Portanto, considera-se o gene SEMA3A como um candidato para síndrome de Kallmann e o SEMA7A para HHI normósmico (100, 101). Variantes missense em heterozigose já foram descritas associadas a síndrome de Kallmann no gene SEMA3A (100, 101). No entanto, as variantes descritas na literatura no SEMA7A em pacientes com HHI estavam associadas à mutações deletérias em genes clássicos do HHI (KISS1R e KAL1) (32). Estudos funcionais prévios com a variante p.Arg733His no gene SEMA3A, na mesma posição da variante identificada no paciente 62 (p.Arg733Cys), demonstraram efeito deletério(101). Nesse mesmo estudo, apesar da previsão de efeito deletério in vitro, as variantes missense em heterozigose identificadas estavam associadas a oligogenicidade em genes clássicos do HHI, concluindo os autores que a sinalização insuficiente das semaforinas contribui para a patogênese da síndrome de Kallmann, mas permanecendo incerto o papel de variantes isoladas (101). Em nosso estudo, todas as variantes, tanto no SEMA3A quanto no SEMA7A, foram identificadas isoladas nos pacientes, e por terem sido encontradas também
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em bando de dados de indivíduos sem o fenótipo de HHI, e no caso da variante p.Arg136Trp/WT no SEMA7A ainda com segregação familiar negativa, foram todas consideradas de significado incerto (VUS), portanto não esclarecedoras do diagnóstico molecular dos pacientes.
Genes associados a síndromes neurológicas
Variantes no gene DMXL2 foram recentemente associadas a uma síndrome complexa envolvendo hipogonadismo hipogonadotrófico, hipotireoidismo central, hipoglicemia neonatal grave progredindo para diabetes mellitus insulino-dependente não autoimune, além de desmielinização periférica com polineuropatia e retardo mental. Familiares carreadores de variante em heterozigose não demonstravam qualquer fenótipo, atribuindo-se padrão de herança autossômica recessiva para as endocrinopatias relacionadas a esse gene (102). Em nosso estudo, variantes em heterozigose foram identificadas em quatro pacientes, três com HHI normósmico e um com síndrome de Kallmann associada a surdez (pacientes 15, 65, 66 e 67). Há descrições que variantes missenses em heterozigose nesse gene possam causar o fenótipo de surdez (103), característica presente no paciente 66, portador da variante p.Arg1756His/WT. No entanto, a etiopatogenia do HHI nesses pacientes não pode ser atribuída às variantes no DMXL2, sendo todas consideradas benignas por estarem em heterozigose. O paciente 15 apresentava ainda variantes em oligogenicidade nos genes FGFR1 e IL17RD, suficientes para justificar seu quadro reprodutivo.
Identificamos variantes em heterozigose nos genes POLR3A, POLR3B, PNPLA6, RNF216 e DMXL2, todos associados a raras descrições de HHI associado a síndromes com manifestações neurológicas (ataxia cerebelar ou síndrome desmielinizante), com padrão de herança autossômica recessiva (37, 38, 82, 93). Devido à presença em bancos de dados de indivíduos sem o fenótipo de HHI, ausência de segragação familiar e por se apresentarem em heteroziogse, essas variantes foram classificadas como
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beningas ou provavelmente benignas, portanto descartadas como esclarecedoras do diagnóstico molecular desses pacientes.