Regulação Imunológica da Metilação do DNA e sua Implicação na Rejeição de Alotransplantes

Yucheng Wang; Chaohong Zhu; Jianghua Chen

Artigo de revisão

Regulação Imunológica da Metilação do DNA e sua Implicação na Rejeição de Alotransplantes

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11 de setembro de 2026

Yucheng Wang¹^,²^,³ , Chaohong Zhu¹^,²^,³ , Jianghua Chen¹^,²^,³

¹Kidney Disease Center, First Affiliated Hospital, Zhejiang University School of Medicine, ²Institute of Nephrology, Zhejiang University, ³Zhejiang Clinical Research Center of Kidney and Urinary System Disease, Zhejiang University

Neste artigo

Resumo

Esta revisão resume o papel da metilação do DNA na regulação imunológica e na rejeição de transplantes. A metilação do DNA regula o desenvolvimento e a diferenciação das células imunes, modula a função das células imunes e pode atuar como biomarcador e alvo terapêutico para melhorar a sobrevida do enxerto.

Resumo

A rejeição de transplante continua sendo uma barreira importante para a sobrevida prolongada do enxerto e é impulsionada por interações complexas entre respostas imunológicas e mecanismos regulatórios moleculares. A metilação do DNA, uma das principais modificações epigenéticas, desempenha um papel importante na regulação do desenvolvimento, diferenciação, maturação e função das células imunológicas. A metilação aberrante do DNA pode alterar a expressão de genes relacionados ao sistema imunológico e influenciar a natureza e a intensidade das respostas imunes. Em transplantes, essas alterações podem afetar linfócitos T, linfócitos B e células imunes inatas envolvidas na rejeição do enxerto. A metilação do DNA também contribui para a regulação de vias de sinalização associadas à ativação imunológica, tolerância e respostas inflamatórias. Assim, mudanças nos padrões de metilação podem influenciar tanto a progressão da rejeição quanto a manutenção da função do enxerto. Esta revisão resume o conhecimento atual sobre a metilação do DNA na regulação imunológica e examina suas implicações para a rejeição de transplantes, com ênfase particular no desenvolvimento timico, linfócitos T auxiliares e citotóxicos, linfócitos T reguladores, linfócitos B, células imunes inatas e vias de sinalização. Também considera a relevância potencial da metilação do DNA como biomarcador e alvo terapêutico em transplantes. Compreender esses mecanismos epigenéticos pode auxiliar no desenvolvimento de abordagens mais precisas para avaliar o risco de rejeição, modular as respostas imunes e melhorar os resultados prolongados do enxerto após transplante de órgãos sólidos.

Introdução

A imunologia é a disciplina científica que estuda a estrutura e a função do sistema imunológico, incluindo os mecanismos subjacentes às respostas imunes e a manutenção da homeostase após o reconhecimento de componentes próprios e não próprios. A área também abrange os processos patológicos decorrentes da disfunção imunológica. O sistema imunológico desempenha três funções fundamentais: defesa, vigilância e homeostase. Em conjunto, essas funções impedem a invasão de patógenos externos e substâncias nocivas, eliminam componentes não próprios no interior do organismo e mantêm um ambiente imunológico interno estável. Com base nas características das respostas imunes, a imunidade é classificada como inata ou adaptativa. A imunidade inata proporciona uma resposta rápida e não específica contra patógenos estranhos, enquanto a imunidade adaptativa fornece uma resposta altamente específica direcionada contra antígenos particulares¹^,². Durante uma resposta imune, fatores externos e internos regulam a expressão de genes associados à função imunológica. Essa regulação envolve mecanismos genéticos clássicos, bem como modificações epigenéticas, formando uma rede regulatória transcricional complexa e dinâmica³.

A genética tradicional foca-se nas alterações na função gênica resultantes de mudanças nas sequências de DNA, enquanto a epigenética examina alterações reversíveis e herdáveis na expressão gênica que ocorrem sem modificar a sequência de DNA subjacente. Estímulos ambientais, incluindo infecções, exposições químicas e fármacos, bem como fatores internos como citocinas e hormônios, podem alterar a paisagem epigenética dos genes. Essas mudanças regulam a expressão gênica e, por fim, moldam os fenótipos celulares e as funções biológicas. Os principais mecanismos epigenéticos que controlam a expressão gênica incluem metilação do DNA, modificação de histonas, remodelação da cromatina e regulação mediada por RNA não codificante. No início do desenvolvimento embrionário, as marcas de metilação do DNA são quase completamente apagadas e posteriormente reestabelecidas durante a diferenciação⁴^,⁵. A remoção e o reestabelecimento precisos dessas modificações epigenéticas são essenciais para o desenvolvimento, diferenciação e maturação celulares normais. Em contraste, alterações epigenéticas anômalas podem perturbar a função gênica e contribuir para o início e progressão de doenças⁶. Os padrões de metilação do DNA também mudam dinamicamente durante o desenvolvimento e a diferenciação de linfócitos T e B⁷^,⁸. Essas descobertas destacam o papel crítico da regulação epigenética na orientação da diferenciação de células-tronco hematopoéticas da medula óssea em diversas linhagens de células imunes. As modificações de histonas regulam a diferenciação e a plasticidade funcional de monócitos/macrófagos e linfócitos T auxiliares⁹^,¹⁰^,¹¹^,¹²^,¹³^,¹⁴ e influenciam vias de sinalização importantes, incluindo as vias dos receptores tipo Toll¹⁵^,¹⁶. O remodelador da cromatina Mi-2beta é altamente expresso em timócitos e regula diretamente a expressão do gene CD4 e o desenvolvimento de linfócitos T¹⁷. Os RNAs não codificantes também atuam como reguladores importantes das respostas imunes. Por exemplo, o interferon-γ (IFN-γ) desempenha um papel central na defesa do hospedeiro contra infecções bacterianas intracelulares, enquanto o miR-21 pode suprimir a produção de IFN-γ ao direcionar diretamente o mRNA de IFN-γ¹⁸. Em conjunto, essas descobertas enfatizam o papel central dos mecanismos epigenéticos na regulação das respostas imunes.

As células imunes são centrais para a função imunológica e representam principais responsáveis pela rejeição de transplantes, um determinante importante da sobrevida do enxerto¹⁹^,²⁰^,²¹. Embora estudos imunológicos extensivos tenham examinado os mecanismos subjacentes à rejeição de transplantes, muitos aspectos ainda permanecem pouco compreendidos²². Evidências crescentes também demonstram papéis críticos dos mecanismos epigenéticos no desenvolvimento, diferenciação e maturação das células imunes²³^,²⁴. Assim, a análise da base molecular da rejeição de transplantes sob uma perspectiva epigenética pode apoiar intervenções precoces e a prevenção da rejeição de transplantes e da nefropatia crônica do aloenxerto após o transplante de órgãos, com benefícios potenciais para a sobrevida prolongada do enxerto. Dentre as diversas modificações epigenéticas, a metilação do DNA representa o mecanismo mais estável que regula a transcrição no genoma de mamíferos²⁵. Assim, esta revisão examina o papel da metilação do DNA no desenvolvimento, diferenciação e função das células imunes, bem como seu envolvimento na rejeição aguda após o transplante de órgãos.

Revisão e perspetiva

1. Metilação de DNA e tecnologia de sequenciamento

A metilação do DNA utiliza a S-adenosilmetionina como doador de grupos metila, e as DNA metiltransferases catalisam a adição covalente de um grupo metila ao quinto carbono da citosina dentro de dinucleotídeos CpG (citosina–fosfato–guanina), convertendo assim a citosina em 5-metilcitosina (5mC). Essa modificação acrescenta uma camada regulatória adicional à expressão gênica além da própria sequência de DNA. Em geral, regiões com baixos níveis de metilação permitem a ligação de proteínas e sustentam uma estrutura da cromatina que favorece a transcrição gênica ativa²⁶. Em contraste, regiões de DNA metilado podem suprimir a transcrição e expressão gênica ao recrutar proteínas com domínio de ligação a metil-CpG (MBD), promover modificações de histonas e complexos de remodelação da cromatina, ou bloquear diretamente a ligação de fatores de transcrição e outras proteínas que se ligam ao DNA²⁷^,²⁸^,²⁹. No entanto, a metilação do DNA também pode estar associada à ativação gênica, particularmente em regiões do corpo gênico, onde apresenta correlação positiva com a expressão gênica. Embora essa relação ocorra com menor frequência, a metilação no corpo gênico é comum em genes expressos de forma ubíqua³⁰^,³¹.

A função biológica da metilação do DNA deve ser interpretada dentro do seu contexto genômico. Os dinucleotídeos CpG frequentemente se agrupam em regiões denominadas ilhas CpG, definidas como segmentos de DNA com mais de 200 pares de bases (pb), com conteúdo de G+C de pelo menos 50% e uma razão observada/esperada (Obs/Exp) de pelo menos 0,6³². No genoma de mamíferos, os dinucleotídeos CpG são relativamente raros e representam apenas cerca de 1% do genoma. Aproximadamente 60% dos promotores de genes humanos estão associados a ilhas CpG, e essas regiões normalmente são não metiladas em células normais. Apenas uma pequena proporção (~6%) torna-se metilada durante o desenvolvimento inicial ou a diferenciação tecidual³³^,³⁴. As margens CpG referem-se a regiões localizadas até 2.000 pb a montante e a jusante das ilhas CpG, e seu estado de metilação correlaciona-se fortemente com o silenciamento transcricional. Aproximadamente 70% das regiões diferencialmente metiladas ocorrem nas margens CpG durante o reprogramamento da metilação²³^,³⁵. Além disso, a maioria das metilações tecido-específicas ocorre nas margens, e não nas ilhas CpG³⁴^,³⁵. As prateleiras CpG localizam-se até 2.000 pb a montante e a jusante das margens CpG, enquanto o termo “mar aberto” refere-se a todas as demais regiões genômicas fora das ilhas CpG, margens e prateleiras.

A metilação do DNA ocorre por meio de dois processos principais: metilação de manutenção e metilação de novo. A metilação de manutenção ocorre principalmente durante a replicação semiconservativa do DNA, quando as metiltransferases de manutenção copiam os padrões de metilação existentes para a fita filha. A DNMT1 atua como a metiltransferase de manutenção principal; ela tem preferência por alvejar DNA hemimetilado, representa a metiltransferase mais abundante nas células e é transcrita ativamente durante a fase S do ciclo celular³⁶. Em contraste, a metilação de novo estabelece novos padrões de metilação independentemente da replicação do DNA, alvejando sítios previamente não metilados. As enzimas DNMT3A e DNMT3B atuam como as principais metiltransferases de novo. Elas são altamente expressas em células-tronco embrionárias e desempenham papéis essenciais no estabelecimento dos padrões de metilação durante o desenvolvimento embrionário, mas sua expressão diminui à medida que as células se diferenciam²⁷. A família DNMT3 também inclui a DNMT3L, que carece de atividade catalítica, mas é fundamental para o estabelecimento da impressão genômica materna³⁷. A DNMT3L potencializa a atividade das enzimas DNMT3A e DNMT3B, aumentando assim a eficiência da metilação do DNA³⁸. Ao longo do genoma, muitas citosinas metiladas passam por desmetilação do DNA, especialmente nas regiões do corpo gênico. A desmetilação ocorre por mecanismos ativos e passivos. A desmetilação ativa envolve a oxidação da 5mC em seus derivados oxidados pelas enzimas TET³⁹. Em contraste, a desmetilação passiva resulta da diluição gradual das citosinas metiladas durante a replicação do DNA, quando a atividade da metiltransferase de manutenção está ausente⁴⁰.

Como a metilação do DNA desempenha um papel central na regulação da transcrição e expressão gênica, tornou-se um foco principal de pesquisa na última década, impulsionada em parte pelos avanços nas tecnologias de detecção de metilação. Com base nas diferenças no pré-tratamento das amostras, as abordagens para detecção de metilação do DNA podem ser amplamente classificadas em três categorias⁴¹. O primeiro método baseia-se em endonucleases de restrição sensíveis à metilação, que seletivamente não clivam regiões de DNA metilado, gerando assim fragmentos de tamanhos diferentes conforme o estado de metilação. O segundo método enriquece fragmentos de DNA metilado utilizando proteínas ligadoras de metilação ou anticorpos que reconhecem especificamente a 5-metilcitosina. O terceiro método utiliza o tratamento com bisulfito para converter citosinas não metiladas em uracilas, mantendo as citosinas metiladas inalteradas, permitindo a discriminação precisa entre sítios metilados e não metilados. Atualmente, a conversão com bisulfito combinada à sequenciação de nova geração representa a estratégia mais amplamente utilizada para análise da metilação do DNA. Tabela 1 resume os principais métodos de detecção de metilação, incluindo seus princípios, vantagens, limitações e possíveis aplicações na pesquisa de transplantes. Avanços contínuos nas tecnologias de detecção de metilação do DNA ampliam o conjunto de ferramentas técnicas para a pesquisa epigenética e apoiam o desenvolvimento de novas estratégias terapêuticas epigenéticas⁴¹^,⁴²^,⁴³^,⁴⁴^,⁴⁵.

2. Características de metilação do desenvolvimento e diferenciação precoces das células timocíticas

A rejeição de transplante envolve mecanismos complexos que incluem respostas imunes mediadas por células e por anticorpos. As evidências atuais em imunologia de transplantes indicam que a imunidade mediada por linfócitos T desempenha um papel central na rejeição do enxerto⁴⁶^,⁴⁷. O timo atua como o órgão principal para o desenvolvimento, diferenciação e maturação dos linfócitos T⁴⁸. Durante o desenvolvimento dos timócitos, estágio precursor dos linfócitos T, os padrões de metilação do DNA sofrem remodelação contínua e dinâmica. Essas alterações incluem tanto desmetilação quanto metilação em regiões genômicas que regulam a transcrição dos linfócitos T, embora esses processos não ocorram de maneira plenamente equilibrada. No início do desenvolvimento, os genes que codificam componentes-chave do receptor de células T (TCR) e fatores reguladores essenciais, incluindo CD3, RUNX3, RORC, RAG1 e LCK, sofrem predominantemente desmetilação⁷. De forma mais ampla, a desmetilação do DNA ocorre com maior frequência do que a metilação durante a diferenciação das células imunes⁴⁹^,⁵⁰. Em contraste, a metilação de novo é relativamente limitada e ocorre principalmente no estágio inicial de comprometimento dos timócitos⁷. A metilação de novo também é essencial para silenciar genes associados ao potencial pluripotente das células-tronco, permitindo assim o comprometimento da linhagem e a diferenciação⁷^,⁵¹. Outra característica importante da metilação do DNA nos timócitos é que a maioria das alterações de metilação permanece estável e amplamente irreversível uma vez estabelecidas durante a diferenciação. No entanto, alguns genes, como os genes RAG, exibem regulação dinâmica: sofrem desmetilação durante o desenvolvimento inicial das células imunes e são subsequentemente remetilados em estágios posteriores⁷.

3. Metilação de DNA na diferenciação e função de células imunes

A metilação do DNA desempenha um papel crucial na regulação da diferenciação, função e plasticidade de diversas populações de células imunes, influenciando assim o resultado das respostas imunes ao transplante.

Células imunes adaptativas
1. Células T auxiliares (células T CD4⁺)
  As células T CD4⁺ atuam como células efetoras primárias na rejeição aguda de transplantes de órgãos⁵²^,⁵³. Células T ingênuas (Tn) diferenciam-se em múltiplos subconjuntos de células T CD4⁺ por meio de mecanismos regulatórios coordenados, genéticos e epigenéticos. Após estimulação por sinais específicos, a paisagem epigenética das células T ingênuas pode mudar, alterando assim a transcrição e expressão gênica. Essas alterações podem influenciar, em última instância, tanto o tipo quanto a intensidade da rejeição imune após o transplante. Após a ativação da célula T, o gene IL2 sofre rápida desmetilação e permanece em estado não metilado. Essa alteração epigenética é essencial para potencializar a transcrição e expressão de genes que sustentam a função da célula T⁵⁴.
  A metilação do DNA também desempenha um papel crítico na orientação da diferenciação de células T ingênuas em subconjuntos Th1 e Th2⁵⁵^,⁵⁶. Em células T CD4⁺ ingênuas, o gene IFNG é altamente metilado; ele se desmetila especificamente durante a diferenciação em Th1, enquanto permanece fortemente metilado em células Th2⁵⁷. Em contraste, o gene IL4 é fortemente metilado em células T ingênuas e Th1, mas sofre desmetilação parcial em células Th2⁵⁸. Fatores externos podem regular ainda mais esses padrões de metilação modulando a atividade das DNA metiltransferases (DNMTs). Por exemplo, a deficiência de vitamina D aumenta a atividade da DNMT e promove a hipermetilação do gene IFNG, enquanto a suplementação com vitamina D pode reverter essas alterações⁵⁹. O envelhecimento biológico também influencia os padrões de metilação do DNA. Estudos, incluindo os de Yu, mostram que a expressão de mRNA de DNMT3a e a metilação do promotor do gene IL4 aumentam com a idade, enquanto a metilação do promotor do gene IFNG diminui⁶⁰. Esses achados sugerem que mudanças relacionadas à idade na metilação do DNA podem deslocar o equilíbrio entre as respostas celulares Th1 e Th2.
  A diferenciação de células T ingênuas também envolve dois outros subconjuntos importantes de células T CD4⁺: células Th17 e células T reguladoras (Treg)⁶¹^,⁶². A metilação do DNA regula rigorosamente esse processo. A expressão do fator de transcrição específico Th17, RORγt, e da citocina IL-17 depende do estado de metilação das regiões promotoras de seus respectivos genes⁶³^,⁶⁴^,⁶⁵. Células Th17 nos tecidos do enxerto podem agravar a rejeição do transplante e promover lesões vasculares⁶⁶. A metilação do DNA também influencia a plasticidade funcional das células Th17. Em condições de inflamação crônica, o gene IFNG em células Th17 permanece desmetilado, permitindo que essas células produzam IFN-γ. Como resultado, as células Th17 podem adquirir características dos fenótipos Th1 e Th17⁶⁷. Além disso, estudos in vitro mostram que condições específicas de estimulação podem induzir a diferenciação de células Th17 em células Treg funcionais com forte atividade imunossupressora⁶⁸.
  Em contraste, as células Treg desempenham um papel crítico na manutenção da tolerância imune e na preservação da homeostase nos enxertos⁶⁹. Essas células podem originar-se no timo ou diferenciar-se na periferia sob a influência do TGF-β; independentemente de sua origem, as células Treg expressam consistentemente o fator de transcrição Foxp3⁷⁰. A regulação epigenética, particularmente a metilação do DNA, desempenha um papel fundamental no controle da expressão de genes associados à função Treg, incluindo Foxp3 e Ctla4, influenciando diretamente sua atividade transcripcional⁷¹^,⁷²^,^73,74. Durante o desenvolvimento de células Treg no timo, o gene Foxp3 sofre desmetilação progressiva. Esse estado desmetilado persiste após a migração das células para os tecidos periféricos e requer sinalização contínua do TCR de intensidade adequada⁶²^,⁷⁵^,⁷⁶^,⁷⁷. Na ausência de DNMT1, a estimulação do TCR pode induzir efetivamente a expressão de Foxp3 em células T negativas para Foxp3, tanto no timo quanto nos tecidos periféricos. No entanto, se a estimulação do TCR não induzir remodelação epigenética suficiente, as células não conseguem manter uma expressão estável de Foxp3, essencial para preservar o fenótipo Treg⁶²^,⁷⁵^,⁷⁸. A expressão estável de Foxp3 é amplamente controlada por modificações epigenéticas em elementos reguladores em cis, particularmente sequências não codificantes conservadas (CNS)⁷¹^,⁷⁹^,⁸⁰. Dentre essas, o estado de metilação da região desmetilada específica de Treg (TSDR) serve como marcador confiável para distinguir populações Treg estáveis de instáveis⁷¹^,⁸¹^,⁸²^,⁸³^,⁸⁴^,⁸⁵^,⁸⁶. Em células Treg ingênuas naturais (nTregs), a TSDR permanece não metilada, permitindo o recrutamento de fatores de transcrição como Stat5, NFAT, Runx1 e CREB, que sustentam a expressão estável de Foxp3. Em contraste, em células Treg induzidas (iTregs), a TSDR é tipicamente metilada, levando a uma expressão menos estável de Foxp3⁷²^,⁷⁴^,⁸⁷^,⁸⁸^,⁸⁹. Além disso, a perda de enzimas desmetiladoras, como TET1 ou TET2, leva à hipermetilação do locus Foxp3, o que prejudica a função Treg e promove o desenvolvimento de doenças autoimunes⁹⁰. Estudos clínicos demonstram ainda que níveis mais elevados de desmetilação de Foxp3 em amostras de biópsia de enxertos renais com rejeição subclínica estão associados a melhores resultados do enxerto⁸²^,⁸⁴.
  As células Treg têm sido cada vez mais investigadas como meio de prevenir a rejeição de aloenxertos e promover a tolerância imune⁹¹. Um número suficiente de células Treg deve persistir no enxerto para suprimir efetivamente as células T efetoras que impulsionam a rejeição do transplante, mantendo assim a tolerância imune⁹². No entanto, as células Treg exibem certo grau de instabilidade fenotípica. Sob certas condições, podem sofrer alterações epigenéticas, incluindo a desmetilação do gene RORC, o que leva à expressão da citocina pró-inflamatória IL-17⁹³^,⁹⁴. Essa mudança destaca a plasticidade das células Treg e representa um desafio para seu uso terapêutico. Estudos experimentais sugerem ainda que a modulação epigenética pode potencializar a função Treg. Por exemplo, Guo et al. demonstraram em modelos animais que a combinação de inibidores da metilação do DNA com IL-35 aumenta a expressão de Foxp3, promove a diferenciação de células Treg e melhora a sobrevida do enxerto⁹⁵. Apesar desses avanços, o entendimento dos mecanismos relacionados às células Treg ainda é incompleto. Estudos futuros devem definir as condições que promovem a diferenciação de Treg e estabilizam seu fenótipo, com o objetivo de aplicar essas descobertas no tratamento de doenças mediadas pelo sistema imune.
2. Células T citotóxicas (células T CD8⁺)
  Após a ativação, as células T CD8⁺ ingênuas diferenciam-se em células efetoras citotóxicas conhecidas como linfócitos T citotóxicos (CTLs). Essas células são comumente classificadas em dois subconjuntos: células Tc1, que produzem IFN-γ, e células Tc2, que produzem IL-4 e IL-5⁹⁶. Estudos clínicos mostram que a proporção de células T CD69⁺/CD8⁺ no sangue periférico de pacientes submetidos a transplante cardíaco correlaciona-se com rejeição grave. Além disso, as células T CD8⁺ no tecido miocárdico exibem um fenótipo ativado CD69⁺ e apresentam atividade citotóxica mediada por perfurina⁹⁷^,⁹⁸. Evidências experimentais apoiam ainda o papel das células T CD8⁺ na rejeição de transplantes. Jones et al. demonstraram que, em camundongos com deficiência de células T gerados por timectomia e tratamento com anti-CD4/CD8, a transferência de células T CD8⁺ específicas para o antígeno do TCR é suficiente para induzir a rejeição de enxertos cardíacos alogênicos totalmente incompatíveis⁹⁹. Esses achados destacam a contribuição crítica das células T CD8⁺ para a rejeição imunomediada do enxerto. A metilação do DNA também regula o desenvolvimento e a função das células T CD8⁺. Na ausência de DNMT1, a sobrevivência de timócitos é prejudicada¹⁰⁰. Além disso, a deleção de DNMT3a em células T CD8⁺ maduras promove a diferenciação em células de memória, reduzindo a diferenciação em células efetoras terminais. Esse efeito é mediado em parte pelo aumento da expressão do fator de célula T 1 (Tcf1), já que DNMT3a atua na região promotora do gene Tcf7 e induz metilação de novo em células T CD8⁺ efetoras iniciais¹⁰¹. Além disso, em um modelo murino de infecção viral aguda, a deleção condicional de TET2 em células T potencializa a formação de células T CD8⁺ de memória¹⁰². Em conjunto, esses achados demonstram que a metilação do DNA regula criticamente o desenvolvimento, a diferenciação e as respostas funcionais das células T CD8⁺.
3. Células B
  As células T desempenham um papel central na rejeição de transplantes; no entanto, as células B também contribuem para as respostas de rejeição celular e humoral¹⁰³^,¹⁰⁴. A rejeição humoral é mediada principalmente por linfócitos B. Após a ativação, as células B diferenciam-se em plasmócitos que produzem e secretam grandes quantidades de anticorpos específicos, os quais podem desencadear danos inflamatórios no enxerto¹⁰⁵. A metilação do DNA regula ainda mais as respostas imunes das células B. Lee et al. mostraram que ocorre extensa desmetilação do DNA durante o desenvolvimento inicial das células B, particularmente em regiões do corpo gênico e em regiões não ilhas de CpG. Em contraste, a influência regulatória da metilação do DNA torna-se menos acentuada em estágios posteriores da maturação das células B¹⁰⁶. Além disso, Shaknovich et al. identificaram diferenças significativas nos perfis de metilação do DNA entre células B do centro germinativo e células B ingênuas¹⁰⁷. As células B do centro germinativo sofrem desmetilação, o que altera a expressão de genes funcionais e afeta vias de sinalização-chave, incluindo as vias NF-κB e MAPK¹⁰⁷^,¹⁰⁸. Estudos funcionais demonstram ainda que a metilação do DNA limita a atividade das células B. A deleção das metiltransferases de novo Dnmt3a e Dnmt3b (deficiência de Dnmt3) promove o desenvolvimento e a maturação das células B. Ao mesmo tempo, potencializa a ativação das células B e sustenta a expansão de células B do centro germinativo e plasmócitos. Esses achados indicam que a metilação de novo do DNA normalmente atua limitando a ativação das células B e restringindo a diferenciação em plasmócitos¹⁰⁹.
Células imunes inatas
A resposta imune após o transplante de órgãos sólidos envolve interações coordenadas entre a imunidade inata e adaptativa. O sistema imune inato inclui células hematopoéticas e não hematopoéticas, como células dendríticas, macrófagos, células natural killer (NK) e neutrófilos, todas as quais podem contribuir para a rejeição imune pós-transplante¹¹⁰.
As células dendríticas atuam como reguladoras-chave que conectam a imunidade inata e adaptativa, com capacidade de promover tanto a ativação imune quanto a tolerância¹¹¹^,¹¹². Durante a diferenciação a partir de monócitos, as células dendríticas sofrem amplas alterações na metilação do DNA, caracterizadas por uma redução acentuada nos níveis de metilação em muitas regiões genômicas. Essas alterações ocorrem principalmente em regiões de enhancer e locais de ligação de fatores de transcrição essenciais para a especificação da linhagem e ativação imune¹¹³^,¹¹⁴^,¹¹⁵. Uma característica marcante desse processo de diferenciação é a redução da expressão de CD14 e o aumento da expressão de CD209 na superfície celular. Essa mudança correlaciona-se com a desmetilação de sítios CpG na região promotora do gene CD209¹¹⁶. Além disso, o tratamento com inibidores da metilação do DNA aumenta significativamente a expressão de moléculas coestimuladoras, como CD40 e CD86, potencializando a apresentação de antígenos e promovendo a maturação funcional das células dendríticas. Esses achados indicam que a metilação do DNA regula diretamente a função e a atividade imune das células dendríticas¹¹⁷.
Monócitos e macrófagos são componentes essenciais do sistema imune, pois medeiam a fagocitose e a eliminação de células anormais e patógenos invasores. Extensas evidências mostram que os macrófagos contribuem não apenas para os danos inflamatórios observados na rejeição aguda inicial, mas também para a progressão da fibrose durante a rejeição crônica tardia¹¹⁸^,¹¹⁹. O equilíbrio entre macrófagos M1 (ativados classicamente) e macrófagos M2 (ativados alternativamente) regula criticamente as respostas imunes. Uma tendência ao predomínio de macrófagos M1 promove inflamação e lesão tecidual. Em contraste, a redução da expressão de DNMT1, seja por inibidores da metilação do DNA ou por deleção gênica, diminui a metilação no promotor do receptor ativado por proliferadores de peroxissomos γ1 (PPARγ1). Essa alteração promove a ativação de macrófagos M2 e ajuda a limitar os danos imunomediados¹²⁰. Diferenças nos padrões de metilação do DNA destacam ainda mais o papel da regulação epigenética na função dos macrófagos. Estudos identificaram variações significativas na metilação de promotores de genes específicos em monócitos/macrófagos do sangue periférico entre indivíduos com e sem doença arterial coronariana¹²¹. Além disso, a diferenciação de monócitos em macrófagos envolve mudanças substanciais na metilação em locais de ligação de fatores de transcrição, indicando que a metilação do DNA em regiões reguladoras-chave desempenha um papel preciso e crítico na diferenciação de macrófagos¹²².
As células natural killer (NK) exercem funções efetoras e regulatórias na rejeição de transplantes. Elas podem promover a rejeição do enxerto, mas também contribuir para o desenvolvimento da tolerância imune. Durante a diferenciação de células-tronco hematopoéticas da medula óssea em células NK, a redução da metilação do gene KIR leva ao aumento da expressão de KIR, o que desempenha um papel importante na regulação imune. Além disso, o tratamento com inibidores da metilação do DNA induz a desmetilação do gene KIR e promove sua expressão em células NK¹²³^,¹²⁴. Esses achados indicam que a metilação do DNA é um regulador-chave da função das células NK.
Os neutrófilos também participam ativamente da rejeição de transplantes. Neutrófilos ativados liberam uma variedade de mediadores que recrutam e ativam células apresentadoras de antígenos, iniciando assim respostas de células T específicas para antígenos e amplificando a rejeição imune¹²⁵^,¹²⁶^,¹²⁷. PRV-1, uma proteína âncora expressa em neutrófilos, é regulada pela metilação do DNA em sua região promotora em condições fisiológicas e patológicas¹²⁸.

4. Metilação de DNA em vias de sinalização-chave

A metilação do DNA não apenas regula diretamente a transcrição de genes funcionais, mas também influencia o comportamento celular ao modular vias de sinalização-chave. Por exemplo, a hipermetilação da região promotora do gene da proteína relacionada ao frizzled secretada (SFRP) leva ao silenciamento gênico. Esse silenciamento interrompe a regulação normal da via de sinalização Wnt/β-catenina, resultando em sua ativação anômala e promovendo o desenvolvimento do câncer colorretal¹²⁹. De maneira semelhante, a hipermetilação de reguladores negativos upstream da via de sinalização mTOR em células imunes reduz sua expressão, levando à ativação excessiva do mTOR e contribuindo para lesão inflamatória nos rins diabéticos. Intervenções como decitabina ou interferência por RNA podem reduzir a metilação desses genes reguladores ao inibir a DNMT1, atenuando assim a progressão da nefropatia diabética¹³⁰. Além disso, inibidores da DNA metiltransferase podem suprimir a proliferação celular ao regular vias de sinalização como NF-κB e JAK/STAT, influenciando dessa forma o desenvolvimento e a progressão da doença¹³¹^,¹³² (Figura 1).

5. Implicações clínicas: interações entre medicamentos imunossupressores e metilação do DNA

Demonstrou-se que os agentes imunossupressores de uso corrente influenciam os padrões de metilação do DNA em células imunes, embora os efeitos variem entre diferentes medicamentos e contextos genômicos. Estudos sobre a metilação do promotor de IFNγ em células T mostraram que o ácido micofenólico contrabalança a desmetilação induzida pela ativação das células T, enquanto o tacrolimo não exerce o mesmo efeito nesse locus específico¹³³. Em contraste, demonstrou-se que o sirolimo modula perfis globais de metilação por meio de seus efeitos nas vias de sinalização mTOR¹³⁴, e a própria metilação do DNA demonstrou regular a via mTOR, afetando assim a sobrevida do aloenxerto e a rejeição aguda após transplante renal¹³⁵. Além disso, glicocorticoides como a dexametasona induzem remodelamento generalizado da metilação do DNA no compartimento imune periférico. O índice de metilação da dexametasona em neutrófilos atua como um marcador farmacodinâmico sensível da exposição aos glicocorticoides e está associado a perfis imunes imunossupressores¹³⁶. Também se relatou que a terapia de indução com ATG altera o metiloma de receptores de transplante renal, e modelos baseados em metilação demonstraram prever o risco de infecção de forma mais eficaz do que os perfis transcriptômicos¹³⁷. A variabilidade epigenética individual pode influenciar as respostas dos pacientes a essas terapias, sugerindo que biomarcadores de metilação poderiam potencialmente orientar regimes imunossupressores personalizados¹³⁶^,¹³⁷. Essas interações entre medicamentos e epigenoma exigem investigação adicional, pois podem ter implicações significativas para a otimização dos resultados do enxerto a longo prazo.

6. Desafios e perspectivas: Equilibrando a modulação epigenética com a segurança imunológica

Apesar de sua promessa no transplante, os inibidores da DNMT (DNMTis), como a azacitidina e a decitabina, apresentam riscos infecciosos e oncogênicos. O tratamento com esses agentes tem sido associado a complicações sépticas graves¹³⁸^,¹³⁹, e a exposição sistêmica a agentes hipometilantes também tem sido associada a um risco aumentado de transformação em leucemia mieloide aguda secundária, com pacientes afetados apresentando uma sobrevida global mediana inferior a 5 meses¹⁴⁰. Além das toxicidades relacionadas ao medicamento, a falta de especificidade por tipo celular representa um desafio importante. A desmetilação sistêmica pode desestabilizar o compartimento de Treg enquanto ativa linfócitos T efetores, potencialmente agravando a rejeição¹⁴¹, e pode comprometer a proteção dos linfócitos T de memória CD8⁺ contra patógenos oportunistas, como o CMV¹⁰¹^,¹⁰².

Para superar essas limitações, estratégias emergentes visam alcançar modulação específica de tipo celular e de locus. Plataformas de nanopartículas podem entregar DNMT preferencialmente a células infiltrantes do enxerto¹⁴²^,¹⁴³. A edição do epigenoma com CRISPR/dCas9 permite a desmetilação direcionada do TSDR do Foxp3 para estabilizar as Tregs sem efeitos globais¹⁴⁴^,¹⁴⁵. O monitoramento orientado por biomarcadores também pode apoiar uma translação clínica mais segura¹⁴⁶.

Conclusões

Melhorar a sobrevida do enxerto permanece um objetivo primário na pesquisa de transplante de órgãos. A rejeição do transplante é um processo imunológico complexo no qual modificações epigenéticas provenientes tanto do órgão doador quanto do receptor interagem dinamicamente para moldar o panorama epigenético geral. O sistema imunológico do receptor é um dos principais responsáveis pela rejeição do enxerto. Mecanismos epigenéticos regulam criticamente o desenvolvimento, a diferenciação e a função das células imunológicas, influenciando assim as respostas de rejeição e a sobrevida do enxerto após o transplante. Além disso, fatores como medicamentos imunossupressores, infecções e o ambiente pós-transplante complicam ainda mais a relação entre regulação epigenética e respostas imunológicas. Esses fatores podem alterar os padrões epigenéticos e modificar o comportamento das células imunológicas, acrescentando uma camada adicional de complexidade aos resultados do transplante. Assim, é necessário um estudo mais aprofundado da relação entre mecanismos epigenéticos e rejeição do transplante para identificar novos biomarcadores e alvos terapêuticos, bem como para aprimorar abordagens diagnósticas e estratégias de tratamento no transplante de órgãos.

Diagrama de desregulação da sinalização de células imunes; impacto de TET/DNMT no equilíbrio imunológico e função do enxerto.
Figura 1. Metilação de DNA na imunidade ao transplante. Células imunes mantêm padrões intrínsecos distintos de metilação de DNA ao longo de sua vida útil. A interrupção desse processo fisiológico pode induzir metilação aberrante de DNA e desregulação de vias de sinalização downstream, resultando, por fim, em homeostase imunológica prejudicada e disfunção do aloenxerto.Clique aqui para visualizar uma versão maior desta figura.

Método	Princípio	Vantagens	Limitações	Aplicações no transplante
MeDIP-seq⁴¹	Enriquecimento com anticorpo anti-5mC + NGS	Economicamente eficaz para análise em todo o genoma; adequado para grandes coortes de amostras	Baixa resolução (~100–300 pb); não consegue distinguir 5mC de 5hmC	Triagem de alterações globais de metilação em PBMCs de receptores de transplante
WGBS⁴²	Conversão com bisulfito + NGS	Resolução de base única; cobertura em todo o genoma	Alto custo; exige grande volume de dados	Mapeamento abrangente do metiloma de biópsias de enxertos; identificação de novas DMRs relacionadas à rejeição
RRBS⁴³	Enriquecimento com enzima de restrição + conversão com bisulfito + NGS	Economicamente eficaz; alta cobertura de regiões ricas em CpG	Cobertura limitada de regiões não-CpG e pobres em CpG	Análise direcionada do metiloma em tecido enxertado com redução do custo de sequenciamento
PCR específica para metilação⁴⁴	Conversão com bisulfito + PCR com primers específicos para metilação	Alta sensibilidade; simples, rápida e de baixo custo	Visa apenas locos específicos; análise qualitativa ou quantitativa limitada	Validação de DMRs candidatas em coortes de descoberta; desenvolvimento de biomarcadores clínicos
Pirosequenciamento⁴⁵	Conversão com bisulfito + sequenciamento por síntese	Quantitativo; resolução de base única em locos direcionados	Produtividade moderada; exige identificação prévia do alvo	Quantificação precisa dos níveis de metilação em sítios específicos de CpG, como a região TSDR do FOXP3 em células Treg

Tabela 1: Resumo das principais abordagens de detecção de metilação de DNA. A tabela resume os métodos comumente utilizados para detecção de metilação de DNA, seus princípios, vantagens, limitações e aplicações potenciais na pesquisa de transplante.

Divulgações

Os autores declaram não haver interesses conflitantes ou potenciais conflitos de interesse.

Agradecimentos

Os autores agradecem à Figdraw pela assistência na preparação das figuras.

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