Coenzima Q10 e marcadores pró-inflamatórios em crianças com síndrome de Down: aspectos clínicos e bioquímicos

Coenzima Q10 e marcadores pró-inflamatórios em crianças com síndrome de Down: aspectos clínicos e bioquímicos

Autores:

Moushira E. Zaki,
Hala T. El-Bassyouni,
Angie M.S. Tosson,
Eman Youness,
Jihan Hussein

ARTIGO ORIGINAL

Jornal de Pediatria

versão impressa ISSN 0021-7557versão On-line ISSN 1678-4782

J. Pediatr. (Rio J.) vol.93 no.1 Porto Alegre jan./fev. 2017

http://dx.doi.org/10.1016/j.jped.2016.04.012

Introdução

A trissomia 21 é a anomalia cromossômica mais frequente, que tem como características a deficiência cognitiva e deficiências neurológicas significativas. Ela afeta de 1/700 a 1/1.000 nascidos vivos.1 O excesso de inibição no cérebro de pessoas com um cromossomo 21 a mais pode ser responsável por déficits cognitivos observados ao longo de suas vidas.2 O estresse oxidativo é conhecido por ter um papel substancial na patologia devido a fatores genéticos e epigenéticos, o que sugere que o desequilíbrio oxidativo contribui para as manifestações clínicas da síndrome de Down (SD).3 Na síndrome de Down, o dano oxidativo tem um importante papel nos processos neurodegenerativos.4 A CoQ10 atua como eliminadora de espécies reativas de oxigênio (EROs). Além disso, possivelmente estimula as enzimas de reparo de danos oxidativos e tem um papel na regulação da expressão gênica. Também pode atuar como um modulador de mecanismos de reparo de DNA.5,6 O efeito da CoQ10 foi estudado em alguns distúrbios neurológicos em que a disfunção mitocondrial foi detectada.7 Isso poderia explicar o processo bioquímico pelo qual a CoQ10 exógena melhora a deficiência bioenergética em algumas miopatias mitocondriais e na cardiomiopatia.8,9 A coenzima Q10 foi administrada em pacientes com a SD, na tentativa de combater o desequilíbrio oxidativo presente devido à sua deficiência secundária com resultados promissores.10,11 Pessoas com SD são mais propensas a infecções e doenças autoimunes. Respostas imunes ineficazes na SD levam a infecções virais/bacterianas recorrentes e contribuem para o desenvolvimento de vários sintomas patofisiológicos, inclusive o déficit cognitivo.12

A disfunção do sistema imunológico na SD foi atribuída ao número reduzido de linfócitos B, a modificações do subgrupo de células T, bem como alterações no nível de citocinas anti-inflamatórias e pró-inflamatórias. O fator de necrose tumoral α (TNF α) e a interleucina 6 (IL-6) foram indicados como os principais componentes dos processos imunológicos e também inflamatórios.13 Uma compreensão aprimorada e melhor da relação entre esses diferentes elementos poderá auxiliar na descoberta de novas abordagens para melhorar a progressão da demência em pacientes de trissomia 21.

O objetivo deste estudo foi avaliar o nível de alguns marcadores pró-inflamatórios (IL-6 e TNFα) e de CoQ10 em crianças de 5-8 anos com SD.

Métodos

Este estudo prospectivo incluiu todos os pacientes com síndrome de Down que se apresentaram na Clínica de Genética, no Centro Nacional de Pesquisas, e na clínica ambulatorial do Novo Hospital Infantil e atenderam aos critérios de inclusão em oito meses. Tanto o centro quanto o hospital são estabelecimentos governamentais gerais que atendem pacientes de média e baixa renda.

Critérios de inclusão

Os pacientes com síndrome de Down citogeneticamente comprovada sem quaisquer anomalias congênitas ou doenças crônicas de 5-8 anos e que consentiram a participação nesse programa foram inscritos no estudo. A faixa de 5-8 anos foi selecionada de acordo com a frequência de casos de crianças com SD que atenderam aos critérios de inclusão. No momento da amostragem de sangue, essas crianças não tinham doenças agudas nem usavam medicamento ou suplemento por no mínimo um mês. O período do estudo foi determinado de acordo com a disponibilidade de kits. O grupo de controle consistiu em crianças saudáveis de idade e sexo semelhantes que atendiam aos critérios de inclusão.

Avaliação de QI e determinação de níveis de CoQ10 e citocinas plasmáticas

Este foi um estudo cego. Todas as amostras foram codificadas e numeradas pela investigadora responsável pela coleta de dados clínicos e apenas ela tinha acesso às informações completas dos indivíduos. As avaliações de quociente de inteligência (QI) foram feitas com a 4ª edição da Escala Wechsler de Inteligência para Crianças (WISC-IV).14 Os níveis de CoQ10 foram avaliados por um sistema dedicado de cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE) com detector eletroquímico (ECD) (Shiseido Co Ltd, Tóquio, Japão). Os níveis de CoQ10 no plasma foram medidos em µmol/L. A quantificação das citocinas foi feita por um ensaio imunossorvente ligado a enzima (Elisa) com kits comerciais para medição de TNFα e IL-6 humana (eBio-Science, CA, EUA), de acordo com as instruções do fabricante. A presença e a concentração de citocinas foram identificadas pela intensidade da cor medida pela espectrometria em um microleitor de Elisa. Os níveis de TNFα e IL-6 humanas no plasma foram expressos em pg/mL. Um analisador automático Olympus AU400 (Olympus Corporation, Tóquio, Japão) foi usado para mensurar a glicemia de jejum com kits comerciais (Roche Diagnostics, IN, EUA).

Os protocolos de recrutamento e experimental do estudo foram conduzidos de acordo com a Declaração de Helsinque (conforme revisada em Edimburgo 2000) e aprovados pelo comitê de ética local. Todos os responsáveis legais dos participantes consentiram o estudo.

Análise estatística

Todos os dados são expressos como média ± desvio padrão. As análises de correlação foram feitas por meio do cálculo do coeficiente de correlação Pearson (r) para avaliar as relações entre os parâmetros estudados. A análise estatística foi feita com o SPSS Statistics 20.0 para Windows (IBM SPSS Statistics for Windows, Version 20.0. NY, EUA). Os resultados foram considerados estatisticamente significativos com nível de significância 0,05.

Resultados

Foram inscritos de janeiro de 2014 a agosto de 2014 em um estudo prospectivo 43 pacientes com síndrome de Down e 46 do grupo de controle. A tabela 1 resume os dados clínicos, o IMC e as investigações das pessoas estudadas.

Tabela 1 Dados clínicos e investigações das crianças com SD e controles estudados. 

Grupo com trissomia 21
n = 43
Grupo de controle
n = 43
valor de p
Idade (a) 6,4 ± 1,36 6,3 ± 1,09 0,62
Sexo (F/M) 23/20 21/22 0,67
IMC (kg/m2) 20,9 ± 9,3 15,6 ± 9,7 0,001
TNFα (pg/mL) 19,8 ± 4,6 3,6 ± 1,0 0,002
IL-6 (pg/mL) 8,9 ± 3,6 1,9 ± 0,3 0,001
CoQ10 (µmol/L) 0,3 ± 0,5 0,9 ± 06 0,002
Glicose (mg/dL) 103,6 ± 11,6 93,4 ± 14,6 0,004
QI 60,0 ± 12,2 95 ± 10,2 0,001

CoQ10, coenzima Q10; IL-6, interleucina 6; IMC, índice de massa corporal; SD, síndrome de Down; TNFα, fator de necrose tumoral α.

Os pacientes com SD apresentaram índice de massa corporal (IMC) significativamente maior do que os do grupo de controle (p = 0,001). Além disso, os níveis de TNFα e IL-6 foram significativamente maiores em pacientes com SD em comparação com os do grupo de controle, com valores de p de 0,002 e 0,001, respectivamente. O nível de CoQ10 foi significativamente menor em pacientes com SD (p = 0,002). Constatou-se que o estado redox da CoQ10 (% de CoQ10 oxidada/total) estava no intervalo de 28-35% no plasma de crianças com SD, em comparação com 8-12% no grupo de controle. O nível de glicemia de jejum foi significativamente maior em pacientes com SD (p = 0,004), ao passo que a pontuação de QI foi significativamente menor (p = 0,001) do que no grupo de controle. A pontuação média de QI em pacientes com SD estava na faixa de deficiência mental leve. A tabela 2 resume os resultados dos coeficientes de correlação de Pearson entre a CoQ10, as citocinas pró-inflamatórias e o IMC. Houve uma correlação positiva significativa entre os níveis de CoQ10 e a pontuação de QI, bem como entre os níveis de IL-6 e TNFα.

Tabela 2 Matriz de correlação da CoQ10, citocinas pró-inflamatórias e diversos parâmetros em crianças com SD. 

CoQ10 TNF α IL-6 QI IMC Glicose
CoQ10 1 -0,2 -0,2 0,4a 0,01 -0,3
TNF α 1 0,9b -0,2 -0,2 0,03
IL-6 1 -0,04 -0,2 0,04
QI 1 0,2 -0,2
IMC 1 -0,09
Glicose 1

CoQ10, coenzima Q10; IL-6, interleucina 6; IMC, índice de massa corporal; QI, quociente de inteligência; SD, síndrome de Down; TNFα, fator de necrose tumoral α.

aCorrelação positiva significativa entre os níveis de CoQ10 e os escores de IQ.

bCorrelação positiva significativa entre os níveis de IL-6 e TNFα.

Discussão

Foi postulado que a triplicação do cromossomo 21 causa um aumento de 50% na expressão de genes trissômicos como principal efeito de dose, que se traduz diretamente em aberrações bioquímicas.13,15 Vários estudos mostraram que o aumento de estresse oxidativo relacionado à trissomia 21 pode estar envolvido em diferentes aspectos dos fenótipos de SD.4,16

Neste estudo, os marcadores inflamatórios e os mecanismos de estresse oxidativo em crianças com síndrome de Down são avaliados e comparados com os do grupo de controle. Em nosso estudo, todos os pacientes apresentaram redução significativa na CoQ10 plasmática, potente antioxidante endógeno, o que poderá ser um importante fator associado ao desequilíbrio oxidativo em crianças com trissomia 21. Miles et al.6 constataram redução significativa de CoQ10 em pacientes com SD. Outro estudo de Tiano et al.17 concluiu que o índice de linfócitos e CoQ10 nas plaquetas foi significativamente menor em pacientes com SD, fato que provavelmente é inerente ao desequilíbrio oxidativo no nível celular. Contudo, nosso estudo incluiu um número maior de pacientes com faixa média de 4 anos (5-8 anos). O mecanismo de redução de CoQ10 está possivelmente relacionado à manutenção da homeostase mitocondrial e à prevenção da produção de radicais livres. Contudo, estudos que comparam dados sobre dano oxidativo ao DNA e parâmetros de estresse oxidativo sistêmico em pacientes com SD tratados com CoQ10 concluíram que a CoQ10 não funciona simplesmente como eliminadora de EROs. Isso ocorre devido à ausência de uma resposta mensurável de antioxidante plásmico, que pode ser mascarada pela hiperuricemia normalmente constatada na SD juntamente com os níveis de DNA inalterados.7

As citocinas IL-6 e TNFα são consideradas principais orquestradoras das respostas imune e inflamatória.18 Nossos dados mostraram aumento significativo no nível dos marcadores pró-inflamatórios IL-6 e TNFα no soro coletado dos indivíduos com SD, em comparação com o grupo de controle, que é semelhante a outros estudos.13,19

As taxas elevadas de sobrepeso e obesidade entre crianças em todo o mundo e a gama de problemas de saúde associados a elas, de achados psicossociais até achados metabólicos adversos, justificam o desenvolvimento de vários planos de ação e o estabelecimento de metas para a prevenção da obesidade em crianças e adolescentes. São necessárias novas estratégias preventivas, destaca-se o importante papel da atividade física e da educação nutricional. Variações de indivíduo, família e comunidade podem afetar um estilo de vida saudável.20,21

O IMC elevado está associado a um padrão específico de ativação imune de baixo grau.22 Nossos dados confirmam as associações anteriormente descritas entre a SD e o IMC elevado.23,24 O QI médio dos pacientes com SD estudados era de 60,0 ± 12,2. Gardiner25 delineou que, embora a deficiência intelectual na SD possa ser um leve atraso, o QI relatado com mais frequência está na faixa de 40-50 (atraso leve a moderado). Shukla et al.26 relataram que a pontuação de QI dos pacientes com SD representou deficiência mental moderada em 31% e deficiência mental leve em 52% de seus pacientes. A correlação entre o teor de CoQ10 e a pontuação de QI em pacientes com SD significa o efeito da CoQ10 sobre o neurodesenvolvimento que poderá ocorrer devido a seu papel de proteção contra danos ao DNA, além de sua função redox.5 Sabe-se bem que o diabetes mellitus tem uma prevalência maior em indivíduos com SD do que na população em geral,27,28 ao passo que, em nossas constatações, o nível de glicemia estava dentro do normal, o que pode ser explicado pela baixa idade de nossos pacientes. A importância desses resultados do ponto de vista clínico e terapêutico é que isso enfatiza a importância da estratégia adequada de acompanhamento de indivíduos com SD e ajuda a esboçar novas estratégias de tratamento de pacientes com SD.

Concluindo, os níveis de IL-6, TNFα e CoQ10 em jovens pacientes com SD pode representar um importante fator de contribuição ao processo neurodegenerativo que culmina na SD. A coenzima Q10 deve ser considerada uma boa suplementação em jovens crianças com trissomia 21 para a melhoria dos sintomas neurológicos.

REFERÊNCIAS

1 Perluigi M, Pupo G, Tramutola A, Cini C, Coccia R, Barone E, et al. Neuropathological role of PI3K/Akt/mTOR axis in Down syndrome brain. Biochim Biophys Acta. 2014;1842:1144-1153.
2 Martínez-Cué C, Delatour B, Potier MC. Treating enhanced GABAergic inhibition in Down syndrome: use of GABA α5-selective inverse agonists. Neurosci Biobehav Rev. 2014;46:218-227.
3 Tiano L, Carnevali P, Padella L, Santoro L, Principi F, Brugè F, et al. Effect of coenzyme Q10 in mitigating oxidative DNA damage in Down syndrome patients, a double blind randomized controlled trial. Neurobiol Aging. 2011;32:2103-2105.
4 Perluigi M, Butterfield DA. Oxidative stress and Down Syndrome: a route toward Alzheimer-like dementia. Curr Gerontol Geriatr Res. 2012;2012:724904.
5 Tiano L, Padella L, Santoro L, Carnevali P, Principi F, Brugè F, et al. Prolonged coenzyme Q10 treatment in Down syndrome patients: effect on DNA oxidation. Neurobiol Aging. 2012;33:626.
6 Miles MV, Patterson BJ, Chalfonte-Evans ML, Horn PS, Hickey FJ, Schapiro MB, et al. Coenzyme Q10 (ubiquinol-10) supplementation improves oxidative imbalance in children with trisomy 21. Pediatr Neurol. 2007;37:398-403.
7 Tiano L, Busciglio J. Mitochondrial dysfunction and Down's syndrome: is there a role for coenzyme Q(10)? Biofactors. 2011;37:386-392.
8 Naini A, Lewis VJ, Hirano M, DiMauro S. Primary coenzyme Q10 deficiency and the brain. Biofactors. 2003;18:145-152.
9 Mortensen SA. Overview on coenzyme Q10 as adjunctive therapy in chronic heart failure. Rationale, design and end-points of "Q-symbio" - a multinational trial. Biofactors. 2003;18:79-89.
10 Littarru GP, Tiano L. Clinical aspects of coenzyme Q10: an update. Nutrition. 2010;26:250-254.
11 Muchová J, Žitňanová I, Ďuračková Z. Oxidative stress and Down syndrome. Do antioxidants play a role in therapy? Physiol Res. 2014;63:535-542.
12 Nateghi Rostami M, Douraghi M, Miramin Mohammadi A, Nikmanesh B. Altered serum pro-inflammatory cytokines in children with Down's syndrome. Eur Cytokine Netw. 2012;23:64-67.
13 Rodrigues R, Debom G, Soares F, Machado C, Pureza J, Peres W, et al. Alterations of ectonucleotidases and acetylcholinesterase activities in lymphocytes of Down syndrome subjects: relation with inflammatory parameters. Clin Chim Acta. 2014;433:105-110.
14 Wechsler D. Wechsler Intelligence Scale for Children: administration and scoring manual. 4th ed. San Antonio, TX, USA: The Psychological Corporation; 2003.
15 Abdel-Salam E, Abdel-Meguid I, Korraa S. Assessment of immune function in Down syndrome patients. Egypt J Med Hum Genet. 2013;14:307-310.
16 Garrido-Maraver J, Cordero MD, Oropesa-Ávila M, Fernández Vega A, de la Mata M, Delgado Pavón A, et al. Coenzyme Q10 therapy. Mol Syndromol. 2014;5:187-197.
17 Tiano L, Padella L, Carnevali P, Gabrielli O, Bruge F, Principi F, et al. Coenzyme Q10 and oxidative imbalance in Down syndrome: biochemical and clinical aspects. Biofactors. 2008;32:161-167.
18 Aureli A, Sebastiani P, Del Beato T, Marimpietri AE, Graziani A, Sechi E, et al. Involvement of IL-6 and IL-1 receptor antagonist on intellectual disability. Immunol Lett. 2014;162:124-131.
19 Shimada A, Hayashi Y, Ogasawara M, Park MJ, Katoh M, Minakami H, et al. Pro-inflammatory cytokinemia is frequently found in Down syndrome patients with hematological disorders. Leuk Res. 2007;31:1199-1203.
20 de Onis M. Preventing childhood overweight and obesity. J Pediatr (Rio J). 2015;91:105-107.
21 Guerra PH, da Silveira JA, Salvador EP. Physical activity and nutrition education at the school environment aimed at preventing childhood obesity: evidence from systematic reviews. J Pediatr (Rio J). 2016;92:15-23.
22 Magrone T, Jirillo E. Childhood obesity: immune response and nutritional approaches. Front Immunol. 2015;6:76.
23 Real de Asua D, Parra P, Costa R, Moldenhauer F, Suarez C. A cross-sectional study of the phenotypes of obesity and insulin resistance in adults with Down syndrome. Diabetes Metab J. 2014;38:464-471.
24 Afifi HH, Aglan MS, Zaki ME, Thomas MM, Tosson AM. Growth charts of Down syndrome in Egypt: a study of 434 children 0-36 months of age. Am J Med Genet A. 2012;158A:2647-2655.
25 Gardiner KJ. Pharmacological approaches to improving cognitive function in Down syndrome: current status and considerations. Drug Des Dev Ther. 2014;9:103-125.
26 Shukla D, Bablani D, Chowdhry A, Thapar R, Gupta P, Mishra S. Dentofacial and cranial changes in Down syndrome. Osong Public Health Res Perspect. 2014;5:339-344.
27 Roizen NJ, Patterson D. Down's syndrome. Lancet. 2003;361:1281-1289.
28 Kota SK, Tripathy PR, Kota SK, Jammula S. Type 2 diabetes mellitus: an unusual association with Down's syndrome. Indian J Hum Genet. 2013;19:358-359.
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