Application of vascular photobiomodulation therapy in individuals with low back pain and its relationship with global methylation / Aplicação da terapia por fotobiomodulação vascular em indivíduos com lombalgia e sua relação com a metilação global

ABSTRACT BACKGROUND AND OBJECTIVES: Low back pain is among the most disabling conditions worldwide, and among the epigenetic factors, methylation in CpG islands of gene promoter regions can modulate gene expression, potentially correlating with the development of the disease and providing insights into the choice of treatment. The objective of this study was to assess the efficacy of therapy using modified ILIB related to DNA methylation processes in low back pain. Secondary objectives of this study included investigating pain intensity, gender, sociodemographic data, and physical-functional profile. METHODS: This prospective study was conducted in a municipality in the southern region of Brazil. The sample consisted of 30 participants of both genders, with an average age of 41.77 years. The following aspects were analyzed: anthropometric characteristics, global methylation using the ELISA method, pain level, physical activity level, functional disabilities, and hesitancy level related to work and physical activity-related activities. RESULTS: A statistically significant association was observed between methylation levels before and after treatment application for the experimental and placebo groups (p < 0.005), demonstrating a mean responsiveness between methylation and treatment (d = 0.5). However, there were no other statistically significant associations correlated with the other work variables. CONCLUSION: The results obtained in this study suggest the need for further research related to the identification of specific genes in methylation, as well as the standardization of dosimetry used for transcutaneous ILIB laser application in the radial artery.

RESUMO JUSTIFICATIVA E OBJETIVOS: A lombalgia está entre as condições mais incapacitantes no mundo e; dentre os fatores epigenéticos, a metilação em ilhas CpG de regiões promotoras de genes pode modular a expressão gênica permitindo uma possível correlação ao desenvolvimento da doença, como também pode trazer esclarecimentos a respeito do tratamento a ser escolhido. O objetivo deste estudo foi verificar a eficácia da terapia através do uso do ILIB modificado relacionada ao processo de metilação de DNA na lombalgia. Os objetivos secundários deste estudo foram a investigação da intensidade da dor, sexo, dados sociodemográficos e perfil físico-funcional. MÉTODOS: Este estudo, desenvolvido em um município da região sul do Brasil, caracteriza-se como prospectivo. A amostra deste estudo foi composta por 30 participantes, de ambos os sexos, com idade média de 41,77 anos. Foram analisados os seguintes aspectos: características antropométricas, metilação global através do método ELISA, nível de dor, nível de atividade física, incapacidades funcionais e nível de hesitação para realizar atividades relacionada ao trabalho e atividade física. RESULTADOS: Observou-se associação estatisticamente significativa entre os níveis de metilação antes e a após aplicação do tratamento para grupo experimental e placebo (p<0,005) demostrando uma média responsividade entre as variáveis metilação e tratamento (d=0,5). No entanto, não houve nenhuma outra associação estatística correlacionada as demais variáreis do trabalho. CONCLUSÃO: Os resultados obtidos neste estudo sugerem que há necessidade mais estudos relacionados a identificação de genes específicos na metilação, além da necessidade de padronização de dosimetria utilizadas para aplicação do laser ILIB de forma transcutânea, em artéria radial.

Avaliação do perfil de metilação dos genes LDLR, PCSK9, LDLRAP1 em pacientes portadores de hipercolesterolemia familial / Evaluation of the methylation profile of LDLR, PCSK9, LDLRAP1 genes in patients with familial hypercholesterolemia

As variabilidades genotípicas que determinam algumas alterações fenotípicas e metabólicas podem ter seu diagnostico falho se baseado apenas nos dados genômicos. Na hipercolesterolemia familial (HF) pode-se observar que os dados de variantes nos genes da LDLR, PCSK9, APOB e LDLRAP1 sugeridos pelos consensos atuais para confirmar o diagnóstico, tem mostrado serem insuficientes, mostrando baixa porcentagem de confirmação, mesmo nos dos casos em que características fenotípicas apresentam dados sugestivos importantes. A complementação no auxílio diagnóstico com dados epigenéticos tem sido sugerida em muitas doenças, principalmente nas crônicos degenerativos. A metilação do DNA pode estar envolvida no mecanismo que regulam vários processos metabólicos, entre os quais os envolvidos na expressão de proteínas e neste estudo os que estão envolvidos no metabolismo do colesterol, que poderia explicar fenótipos hipercolesterolemicos sem demonstração clara de variantes nos genes de consenso. O objetivo do presente estudo foi comparar o perfil de metilação dos genes LDLR, PCSK9 e LDLRAP1 entre pacientes com diagnóstico de Hipercolesterolemia Familial confirmado através de variantes genéticas descritas na literatura e pacientes sem diagnóstico confirmado. Além da comparação com indíviduos normolipidêmicos. A seleção dos indivíduos foi realizada na Seção de Dislipidemia do Instituto Dante Pazzanese de Cardiologia (IDPC), do Departamento de Análises Clínicas e Toxicológicas da Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN), da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) e da Faculdade de Medicina de São José do Rio Preto (FAMERP). Através dos critérios MEDPED foram selecionados 133 pacientes para a realização do sequenciamento de um painel de genes relacionados ao fenótipo de HF e a homeostasia do colesterol a fim de confirmar o diagnóstico. Todos os pacientes tiveram o DNA purificado, que foi submetido ao tratamento com bissulfito, amplificado, purificado, desnaturado e sequenciado no sistema PyroMark Q24. Avaliou-se o perfil de metilação, em sítio CpG dos genes da LDLR, PCSK9 e LDLR AP1. A análise estatística foi realizada utilizando o software SPSS v.19, GraphPad Prism, versão 1.03 e o e o software R. 4.1.0. Os pacientes foram classificados em Grupo I: Pacientes com diagnóstico molecular confirmado pelo estudo fenotípico e genotipico (n=40); Grupo II: Pacientes fenotipicamente determinados como hipercolesterolemico, mas sem diagnóstico molecular confirmado pelo estudo genomico (n=93); Grupo III: indivíduos fenotipicamente determinados normolipidêmicos de acordo com a V Diretriz Brasileira de Dislipidemia (n=23). A análise comparativa entre os grupos I x II e II x III, demonstrou diferença estatísta significativa em 13 sítios CpG do total de 28 sítios CpG analisados nos três genes. Além disso, foi possível concluir que alterações nos sítios CpG presentes no gene LDLR influenciaram na presença de xantomas e arco córneo. Houve correlação positiva entre a idade e perfil de metilação do gene PCSK9, assim como, alterações nos sítios CpG deste gene influenciaram na presença de arco córneo e IAM. Além disso, alterações no sítio CPG presente no gene LDLRAP1 influenciou no desenvolvimento de DAC, IAM e RM, além da presença de xantelasma

The genotypic variabilities that determine some phenotypic and metabolic alterations can be misdiagnosed if based only on genomic data. In familial hypercholesterolemia (FH) it can be observed that the data of variants in the genes of LDLR, PCSK9, APOB and LDLR AP1 suggested by the current consensus to confirm the diagnosis, has shown to be insufficient, showing a low percentage of confirmation, even in the cases in which phenotypic characteristics present important suggestive data. Complementing the diagnostic aid with epigenetic data has been suggested in many diseases, especially in chronic degenerative diseases. DNA methylation may be involved in the mechanisms that regulate several metabolic processes, including those involved in the expression of proteins that ,in this study, are involved in cholesterol metabolism, which could explain hypercholesterolemic phenotypes without a clear demonstration of variants in consensus genes. The aim of the present study was to compare the methylation profile of LDLR, PCSK9 and LDLRAP1 genes between patients with a diagnosis of Familial Hypercholesterolemia confirmed through genetic variants described in the literature and patients without a confirmed diagnosis. In addition to the comparison with normolipidemic individuals. The selection of individuals was carried out at the Dyslipidemia Section of the Instituto Dante Pazzanese de Cardiologia (IDPC), in the Department of Clinical and Toxicological Analyzes of the Federal University of Rio Grande do Norte (UFRN), in the State University of Campinas (UNICAMP) and in the Faculdade of Medicine of São José do Rio Preto (FAMERP). Through the MEDPED criteria, 133 patients were selected to perform the sequencing of a panel of genes related to the FH phenotype and cholesterol homeostasis in order to confirm the diagnosis. All patients had their DNA purified, which were subjected to bisulfite treatment, amplified, purified, denatured and sequenced on the PyroMark Q24 system. The methylation profile in the CpG site of the LDLR, PCSK9 and LDLRAP1 genes were evaluated. Statistical analysis were performed using SPSS v.19 software, GraphPad Prism, version 1.03 and R. 4.1.0 software. Patients were classified into Group I: Patients with a molecular diagnosis confirmed by phenotypic and genotypic studies (n=40); Group II: Patients phenotypically determined to be hypercholesterolemic, but without a molecular diagnosis confirmed by the genomic study (n=93); Group III: phenotypically determined normolipidemic individuals according to the V Brazilian Dyslipidemia Directive (n=23). The comparative analysis between groups I x II and II x III showed a statistically significant difference in 13 CpG sites of the total of 28 CpG sites analyzed in the three genes of the project. Furthermore, it was possible to conclude that alterations in the CpG sites present in the LDLR gene influenced the presence of xanthomas and arc corneum. There was a positive correlation between age and PCSK9 gene methylation profile, as well as changes in the CpG sites of this gene influenced the presence of arc corneum and AMI. In addition, alterations in the site present in the LDLRAP1 gene are influencing the development of CAD, AMI and MR, in addition to the presence of xanthelasma

Reabsorções radiculares externas inflamatórias em dentes permanentes reimplantados: determinantes clínicos e epigenéticos / Reabsorções radiculares externas inflamatórias em dentes permanentes reimplantados: determinantes demográficos, clínicos e genético / Evaluation of Clinical Determinants and DNA Methylation profile in Inflammatory External Root Resorption in Replanted Permanent Teeth

A reabsorção radicular externa inflamatória (RREI) é um processo patológico definido como a perda progressiva de tecido mineralizado radicular, dentina e cemento, resultante da combinação entre a lesão às camadas protetoras da superfície externa da raiz e a presença de microrganismos no interior do sistema de canais radiculares. Estudos clínicos demonstraram o papel da idade e de fatores relacionados ao manejo e tratamento do dente avulsionado na etiopatogenia e evolução das RREI após reimplantes. Entretanto, não existem informações sobre a interação destes fatores, bem como poucos estudos avaliaram a influência do perfil genético e imunológico do paciente no padrão de cicatrização após reimplantes dentários. O presente estudo objetivou (1) avaliar a interação de fatores prognósticos para o desenvolvimento da RREI após o reimplante de dentes permanentes, bem como (2) investigar o papel da epigenética nos processos imunomediados das RREI pós-traumáticas. Para estudo dos determinantes clínicos e suas interações, o universo da pesquisa envolveu 427 pacientes (idade média de 12,6 anos) portadores de 581 dentes permanentes reimplantados, com rizogênese completa no momento do trauma, tratados na Clínica de Traumatismos dentários da Faculdade de Odontologia da Universidade Federal de Minas Gerais entre 1994 e 2018. Dados relativos à idade do paciente no momento do trauma, grau de rizogênese, condições de armazenamento e período extra alveolar do dente avulsionado, uso de antibioticoterapia sistêmica, tempo decorrido entre o reimplante e o início da terapia endodôntica radical (TER) e a duração do período de imobilização foram coletados dos prontuários dos pacientes. Tomadas radiográficas realizadas na consulta de início do TER foram utilizadas para diagnóstico da atividade de reabsorção. Sinais radiográficos de RREI foram encontrados em 80,7% da amostra (469 dentes). Os resultados demonstraram que a idade do paciente no momento do trauma e o tempo decorrido até o início do TER representaram importantes fatores prognósticos para a ocorrência de RREI. Além disso foi observada uma interação quantitativa entre estas duas variáveis uma vez que o aumento na idade do paciente atenuou significativamente o efeito do tempo até o início da terapia endodôntica. Este resultado inédito evidencia a maior vulnerabilidade do paciente mais jovem e enfatiza a importância de se considerar estas duas covariáveis conjuntamente durante a tomada de decisão clínica. Para o estudo epigenético, o perfil de metilação do DNA de 22 genes envolvidos na resposta imune foi avaliado em um pool de 08 amostras de fragmentos radiculares de dentes reimplantados portadores de RREI, indicados para exodontia. O grupo controle consistiu em um pool de 06 amostras de tecido ósseo saudável coletado durante a extração cirúrgica de dentes impactados. Os padrões de metilação do DNA dos 22 genes foram quantificados utilizando EpiTect Methyl II Signature Human Cytokine Production PCR Array. Os resultados do estudo da epigenética revelou que o pool de amostras com RREI apresentou nível mais alto de metilação do DNA na região promotora da FOXP3, em comparação com o pool de osso normal (65,95% e 23,43%, respectivamente). Esta é a primeira evidência de uma possível participação de eventos epigenéticos na modulação da RREI e especula-se se o padrão hipermetilado da FOXP3 poderia estar relacionado à presença da infecção endodôntica.

Inflammatory external root resorption (IERR) is a pathological process defined as the progressive loss of root mineralized tissue, dentin and cement, resulting from both: damage to the protective layers in the root external surface and the presence of endodontic infection inside the root canal. Clinical studies have demonstrated the role of age and factors related to the management and treatment of avulsed teeth in the etiopathogenesis and progression of RREI. However, there is no information on the interaction of these factors and few studies have evaluated the influence of the patient's genetic and immunological profile on the healing pattern after dental replantation. The present study aimed to (1) evaluate the interaction of prognostic factors for the development of RREI after replantation of permanent teeth, as well as (2) to investigate the role of epigenetics in the immunomediated processes of posttraumatic RREI. To study the clinical determinants and their interactions, the sample comprised 427 patients (mean age 12.6 years) with 581 replanted mature permanent teeth treated at the Dental Trauma Clinic of the Faculty of Dentistry from the Federal University of Minas Gerais between 1994 and 2018. Patients' records were evaluated to collect data such as patient's age at the time of the trauma, storage conditions and extra alveolar period of the avulsed tooth, systemic antibiotic therapy prescription, time elapsed between reimplantation and onset of endodontic therapy (TER) and splinting timing. The presence and index of IERR was assessed radiographically at the visit of pulpectomy. Radiographic signs of IEER were found in 80.7% of the sample (469 teeth) and were absent in 19.7% of cases (112 teeth). The results showed that the patient's age at the time of the trauma and the time that elapsed until the beginning of TER represented important prognostic factors for the occurrence of RREI. In addition, a quantitative interaction was observed between these two variables since the increase in the patient's age significantly attenuated the effect of time until the beginning of endodontic therapy. This is an original result that highlights the greater vulnerability of the younger patients and emphasizes the importance of considering these two covariates together during clinical decision-making. For the epigenetic study, the DNA methylation profile of 22 genes involved in the immune response was evaluated in a pool of 08 samples of root fragments of replanted teeth with RREI, referred to extraction. The control group consisted of a pool of 06 samples of healthy bone tissue collected during surgical extraction of impacted teeth. The DNA methylation pattern was quantified using EpiTect Methyl II Signature Human Cytokine Production PCR Array. The results of the epigenetics study revealed that the sample pool with RREI showed a higher level of DNA methylation in the FOXP3 promoter region, compared to the normal bone pool (65.95% and 23.43%, respectively). This is the first evidence of a possible participation of epigenetic events in the modulation of RREI and it is speculated whether the hypermethylated pattern of FOXP3 could be related to the presence of endodontic infection.

Efeitos do ácido fólico não metabolizado na metilação global do DNA, na expressão de RNAm dos genes de DHFR, MTHFR, interferon-γ, TNF-α e interleucina-8, e na citotoxicidade das células NK / Effects of unmetabolized folic acid on global DNA methylation, on mRNA expression of DHFR, MTHFR, interferon-α, TNF-α and interleukin-8 genes, and on NK cells cytotoxicity

Com o início da fortificação de farinhas com ácido fólico (AF) no Brasil, a partir 2004, a população passou a estar exposta de modo compulsório a maiores quantidades desta vitamina. Sabe-se que o AF na sua forma sintética pode não ser completamente convertido para formas metabolicamente ativas, levando ao aparecimento de uma fração não metabolizada no organismo. Este fato é mais preocupante nos indivíduos que além da fortificação, fazem uso terapêutico dessa vitamina, como em pacientes com anemias hemolíticas (esferocitose hereditária (EH), ß-talassemia heterozigótica (ß-TH), entre outras). O objetivo desse estudo foi avaliar se as concentrações séricas de AF não metabolizado (UMFA) afetam a metilação global do DNA; a expressão de RNAm de genes da DHFR, MTHFR, interferon-γ, TNF-α e interleucina (IL)-8; e a citotoxicidade de células NK. Foram incluídos 27 pacientes com EH, 50 indivíduos com ß-talassemia heterozigótica (ß-TH) e 136 indivíduos saudáveis. Outros 30 indivíduos saudáveis foram incluídos num estudo de intervenção com 5mg/dia de AF durante 90 dias. Foram realizadas as análises de: ácido fólico sérico, eritrocitário e UMFA, vitamina B12, homocisteína total; expressões de RNAm dos genes de MTHFR, DHFR, IFN-γ, TNF-α e IL-8; citotoxicidade das células NK; metilação global do DNA e citocinas séricas IL6, IL-8, IL10, IFN-γ e TNF-α. Resultados: Os pacientes EH apresentaram maiores concentrações de AF (sérico, eritrocitário e UMFA) que seus controles, sendo que 55,5% (método microbiológico) e 74,1% (método LC-MS/MS) apresentaram concentrações suprafisiológicas da vitamina, e 74,1% apresentaram concentrações aumentadas de UMFA. No grupo ß-TH foi observado maiores concentrações de folato eritrocitário comparado ao controle e 22% dos indivíduos tinham concentrações suprafisiológicas de AF. No estudo de intervenção, após 45 e 90 dias de uso de AF as concentrações suprafisiológicas estavam presentes em 93,3% dos indivíduos e 100% deles apresentavam concentrações aumentadas de UMFA. Não foram observadas diferenças nas taxas de metilação global do DNA entre os grupos EH e ß-TH quando comparados aos seus controles e não foi verificada correlação entre metilação global e concentrações de UMFA. Tanto EH quanto ß-TH apresentaram maior expressão de RNAm de IL-8, quando comparados aos seus controles. No grupo de intervenção houve maior expressão de IL-8 após 45 dias de uso de AF quando comparado ao período pré-intervenção. Foi mostrada uma correlação inversa entre as concentrações de folato eritrocitário com o número de células NK no grupo EH e com a capacidade citotóxica das células NK no grupo total (EH + controle). No grupo intervenção foi observado menor número e menor capacidade citotóxica das células NK após 90 dias de uso de AF. Conclusões: O uso de AF 5mg/dia foi associado com aumento expressivo das concentrações de folato sérico, eritrocitário, UMFA, na expressão de RNAm de genes da citocina inflamatória IL-8 e redução do número e da citotoxicidade das células NK. Dessa forma, altas doses de AF podem resultar em alterações de componentes do sistema imune podendo prejudicar os mecanismos de vigilância celular das células NK. Os nossos achados sugerem que é importante o acompanhamento terapêutico dos pacientes que fazem uso de AF, especialmente aqueles indivíduos que fazem uso crônico desta vitamina por longo tempo, como os pacientes com anemias hemolíticas, mulheres que desejam engravidar e gestantes

With the beginning of the fortification of flour with folic acid (FA) in Brazil, since 2004, the population has been exposed compulsorily to larger amounts of this vitamin. It is known that FA in its synthetic form can not be completely converted to metabolically active forms, leading to the appearance of an unmetabolized fraction in the body. This fact is more worrying in subjects beyond fortification, make therapeutic use of this vitamin, such as patients with hemolytic anemia (hereditary spherocytosis (HS), ß-thalassemia heterozygotic (ß-TH), among others). The aim of this study was to evaluate if serum concentrations of unmetabolized FA (UMFA) affect the global DNA methylation; mRNA expression of DHFR, MTHFR, interferon-γ, TNF-α and interleukin (IL)-8 genes; and on cytotoxicity of NK cells. It was included 27 patients EH, 50 subjects ß-TH and 136 healthy subjects. Another 30 healthy subjects were included in an intervention study with 5 mg/FA daily during 90 days. Analyzes performed were: serum and erythrocyte folate, and UMFA, vitamin B12, tHcy; mRNA expression of MTHFR, DHFR, IFN-γ, TNF-α and IL-8 genes; cytotoxicity of NK cells; global DNA methylation and serum cytokines IL6, IL-8, IL10, IFN-γ and TNF-α. Results: EH patients presented higher FA concentrations (serum, erythrocytes and UMFA) than controls ones, and 55.5% (microbiologic method) and 74.1% (LC-MS/MS method) showed supraphysiologic concentrations of vitamin, and 74.1% presented increased concentrations of UMFA. In ß-TH group, it was observed higher erythrocyte folate concentrations compared with the control and 22% of subjects had supraphysiological concentrations of FA. In the intervention study, after 45 and 90 days of FA use, supraphysiological concentrations were present in 93.3% of subjects and 100% of them showed increased concentrations of UMFA. It was not observed differences in global methylation of DNA between EH and ß-TH groups when compared to their controls and it was not observed significant correlation between global DNA methylation and UMFA levels. Both EH and ß-TH showed higher mRNA expression of IL-8 gene, when compared to controls. In the intervention group, there was higher mRNA expression of IL-8 gene after 45 days of FA use when compared to pre-intervention period. It was demonstrated an inverse correlation between erythrocyte folate levels and the number of NK cells in EH group; and cytotoxic capacity of NK cells on total group (EH + control). In intervention group, it was observed fewer number and lower cytotoxic capacity of NK cells after 90 days of AF use. Conclusions: The use of AF 5mg daily was associated with a significant increase in serum and erythrocytes folate levels, accompanied by increase in UMFA levels, an increase in mRNA expression of IL-8 gene, and reduction of the number and the cytotoxicity capacity of NK cells. Thus, high doses of AF can result in modifications of the immune system components, which may damage the cell surveillance mechanisms of NK cells. Our findings suggest that is important the therapeutic follow up of patients that are using AF, especially those subjects with chronic use of this vitamin, such as patients with hemolytic anemia, women who wish to become pregnant and pregnant women

Restrição no consumo de sódio durante a gestação é responsável pelo baixo peso ao nascimento e pela resistência à insulina da prole na idade adulta: estudo do mecanismo epigenético por metilação do DNA / Sodium intake restriction during pregnancy is responsible for low birth weight and the insulin resistance of offspring in adulthood: a study of epigenetic mechanism by DNA methylation

Sabe-se que algumas alterações nutricionais maternas durante o período perinatal estão associadas com doenças metabólicas na vida adulta das proles, tais como diabetes melito tipo 2, resistência à insulina, obesidade e hipertensão arterial. O período da gestação em que estas alterações nutricionais influenciam a prole na idade adulta ainda não está elucidado. Modificações epigenéticas têm sido propostas como mecanismos responsáveis por estas desordens metabólicas. Ratas Wistar de doze semanas de idade foram alimentadas com dieta com conteúdo baixo (HO - 0,15% NaCl) ou normal (NR - 1,3% NaCl) de sódio desde o primeiro dia de gestação até o nascimento da prole ou HO durante a primeira (HO10) ou segunda (HO20) metade da gestação. O peso corpóreo e a ingestão de água e ração foram avaliados semanalmente durante a gestação. Teste de tolerância à insulina (ITT) e à glicose (GTT) e HOMA-IR foram realizados nas proles adultas. Expressão gênica por qRT-PCR e metilação do DNA na região promotora dos genes foram mapeadas utilizando tratamento com bissulfito de sódio e avaliadas por pirosequenciamento. O ganho de peso materno foi menor no HO e HO20 na terceira semana de gestação em comparação com NR e HO10. O peso ao nascimento da prole foi menor em machos e fêmeas dos grupos HO e HO20 em relação ao NR e HO10. O HOMA-IR foi maior nos machos com 12 semanas de idade do grupo HO em comparação com NR e com 20 semanas de idade do grupo HO10 em comparação com NR e HO20. Nas fêmeas com 12 semanas de idade o HOMA-IR foi maior no HO10 comparado com HO. Os níveis de insulina no soro foram maiores tanto nos machos com 20 semanas de idade do grupo HO10 comparado com NR quanto nas fêmeas com 12 semanas de idade do grupo HO10 comparado com HO. A área sob a curva do GTT indicou intolerância à glicose nos machos do grupo HO. A porcentagem de metilação das ilhas CpG no promotor dos genes de Igf1, Igf1r, Ins1, Ins2 e Insr no fígado de machos e fêmeas neonatais e no...

It is known that some maternal nutritional alterations during pregnancy are associated with metabolic disorders in adult offspring, such as insulin resistance, type 2 diabetes mellitus, obesity and arterial hypertension. The period of pregnancy in which these nutritional alterations influence adult offspring remains uncertain. Epigenetic changes are proposed to underlie these metabolic disorders. Twelve-week-old female Wistar rats were fed a low-salt (LS - 0.15% NaCl) or normal-salt (NS - 1.3% NaCl) diet since the first day of gestation until delivery or LS during the first (LS10) or second (LS20) half of gestation. Body weight, food and water intake were weekly evaluated during gestation. Blood glucose, insulin (ITT) and glucose (GTT) tolerance tests, HOMA-IR were performed in adult offspring. Gene expression and DNA methylation were mapped using bisulfite treatment evaluated by pyrosequencing in the male and female neonates and adult offspring. Weight gain was lower in LS and LS20 dams than in NS and LS10 dams in the third week of pregnancy. Birth weights were lower in male and female LS20 and LS rats compared with NS and LS10 neonates. HOMA-IR was higher in 12-week-old LS males compared with NS and in 20-week-old male LS10 rats compared with NS and LS20 rats. In 12-week-old LS10 females, HOMA-IR was higher than in LS. Serum insulin levels were higher in 20 week-old LS10 male compared with NS rats and in 12-week-old LS10 female compared to LS rats. The area under the curve of GTT indicated glucose intolerance in 12- and 20-week-old LS male. Methylation of CpG islands of the Insr, Igf1, Igf1r, Ins1 and Ins2 genes in liver in neonates male and female offspring and liver, white adipose tissue and muscle in 20-week-old male offspring were influenced by low-salt intake during pregnancy. None of these alterations was identified in 20-week-old females. In conclusion, low-salt diet consumption in the second half of pregnancy can result in low birth weights in the...

Epigenética e doenças humanas / Epigenetics and human diseases

O termo epigenética é definido pela alteração herdável na expressão gênica, sem que haja mudança na sequência primária de DNA, sendo a metilação do DNA e a modificação de histonas, importantes mecanismos envolvidos. A metilação do DNA influencia a organização da cromatina, e leva à repressão de genes e elementos transponíveis. As modificações pós-traducionais que podem ocorrem em proteínas histonas são muitas e podem ocorrer em diferentes aminoácidos e diferentes posições, e resultam em uma multiplicidade de combinações em um verdadeiro “código de histona”, e elas são interpretadas por diferentes fatores celulares. As marcas epigenéticas atuam simultaneamente para regular a transcrição gênica em um processo complexo, e pequenas falhas no estabelecimento ou manutenção desses podem desencadear o desenvolvimento de patologias, como a encontrada em síndromes genéticas e no câncer. Devido ao grande número de doenças, muitas pesquisas têm sido realizadas na busca de drogas capazes de reverter esses defeitos epigenéticos. Atualmente, já foram descritos alguns agentes capazes de interferir na ação de enzimas que regulam os processos, porém, existem ainda muitas dúvidas na aplicatividade desses tratamentos, se fazendo necessário maiores estudos dos mecanismos epigenéticos para, no futuro, serem mapeadas vias de interferências específicas e um melhor controle de efeitos.

The term epigenetics defines heritable changes in gene expression that do not involve DNA sequence changes. DNA methylation and histone modifi cations are two important related mechanisms. DNA methylation alters chromatin structure and has been shown to have a direct effect on the silencing of genes and transposons. There are many post-traductional modifications on histones and an extra complexity comes from many sites and amino acids that may be modifi ed, what results in multiple matches in a real “histone code” decrypted by different cell factors. The epigenetics mechanisms are complex, and minor failing in the establishment and maintenance causes diseases, as genetics syndromes and cancer. Due to several diseases, an increasing amount of research has been realized to find drugs able to suppress these defects. Nowadays, there have already been described some medicines able to interfere in the action of the enzymes which regulate the epigenetic processes, however, there is still doubt in effectiveness of theses treatment. It is necessary additional research about epigenetics mechanism to, in the future, understand specific pathways and control the effects of these drugs.

Expressão de RNAs não codificadores intrônicos longos em linhagens celulares humanas e o seu controle epigenético por metilação do DNA / Long intronic noncoding RNA expression in human cell lines and its DNA methylation epigenetic control

Estudos recentes têm revelado que uma fração significativa do transcriptoma de eucariotos é composta por RNAs não codificadores longos (lncRNAs). Este trabalho investigou o padrão de expressão de um conjunto de lncRNAs originados a partir de regiões intrônicas de genes codificadores de proteínas em três linhagens celulares tumorais humanas utilizando microarranjos de DNA customizados. Realizamos uma série de análises in silico com a perspectiva de identificar propriedades globais desses transcritos, tais como a abundância relativa em diferentes tecidos, características evolutivas, estruturais e regulatórias, além de possíveis funções celulares. Avaliamos também a contribuição da metilação do DNA, um mecanismo de silenciamento epigenético da expressão de genes codificadores de proteínas, na regulação da expressão de lncRNAs intrônicos. Observamos que uma fração dos lncRNAs intrônicos detectados nas linhagens estudadas são conservados evolutivamente, tem padrão de expressão tecido específico, e está enriquecida em elementos regulatórios na sua extremidade 5'. Foram identificados subconjuntos de lncRNAs intrônicos possivelmente atuando sobre genes associados a vias regulatórias importantes para o controle do desenvolvimento de organismos e ciclo celular. Comparativamente a mRNAs, uma menor proporção de lncRNAs intrônicos possui ilhas CpGs (CGIs) na vizinhança de seu início de transcrição. Apesar disso, observamos que um subconjunto desses transcritos teve sua expressão sensível ao tratamento com o agente desmetilante de DNA 5-AZA, demonstrando que lncRNAs intrônicos transcritos podem estar sujeitos a regulação transcricional mediada por metilação do DNA. Dentre os lncRNAs intrônicos regulados por metilação do DNA, destaca-se o lncRNA AS-APP, cuja expressão aumentou em 25 a 80 vezes nas linhagens celulares DU-145 e HEK293, respectivamente, após tratamento com 5-AZA. Este lncRNA possui uma CGI metilada e um promotor ativo a cerca de 4 kb de distância do seu início de transcrição conhecido. O aumento da transcrição do lncRNA AS-APP após desmetilação do DNA correlacionou-se a uma diminuição significativa dos níveis de expressão do mRNA do gene APP. Este resultado sugere uma possível ação regulatória em cis do lncRNA AS-APP no locus APP, um importante gene envolvido na doença de Alzheimer e com expressão associada ao prognóstico de alguns tipos de câncer. Os resultados obtidos neste trabalho reforçam a ideia de que lncRNAs intrônicos constituem unidades transcricionais independentes que se encontram sobre controle regulatório nos diferentes tipos celulares. Foi gerado também um catálogo de lncRNAs intrônicos regulados por metilação que permitirá a seleção de candidatos com maior potencial de relevância funcional para caracterização detalhada

Recent studies have revealed that a significant fraction of the eukaryotic transcriptome is composed of long noncoding RNAs (lncRNAs). This work investigated the expression pattern in three human tumor cell lines of a set of lncRNAs originated from intronic regions of protein coding RNAs, using custom DNA oligoarrays. In silico analyses were performed to identify global properties of these transcripts such as relative abundance in different human tissues, regulatory, evolutionary and structural aspects, as well as their possible cellular functions. In addition, we evaluated the contribution of DNA methylation, an important epigenetic mechanism that control the expression of protein coding genes, in the regulation of intronic lncRNAs expression. We found that a fraction of the intronic lncRNAs detected in the cell lines are evolutionarily conserved, show a tissue specific expression pattern, and is enriched in regulatory elements at their 5' end region. Subsets of intronic lncRNAs possibly acting on genes associated to important regulatory pathways controlling organism development and cell cycle were identified. A smaller proportion of intronic lncRNAs relative to mRNAs displayed CpG islands (CGI) in the vicinity of the transcription start site. Notwithstanding, we observed that a subset of these transcripts responded to treatment with the DNA demethylation agent 5-AZA, demonstrating that intronic lncRNAs may be under transcriptional regulation mediated by DNA methylation. Among intronic lncRNAs regulated by DNA demethylation, stands out AS-APP lncRNA, which was up regulated 25 to 80 times in DU-145 and HEK293 cell lines following 5-AZA treatment, respectively,. This lncRNAs has a methylated CGI and an active promoter at 4-kb upstream from its known transcription start site. Increased AS-APP lncRNA transcription following DNA demethylation correlated with a significant decrease of APP gene messenger RNA levels. This finding suggests a possible cis-regulatory action of the lncRNA AS-APP in the APP locus, an important gene involved in Alzheimer disease and whose expression is associated with prognosis of different cancer types. The results obtained in this study reinforce the idea that intronic lncRNAs constitute independent transcriptional units under regulatory control in the different cell types. It was generated a catalog of intronic lncRNAs regulated by DNA methylation that will allow the selection of candidates with higher potential of functional relevance for detailed characterization

Environmental exposures and gene regulation in disease etiology: [review]

Health or disease is shaped for all individuals by interactions between their genes and environment. Exactly how the environment changes gene expression and how this can lead to disease are being explored in a fruitful new approach to environmental health research, representative studies of which are reviewed here. We searched Web of Science and references of relevant publications to understand the diversity of gene regulatory mechanisms affected by environmental exposures with disease implications. Pharmaceuticals, pesticides, air pollutants, industrial chemicals, heavy metals, hormones, nutrition, and behavior can change gene expression through a broad array of gene regulatory mechanisms. Furthermore, chemically induced changes in gene regulation are associated with serious and complex human diseases, including cancer, diabetes and obesity, infertility, respiratory diseases, allergies, and neurodegenerative disorders such as Parkinson and Alzheimer diseases. The reviewed studies indicate that genetic predisposition for disease is best predicted in the context of environmental exposures. And the genetic mechanisms investigated in these studies offer new avenues for risk assessment research. Finally, we are likely to witness dramatic improvements in human health, and reductions in medical costs, if environmental pollution is decreased.

Saúde e doença resultam da interação entre genes e o ambiente em que os indivíduos vivem. Vários estudos analisados neste artigo vêm explorando, com bons resultados, o modo como o ambiente modifica a expressão dos genes e como isso pode provocar doenças. Buscamos nas bases de dados científicas e referências de publicações relevantes, estudos que nos levaram a entender a diversidade de formas pelas quais os mecanismos regulatórios dos genes são afetados por exposições ambientais e implicam adoecimento. Medicamentos, pesticidas, poluentes do ar, produtos químicos, metais pesados, hormônios, produtos de nutrição e comportamentos podem mudar a expressão genética por meio de uma quantidade enorme de mecanismos regulatórios dos genes. Ademais, mudanças quimicamente induzidas na regulação do gene estão associadas a enfermidades graves e complexas, como é o caso do câncer, diabetes, infertilidade, doenças respiratórias, alergias e problemas neurodegenerativos como o mal de Parkinson e Alzheimer. Os estudos revistos indicam que uma predisposição genética para determinada doença é melhor prevista no contexto das exposições ambientais. E os mecanismos genéticos examinados nesses estudos oferecem novos caminhos para pesquisas sobre avaliação de risco.

Análise do padrão de metilação em genes supressores de tumor na Leucemia Mielóide Crônica

Leucemia mielóide crônica (LMC) é uma neoplasia decorrente da expansão clonal de células tronco hematopoiéticas pluripotentes. A característica genética da LMC é a presença da translocação (9;22), formando o cromossomo Philadélfia, que gera o gene de fusão BRC-ABL. A LMC é caracterizada por três fases distintas: crônica, acelerada e crise blástica. O tratamento atual mais utilizado na LMC é o inibidor do BCR-ABL Mesilato de Imatinibe. Porém, vários pacientes tornam-se resistentes a este medicamento, tornando necessária a utilização de outros tipos de drogas. Atualmente, os mecanismos epigenéticos estão sendo relacionados com o início e a progressão de diversos tumores. Por serem alterações reversíveis, tem sido alvo de agentes capazes de restaurar a expressão gênica. Já existem estudos fase I e fase II com agentes demetilantes na LMC. Entretanto, pouco se sabe a respeito do perfil de metilação desta doença. Neste trabalho, analisamos o estado de metilação de 12 genes supressores de tumor por PCR metilação-específico (MSP) após tratamento do DNA com bissulfito de sódio em 70 pacientes com LMC, bem como a associação da metilação destes genes com a resposta ao Imatinibe. Além disso, realizamos ensaios in vitro com a droga 5-aza-2´-deoxicitidina e analisamos a relação entre sua ação demetilante e a re-expressão gênica. Nossos resultados mostraram que em 76% dos casos havia pelo menos um gene metilado. Das 80 amostras de pacientes com LMC analisadas, 56% apresentaram metilação no gene SOCS-1, 23% em CDH1, 20,78% no gene MGMT, 15% no p73, 11,7% em ER, 8% no p15INK4b, 6,4% no BNIP-3, 3,85% no RAR-β, 3,8% no SHP-1, 2,6% no SYK, e apenas 1,3% no gene p16INK4a. Nenhuma amostra apresentou metilação no gene DAP-k. Apesar de termos ncontrado metilação em todas as fases da doença, não observamos uma diferença significativa no índice de metilação nem com a metilação de algum gene específico entre as fases distintas. A metilação de nenhum dos genes estudados está elacionada com a reposta clínica e citogenética ao Imatinibe, nem com a sobrevida global destes pacientes. Ao realizar os ensaios com a droga 5-aza-2´-deoxicitidina na linhagem celular KMS-11, observamos que a droga foi capaz de reverter o processo de metilação dos genes estudados e restaurar a expressão dos genes anteriormente silenciados pela metilação. Podemos concluir que a metilação do DNA, principalmente do gene SOCS-1 é um evento freqüente na LMC. Entretanto, não está relacionada com a progressão da doença.

Chronic myeloid leukemia (CML) results from the neoplastic transformation of a hematopoietic steam cell. The hallmark genetic abnormality of CML is the presence of the “Philadelphia chromossome”, wich results from the t(9;22)(q34;q11) translocation and generates the BCR/ABL fusion gene. The treatment of CML has been revoltionized by Imatinib mesylate, a potent and selective BCR-ABL inhibitor. However, many patients are resistent or intolerants to Imatinib and untill now few effective therapeutic options exist for those cases. Epigenetic mechanisms have been associated with development and progression of many kinds of tumor and, as they are reversible, are target for new anti-tumor drugs. There are studys phase I and phase II testing demethylating agents such as Decitabine in CML patients. Nevertheless, there aren´t many studies showing the methylation profile of CML. In this present work, we analyzed the methylation status of 12 tumor supressor genes by MSP after bissulfite treatment in 70 patients with CML, as well as its association with response to Imatinib. Besides, we made in vitro studies using the demethylating agent 5-aza-2´-deoxycytidine and analysed its association with gene reexpression. Our results showed that a total of 76% of samples had at least one gene methylated. Of the 80 samples analysed, 56% showed methylation in SOCS-1, 23% in CDH1, 20,78% in MGMT, 15% in p73, 11,7% in ER, 8% in p15INK4b, 6,4% in BNIP-3, 3,85% in RAR-β, 3,8% in SHP-1, 2,6% in SYK, and only 1,3% in p16INK4a. None of them showed methylation in DAP-k. Despite our findings, we didn´t observe any diferences on the methylation index nor on the methylation status of a specific gene among the diferent phases of CML. The methylation status of the studied genes is not related to cytogenetic and clinical response to Imatinibe, nor with global survival of CML patients. The results from the tets with 5-aza-2´-deoxycytidine showed that the drug was able to revert the methylation status of the studied genes and to restore their expression. We can conclude that DNA methylation, specially of SOCS-1, is a common event on CML. However, it is not related to disease progression.