Asztma genetikai háttere Dr. Szalai Csaba 2008. március 1. Tüdőgyógyászati továbbképzés, Soroksár

Az öröklődés, genetikai háttér vizsgálata Módszerek Családi halmozódás vizsgálata pl. ikerkutatások Szegregációs analízis Founder populációk vizsgálata Beteg-egészséges (Case-control) vizsgálatok

Az öröklődés vizsgálata Eredmények Egypetéjű ikreknél az asztma konkordanciája magasabb mint két nem rokon ember között: Asztma λs=2,0 (CF:500; IDDM: 15; NIDDM: 3,5, Skrizofénia: 8,6) Imprinting jelenség: A két szülőtől kapott génpár közül, szigorúan meghatározott módon csak az egyik szülőé fejeződik ki.

11.750 ikerpár vizsgálatakor a szénanáthára való hajlamért 36%-ban genetikai faktorok, 57%-ban a közös környezet volt a felelős, 11%-ban egyéb (2006).

Teljes genom szűrések Kromoszóma Mikroszatellita analízis, pl.: (TA)n, vagy (CAG)n SNP: single nucleotide polymorphism pl.: CAGGATAGGCATG CAGGATTGGCATG Kromoszóma

Humán vizsgálatok >600 asszociációs vizsgálat: >120 gén, de csak 10 gén >10 független vizsgálatban Teljes genomszűrés: 20 régióval találtak kapcsolatot Pozícionális klónozás: 7 gén Teljes genom asszociációs vizsgálat: 1 gén (ORMDL3)

Asztma genomszűrések eredményei

2-es kromoszóma IL-1 géncsalád: α és β:akut fázis válasz, T sejtek és monocita/makrofág aktiválása Citotoxikus T limfocita asszociált antigén-4 (CTLA-4) (2q33): magas IgE, bizonyos haplotípusok: asztma

Citokin génklaszter

5q31-q33 IL-4, IL-13, GM-CSF: B sejtek átkapcsolása IgE termelésre, Th2 válasz kiváltása  Emelkedett IgE szint, asztma IL-5: Eozinophil felszabadítása a csontvelőből, eotaxin (eozinofil kemoattraktáns) termelés fokozása  Asztma, bronchiális hiperreaktivitás

CD14 CD14:. Szerepet játszik a T1/Th2 egyensúly kialakulásában. Bakteriális LPS kötő receptor. -159 C/T polimorfizmus: A CC homozigóta: Csökkent sCD14 szint (s= solubilis), csökkent CD14 sűrűség monocitákon, emelkedett IgE szint, több pozitív bőrpróba (vs TT). Magyarázat: CD14-LPS kapcsolat IL-12 termelést vált ki, segít az élet korai szakaszában a Th1 válasz kialakulásában. Alacsonyabb CD14-gyel Th2 válasz felé billenhet az egyensúly. Ez magyarázhatja a gyermekkori fertőzés és az atópia közötti inverz kapcsolatot.

Francia vizsgálat CD14 -159 TT: kb. 2x-es kockázatcsökkenés atópiára és allergiás rhinitisre Korai életkorban a farmon való élet szintén 2x kockázatcsökkenés A CS14 -159TT + farmon való élet: 4-5x-ös kockázatcsökkenés

6p21.3 TNFα: Gyulladási választ közvetítése  Asztma Az MHC tartomány: MHC II (HLA-D) allergénpeptidek prezentációja a “jobb” vagy “rosszabb” bemutatás más citokineket termelő Th sejtek aktivációját, tehát erősebb vagy gyengébb allergiás immunválaszt eredményez. Parlagfű Amb5 allergénjére reagáló fehérek 97,5%-a: DR2.2; nem reagáló: 22% DR2.2; Amb6, Der1 és Der2. TNFα: Gyulladási választ közvetítése  Asztma

Genomszűrés eredménye a 6p21-es régióban Ezek a gének találhatók ebben a régióban HLA-G gén: új asztmagén (2005) pozícionális klónozással

HLA-G Fő szerepe: gátolja a magzat kilökődését terhességben Gátolja a Th1-es immunválaszt -964 GG gyerekek akkor hajlamosak bronchiális hiperreakcióra, ha az anyjuknak is van. -964 AA gyerekek 60% atópiás, a GG gyerekek 41% atópiás

16p21 IL-4R: IL-4-nek (és az a alegység az IL-13-nak is) receptora  Atópia, asztma Ile50Val az extracelluláris doménben helyezkedik el, valin esetén a receptor erősebben köti az IL-4-t. A Glu576Arg polimorfizmus a jelátviteli intermedierekhez való kötődést változtatja meg. Mindkét esetben a receptor felerősödött jelátvitelét tapasztalták. Az 576-os arginin atópiára hajlamosító hatása domináns, míg az 50-es valin autoszomális recesszív öröklődést mutat.

17q11.2 RANTES, MCP-1, eotaxin: Leukociták gyulladáshoz vonzása (kemokinek): fontos szerep asztmában MCP-1 -2518A/G  Asztma RANTES -403G/A; -28 C/G Emelkedett asztma hajlam

MCP-1 -2518 A/G vizsgálata asztmában és allergiában MCP-1 -2518 A/G vizsgálata asztmában és allergiában. A -2518 allél szignifikánsan gyakrabban fordult elő asztmásokban, mint nem-asztmásokban (34,4% vs 21.1%) Szalai C, Kozma GT, Nagy A, Bojszkó Á, Krikovszky D, Szabó T, Falus A. Polymorphism in the gene regulatory region of MCP-1 is associated with asthma susceptibility and severity. J Allergy Clin Immunol 2001 Sep;108(3):375-381.

2007. Nature; 317.000 SNP, 900 asztmás, 1200 nem-asztmás 17q21 régióban

Farmakogenomika/genetika Két fontos terület: Terápiás célpontok azonosítása genomikai/genetikai eszközökkel Az egyének közötti genetikai különbségek hogyan befolyásolják a gyógyszerekre adott választ.

Bronchodilatátorok, hörgőtágítók 5q32: β2-adrenoceptor gén: Gly16Arg Reggeli PEF változása 16 hét kezelés alatt és utána β2-agonisták Bronchodilatátorok, hörgőtágítók 5q32: β2-adrenoceptor gén: Gly16Arg Albuterol = salbutamol Csökkent PEF! Kb. minden hatodik asztmás Arg/Arg-16 homozigóta

Leukotrién antagonisták 5-lipoxigenáz (5-LO) A gén promoterében található található egy ismétlődő (tandem szekvencia (5’GGGCGG3’), ami egy Sp1 transzkripciós faktor kötő motívum. A vad típusban ebből 5 van, a variánsban 3 (12 bp deléció). A 3-as génvariációról kimutatták, hogy befolyásolja az asztma kezelésére kifejlesztett antileukotrién ABT-761 hatását.

Az ABT-761: 5-LO inhibitor (Zileutonhoz hasonló hatású) Az ABT-761: 5-LO inhibitor (Zileutonhoz hasonló hatású). A promóter régióban vad alléllal nem-rendelkező asztmásoknak nem javult a FEV1 (forced expiratory volume az 1.másodpercben) értékük kezelés hatására.

Leukotrién C4 szintáz -444 A/C promóter polimorfizmus C mutáció egy újabb transzkripciós kötőhelyet hoz létremegnövekedett transzkripció  erősebb hajlam asztmára. A C allél gyakoribb aszpirin-intoleráns asztmásokban (asztmások 3-8%-a) Zafirlukast (leukotrién receptor antagonista) kezelésre a C alléllal rendelkezők reagáltak jobban. Valószínűleg magasabb a leukotrién C4 szintjük, s ennek csökkentése jobban csökkenti az asztmatikus tüneteket.

T-bet polimorfizmus hatása a szteroid kezelésre

Probléma, módszer A dohányfüst expozíciónak kitett csecsemőkben nőtt-e a későbbi asztma kialakulásának kockázata, és ha igen, azt milyen kromoszómarégiókon található gének befolyásolták? ETS = environmental tobacco smoke (kb. passzív dohányzás) Collaborative Study for the Genetics of Asthma (CSGA); USA-fehéreket vizsgált 144 család, melyben legalább egy asztmás testvérpár van több család 3 generációs. Kérdés dohányzott-e valaki a családban amikor kisbaba volt? 323 markert vizsgáltak autoszómákon

Eredmények Az 5q karon a b2-AR, az IL-4 és az IL-13 géneket tartalmazó szakaszon detektálták a legmagasabb LOD-számot (= logarithm of odds; a kapcsoltság mértékére használt érték (itt az asztma, a csecsemőkori “passzív dohányzás és a genetikai variációk között)).

Gén-környezet asszociációs vizsgálat (dohányzás asztma) A β2 adrenoceptor arginin-16 homozigóta dohányzóknak közel 8-szoros az esélyük arra, hogy asztmásak legyenek, összehasonlítva a nemdohányzó glicin-16 homozigótákkal. Magyarázat: Gly16 homozigótáknak kevesebb a b2 adrenerg receptoruk: a dohányfüst kevésbé hat rájuk. A jobban reagáló Arg16 receptor száma valószínűleg a füst hatására erőteljesen leregulálódik.

b2 adrenoceptor gén polimorfizmus és az elszívott doboz cigaretta mennyiségének hatása az asztma kockázatára. Minél többet dohányzik az arg-16 homzigóta, annál nagyobb az esélye, hogy asztmás lesz. A többi genotípusúnál nem volt ilyen összefüggés. (*jelenti a szignifikáns különbséget) Arg/Arg 16

Köszönöm a figyelmet!