The Role of the Wnt Family and Homeobox Genes

Os eventos embrionários descritos acima são impulsionados, em grande medida, pela expressão dos ligandos segregados da família Wnt (WNT4, WNTa, WNT7a) e reguladores transcripcionais da família do gene homeobox (HOX) (Fig. 10.1).4-6 Este programa morfogenético só pode ser executado na ausência de anti-müllerian-hormone (AMH), um membro da família do fator de crescimento transformador β feito pelas células sertoli dos testículos fetais. Na ausência de testosterona, os ductos müllerianos alongam-se e desenvolvem-se para as trompas de falópio, útero, colo do útero e parte superior da vagina. A fase de alongamento dos ductos müllerianos requer uma série de factores. Dada a sua origem embrionária comum, o desenvolvimento precoce no rato dos rins, ureteres e tracto reprodutivo estão fortemente ligados e envolvem outros genes específicos, incluindo Pax2, Lim1, Emx2, bem como os membros das famílias de genes Wnt e abdominal-B HOXA.7 Lim1 codifica um factor de transcrição que, juntamente com PAX2, é essencial para o desenvolvimento do tracto urogenital. Lim1 não contém ratos com ausência de útero e oviductos.8 Pax2 não contém rins, ureteres e órgãos genitais.9 O alongamento caudal do ducto paramesonefróico está ausente. EMX2 é outro fator de transcrição da família do gene homeodomínio que parece ser essencial para o desenvolvimento do trato urogenital.10 EMX2 é altamente expresso no útero adulto e sua expressão está correlacionada com a proliferação celular e parece ser inibida pelo gene homeobox, HOXA10. Há diminuição da expressão de PAX2 e LIM1, e o produto do gene de polaridade segmentar mesenquimal, WNT4, também está ausente em camundongos sem EMX2, sugerindo o papel essencial para este fator de transcrição.

O estudo de camundongos com inativação dirigida dos genes Wnt revelou a importância destas moléculas de sinalização no desenvolvimento do trato reprodutivo.4 Os ductos müllerianos estão ausentes em ratos fêmeas sem Wnt4, um gene expresso no mesênquima.5 Além disso, os ratos fêmeas sem WNT4 são parcialmente invertidos por causa da retenção dos ductos wolffian. Casos de mutações nulas de WNT4 associadas à regressão do ducto mülleriano e um fenótipo, incluindo hiperandrogenemia, semelhante ao do rato nocturno WNT4 foram relatados em mulheres.11 WNT9b é expresso no epitélio do ducto wolffiano e é necessário para a extensão do ducto mülleriano.12 A deficiência de Wnt5a, um gene expresso no tubérculo genital e no mesênquima do tracto genital, resulta em ratos com tubérculos genitais atrofiados e na ausência de órgãos genitais externos.4 A expressão WNT7a é encontrada no epitélio luminal do ducto mülleriano13 e envolvida na sinalização parácrina para o mesênquima endometrial. Embora mutações WNT7A não tenham sido encontradas em mulheres com anomalias müllerianas,14 em ratos sem WNTta, o oviduto não é claramente demarcado do corno uterino superior e o útero desenvolve características celulares semelhantes à vagina (incluindo um epitélio estratificado sem glândulas uterinas) e o músculo liso uterino é desorganizado.8-9 A expressão pós-natal de HOXA10 e HOXA11 no útero também é perdida. A beta-catenina mesenquimal parece ser o efeito essencial da via WNT7A e medeia os seus efeitos no oviduto e no desenvolvimento adequado do útero.15 A família de genes Wnt, incluindo receptores e moléculas de sinalização a jusante, também são expressos de forma regulada no trato reprodutivo adulto, indicando que eles têm papéis adicionais além daqueles envolvidos em eventos morfogenéticos iniciais, incluindo a regulação da ação do hormônio esteróide nos tecidos adultos (discutido mais adiante no capítulo).4-6,16-19

Os genes HOX codificam uma família evolutivamente conservada de fatores de transcrição que contém uma assinatura de 60 aminoácidos de ácido desoxinucleico (DNA) – que ligam a homeodomaína.6 Eles desempenham papéis críticos na organização das células ao longo do eixo anterior-posterior e orientando-as para selecionar um caminho particular de desenvolvimento. Os genes HOX de mamíferos estão organizados em quatro grupos diferentes, designados de A a D, com cada grupo organizado em um arranjo linear que faz paralelismo com a ordem de expressão ao longo do eixo anterior-posterior do corpo. A expressão dos genes HOXA no trato reprodutivo humano e do rato é conservada, sendo HOXA9 expresso nas trompas de falópio, HOXA10 e HOXA11 no útero, HOXA11 no colo uterino e HOXA13 na vagina superior.6 Embora haja uma distribuição regional consistente da expressão do gene HOX ao longo do trato reprodutivo, há evidências de alguma redundância funcional entre os genes adjacentes. Assim como os genes WNT, os genes HOXA também são expressos no útero adulto e sua expressão está sob regulação hormonal esteróide (estrogênio e progesterona). HOXA10 e HOXA11 foram ambos implicados no processo de implantação.20

A importância da família de genes homeobox na função do trato reprodutivo tem sido demonstrada através de deleções direcionadas em genes HOXA específicos. Outra descoberta significativa foi que a síndrome mão-pé-genital e a síndrome de Guttmacher, condições autossômicas dominantes que afetam os ossos das mãos e pés e causam anormalidades no trato reprodutivo (incluindo o útero bicornato), são causadas por mutações no gene HOXA13.21,22 Entretanto, até o momento, mutações no HOXA7 a HOXA13 e cofactor do gene HOX antes da leucemia homeobox1 (PBX1) ainda não foram encontradas em indivíduos com ausência congénita do útero e da vagina. Ratos com deleções direcionadas nos genes HOXA10 e HOXA11 têm anormalidades sutis na morfologia uterina, incluindo a transformação do segmento uterino superior em uma histologia parecida com a do oviduto (mutantes HOXA10); desenvolvimento endometrial reduzido e expressão do fator inibidor da leucemia (LIF) são observados nos mutantes HOXA11.20,23 Notavelmente, tanto as fêmeas HOXA10 como HOXA11 nullizygous são inférteis devido a um fator uterino, implicando estes genes no processo de implantação no adulto. Ratos sem H6 homeobox 3 (Hmx3), outro gene do domínio homeobox, também são inférteis devido a um defeito de implantação associado a perturbações na expressão do gene WNT e LIF.24

Anomalias müllerianas representam uma coleção complexa e rara de defeitos de desenvolvimento que ocorrem em 5% da população geral. Dependendo do estágio de desenvolvimento em que ocorrem, esses defeitos no trato reprodutivo podem ser leves (incluindo um septo uterino) ou graves com ausência completa do colo uterino, útero e trompas de falópio. Estes podem estar associados com infertilidade, endometriose e aborto espontâneo, mas também podem requerer correção cirúrgica e são frequentemente descobertos no momento da puberdade, se não antes.25 Dada a interação estreita do desenvolvimento entre o sistema mülleriano e urinário, não é surpreendente que ocorra agenesia combinada de ducto mülleriano e renal.26 Os padrões e a genética das anomalias müllerianas fornecem mais informações sobre a embriologia da morfogênese do trato reprodutivo.

Síndrome de Mayer-Rokitansky-Küster-Hauser (MRKH) é a aplasia congênita ou hipoplasia grave dos derivados adultos dos ductos müllerianos, incluindo as trompas de falópio, útero, colo uterino e vagina superior. Embora a hipoplasia mülleriana possa ser uma característica de muitas outras síndromes genéticas específicas,27 no MRKH, a hipoplasia mülleriana é a anomalia mais proeminente. A MRKH tem incidência de pelo menos 1 em 4500 mulheres e é comumente subclassificada em tipo I, hipoplasia mülleriana isolada e tipo II, também conhecida como Somite Renal Cérvico-torácico Mülleriano (associação MURCS), envolvendo defeitos renais, esqueléticos e auditivos, assim como ocasionais anomalias cardíacas e digitais.11 As anomalias renais mais comuns incluem agenesia unilateral, ectopia de rins e rim em ferradura; as anomalias esqueléticas mais comuns incluem vértebras fundidas (comumente cervicais) e escoliose. A fusão de pelo menos dois segmentos cervicais, pescoço curto, baixa linha de pelo e restrição do movimento do pescoço, conhecida como síndrome de Klippel Feil, é observada.11 A base genética dessas síndromes é em grande parte desconhecida, mas alguns defeitos genéticos têm sido associados. As variantes do número de cópias (CNVs), devido a microdeleções e microduplicações são relativamente comuns28 , especialmente em 16p11,2 e 17q12. Além disso, CNVs envolvendo o gene homeobox de baixa estatura (SHOX) na Xp22 foram detectados em algumas séries de casos de MRKH,29 mas não em outras.30 Estudos de genes candidatos, sugeridos por fenótipos de mutação de camundongos e humanos têm sido pouco recomendáveis, com falha na associação de defeitos nos receptores AMH, Wilms Tumor 1 (WT1), PAX2, galactose-1-fosfato uridil transferase (GALT), regulador de condutância de fibrose cística transmembrana (CFTR), ou os genes do cluster HOXA com síndrome de MRKH.

Mais recentemente, uma terceira entidade distinta, MRKH associada ao hiperandrogenismo, foi relatada e uma clara associação com quatro diferentes defeitos no gene WNT4 foi confirmada.31-34 Estudos das proteínas WNT4 mutantes em cultura celular e deficiência de WNT4 em ratos sugerem que o hiperandrogenismo é resultado da falha da repressão mediada por WNT4 (via estabilização da catenina beta) tanto do CYP17A1 como do HSD3B2 ou apenas do CYP17A1. A falha na formação do ducto mülleriano parece resultar da necessidade de sinalização WNT4/beta-catenin no desenvolvimento mülleriano. Séries de casos múltiplos de MRKH sem hiperandrogenismo falharam em encontrar qualquer associação com mutações WNT4, reforçando ainda mais a hipótese de que MRKH com hiperandrogenismo é uma desordem clínica e geneticamente distinta.29,35-38

Uma abordagem clínica para pacientes com MRKH deve incluir avaliação da anatomia pélvica, anatomia renal, medida do hormônio estimulador do folículo plasmático (FSH), estradiol e testosterona. Dependendo dos sintomas e sinais associados, os testes adjuntos podem incluir eletrocardiograma (ECG), audiograma, radiografia esquelética e laparoscopia pélvica. O tratamento com dilatador ou criação de neovagina também pode ser necessário para permitir a relação sexual. Como a substituição em uma paciente MRKH permitiria que ela tivesse uma criança geneticamente relacionada, testes genéticos ou triagem genética pré-implantação podem ser indicados.

A morfogênese do trato reprodutivo feminino não requer a ação do estrogênio. Os oviductos, útero, colo uterino e vagina se formam em camundongos com mutações inativadoras dos dois receptores de estrogênio nuclear (ERα e ERβ).39 Apesar dessa independência dos estrogênios materno ou fetal, a diferenciação normal do trato reprodutivo feminino pode, paradoxalmente, ser interrompida por estrogênios exógenos.40 Diethylstilbestrol (DES), um estrogênio sintético que causa anomalias uterinas e cervicais em fêmeas expostas (discutido mais adiante neste capítulo), e bifenilos policlorados suprimem a expressão do WNT7a e alteram o padrão de expressão do HOXA9 e HOXA10 no trato reprodutivo murino através do ERα.39-41 Isto sugere que as alterações na expressão dos genes HOXA e WNT são o provável mecanismo molecular subjacente aos defeitos anatômicos observados em fêmeas humanas expostas ao DES no útero. A progesterona pós-natal também pode inibir o desenvolvimento normal da glândula endometrial, como mostrado na ovelha neonatal.42 Usando este modelo, parece que o endométrio aglandular envolve a ruptura do sistema WNT,43 e ilustra que, embora o desenvolvimento normal possa ser independente dos hormônios esteróides, a exposição no momento errado pode alterar as vias normais de desenvolvimento.