Perfil do metabolismo da tetraidrobiopterina como biomarcador da esclerose lateral amiotrófica

Abstract

A esclerose lateral amiotrófica (ELA) é uma doença neurodegenerativa progressiva multifatorial que afeta os neurônios motores superiores e inferiores, mostrando uma grande variabilidade clínica. A fisiopatologia da ELA ainda não se encontra completamente definida, o que tem comprometido o diagnóstico preciso e o desenvolvimento de terapias seguras e efetivas para curar ou para mudar o curso da doença. Ainda, não existe nenhum marcador quantitativo específico que possa identificar a ELA antes da severa sintomatologia estar instalada, quando de fato é difícil reverter o processo neurodegenerativo. Este trabalho teve por objetivo identificar se o metabolismo da tetraidrobiopterina (BH4), via metabólica essencial para vários processos celulares, incluindo neurotransmissão e atividade vascular, pode identificar indivíduos acometidos por ELA. A neopterina é um metabólito estável derivado do metabolismo de BH4 que pode ser quantificado em fluídos biológicos. Trinta e sete participantes acometidos por ELA foram recrutados para participar neste estudo translacional prospectivo e transversal. Os participantes se encontravam em acompanhamento clínico no hospital universitário Polydoro Ernani de São Thiago ? HUPEST ou foram convidados através da lista dos pacientes acometidos por ELA que utilizavam medicamento riluzol, gerenciada pela diretoria de assistência farmacêutica ? DIAF, vinculada à secretaria do estado da Saúde de Santa Catarina. Com o intuito de confrontar os valores de neopterina plasmática de indivíduos acometidos por ELA com um grupo controle de voluntários sadios pareados por sexo e idade (n= 18) também convidados a participar do estudo. A caracterização clínica e demográfica dos participantes afetados por ELA mostrou que esta amostra populacional do estado de Santa Catarina se comportou muito similar àquelas descritas no Brasil e no mundo. Embasados na análise realizada deste estudo, pôde-se demonstrar os preditores clínicos de duração de tempo entre o início dos sintomas até o diagnóstico, com maior atraso diagnóstico naqueles indivíduos com idades mais jovens ao início dos sintomas [r= -0,48; p < 0,05]. Nesta mesma vertente, o preditor de pior qualidade de vida esteve relacionado com a escala de funcionalidade [r= -0,85; p < 0,001], realçando recomendações de aspectos de suma relevância para a prática clínica. No que se refere aos valores de neopterina no plasma, foram observadas concentrações reduzidas na maioria dos indivíduos com ELA, e só quatro participantes mostraram valores aumentados de 2 a 6 vezes quando comparados com o valor máximo observado no grupo controle (4,9 nmol/L). Após estes valores serem identificados como outliers e retirados da análise estatística paramétrica, pôde ser observado uma redução significativa nas concentrações plasmáticas de neopterina nos participantes afetados por ELA [t(49)= 3,22; p < 0.01]. Ainda, os valores de neopterina correlacionaram significativamente com as subescalas clínicas de tronco da ALSFRSR/BR [r= 0,34; p < 0,05] e subescala mobilidade (ALSAQ-40/BR) [r= - 0,40; p < 0,05]. Uma única mutação genética patogênica no gene FUS foi encontrada em um participante afetado por ELA, mas não foi diferenciado pelos valores de neopterina plasmática. Considerando que existiu correlação clínica significativa com os valores de neopterina no plasma, foi analisada a sensibilidade e especificidade deste metabólito como um potencial biomarcador da doença. A análise da curva operacional (ROC) mostrou que as concentrações plasmáticas de neopterina permitem classificar com sensibilidade e especificidade indivíduos acometidos por ELA, comparado com o grupo de voluntários sadios [área sob a curva, AUC= 0,82; p < 0,01]. Finalmente, a neopterina não mostrou correlação com sexo ou idade como previamente reportado na literatura. Este trabalho permite propor a determinação dos níveis de neopterina plasmática como um potencial biomarcador da presença e da gravidade da ELA.

Abstract: Amyotrophic lateral sclerosis (ALS) is a multifactorial progressive neurodegenerative disease that affects upper and lower motor neurons, showing high clinical variability. The pathophysiology of ALS is not yet fully understood, which has compromised the diagnostic and the development of safe and effective therapies to cure or change the course of the disease. Still, there is no quantitative marker that can specifically and sensitively identify ALS before severe symptoms are set in, when it is difficult to reverse the neurodegenerative process. This study aimed to identify whether the tetrahydrobiopterin (BH4) metabolism, a metabolic pathway essential for several cellular processes, including neurotransmission and vascular activity, can identify individuals affected by ALS. Neopterin is a stable metabolite derived from BH4 metabolism that can be quantified in biological fluids. Thirty-seven ALS participants were recruited to participate in this prospective, cross-sectional translational study. Participants were undergoing clinical follow-up at the university hospital Polydoro Ernani de São Thiago ? HUPEST, and they were invited through the list of patients affected by ALS who were using riluzole medication, managed by the pharmaceutical assistance board ? DIAF, linked to the State Department of Health from Santa Catarina. In order to compare the plasmatic neopterin values in individuals affected by ALS, a group of healthy volunteers matched by sex and age (n= 18) were also invited to enroll this study. The clinical and demographic characterization of the participants affected by ALS showed that this cohort from the state of Santa Catarina had many similarities to the descriptions found in Brazil and worldwide. Based on the analysis performed in this study, it was possible to demonstrate the clinical predictors of time duration between onset of symptoms and diagnosis [r= - 0,48; p= 0,02], with greater diagnostic delay in those individuals who started symptoms with those with younger ages at onset of the symptoms. In this way, the predictor of worse quality of life was related to the functionality scale [r = - 0,85; p < 0,001], highlighting recommendations of aspects of paramount relevance for clinical practice. Regarding plasma neopterin values, reduced concentrations were observed in most subjects with ALS. p < 0.01]. Furthermore, neopterin values correlated significantly with ALSFRS-R/BR clinical upper body subscales [r=0.34; p < 0.05] and mobility subscale (ALSAQ-40/BR) [r= - 0.40; p < 0.05]. A single pathogenic genetic mutation in the FUS gene was found in a participant affected by ALS, but it was not differentiated by plasma neopterin values. Considering that there was a significant clinical correlation with plasma neopterin values, the sensitivity and specificity of this metabolite as a potential biomarker of the disease was analyzed. The analysis of the operating curve (OC) showed that plasma concentrations of neopterin allow a sensitive and specified classification of individuals affected by ALS, compared with the group of healthy volunteers [area under the curve, AUC= 0.82; p < 0.01]. Finally, neopterin showed no correlation with sex or age as previously reported in the literature. This work allows us to propose the determination of plasma neopterin levels as a potential biomarker of the presence and severity of ALS.