Alternating Hemiplegia of Childhood: Entendendo a Relação Genótipo-Fenótipo de Variações ATP1A3

Introdução

Primeiro descrito em 1971 por Verret e Steele em 8 crianças,1 a síndrome da hemiplegia alternada da infância (AHC, OMIM #614820) foi definida apenas 9 anos depois por Krägeloh e Aicardi,2 que descreveram cinco casos novos e revisaram os relatos anteriores discutindo a nosologia desta entidade. Os critérios diagnósticos específicos para AHC, denominados “Aicardi criteria”, foram propostos pela primeira vez em 1993.3 Desde então, os critérios originais foram atualizados periodicamente, a fim de apoiar o reconhecimento clínico deste distúrbio peculiar de desenvolvimento neurológico.4-7

Em 2012, dois grupos de pesquisa independentes – um consórcio internacional8 e um grupo alemão9 – identificaram as mutações heterozigotas de novo na ATP1A3 como a causa da AHC. Logo após, um estudo japonês replicou esse achado,10 fornecendo mais evidências de que mutações ATP1A3 causadoras do AHC.

Mutações heterozigotas do ATP1A3 já haviam sido relatadas como causadoras de outra entidade previamente descrita em bases clínicas: distonia-parkinsonismo de início rápido (RDP, DYT12, OMIM #128235), um distúrbio de movimento raro e peculiar herdado de forma autossômica dominante.11 Em 2014, o ATP1A3 foi relatado como causador de outra entidade neurológica: ataxia cerebelar, areflexia, pes cavus, atrofia óptica e síndrome da perda auditiva neurossensorial (CAPOS) (OMIM #601338).12,13 Além disso, nos últimos anos, dois outros fenótipos relacionados às mutações ATP1A3 surgiram: a epilepsia infantil precoce com encefalopatia (EIEE)14,15 e a encefalopatia recorrente com o fenótipo cerebelar ataxia (RECA).16,17

A maioria dos pacientes com variantes patogênicas ATP1A3 se enquadra em um desses fenótipos,18 que estão na base de um subconjunto quase não sobreposto de mutações causais.19,20 No entanto, alguns indivíduos apresentam características atípicas ou combinam características de dois ou mais desses fenótipos principais.20-24 Por outro lado, algumas variantes patogênicas têm sido relatadas como causadoras de fenótipos diferentes, mesmo na mesma família.4,25-27 Como resultado, foi proposto considerar as doenças relacionadas ao ATP1A3 como um continuum clínico e não como entidades distintas, com um padrão de aparecimento e progressão de diferentes sinais e sintomas dependente da idade.16,18,19

Embora o número crescente de relatos descrevendo formas intermediárias e sobrepostas entre os principais fenótipos relacionados ao ATP1A3, o AHC continua sendo uma síndrome bem definida e reconhecível, cuja identificação clínica é essencial para orientar investigações moleculares.

Nesta revisão, resumimos o conhecimento sobre AHC, concentrando-nos em pistas diagnósticas clínicas, correlações genótipo-fenótipo e efeito funcional das variantes ATP1A3 desta condição.

Características clínicas

AHC clássico

AHC é um distúrbio peculiar de desenvolvimento neurológico caracterizado por uma constelação de manifestações neurológicas paroxísticas, entre as quais episódios recorrentes de hemiplegia envolvendo ambos os lados do corpo e alternando em lateralidade são a marca registrada desta doença.18 Ataques tetraplégicos podem ocorrer isoladamente ou como uma generalização de um ataque hemiplégico. Além disso, manifestações paroxísticas incluem feitiços tônicos ou distônicos (de um membro, um hemibody ou generalizados), anormalidades oculomotoras e fenômenos disautonômicos (midríase uni ou bilateral, rubor, palidez) podem ocorrer isoladamente ou em associação com ataques hemiplégicos.19 Episódios paroxísticos geralmente ocorrem antes dos 18 meses de idade, com uma idade média de início de 3-5 meses. Entretanto, o início pode variar desde o período neonatal até 4 anos de idade.

Movimentos oculares anormais paroxísticos (incluindo nistagmo monocular e binocular, estrabismo, olhar desconjuntado, bobbing ocular, flutter ocular) são freqüentemente as primeiras manifestações neurológicas, ocorrendo isoladamente antes do início de outros feitiços paroxísticos.28

Os eventos paroxísticos normalmente reconhecem fatores desencadeantes emocionais ou ambientais (exercício, exposição à luz, sons ou água quente, alimentos específicos), enquanto os sintomas são aliviados pelo sono e períodos pós-despertar.7 Uma alta variabilidade na duração e freqüência dos paroxismos tem sido relatada, mesmo no mesmo paciente, durando de minutos a dias inteiros e ocorrendo até várias vezes ao dia.28

Além das manifestações paroxísticas, o AHC também é caracterizado por anormalidades neurológicas persistentes e interictais, cuja prevalência aumenta com a idade. Questões de desenvolvimento (atraso de fala e linguagem, déficits cognitivos, problemas comportamentais) com vários graus de gravidade são o achado mais comum, seguido por disartria, ataxia, coréia, distonia e, menos freqüentemente, sinais do trato piramidal.7,27,29 A deterioração neurológica pode mostrar uma progressão gradual, com declínio motor ou cognitivo discreto após um episódio paroxístico prolongado. Déficits neurológicos fixos frequentemente mostram um gradiente rostrocaudal de gravidade, com gravidade de distonia oro-mandibular e disartria superando a gravidade da distonia dos membros superiores e inferiores.7

Up a 50% dos pacientes com CHA desenvolvem crises epiléticas.4,5,30,31 A epilepsia pode ser focal ou generalizada, com múltiplos tipos e localizações de crises, sendo frequentemente resistente a drogas. Além disso, uma alta freqüência e taxa de recorrência do estado refratário da epilepsia tem sido relatada.32

A última versão dos critérios clínicos para AHC reconhece critérios maiores (diagnósticos) e menores (de suporte), e inclui um conjunto de definições padronizadas para uma descrição simplificada dos episódios paroxísticos, a fim de fornecer aos cuidadores uma linguagem mais acessível para documentar os eventos.7 Particularmente os critérios incluem 1) o início dos sintomas antes dos 18 meses, 2) episódios repetidos de hemiplegia alternando lateralmente ou 3) episódios repetidos de quadriplegia ou plegia, 4) outros episódios paroxísticos, incluindo ataques distônicos, 5) anormalidades oculomotoras ou sintomas automáticos, 6) desaparecimento dos sintomas com o sono e 7) evidência de atraso no desenvolvimento e/ou outras anormalidades neurológicas como distonia, ataxia ou coréia.7 Do ponto de vista farmacológico, os medicamentos mais utilizados na AHC são flunarizina, benzodiazepinas, carbamazepina, barbitúricos e ácido valpróico. Mikati et al. demonstraram que a flunarizina e as benzodiazepinas apresentam uma melhora maior nos episódios distônicos ou pégicos.5 Mikati et al. demonstraram particularmente que a flunarizina, um antagonista do cálcio, reduz a duração, gravidade e frequência dos ataques hemiplégicos em até 80% dos pacientes com CHA.33

Por outro lado, antipsicóticos, inibidores seletivos de recaptação de serotonina, gabapentina e acetazolamida foram invariavelmente ineficazes.5

AHC atípico

Além do fenótipo clássico da AHC, várias características atípicas foram descritas. Com relação à idade no início, foi descrita a ocorrência tardia de ataques hemiplégicos até os 4 anos de idade.25 Quanto ao comprometimento cognitivo, foram relatados casos leves com desenvolvimento normal.33 Outras características incomuns incluem um fenótipo predominantemente distónico, a ausência de ataques tetraplégicos,33 ou a ocorrência de monoplegia alternada do membro superior.34

Além disso, alguns pacientes combinam paroxismos típicos da AHC com as características da encefalopatia precoce14,35,36 ou doDPR.23,37-39

Ajunto da AHC, uma entidade nosológica distinta com curso mais suave, caracterizada por episódios de fraqueza unilateral ou bilateral decorrentes exclusivamente do sono tem sido descrita.40-46 Embora o primeiro relato desta condição remonte à descrição original de AHC por Verret e Steele,1 sua distinta nosologia só foi reconhecida em 1994, quando foi proposto o termo hemiplegia nocturna alternada benigna da infância (BNAHC) para diferenciar esta entidade da AHC.40 Em BNAHC, os ataques (hemi)plegicos só se iniciam a partir do sono, não havendo progressão para comprometimento neurológico ou intelectual. Além disso, faltam outros eventos paroxísticos, como feitiços tônicos ou distônicos e anormalidades oculomotoras.40,41 Até o momento, foram relatados 14 casos de BNAHC, todos afetando meninos, exceto um.42 Embora raramente testado, nenhuma associação entre BNAHC e mutações ATP1A3 foi descrita.42 Entre os 14 pacientes, apenas 2 realizaram uma análise de Whole Exome Sequencing (WES) e em apenas 1 caso foi revelada uma microdeleção heterozigótica 16p11,2 envolvendo, entre outros, o gene PRRT2. A PRRT2 codifica uma proteína transmembrana contendo um domínio rico em prolina e está associada à discinesia episódica cinesigênica-1 (OMIM #128200).42 Embora vários casos familiares tenham sido relatados,40,41,45 a base genética (se houver) desta condição ainda é elusiva. Uma análise WES adequada deve ser realizada para melhor investigar esta condição e o papel dos fatores genéticos adicionais regulatórios deve ser considerado.

Role of ATP1A3 Gene Disruption

Na+/K+-ATPase Structure and Function

ATP1A1-4 genes codificados para quatro subunidades α – respectivamente α1-4 – de Na+/K+ ATPase. A bomba é ubíquamente expressa no sistema nervoso central (SNC) e é constituída por quase duas subunidades: uma alfa (α – contendo o site catalítico para a hidrólise de ATP e ligando os íons) e uma beta (β, responsável pelo ativo estrutural e funcional da subunidade α).47 Embora α1 isoforma esteja presente em todo o SNC e α2 nos astrocitos, o α3 é expresso apenas nos neurônios – GABAergic neurônios em todos os núcleos dos gânglios basais (striatum, globus pallidus, núcleo subtalâmico e substantia nigra), vários núcleos talâmicos, córtex, cerebelo, núcleo vermelho e várias áreas do cérebro médio (núcleo reticulotegmental de pons) e hipocampo;48 enquanto a expressão não foi significativa nas células dopaminérgicas da substantia nigra.49,50 Esta bomba de íons é essencial para a manutenção da homeostase eletrogênica das células neurais, trocando íons Na+ e K+ através da membrana de plasma acoplada à hidrólise ATP, ajustando o potencial da membrana tanto no potencial de repouso (α1) quanto após um potencial de ação (α2, α3).

A isoforma α3 é codificada pelo gene ATP1A3 (OMIM #182350) nos códigos do cromossomo 19q13 para a subunidade α3 do Na+/K+-ATPase, uma transmembrana transmembrana ATPase ubíqua e eletrogênica descrita pela primeira vez em 195751 e localizada no lado citosólico da membrana plasmática externa.52 Exportando 3 Na+ e importando 2 K+ íons para cada molécula ATP hidrolisada, a Na+/K+-ATPase mantém o gradiente de uma maior concentração extracelular de Na+ e um maior nível de K+ intracelular.53,54

Embora α3 seja a subunidade predominantemente expressa em neurônios, alguns neurônios expressam α1 – que é predominantemente expressa em células gliais. Comparada a α1, a subunidade α3 mostra uma menor afinidade para Na+ e K+, e menor dependência de tensão, permitindo uma rápida normalização do gradiente transmembrana após uma série de potenciais de ação.55

A subunidade α da Na+/K+-ATPase contém 3 regiões citoplasmáticas e uma transmembrana. Os domínios citoplasmáticos incluem o domínio da fosforilação (“P”), o domínio da ligação de nucleotídeos (“N”) e o domínio do atuador (“A”).53 Tal como nos outros membros da superfamília ATPase tipo P, o Na+/K+-ATPase forma um intermediário fosforilado durante o ciclo de reação. O domínio P abriga uma seqüência Asp-Lys-Thr-Gly-Lys altamente conservada, cujo resíduo de aspartato (caindo na posição 366) é fosforilado pela transferência do grupo fosfato γ de uma molécula ATP.56 O domínio A contém um motivo Thr-Gly-Glu-Ser que liga, através do resíduo de glutamato, a molécula de água necessária para a hidrólise do aspartato-fosfato no local catalítico.57 A região transmembrana é composta por 10 hélices transmembranas (TM1-10), das quais as hélices TM4-6 contêm os sítios de ligação catiônica e a TM8 contribui para a licitação do terceiro íon Na+.57,58

Para permitir a troca de íons, durante o ciclo de reação a proteína sofre alterações conformacionais críticas, revertendo a acessibilidade e a especificidade dos sítios de ligação catiônica.59 No chamado estado E1, a subunidade α é acessível pelo lado citoplasmático e é Na+-seletiva. A ligação de 3 Na+ desencadeia a fosforilação do resíduo Asp366 do ATP, levando ao estado E1P. Como resultado, os íons Na+ são transportados através da membrana e liberados no lado extracelular. Pela liberação de Na+, a proteína se transforma no estado E2P, que é uma conformação extracelular acessível, K+-seletiva. A ligação de 2 iões K+ no lado citoplasmático desencadeia a desfosforização por hidrólise do resíduo Asp366, com transição para o estado E2. A ligação de baixa afinidade de uma molécula ATP ao estado E2 estimula a transição para o estado E1, cuja baixa afinidade para os íons K+ determina sua liberação no citosol. A maior afinidade para os íons ATP e Na+ do estado E1 causa a ligação do Na+ e a seguinte fosforilação do domínio P. A rotação do domínio A e os rearranjos do TM1-6 intermediam essas transições conformacionais.59-64

A subunidade β – da qual existem três isoformas expressas diferentemente (β1-3) – atua como um acompanhante molecular que facilita o transporte do retículo endoplasmático para a membrana plasmática da subunidade α e permite sua correta dobra e integração com a membrana.65,66

Além do transporte de íons através da membrana celular, o Na+/K+-ATPase demonstrou ter diferentes funções, incluindo a modulação da transdução de sinal via PI3K, PLC-γ e cascatas MAPK, interações protéicas com outras enzimas transmembranas e proteínas de andaimes e regulação de outras atividades de transporte.20,67,68

ATP1A3 Variantes Patogênicas Localização e Efeito

Como mostrado na Figura 1, as mutações ATP1A3 afetam toda a sequência de codificação. Diferentemente do RDP que causa mutações – que estão distribuídas por todo o gene – as variantes causadoras de AHC são mais freqüentemente encontradas nos exons 17 e 18.20 Em relação ao domínio funcional afetado, a maioria das variantes causadoras de AHC afeta os locais de ligação dos íons ou os segmentos transmembrana que abrigam os resíduos de ligação (Figura 2).57 Um grupo menor de mutações é encontrado nas hélices transmembrana que não os segmentos de ligação dos íons. Além disso, várias mutações afetam as extensões citoplasmáticas das hélices transmembranas TM3-5, que conectam essas hélices com os domínios citoplasmáticos A-, N- e P (as chamadas mutações “pedúnculo”).57 Este último domínio citoplásmico foi encontrado para abrigar várias variantes causadoras de AHC, enquanto um pequeno grupo de variantes patogênicas foi encontrado para afetar o laço extracelular entre TM7 e TM8.

Figure 1 Distribuição das variantes causadoras de AHC ao longo do gene ATP1A3 e mRNA.Nota: As colunas mostram o número de variantes causadoras de AHC (barras cinza claro) e o número total de variantes patogênicas ATP1A3 (barras cinza escuro) relatadas em cada exon: AHC, hemiplegia alternada da infância; Nt, nucleotídeos; bp, pêlos-base.

Figure 2 Localização das variantes causadoras de AHC na proteína ATP1A3.Notas: Pontos brancos mostram variantes causadoras de AHC, pontos pretos indicam variantes causadoras de EIEE com a presença de ataques hemiplégicos, pontos azuis e brancos mostram variantes causadoras tanto de RDP como de AHC. De acordo com a localização dos domínios funcionais, as variantes são divididas em variantes de sítio de ligação iônica (preto), variantes de membrana (azul), variantes de talo (verde), variantes de domínio P (roxo) e variantes extracelulares (vermelho). Os domínios citosólicos tri-diferentes da proteína ATP1A3 são indicados em vermelho (domínio A), verde (domínio N) e azul (domínio P): AHC, hemiplegia alternada da infância; EIEE, encefalopatia epiléptica infantil precoce; RDP, distonia-parkinsonismo de início rápido.

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Como resultado, espera-se que uma grande proporção de variantes causadoras de AHC afete a ligação e transporte de íons, enquanto outro grupo consistente de mutações afeta a fosforilação enzimática.57

Para algumas das mutações dos locais de ligação de íons (Asp801Asn, Asp923Asn, Ser137Tyr, Phe780Leu, Ile810Asn), foi fornecida evidência experimental de ligação de Na+ defeituosa,69-71 enquanto para outras variantes foi mostrada a ligação de Na+ com mutações afetando o resíduo correspondente no paralog α1.57 De notar que poucas mutações foram relatadas nas hélices transmembranas longe dos locais de ligação de íons (tais como TM1-2 e TM9-10). Curiosamente, variantes que afetam o domínio N-citoplasmático ou o domínio C-terminus foram descritas apenas no RDP.

Correlação genótipo-fenótipo

Emergência e freqüência de diferentes variantes causadoras de AHC

Embora o AHC seja um distúrbio esporádico devido a novas variantes, poucos casos autossômicos herdados dominantes foram relatados.4,25,26,72 O mosaicismo germinal tem sido relatado em casos familiares de outras doenças relacionadas ao ATP1A3,73 mas não foi descrito no AHC até agora.

Embora o número crescente de variantes patogênicas relatadas, os maiores estudos de coorte realizados em diferentes populações (coortes européias, norte-americanas e chinesas) demonstraram que três variantes representam cerca de 60% de todos os casos.4,30,74 Especificamente, a variante p.Asp801Asn foi encontrada para causar 30-43% de todos os casos, p.Glu815Lys é responsável por 16-35% dos casos e p.Gly947Arg é responsável por 8-15% (Figura 3).

Figure 3 Frequency of AHC-causing variants in different cohorts.Notas: O gráfico mostra a freqüência relativa de variantes que afetam cada resíduo ATP1A3 específico em uma coorte norte-americana (linha azul, N= 151), européia (linha vermelha, N= 130) e chinesa (linha preta, N= 45). Os picos são expressos como a percentagem do número total de pacientes AHC em cada coorte. Os três hotspots para as variantes causadoras de AHC (Asp801, Glu915 e Gly947) estão indicados acima do pico correspondente: AHC, hemiplegia alternada da infância.

Como foi dito anteriormente, a localização das mutações ATP1A3 ao longo da sequência de codificação mostra uma correlação genótipo-fenótipo do espectro clínico do ATP1A3. Apenas mutações específicas – particularmente perto dos domínios transmembrana – e consequentemente alterações proteicas resultam em AHC (Rosewich H. Neurology 2014).27

Três mutações de falha recorrentes contam para 60% de todos os casos de AHC. Quinze por cento dos casos de AHC não têm mutação identificada, mas atendem aos critérios clínicos. Em um relatório recente do Panagiotakaki al. dados clínicos de uma grande coorte de 155 pacientes do Consórcio Internacional de AHC foram profundamente revisados e uma tentativa de correlação discreta genótipo-fenótipo foi feita.30 Primeiro, curiosamente, as mutações ATP1A3 foram detectadas em 85% dos pacientes, confirmando que um pequeno grupo de pacientes preenchia os critérios para AHC sem nenhum diagnóstico genético molecular. O estudo também confirmou a incidência relativa das três mutações mais comuns: p.Asp801Asn, p.Glu815Lys e p.Gly947Arg. Destes, o Glu815Lys foi associado a um fenótipo mais grave, com epilepsia resistente a drogas, incapacidade intelectual profunda e distonia grave como principais achados neurológicos. p.Asp801Asn parece estar associado a um fenótipo mais leve, com início posterior dos eventos paroxísticos e ataques pélvicos menos freqüentes; a maioria dos pacientes apresenta incapacidade intelectual moderada com maior taxa de problemas comportamentais. p.Gly947Arg parece estar correlacionado com um prognóstico positivo; o início do evento paroxístico é o mais recente quando comparado com outras duas mutações, além disso, nenhuma deficiência intelectual grave foi relatada. Em conclusão, as três mutações mostram um gradiente de gravidade dos sintomas: p.Glu815Lys > p.Asp801Asn > p.Gly947Arg. A Tabela 1 resume o espectro clínico associado com as três mutações mais comuns.

Tabela 1 Características clínicas das variantes mais comuns de ATP1A3 Causando AHC

Evidência de in vitro e estudos in vivo

Uma grande contribuição para explicar a heterogeneidade clínica associada às mutações ATP1A3, assim como para melhorar o nosso conhecimento e desenvolver novas estratégias terapêuticas, surge a partir de modelos celulares e animais.

Estudos Celulares

No neurônio que apresenta a mutação do alelo α3, a Na+/K+ ATPase mostra afinidade reduzida do sódio, levando a uma concentração intracelular elevada de Na+ com muitos eventos dramáticos possíveis, como aumento do influxo de íons Ca++ na célula com efeitos tóxicos e liberação de aminoácidos excitatórios.50 Além disso, supõe-se que uma alteração na absorção de dopamina secundária ao gradiente anormal de Na+ é parcialmente responsável pela síndrome relacionada à ATPase.4,75 Essa alteração leva à distonia e/ou parkinsonismo sem degeneração da via nigrostriatal,54,75 mas não foi demonstrada pelo estudo PET e DAT-SCAN em paciente com RDP, o que explica a falta de resposta à levodopa nesses pacientes.76

Heterogeneidade no espectro fenotípico demonstrado pelos pacientes com AHC e pelos pacientes com PDR sugere diferentes conseqüências celulares subjacentes relevantes aos mecanismos patológicos. Em geral, desde a primeira descrição e caracterização das mutações ATP1A3 associadas à AHC,8 a atividade da bomba de Na+/K+ parece ser responsável pela patogenicidade na AHC. Assim, era razoável que, no PDR, a maioria das mutações afetasse a expressão de proteínas e expressões da superfície celular, e na HAA, uma atividade alterada da bomba poderia explicar o fenótipo.8 Vários estudos têm sido conduzidos para esclarecer essa questão71,77 e uma abordagem útil foi a utilização de células de Haste Pluripotente Induzida (SPP). Recentemente, em um modelo de células iPS derivadas de neurônios de pacientes AHC portadores da mutação missense p.Gly947Arg, níveis mais baixos de corrente externa sensível a ouabaína (um transporte líquido para fora de um íon Na+) foram demonstrados em comparação aos controles.77 Além disso, como pode ser previsto por uma menor concentração intracelular de íon K+, os neurônios apresentam um potencial de membrana de repouso semelhante ao da célula de repouso com excitabilidade alterada, lidando com a hipótese de uma perda do mecanismo de função.77

Mais ainda, em um estudo muito recente (2019), Arystarkhova et al salientam que a gravidade do fenótipo não pode ser explicada apenas pela redução da atividade da bomba e outros mecanismos celulares são hipotéticos a partir de dados experimentais, incluindo a proteína misfolding no nível do aparelho de Golgi e conseqüente relação entre alelos bons e ruins, por competição.78

Estudos in vivo animal

Modelos de camundongos menstruais foram desenvolvidos para estudar as conseqüências in vivo das variantes isoforma do α3. Há cinco modelos principais que foram exaustivamente estudados, resumidos na Tabela 2. O primeiro modelo foi caracterizado por Moseley et al (2007).79 Introduzindo uma mutação de um único par de bases no intron 4 (α3+/KOI4), com emendas aberrantes que derrubam o alelo (Atp1a3tm1/Ling/+), replicadas por outros autores,80,81 esses ratos apresentaram tanto o fenótipo maníaco, aumentado pela resposta da metanfetamina, quanto as convulsões com aumento da atividade motora. Em 2013, Ikeda et al49 propuseram outro modelo de camundongo com grande deleção de 2 a 6 exons (α3+/E2-6): pela primeira vez, os camundongos afetados revelaram distonia induzida por injeções intracerebelares de kainite. Devido à grande deleção e ao produto aberrante sequencial, o padrão clínico dos dois modelos acima foi muito severo e distante do fenótipo ATP1A3 humano. Clapcote et al71 foram os primeiros a desenvolver um modelo de rato com substituição de um único nucleótido causando uma substituição de um único aminoácido (I810N, Myshkin α3+/I810N). Em seu trabalho, ele descreveu ratos com convulsões graves tanto espontâneas quanto evocadas por estresse vestibular (correr, pular), parada comportamental (tipo congelamento) e morte após convulsões parcialmente complexas com generalização secundária. Outro modelo mutante semelhante foi descrito por Hunayan et al em 2015, modelando a variante pAsp801Asn, chamada Mashl +/- (α3+/D801N). O modelo lembra muitas características do AHC, como distonia e hemiplegia, com envolvimento cerebelar (ataxia e tremor). Recentemente foi relatado outro modelo de AHC para ratos. Este novo modelo de rato knock-in (Atp1a3E815K+/-, Matoub, Matb+/-) expressa a mutação E815K do gene Atp1a3 (o fenótipo mais severo comum da HAI).83 Em seu elegante estudo, os autores demonstraram claramente que ratos mutantes expressaram características comportamentais e neurofisiológicas, assemelhando-se à forma mais severa da HAI. Em particular, a iniciativa motora era pobre, o desempenho motor era profundamente prejudicado (por exemplo, coordenação, equilíbrio, marcha anormal) e, curiosamente, além da epilepsia, muitos ratos foram observados a passar durante convulsões espontâneas ou provocaram convulsões por morte súbita inesperada em epilepsia (SUDEP).83 De notar que os episódios de hemiplegia e distonia foram ambos espontâneos e induzidos por alto nível de estresse (por exemplo, contato com água ou mudança de gaiola), provavelmente no fenótipo humano. Vale ressaltar que, embora existam diferenças entre os modelos propostos, algumas características são comuns, incluindo a hiperexcitabilidade cerebral, anormalidades motoras (espontâneas ou provocadas) e alterações de comportamento, de acordo com um papel central do ATP1A3 no funcionamento cerebral.

Tabela 2 Resumo dos Modelos de Rato Pré-Clínico do ATP1A3 Mutações Relacionadas ao AHC

Conclusão

Com a crescente emergência de novos fenótipos relacionados ao ATP1A3 juntamente com a alta acessibilidade aos testes genéticos nesta nova era, clínicos e cientistas renovaram o seu interesse nos distúrbios relacionados com o ATP1A3. Em particular, desde a descoberta de que as mutações ATP1A3 são causadoras de AHC, foram feitos grandes esforços para entender como a interrupção das funções normais da atividade da ATPase pode levar a diferentes fenótipos da doença. Embora muitos mecanismos patogénicos que contribuem para a AHC e o RDP sejam ainda desconhecidos, os fenótipos AHC têm sido melhor compreendidos e delineados, pelo que, nos últimos anos, tentou-se uma correlação genótipo-fenótipo para classificar os principais fenótipos discretos. AHC é uma condição complexa onde o quadro clínico inclui eventos paroxísticos que flutuam com o tempo, distonia, epilepsia, ataxia, assim como incapacidade intelectual e distúrbios comportamentais; consequentemente, compreender o curso natural, prognóstico e expectativa é muito crucial para o cuidado dos pacientes, clínicos e prestadores de cuidados. Para as três mutações mais frequentes e recorrentes na população (como mostrado na Figura 3), somos razoavelmente capazes de saber qual será o curso clínico, que condições teremos que tratar, e talvez, prever o prognóstico. Infelizmente, uma porcentagem relativamente pequena de pacientes permanece sem diagnóstico ou não cai em uma dessas três categorias fenotípicas discretas; a maioria deles apresenta sinais e sintomas neurológicos associados de forma variável revelando a natureza do espectro contínuo da doença ATP1A3. No entanto, para todos os pacientes, a compreensão dos mecanismos moleculares finais subjacentes às perturbações da função da proteína ATP1A3 é o objetivo de alcançar novas abordagens terapêuticas. A modelagem in vitro, bem como modelos animais de doença cada vez mais fenotípicos da condição clínica humana são o quadro promissor onde novos tratamentos eficazes podem ser desenvolvidos.