Metotrexato e o impacto sobre a Substância Branca

Estudos conduzidos nas últimas décadas apontam para alterações no

neurodesenvolvimento associadas aos efeitos neurotóxicos dos fármacos e da radiação ionizante (REFS). A principal hipótese utilizada para explicar as alterações neurocognitivas

encontradas em sobreviventes do câncer é a de que danos difusos de substância branca, induzidos pelo tratamento antineoplásico direcionado ao SNC, causam prejuízos em funções cognitivas fundamentais. Corroborando tais achados, dados de neuroimagem quantitativa apontam para a presença de alterações estruturais no cérebro de pacientes sobreviventes, como atrofia devido à perda de substância branca (Reddick et al., 2014; Riggs et al., 2014; Palmer et al., 2012; Aukema et al., 2009; Mabbot et al., 2008).

A quimioterapia tem sido apontada como uma importante fonte de danos ao SNC, notadamente no contexto do neurodesenvolvimento. Alguns estudos buscam relacionar declínios neurocognitivos ao uso de fármacos específicos nas diferentes etapas do tratamento quimioterápico profilático, dando destaque à citarabina, aos corticoesteróides e ao MTX. Entretanto, a necessidade do uso combinado dos fármacos dificulta o estabelecimento de relações precisas entre um agente químico específico e um déficit neurocognitivo tardio peculiar associado à sua administração (Nathan et al., 2007). Contudo, acumulam-se evidências científicas que sugerem a associação do MTX a danos estruturais e funcionais no tecido cerebral, expressos na redução de volume e nos prejuízos microestruturais às substâncias branca e cinzenta (Jacola et al, 2016; Kaiser, Bledowski, & Dietrich, 2014).

No tocante à fisiopatologia deste fármaco, tem-se a consideração das diversas vias metabólicas pelas quais o MTX é administrado e, por isso, compreendido como principal responsável pela neurotoxicidade do tratamento. A toxicidade por MTX em crianças tratadas para LLA oscila entre 3% e 18%, de acordo com a dose e via de administração, sendo as modalidades de introdução do fármaco no organismo pelo meio intravenoso e IT as mais relatadas pela literatura enquanto fontes de danos. Soma-se a esta variável, a idade do paciente (precocidade aumenta o risco) e irradiação craniana associada. Em um estudo que investigou pacientes tratados para linfoma primário no SNC, a incidência de neurotoxicidade entre aquelas que receberam quimioterapia à base de MTX foi de 30% (Naidich et al., 2015).

No que diz respeito ao MTX, sabe-se que este é um agente quimioterápico ciclo- específico, classificado como antagonista do ácido fólico (ou folato) pertencente à classe dos antimetabólicos, utilizado no tratamento de uma série de neoplasias, incluindo a LLA. O seu uso remete à década de 50, quando passou a ser utilizado em diversas terapias, além dos tratamentos direcionados às neoplasias. A sua administração pode ser feita pelas vias oral, subcutânea, intramuscular, intravenosa e intratecal. A atuação do fármaco consiste no

bloqueio da replicação celular através da inibição de componentes (DFRH1) que impedem a

síntese de DNA, o que pode prejudicar a síntese de diversas macromoléculas, incluindo as proteínas mielina e os lipídios (Naidich et al., 2015). Além disso, a inibição da DHFR leva à deficiência de S-adenosilmetionina, importante na manutenção da bainha de mielina e no acúmulo de homocisteína, que se acredita ser diretamente tóxica ao endotélio vascular. O MTX pode elevar ainda níveis de adenosina no líquido cerebrospinal, podendo assim interferir na síntese de neurotransmissores. A consequência de um ou mais desses processos parece ser a desmielinização ou os microinfartos (Leke, 2005; Naidich et al., 2015).

O MTX constitui a base de toda terapia antileucêmica, principalmente para o controle sistemático da leucemia na profilaxia e tratamento dos sítios de proliferação, incluindo o SNC, todavia, apontado pela literatura como um dos maiores responsáveis pela neurotoxicidade aguda, subaguda e tardia, associando-se a efeitos cognitivos a curto e longo prazo em crianças com neoplasias hematológicas (Bhojwani et al., 2014a; Roy, Ghosh, Saha, & Chatterjee, 2013), notadamente quando há associação do uso intravenoso em baixas, intermediárias e altas doses ou após administração IT (Moleski, 2000). A manifestação clínica do quadro de neurotoxicidade imediata expressa-se nas primeiras horas após a infusão de altas

1 _{DFHR: enzima di-hidrofolato reductase. O MTX evita a conversão de ácido fólico para tetraidrofólico pela}

enzima di-hidrofolato redutase, um passo necessário para a síntese do DNA (Naidich et al., 2015), impedindo as reações de transferência de unidades de carbono, afetando dessa forma a síntese de DNA, RNA e divisão celular (Leke, 2005).

doses pela via intravenosa ou IT, podendo surgir meningite asséptica, mielite transversa ou manifestações semelhantes ao infarto isquêmico cerebral. Já a neurotoxicidade subaguda ocorre em qualquer momento, desde alguns dias a várias semanas após a administração de MTX e geralmente resulta em crises epilépticas ou manifestações semelhantes ao infarto isquêmico cerebral (incluindo afasia, fraqueza, déficit sensorial e ataxia). Ambas as manifestações são usualmente transitórias e superadas em aproximadamente uma semana.

Com relação à expressão clínica tardia dos efeitos relacionados ao tratamento, os sintomas aparecem vários meses, ou mesmo anos, após a terapia e são caracterizados por uma série de alterações cognitivas, como a redução dos valores de QI, associada a dificuldades na aquisição de novas informações e desenvolvimento de habilidades, bem como a prejuízos na memória e na atenção (Pecham et al., 1988; Langer et al., 2002; Correa et al., 2004 em Leke, 2005).

As alterações supracitadas, são descritas principalmente em estudos que se referem à administração dos protocolos de tratamento que combinam irradiação de crânio e neuroeixo e quimioterapia à base de MTX. O tempo médio de início da terapia com MTX até a manifestação dos efeitos tardios é de aproximadamente quinze meses e, até o momento, não existe terapia efetiva para os sintomas tardios (Naidich et al., 2015).Acredita-se que a manifestação tardia dos sintomas de neurotoxicidade, como o rebaixamento cognitivo, esteja relacionada com a angeíte necrosante, quadro que pode levar à isquemia, infarto e necrose, com eventual desenvolvimento de calcificação, mais frequente em terapia combinada, mas também presente em pacientes tratados exclusivamente com MTX. As lesões demonstraram necrose extensa ou desmielinização com edema circundante e aumento do número de astrócitos próximos às lesões degenerativas, nas quais os axônios das áreas afetadas apresentam-se inchados, mas não destruídos, além de alterações inflamatórias geralmente não

vistas e alterações vasculares inconstantes (Naidich et al., 2015).

As evidências relacionadas aos efeitos do uso de MTX isolado foram descritas através de estudo em modelo animal que mimetizou as condições de neurodesenvolvimento de crianças, evidenciando reduções no número de sinapses hipocampais (Igarashy et al., 1989). Posteriormente, em experiência realizada por Lesnik e colaboradores (1998 em Leke, 2005) utilizando técnicas de diagnóstico por imagem em crianças com LLA de idade inferior a cinco anos, demonstraram reduções no lobo posterior do cerebelo e do córtex pré-frontal, associando tais alterações ao tratamento IT com MTX (Leke, 2005).

Os estudos com animais têm auxiliado na compreensão da neurotoxicidade do MTX no SNC, que parece atingir de forma particular neurônios e astrócitos. Tais evidências foram reportadas no estudo realizado por Gregorios e colaboradores (1989 em Leke, 2005), no qual cérebros de ratos que receberam MTX por diversas vias, incluindo a IT, tiveram os astrócitos como estrutura primeiramente afetada pelo fármaco (Bhojwani et al., 2013; Leke, 2005; Plas et al., 2015).

Porém, apesar das constatações dos danos associados ao uso do MTX (Gomes, 2011; Gomes, 2017; Silva, 2014), o mecanismo exato que induz à neurotoxicidade não está totalmente esclarecido e parece ser multifatorial. No entanto, hipóteses têm sido formuladas com relação a alterações de folato em vias metabólicas e/ou lesão neuronal direta, o que resulta em um processo subclínico de desmielinização, produção de aminoácidos excitatórios e comprometimento da síntese de neurotransmissores, tais como a serotonina e a dopamina (Buizer et al., 2009).

Nessa direção, a Figura 5 apresentada abaixo, foi proposta no estudo desenvolvido por Plas e colaboradores(2015). Esta representa o impacto do MTX na função metabólica de uma célula. Essencialmente, o MTX elimina os polos de folato, reduzindo assim a síntese de

timidilato. Em última análise, a síntese de DNA é inibida com limites de proliferação de células cancerígenas, que exibem requisitos metabólicos diferenciais em comparação com as células normais, tornando-as um alvo para agentes terapêuticos como o MTX. Infelizmente, a garantia de preservação das células que se proliferam normalmente parece ainda distante, sendo o dano às células saudáveis inevitável.

Figura 5: Mecanismo de ação do MTX para a inibição da síntese de DNA e conseqüentemente limitaçãoda proliferação de células cancerígenas (Plas et al., 2015).

Um dos mecanismos propostos, citado pelo estudo de Leke (2005) também envolve o aumento das concentrações de homocisteísna, considerada um componente tóxico para a camada celular que reveste interiormente os vasos sanguíneos e linfáticos, podendo esta estar relacionada à isquemia da SB observada em pacientes que manifestam a neurotoxicidade associada ao uso do MTX.

No caso do tratamento oncológico para a LLA, a administração de agentes neuroquímicos atua diretamente sobre um Sistema Nervoso Central em franco

desenvolvimento e, portanto, vulnerável, sendo possível constatar, a partir de dados de ressonância magnética quantitativa, numerosas evidências de prejuízos à substância branca nesses pacientes (Naidich, 2015).

Os exames de neuroimagem têm sido importantes aliados no processo de busca pela compreensão dos processos subjacentes aos danos estruturais e funcionais provocados pela neurotoxicidade do tratamento oncológico. A Tomografia Computadorizada (TC), em casos de neurotoxicidade por MTX, geralmente demonstra áreas hipoatenuantes na substância branca. Em casos de neurotoxicidade tardia, a TC pode demonstrar áreas de hipoatenuação na SB associada a calcificações subcorticais (Naidich et al., 2015). No que diz respeito à Ressonância Magnética (RM), anormalidades neste tipo de exame são comuns em pacientes assintomáticos que estão sendo tratados com MTX. Os achados em pacientes assintomáticos consistem em áreas de alta intensidade na substância branca periventricular, que estão presentes em aproximadamente 10% dos pacientes tratados pelo MTX (Naidich et al., 2015).

Na forma tardia de neurotoxicidade associada ao MTX, a RM demonstra hiperintensidade difusa da SB, que compromete tanto a estrutura periventricular quanto a subcortical (Naidich et al., 2015), evidenciada na Figura 6 com imagens de RM demonstrando neurotixicidade pelo metotrexato intratecal em criança com LLA, a partir de imagens axiais comparativas FLAIR (A) e difusão (B) demonstrando zonas de edema citotóxico nos centros semiovais (setas) confirmadas no mapa ADC (C). A RM demonstrou redução do pico de NAA por provável depleção da população neuronal, além de aumento de lípides/lactato, bem como discreta elevação de colina, provavelmente em decorrência da desmielinização local (Naidich et al., 2015). Atualmente, a técnica mais amplamente empregada para compreensão dos mecanismos neurofisiológicos subjacentes às lesões e às perdas cognitivas decorrentes do câncer e de seu tratamento é a Imagem por Tensão de Difusão (Diffusion Tensor Imaging – DTI).

Figura 6: Neurotixicidade pelo metotrexato intrateca em criança com LLA (Naidich, 2015).

A substância branca é composta pela bainha de mielina, cuja função em condições normais é garantir a velocidade na transmissão sináptica, cumprindo papel essencial na promoção de novas conexões, tanto no desenvolvimento típico quanto em casos de lesão. No caso das lesões, as sequelas provocadas pela quimioterapia IT na SB criam um ambiente hostil à atuação da plasticidade nervosa, afetando a capacidade de conectividade entre os neurônios corticais, de modo que as próprias chances de compensação neural e funcional são reduzidas através da inibição da regenaração axonal e da remielinização (Follett, Roth, Follett & Dammann, 2009, em Gomes 2017).

Na população infantil também se consideram dois momentos ligados à plasticidade cerebral. O primeiro momento é aquele que permite a recuperação de funções já evidentes na

etapa que antecede o insulto (pre-mórbida). Por sua vez, o segundo momento é aquele que permite novos aprendizados. A população infantil com lesões cerebrais tem demonstrado uma boa recuperação dos níveis pré-mórbidos, ao mesmo tempo em que apresentam limitações para aprendizagens subsequentes (Hécaen, 1976; 1983 em Rosselli, Matute e Ardilla, 2010).

Contudo, de acordo com Anderson e colaboradores (2011), os mecanismos de plasticidade após um dano cerebral precoce geram um ambiente pouco conhecido com relação a reorganização do tecido cerebral, na qual o cérebro imaturo nem sempre é beneficiado. Tal fato relaciona-se à condição desenvolvimental na qual processos programáticos se formam e também podem ser interrompidos diante do insulto. A ausência de estruturas fundamentais para coordenar a recuperação em situações de dano difuso, como o provocado pela terapia profilática do SNC em crianças com LLA, impacta o cérebro imaturo, mais vulnerável, cujos mecanismos de plasticidade podem vir a apresentar recuperação mais lenta quando comparada a dos adultos (Anderson et al., 2011; Anderson & Moore, 1995; Barnes & Raghubar, 2014).

Por essa razão, prejuízos à substância branca resultam em declínios importantes na velocidade de processamento (Reddick et al., 2014; Palmer et al., 2012; Aukema et al., 2009), que por sua vez provoca um efeito cascata, no qual o desenvolvimento de habilidades cognitivas é prejudicado, resultando na dificuldade de aquisição de novas aprendizagens, diferentemente do processo de desenvolvimento típico em crianças saudáveis (Noggle & Dean, 2013; Palmer, 2008).

A peculiaridade de desenvolvimento da Substância Branca confere singularidade à manifestação dos sintomas relativos às disfunções decorrente das modificações estruturais que ocorrem ao longo do tempo. Dessa forma, as expressões clínicas devem ser entendidas mediante o quadro clínico apresentado e o estado maturacional no qual o SNC se encontra durante a exposição à doença, ao tratamento e o período que se sucede. A importância desta compreensão remete à observação dos mecanismos de reorganização pós-lesão e à forma

como este processo emerge enquanto consequência da complexa e dinâmica relação entre a natureza, a localização e a extensão dos danos, enquanto os processos maturacionais do desenvolvimento típico permanecem em curso (Noggle & Dean, 2013; Campbell et. al, 2007; Cole & Kamen, 2006).

Em virtude da particularidade de desenvolvimento da SB, as crianças submetidas ao tratamento para a LLA, apresentam efeitos que expressam caráter progressivo. Isso porque a maturação cerebral corresponde ao ritmo através do qual a SB se desenvolve. Desta forma, identifica-se lenta taxa de replicação, ocorrendo variações temporais no que se refere à densidade de mielinização em diferentes regiões cerebrais, no sentido posterior – anterior / proximal – distal, o que pode explicar, em parte, a razão pela qual algumas funções são comumente mais afetadas em detrimento de outras.

Adicionalmente, o padrão de crescimento aludido pode explicar os efeitos da lesão sobre o funcionamento cognitivo, cujos prejuízos tornam-se gradativamente perceptíveis à medida que o cérebro amadurece, tornando evidente a progressiva redução da velocidade de processamento e a lentidão no processo de aquisição de novas aprendizagens (Baytan et al., 2015; Noggle & Dean, 2013).

Os dados, oriundos de estudos recentes, apontam que a SB possui alta atividade metabólica e baixa estabilidade nos primeiros estágios maturacionais. Desta forma, o cérebro imaturo passa por um rápido crescimento, marcado pelo aumento importante de seu volume, particularmente nos lobos frontais, hemisfério direito e em áreas associativas. Assim, os danos produzidos por agentes neurotóxicos são fortemente mediados por variáveis, tais como, a idade da criança e a dosagem administrada, estas se tornam essenciais para o prognóstico e compreensão da intensidade das complicações cognitivas resultantes do tratamento (Moxon- Emre et al., 2014).

SNC, provocado pelo tratamento para LLA, está potencialmente associadoaograu dematuraçãocerebralno momento do tratamento, de forma que quanto mais precoce em idade no ato do diagnóstico, mais significativos parecem ser os impactos cognitivos associados à terapêutica da LLA. O fenômeno dos efeitos adversos entre a população com menor idade no período do tratamento é relacionado por Reddick et al. (2014) aos efeitos tóxicos da terapia sobre a mielina recém formada, em virtude da alta atividade metabólica e baixa estabilidade do referido tecido cerebral, cujos estágios maturacionais são sensíveis às mudanças provocadas por eventos não normativos, como no caso da administração de agentes neurotóxicos, capazes de provocar lesões.

De acordo com a literatura, crianças sobreviventes de LLA têm apresentado dificuldades a longo prazo em habilidades visoespaciais e em funções cognitivas complexas, tidas como superiores. Taisdificuldades se expressam nos domínios da matemática, formação de conceitos, mecanismos de aprendizagem não-verbal dependentes da atenção, percepção visual e memória, bem como de habilidades verbais. Tais achados reforçando a hipótese que relaciona as alterações neurocognitivasao tratamento tóxico e, consequentemente,à densidade e maturação tardia da mielina(Reddick et al., 2014).

Diante do exposto, conclui-se que a escolha do protocolo terapêutico deve ser mediada pelas variáveis“idade do paciente” e “classificação de risco”. Estas definem as dosagens e forma de administração do tratamento, notadamente, aquele relacionado à profilaxia do SNC (Nathan et al, 2007; Bender & Thelen, 2013; Kevin R Krull, Bhojwani, et al., 2013); Reddick et al., 2014).

Por fim, salienta-se que esforços são empreendidos na tentativa de minimizar os efeitos relativos ao tratamento, garantindo, porém, a eficácia do mesmo. Nessa direção, o estudo realizado por Bhojwani et al (2014), investigou a capacidade do agente farmacológico “leucovirina” de atenuar os efeitos neurotóxicos provocados pelas altas doses de MTX,

principalmente no período de consolidação da terapia. Os resultados sugerem que o uso de leucovirina, nas etapas seguintes do tratamento, é adequado para diminuir a neurotoxicidade ou leucoencefalopatia. Este último quadro, também associado ao uso de MTX IT, é caracterizado pela necrose da matéria branca, associado ao estado de estupor – no qual há o rebaixamento profundo da consciência e ausência de resposta aos estímulos ambientais – com frequente dificuldade de aprendizagem.