Uma investigação genética que combina uma das maiores coortes asiáticas já reunidas de pacientes com hipogonadismo hipogonadotrófico congênito (CHH), experimentos em camundongos geneticamente modificados e análises moleculares avançadas identificou o gene ZBTB20 como um novo determinante da doença. O trabalho demonstra que mutações nesse gene comprometem simultaneamente o desenvolvimento do sistema olfatório e a migração dos neurônios produtores do hormônio liberador de gonadotrofinas (GnRH), mecanismo essencial para a puberdade e a fertilidade.

Publicado na revista eBioMedicine, do grupo The Lancet, nesta terça-feira (4), o estudo foi liderado por pesquisadores da Central South University, na China, em colaboração com hospitais universitários e centros nacionais de endocrinologia. A pesquisa representa um avanço importante para explicar parte dos casos de CHH cuja origem genética permanecia desconhecida.

O hipogonadismo hipogonadotrófico congênito é uma doença rara que afeta aproximadamente uma em cada 4 mil a 10 mil pessoas. Caracteriza-se pela deficiência na produção ou ação do GnRH, hormônio que inicia toda a cascata hormonal responsável pelo desenvolvimento sexual. Os pacientes apresentam atraso ou ausência da puberdade, baixos níveis de hormônios sexuais e infertilidade. Em muitos casos, a condição vem acompanhada de perda do olfato, caracterizando a síndrome de Kallmann.

Apesar da identificação de cerca de 60 genes associados à doença ao longo das últimas décadas, aproximadamente 50% dos casos ainda não possuem causa genética conhecida.

Foi justamente essa lacuna que motivou a nova investigação.

Os pesquisadores analisaram uma coorte construída ao longo de 15 anos, composta por 812 pacientes não aparentados com CHH e 49 famílias afetadas pela doença, formando um dos maiores bancos de dados clínicos e genéticos da Ásia para essa condição.

A descoberta começou com uma família chinesa de quatro gerações, na qual sete indivíduos apresentavam hipogonadismo e alterações do olfato. O sequenciamento completo do exoma revelou uma mutação específica no gene ZBTB20 (p.R300C) que acompanhava perfeitamente todos os membros afetados da família.

Em seguida, os cientistas ampliaram a busca para toda a coorte de pacientes e encontraram outras quatro variantes raras do mesmo gene.

A comparação com 4.936 indivíduos saudáveis mostrou um enriquecimento significativo dessas variantes entre os pacientes. As mutações raras apareceram em 0,86% dos casos de CHH, contra apenas 0,14% dos controles, correspondendo a um aumento de aproximadamente seis vezes no risco estatístico (OR = 6,12; P < 0,001).

Segundo os autores, essa evidência fortalece o reconhecimento do ZBTB20 como um novo gene associado ao hipogonadismo hipogonadotrófico congênito.

Para compreender como essas mutações provocam a doença, a equipe desenvolveu camundongos com deleção específica do gene no sistema nervoso.

Os animais reproduziram praticamente todas as características observadas em pacientes humanos.

Machos e fêmeas apresentaram redução significativa do tamanho das gônadas, níveis diminuídos dos hormônios LH e FSH, infertilidade completa e perda expressiva de neurônios produtores de GnRH.

Nos testes reprodutivos, nenhum dos animais modificados geneticamente gerou descendentes durante cinco ciclos consecutivos de acasalamento, enquanto os animais controles permaneceram férteis.

As análises tridimensionais realizadas em embriões revelaram ainda um fenômeno considerado central para explicar a doença.

Durante o desenvolvimento embrionário, os neurônios produtores de GnRH normalmente migram do epitélio olfatório até o hipotálamo. Essa viagem depende de estruturas nervosas especializadas que funcionam como "trilhos" biológicos.

Nos animais deficientes para ZBTB20, essa migração simplesmente parava antes de alcançar o cérebro.

Os pesquisadores observaram que a interrupção estava associada a defeitos no chamado nervo terminal (terminal nerve), estrutura responsável por orientar o deslocamento dessas células durante a formação do sistema nervoso.

Além da alteração reprodutiva, os camundongos desenvolveram hipoplasia acentuada do bulbo olfatório, estrutura cerebral responsável pelo processamento dos odores.

A descoberta oferece uma explicação integrada para uma característica clássica da síndrome de Kallmann: a associação entre infertilidade e perda do olfato.

O estudo também identificou outro processo biológico afetado pelas mutações.

No cérebro adulto, células-tronco neurais localizadas na zona subventricular produzem continuamente novos neurônios que migram até o bulbo olfatório.

Nos animais modificados, essa renovação celular mostrou-se profundamente comprometida.

Os pesquisadores verificaram que o ciclo celular das células-tronco tornou-se mais lento, aumentando sua duração total de 14,5 para 16 horas, enquanto a fase S — responsável pela duplicação do DNA — foi prolongada de aproximadamente 9 para 11 horas.

Como consequência, menos células conseguiam completar sua migração até o bulbo olfatório, reduzindo a formação de novos neurônios.

Em nível molecular, a equipe identificou um mecanismo regulatório anteriormente desconhecido.

Experimentos de transcriptômica revelaram 396 genes diferencialmente expressos, sendo 159 genes com expressão aumentada e 237 genes reduzidos após a perda de ZBTB20.

Entre eles destacou-se o Thbs4, gene cuja atividade diminuiu de forma expressiva.

Ensaios de imunoprecipitação de cromatina e testes de luciferase demonstraram que a proteína ZBTB20 liga-se diretamente ao promotor do Thbs4, ativando sua expressão. Os autores propõem que esse eixo molecular desempenha papel decisivo na migração das células-tronco neurais e no desenvolvimento normal do bulbo olfatório.

Os resultados ampliam significativamente a compreensão dos mecanismos responsáveis pelo desenvolvimento dos neurônios produtores de GnRH.

Até então, genes como ANOS1, FGFR1, PROKR2, SOX10 e CHD7 eram considerados os principais envolvidos nessa via biológica. A inclusão do ZBTB20 expande esse repertório e ajuda a explicar casos anteriormente classificados como idiopáticos.

Os autores destacam que os achados sustentam a incorporação do ZBTB20 aos painéis de diagnóstico genético utilizados em pacientes com hipogonadismo hipogonadotrófico congênito.

Embora ressaltem que estudos em outras populações ainda sejam necessários para confirmar a frequência global dessas mutações, os pesquisadores consideram que a identificação desse novo gene representa um avanço importante para o diagnóstico precoce, o aconselhamento genético e o desenvolvimento futuro de terapias direcionadas.

Ao conectar genética humana, neurodesenvolvimento e endocrinologia reprodutiva em um único modelo experimental, o estudo oferece uma das descrições mais completas já produzidas sobre a origem biológica da síndrome de Kallmann e reforça como alterações em um único gene podem comprometer simultaneamente o desenvolvimento cerebral, o olfato e a fertilidade humana.