Numerosos estudos mostraram que quanto mais velho o pai, maior o risco de doenças para a prole. Geneticistas humanos da Universidade de Würzburg agora analisaram mais de perto os processos responsáveis por isso.
A SPIEGEL escreve sobre “Pais idosos sendo um fator de risco”, “Pais tardios têm filhos mais doentes” é a manchete da WELT. Já se sabe há muito tempo: os filhos de pais idosos têm um risco maior de defeitos congênitos e distúrbios do neurodesenvolvimento, como autismo.
Em um novo estudo, cientistas da Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU), em colaboração com o Centro Alemão de Primatas em Göttingen e a Universidade de Cambridge, investigaram e compararam os efeitos da idade paterna no esperma de humanos e de uma espécie de primata relacionada.
Eles publicaram os resultados na revista Envelhecimento celularque até disponibilizou sua imagem de capa para o estudo. O professor Thomas Haaf, titular da Cátedra de Genética Humana na JMU, foi o responsável por este estudo.
Fatores ambientais afetam o epigenoma
“Em nossas investigações, focamos no epigenoma do esperma”, explica Thomas Haaf. Epigenética é uma forma de herança que não obedece às regras mendelianas. Em contraste com as mudanças genéticas, que afetam a sequência de DNA em si e são irreversíveis, a herança epigenética é baseada em modificações bioquímicas reversíveis do DNA, em particular a metilação do DNA.
O epigenoma, ou seja, a soma de todos os padrões epigenéticos, regula a atividade genética em uma célula. O epigenoma é influenciado por fatores intrínsecos, por exemplo, durante o desenvolvimento e a diferenciação das células. No entanto, fatores ambientais como dieta, atividade física ou tabagismo também têm efeito sobre o epigenoma. “Estudos anteriores mostraram que um grande número de padrões de metilação do DNA do esperma muda com o aumento da idade paterna”, explica Thomas Haaf. Isso pode ter um impacto na próxima geração e está associado a um risco aumentado de doença.
Comparação do esperma de saguis comuns e humanos
A equipe do Departamento de Genética Humana da Universidade de Würzburg comparou espermatozoides de humanos e saguis comuns (Callithrix jacchus). Esta espécie de primata pertence à família dos saguis e vive no nordeste do Brasil. Com um tamanho de 16 a 20 centímetros, os animais pesam apenas no máximo 300 a 350 gramas; vivem no máximo 15 anos.
Para Haaf, eles são de interesse por outro motivo: “Até agora, os camundongos têm sido usados principalmente em pesquisas reprodutivas para investigar assinaturas epigenéticas comuns entre pais e seus descendentes”, explica o cientista. No entanto, devido às grandes diferenças entre humanos e roedores, é difícil transferir os resultados do modelo de camundongo para humanos.
Em contraste, o sagui comum é muito adequado para o estudo da reprodução, envelhecimento, neurodesenvolvimento e doenças infecciosas. “Embora Calitrix e os humanos divergiram há mais de 40 milhões de anos, seus conjuntos de cromossomos e sequências de genoma são surpreendentemente semelhantes. Devido ao seu pequeno tamanho e vida útil comprimida, a criação e criação de Calitrix também é muito mais fácil e barato do que para outros primatas”, diz Haaf. Junto com sua equipe, ele agora investigou a questão de se processos específicos relacionados à idade no epigenoma do esperma humano também ocorrem em primatas não humanos.
Alterações específicas da espécie no epigenoma do esperma
Uma descoberta central do estudo recentemente publicado é que, embora a grande maioria dos mais de 13.000 genes analisados apresentem padrões idênticos de metilação do DNA do esperma em Calitrix e humanos, cerca de 300 genes são super ou submetilados de uma maneira específica da espécie. “Particularmente impressionantes entre eles são os genes para a biossíntese de glicoesfingolipídeos, que desempenha um papel importante na diferenciação de células-tronco e no desenvolvimento inicial”, diz Haaf.
Os padrões de metilação específicos da espécie no epigenoma do esperma estão associados a diferenças de expressão nos estágios embrionários iniciais e nos tecidos do blastocisto. Calitrix e humanos. “Há evidências crescentes de que tais diferenças específicas de espécies no epigenoma do esperma permitem uma rápida adaptação a diferentes ambientes dentro de algumas gerações, que podem então ser passadas epigeneticamente para a próxima geração”, diz o geneticista humano. A evolução genética funciona em períodos de tempo muito mais longos em comparação à evolução epigenômica.
Os efeitos da idade paterna também são específicos da espécie
Outro resultado importante é a identificação de 204 genes em Calitrix e 27 em humanos, cuja metilação é dependente da idade paterna. “Curiosamente, nenhum desses genes é metilado da mesma maneira dependente da idade em ambas as espécies”, diz Haaf. O efeito da idade paterna é, portanto, também específico para as respectivas espécies.
Em humanos, esses genes com padrões de metilação dependentes da idade estão associados principalmente ao desenvolvimento do sistema nervoso. Os cientistas, portanto, suspeitam que a evolução epigenética otimizou esses genes para o desenvolvimento do cérebro humano e habilidades cognitivas que distinguem os humanos dos primatas. Portanto, não é surpreendente que esses genes e a idade paterna desempenhem um papel nos distúrbios do neurodesenvolvimento.
Publicação
Alterações de metilação relacionadas à idade e específicas da espécie no epigenoma do esperma do sagui codificador de proteína. Marcus Dittrich, Laura Bernhardt, Christopher A. Penfold, Thorsten E. Boroviak, Charis Drummer, Rüdiger Behr, Tobias Müller, Thomas Haaf. Aging Cell, https://doi.org/10.1111/acel.14200
