A asma é um sério problema de saúde global devido à alta morbidade e ao controle inadequado da doença que acomete todas as faixas etárias. É uma doença que advém de interações complexas entre a genética do indivíduo e fatores individuais como exposição precoce à fumaça do cigarro, estresse, infecções virais e outras exposições ambientais às quais um indivíduo está exposto (Exposoma). Sua prevalência está aumentando em muitos países, especialmente entre crianças. Embora alguns países tenham observado um declínio nas hospitalizações e mortes por asma, esta doença ainda impõe um ônus inaceitável aos sistemas de saúde e à sociedade pela perda de produtividade no local de trabalho, pelos dias de escola perdidos e pelos problemas que acarretam às famílias.

Dados do estudo epidemiológico internacional ISAAC corroboram essas diferenças geográficas na prevalência da asma, sugerindo que o ambiente e a epigenética desempenham papel relevante em pacientes com essa doença.¹

O termo epigenética foi proposto pela primeira vez pelo embriologista inglês Conrad H. Waddington (Figura 1) em 1942 que estava interessado em entender como os genes interagiam com seu ambiente para produzir características fenotípicas.² Em 1958 David Nanney utilizou o termo para descrever fenômenos hereditários que não podiam ser explicados pela genética convencional.³

 

Definição e Conceitos Fundamentais

A definição contemporânea de epigenética abrange o estudo de alterações hereditárias na função gênica que não envolvem modificações na sequência do DNA (Figura 2). Ela examina a origem das modificações na estrutura da cromatina. Em outras palavras, a epigenética investiga como fatores externos e internos podem influenciar a atividade dos genes, afetando o fenótipo de um organismo.⁴ Para usar uma metáfora, a genética refere-se à escrita dos genes, a epigenética à sua leitura. A genética refere-se à sequência do DNA, a "escrita" da informação genética, enquanto a epigenética modula a "leitura" dessa informação, determinando quais genes são expressos e em que momento. Os mecanismos epigenéticos controlam como e quando nossos genes são ativados ou desativados.

É a interação Genoma (predisposição) + Exposoma (fatores externos) ⇒ Epigenética (mecanismo) ⇒ Asma (doença)

Os mecanismos epigenéticos são responsáveis pela 'identidade' de nossas células, mas também podem ajudar a determinar quem somos. Por exemplo, gêmeos homozigotos, que compartilham o mesmo material genético, exatamente o mesmo DNA, são, no entanto, desiguais, devido aos fatores epigenéticos que causam pequenas diferenças próprias para cada indivíduo.

Embora os fenômenos epigenéticos sejam parte da nossa vida cotidiana e essenciais para a manutenção da saúde, suas alterações podem contribuir para o desenvolvimento de doenças como câncer, doenças metabólicas, psiquiátricas, doenças autoimunes e inflamatórias, incluindo a asma.

A epigenética, um campo de estudo em rápida expansão, explora a intrincada interação entre o comportamento (dieta, tabagismo, estresse etc.), o ambiente em sentido amplo e a função gênica.

Através de um processo totalmente diferente das mutações genéticas, que alteram a sequência do DNA, as mudanças epigenéticas podem ser transmitidas durante as divisões celulares, sendo dinâmicas, reversíveis, modulando a expressão gênica sem alterar a estrutura do genoma e são potencialmente transmissíveis de uma geração a outra⁵ Fatores de transcrição foram identificados como portadores de informações epigenéticas durante o desenvolvimento das células germinativas e pré-implantação.⁶ Por isso, as modificações epigenéticas provavelmente representam um mecanismo-chave pelo qual características são transmitidas de pais ou avós para a prole, como a influência do tabagismo materno e da avó materna no risco de asma aos descendentes,⁷ significando que somos responsáveis pela saúde da nossa prole, pois ela herda a nossa assinatura epigenética.

Estas modificações se processam através de mecanismos reguladores da transcrição, com metilação do DNA, modificação de histonas e modificação pós-transcricional usando microRNA (miRNA) ou pequeno RNA interferente (siRNA) em primeiro plano.

Os Mecanismos Epigenéticos Mais Estudados Incluem

■ Metilação do DNA: É um dos principais mecanismos epigenéticos. Esta modificação química é catalisada por diferentes metiltransferases de DNA (DNMT) que transferem um grupo metil (CH3) – um átomo de carbono e três átomos de hidrogênio para nucleotídeos que formam a sequência de DNA, o que pode mudar a atividade de um segmento de DNA, sem mudar a sequência. Quando situada em um promotor de gene, a metilação do DNA normalmente pode atuar para reprimir a transcrição do gene.⁴

Padrões alterados de metilação do DNA são observados em genes-chave na patologia da asma, quanto à alergia e atopia em adultos e crianças, incluindo:^8-10

●	Subunidade Alfa do Receptor de IL-5 (IL-5Rα): importante na ativação e sobrevivência de eosinófilos.
●	Peroxidase Eosinofílica (EPX): enzima liberada por eosinófilos que causa dano tecidual.
●	Membro 3 da família SMAD (SMAD3); envolvido na sinalização de TGF-ß, importante para o remodelamento das vias aéreas.
●	Fator de Transcrição RUNX3: essencial para a manutenção e diferenciação de células T e regulação da imunidade.

■ Modificações de histonas: As histonas, principais proteínas da cromatina, organizam o DNA em estruturas compactas. Modificações químicas nessas proteínas regulam a acessibilidade dos genes, determinando sua ativação ou repressão. Esta organização necessita de grande plasticidade que permite a realização eficaz de funções biológicas transportadas pela molécula de DNA. Mecanismos epigenéticos controlam a compactação da cromatina e atuam nas regiões reguladoras do DNA, modulando a expressão gênica sem alterar a sequência genética.

■ Regulação da transcrição genética por microRNAs: Os microRNAs, diferentemente do RNA mensageiro ou ribossômico, são RNAs muito curtos (em média 22 nucleotídeos) que possuem uma sequência complementar ao RNA mensageiro. Eles podem regular a tradução do RNA mensageiro ou, alternativamente, levar à sua degradação.^11,12

Genética na Asma

Com o avanço da tecnologia de sequenciamento genômico, pesquisadores intensificaram seus esforços para compreender e prever a complexidade e heterogeneidade da asma, tornando os estudos de associação do genoma completo (GWAS) a abordagem preferida. Esses estudos tiveram um impacto significativo na epigenética ao identificar variantes associadas à asma e revelar como essas variações interagem com mecanismos epigenéticos.

O primeiro GWAS sobre asma foi publicado em 2007 por Moffatt et al.,¹³ identificando uma associação entre variações genéticas no cromossomo 17q12-21 e a asma infantil. Esses polimorfismos foram relacionados à expressão do gene ORMDL3 e, posteriormente, ligados a outros genes, como GSDMA, GSDMB, CRKRS, ZBPB2 e IKZF2. Esse lócus (17q12-21) mostrou-se especificamente associado à asma de início na infância, mas não à de início tardio, como foi posteriormente confirmado por outros estudos.^14,15

Em 2010, o estudo GABRIEL,¹⁶ um dos maiores GWAS sobre asma, analisou mais de 26 mil indivíduos e identificou genes em diversos cromossomos relacionados à doença, incluindo IL1RL1/IL18R1 (cromossomo 2), HLA-DQ (cromossomo 6), IL33 (cromossomo 9), SMAD3 (cromossomo 15), ORMDL3/GSDMB (cromossomo 17) e IL2RB (cromossomo 22). O ORMDL3 foi fortemente associado à asma infantil, enquanto o HLA-DQ foi correlacionado à asma de início tardio. O estudo concluiu que as variantes no lócus ORMDL3/GSDMB estão vinculadas exclusivamente à asma de início infantil, enquanto a elevação dos níveis séricos totais de IgE exerce um papel secundário no desenvolvimento da doença.¹⁶

Em uma metanálise de um GWAS incluindo norte-americanos de ascendência europeia, afro-americana ou afro-caribenha e latina identificaram cinco loci de suscetibilidade. Quatro previamente relatados (17q21, perto de IL1RL1, TSLP e IL33) associados ao risco de asma em três grupos étnicos. Identificaram, entretanto, um novo lócus de suscetibilidade à asma em PYHIN1, com a associação sendo específica para indivíduos de ascendência africana.¹⁷

Uma revisão em 2020 compilou dados de GWASs e identificou 128 polimorfismos de nucleotídeo único (SNPs) associados à asma,¹⁸ ampliando o conhecimento sobre a base genética da doença. É notável que a maioria dos GWASs sobre asma tenha sido conduzida em populações de ascendência europeia, enquanto estudos envolvendo outros grupos étnicos permanecem limitados. Há necessidade de novas pesquisas focadas em populações de ascendência não europeia.

➭ O papel das GWAS na atualidade, em relação à epigenética e asma, mudou de um "mapeador" estático de risco genético para um "fornecedor" importante de informações funcionais. O papel moderno das GWAS é:

1.	Identificar regiões de riscos estruturais (SNPs)
	⇒Onde está o potencial problema. O problema é que >90% dos SNPs de GWAS ficam em regiões não codificadoras, portanto, só indicam "onde olhar" mas não explicam como. ⇒ É exatamente aí que a epigenética atua19,20
	⇒eQTL + mQTL (epigenetic QTL mapping) – permite ligar variação genética ⇒alteração epigenética ⇒ mudança funcional ⇒ fenótipo asmático
2.	Servir como base para integrar dados epigenéticos
	⇒A integração moderna usa três abordagens: as abordagens vão da causa (genética ⇒ alteração epigenética ⇒ mudança funcional, via QTLs); ao efeito (doença ⇒ epigenética [que explica por que o ambiente "liga" ou "desliga" o gene]. via EWAS), até a integração causal em alta resolução (via single-cell multiomics ) cujo consenso emergente é que muitos loci de asma atuam especificamente no epitélio brônquico19,21
3.	Permitir priorização de alvos terapêuticos
	⇒anti-TSLP e anti-IL-4Rα foram parcialmente guiados por integração genética-epigenética. ⇒ por exemplo, a hipometilação do promotor do TSLP induzida por exposições ambientais (ex: tabagismo, vírus), funciona como um interruptor epigenético que mantém a expressão gênica persistentemente alta. Como esta ativação ocorre apesar do subtipo clínico (Th2 alto ou baixo), o bloqueio do TSLP (anti-TSLP) mostra eficácia transversal em diversos perfis de pacientes22-24
4.	Explicar Interação gene-ambiente
	⇒A genética confere suscetibilidade, mas é a epigenética — modulada por fatores ambientais como poluição, tabagismo materno, vírus respiratórios (RSV e RV), microbioma (disbiose), dieta e obesidade — que determina se uma variante de risco se expressará como asma alérgica, eosinofílica ou não Th225 ⤵⤵⤵

"A asma é uma doença genética com expressão epigenética dependente do ambiente."

Modificações de Histona na Asma

As modificações químicas nas histonas controlam a estrutura da cromatina e estão ligadas ao desenvolvimento e ao tratamento da asma. As caudas das histonas podem ser remodeladas de diversas maneiras, incluindo acetilação, metilação, ubiquitinação e SUMOilação.²⁶

Alguns exemplos de modificações de histonas na asma:

1. Aumento de acetilação de histonas (H3/H4)

● H3K9ac, H3K14ac associadas à maior expressão na região promotora de IL-4 em células Th2 ⇒ favorecem um ambiente pró-alérgico.²⁷

2. Diminuição de deacetilação por redução de HDACs

● HDAC2 reduzida na asma grave induzida por estresse (oxidativo/tabagismo) ⇒ aumenta a acetilação global ⇒ resistência ao corticoide (mecanismo central) ^10,28,29

3. Metilação de histonas em promotores de genes inflamatórios

● H3K4me3 aumentada

⇒ Marca ativadora: aumenta transcrição de IL-4, IL-5, IL-13.³⁰

● H3K27me3 reduzida

⇒ Marca repressiva que, quando diminuída, 'libera' expressão de genes Th2.³⁰

4. Remodelamento de cromatina do epitélio brônquico

● Aumento de H3K9ac (lisina 9 da histona H3) e H3K4me3 (trimetilação da lisina 9 da histona H3) na região promotora de IL-4 em célula Th2 ⇒ o que aumenta a produção da IL-4 que tem importante atuação no curso da asma ao ativar plasmócitos.²⁷

Epigenética, Ambiente e Asma

O crescente número de publicações nesta área evidencia o interesse científico em aprofundar a compreensão da relação entre o sistema imunológico e os efeitos ambientais através de fenômenos epigenéticos. De fato, o estudo dos fenômenos epigenéticos parece explicar parte das variações fenotípicas observadas na mesma doença.

Nos últimos 15 anos, a genética da asma passou por uma transformação significativa impulsionada por estudos genômicos. Em 2022, uma análise abrangente de 22 biobancos revelou 179 loci, incluindo 49 novos, associados a fenótipos de asma, oferecendo valiosa compreensão sobre a complexa base genética da doença.³¹

Citamos alguns estudos em humanos de mecanismos epigenéticos na asma, com foco especial na metilação do DNA:

Estudo de Kirkeleit et al. levando em conta as alterações adquiridas na metilação do DNA devido à exposição pré-natal ao tabagismo, que podem oferecer uma explicação molecular para o risco de asma na idade adulta, concluíram que mesmo após ajustar para o tabagismo pessoal na vida adulta — permanece fortemente associada a um declínio acelerado da função respiratória ao longo da vida. Esse efeito é comparável ao impacto do tabagismo pessoal equivalente a 10 maços-ano.³²

No contexto das alterações epigenéticas, esses achados reforçam que a exposição ao tabaco durante a gestação induz modificações persistentes na metilação do DNA, especialmente em genes ligados ao desenvolvimento pulmonar e à resposta imune (como AHRR, GFII, MYOIG, CYPIAI). Essas marcas epigenéticas podem: alterar trajetórias de crescimento pulmonar desde a infância, aumentar a suscetibilidade à inflamação das vias aéreas, comprometer a reserva funcional pulmonar e predispor a asma e DPOC precoces.

Assim, o estudo fornece evidências populacionais robustas de que fatores de risco muito precoces — incluindo o tabagismo materno — deixam "impressões epigenéticas" duradouras que se manifestam décadas depois com o declínio mais rápido do VEF₁ e da CVF, consolidando a via epigenética como explicação plausível para o aumento do risco de asma na vida adulta.

Pesquisas mostram que o processo químico da metilação controla as enzimas que produzem óxido nítrico (NO) nos pulmões. Esse controle tem relação direta com o nível de inflamação na asma, variando, entretanto, conforme o tecido analisado. O aumento do nível de expressão de iNOS, acompanhado pelo aumento de eosinófilos na resposta alérgica, está associado à elevação da fração exalada do óxido nítrico (FeNO).³³ A iNOS é a enzima que quando muito ativa, aumenta a produção de NO e a inflamação. Na via do NO, a FeNO é regulada pela expressão de diferentes isoformas de arginase – ARG1 e ARG2 e NOS. Estudos mostram que a metilação do promotor de ARG1 e ARG2 afeta o FeNO.

Estudo em células bucais – Crianças asmáticas com mais metilação nos genes da Arginase tendem a ter FeNO mais baixa. A metilação do gene da iNOS não mostrou efeito claro.³⁴

Estudo em células nasais – Outro estudo encontrou o oposto para a iNOS. Crianças com asma com FeNO alta tinham menos metilação no gene da iNOS e também no gene da citocina inflamatória IL-6.³⁵

Apesar dos resultados parecerem contraditórios (dependendo do tipo de célula estudada), a mensagem principal é clara: ⇒ a metilação no DNA é um mecanismo importante que controla os genes da inflamação (como iNOS e IL-6). Controlar esses genes pode aumentar ou diminuir a produção de óxido nítrico (FeNO) e, consequentemente, agravar ou atenuar a inflamação das vias aéreas na asma e entender esse mecanismo ajuda a buscar novos tratamentos que atuem nesta regulação fina da inflamação.^36,37

Estudos epigenéticos sobre asma infantil identificaram assinaturas de metilação específicas associadas à inflamação alérgica nas vias aéreas e células imunológicas, evidenciando o papel regulador da metilação na patogênese da asma. Apesar dessas descobertas, pesquisas adicionais sobre os mecanismos epigenéticos subjacentes aos endótipos da asma, ainda são necessárias. Para esses estudos, principalmente em crianças, as células epiteliais do nariz são mais fáceis de acessar do que as dos brônquios, permitindo a coleta de amostras com técnicas menos invasivas.³⁸ Por isso, grande parte das informações sobre a metilação do DNA nas vias aéreas na asma infantil vem de estudos com o epitélio nasal.³⁹ Forno et al. identificaram um painel de 30 CpGs em uma coorte de 483 crianças em idade escolar em Porto Rico, capaz de prever atopia e asma atópica,⁴⁰ com aplicabilidade clínica futura na previsão de asma no bebê chiador.

Alterações nos microRNAs estão associadas à hiper-responsividade brônquica em asmáticos. Estudos através de lavado brônquico revelam diferenças substanciais nos perfis de miRNA exossômico entre indivíduos saudáveis e pacientes com asma estável e leve. Esses miRNA regulam vias de sinalização inflamatória (via MAPK e JAK/STAT) e a expressão de citocinas (IL-6, IL-8, IL-10, IL-13), que desempenham um papel direto na patogênese da asma.⁴⁰ Esses resultados indicam relação entre o ambiente e a desregulação inflamatória em pacientes asmáticos.⁴¹ O perfil de expressão dos miRNAs alterados foi altamente correlacionado com a função respiratória (VEF₁) nesses indivíduos (R = 0,74). Por outro lado no mesmo estudo a exposição ao ar do metrô, uma fonte conhecida de importante emissão de matéria particulada, não causou nenhuma alteração significativa nos perfis de miRNA.⁴¹

Indivíduos que carregam certas variantes genéticas na região 17q12-q21 apresentam risco aumentado de desenvolver asma de início precoce, e o número dessas variantes deletérias que um indivíduo possui está diretamente relacionado à idade em que a asma se manifesta pela primeira vez na infância. No entanto, a expressão clínica da asma pode variar consideravelmente entre os indivíduos, mesmo que compartilhem marcadores genéticos semelhantes na mesma região. Fatores como exposição precoce à fumaça ambiental tabágica e infecções virais na infância, desempenham atribuições relevantes na modulação da expressão da asma.⁴² Curiosamente, a interação gene-ambiente a gatos na primeira infância demonstrou atenuar o risco de asma de início precoce em indivíduos geneticamente predispostos a desenvolver a doença.⁴³

A expressão dos alelos da asma também pode ser influenciada pela origem parental, com estudos demonstrando associação entre asma e rinite em casos de transmissão paterna.⁴⁴ Essa descoberta destaca a importância de examinar a história familiar e os padrões de herança ao investigar a genética da asma.

Um número crescente de elementos sustenta uma causalidade entre exposição a transtorno pós-traumático em nível individual ou comunitário e estresse psicossocial associados à maior morbidade da asma. Foi o que evidenciou estudo nos EUA em que fatores de estresse psicossocial crônicos, frequentemente presentes na vida de indivíduos em vulnerabilidade econômica e minorias étnicas, contribuem de forma desproporcional para maior incidência da asma nesse grupo. Constatou-se que a exposição à violência estava associada à metilação dentro de um promotor (ADCYAP1R1), que estava correlacionado à presença de asma nesta mesma população.⁴⁵ Existem evidências sugerindo a existência de genes de suscetibilidade que predispõem jovens cronicamente estressados ao transtorno de estresse pós-traumático e à asma.⁴⁶ Décadas de pesquisa demonstram que os estressores percebidos como ameaçadores e incontroláveis alteram a atividade do eixo hipotálamo-hipófise-adrenal (HPA) e do sistema nervoso autônomo (SNA).⁴⁵

Em resumo, a revolução na genética da asma proporcionou uma compreensão mais profunda da complexa interação entre fatores genéticos e ambientais que moldam o desenvolvimento e a progressão da doença. Esses avanços não apenas esclarecem os mecanismos subjacentes à asma, mas também abrem caminho para abordagens mais personalizadas e eficazes no diagnóstico, tratamento e prevenção da asma.

Embora a epigenética tenha fornecido insights valiosos sobre a asma, não há nenhum tratamento aprovado específico epigenético para asma como acontece para o câncer onde miRNAs supressores de tumor são silenciados, permitindo a ativação de oncogenes, ou na hipertensão no controle do sistema renina-angiotensina.

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