Μελέτη πολυμορφικών θέσεων τροποποιητικών γονιδίων σε ασθενείς με χρόνιες πνευμονοπάθειες

Abstract

Summary Chronic pulmonary diseases, such as Chronic obstructive pulmonary disease (COPD) and Bronchiectasis are complex diseases influenced by genetic and environmental factors. COPD is characterized by chronic airflow limitation and a range of pathological changes in the lung, some significant extra-pulmonary effects, and important comorbidities, which may contribute to the severity of the disease in individual patients. COPD is a disease state characterized by airflow limitation that is not fully reversible and associated with an abnormal inflammatory response of the lungs to noxious particles or gases. The chronic airflow limitation characteristic of COPD is caused by a mixture of small airway disease (obstructive bronchiolitis) and parenchymal destruction (emphysema), the relative contributions of which vary from person to person. Bronchiectasis (DB) is characterized by irreversible focal bronchial dilation, usually accompanied by chronic infection and is due to congenital or hereditary conditions. These morphological changes are usually found with chronic suppurative lung disease, which is characterized by productive cough and purulent sputum expectoration. Bronchiectasis may be focal and limited to a single segment or lobe or it may be widespread and affect multiple lobes in one or both lungs. The present is an association study aiming to investigate the genetic contribution of polymorphisms/ mutations in different genes on the pathogenesis of COPD and DB. Additionally we sought to develop an advanced high throughout methodology for SNP/mutation identification, amenable to automation. The patient groups consisted of 117 stable COPD patients and 62 patients with DB both of Greek origin. The control groups consisted of 109 current asymptomatic and ex smokers but without evidence of COPD or other lung disease and a general population control group (n=212). Whole blood samples from the two patient groups and the asymptomatic smokers were obtained from the COPD Outpatient Clinic of the Respiratory Department of the University of Athens at “Sotiria” Hospital. And the general population control group came from the Department of Medical Genetics of the Medical School of the University of Athens. The TNF-a, SERPINA1 and ADRB2 genes were studied. The results have shown that a TNF-a diplotype could be a risk factor for COPD. While no association was discovered between the mutations/ polymorphisms in the SERPINA1 and ADRB2 genes and COPD, we found that the normal homozygous SERPINA1 p.Val213Val genotype was less prevalent in DB patients than in healthy smokers, which suggested that the p.Ala213 variant may play a role in the pathogenesis of DB. We also showed a significant association between the Gly16 ADRB2 polymorphism and the severity of COPD, which was represented by values for FEV1 percent, predicted. Finally, our study contributed to the standardization of the DNA microarray methodology, which can be used for further analysis of polymorphisms/ mutations in other genes.

Περίληψη Οι χρόνιες πνευμονοπάθειες, όπως η χρόνια αποφρακτική πνευμονοπάθεια και οι βρογχεκτασίες, είναι σύνθετα πολυγονιδιακά νοσήματα, όπου σημαντικό ρόλο στην ανάπτυξη αυτών παίζει η αλληλεπίδραση γονιδίων-περιβάλλοντος. Η Χρόνια Αποφρακτική Πνευμονοπάθεια χαρακτηρίζεται από χρόνιο περιορισμό της εκπνευστικής ροής με εύρος παθολογικών αλλαγών στον πνεύμονα, ορισμένες εξω-πνευμονικές εκδηλώσεις καθώς και άλλα παθολογικά ευρήματα, τα οποία συμβάλλουν στη βαρύτητα της ασθένειας σε ορισμένους ασθενείς. Ο περιορισμός της εκπνευστικής ροής είναι συνήθως επιδεινούμενος προοδευτικά και σχετίζεται με ανώμαλη φλεγμονώδη αντίδραση των πνευμόνων έναντι τοξικών σωματιδίων ή αερίων. Ο χρόνιος περιορισμός της εκπνευστικής ροής στη ΧΑΠ, προκαλείται από το συνδυασμό της ασθένειας των μικρών αεραγωγών (αποφρακτική βρογχιολίτιδα) και της καταστροφής του παρεγχύματος (εμφύσημα), όπου η σχετική συμμετοχή αυτών διαφέρει από άτομο σε άτομο. Η βρογχεκτασία είναι μια χρόνια νόσος, που χαρακτηρίζεται από μη αναστρέψιμη διάταση των βρόγχων και καταστροφή του τοιχώματος τους, λόγω λοίμωξης και φλεγμονής. Οι μορφολογικές αυτές αλλαγές συνήθως συνοδεύονται από χρόνια διαπυητική νόσο των πνευμόνων που χαρακτηρίζεται από παραγωγικό βήχα και πυώδη απόχρεμψη. Η βρογχιεκτασία μπορεί να είναι τοπική και να περιορίζεται σε μια συγκεκριμένη περιοχή ή λοβό του πνεύμονα, ή να είναι διάχυτη προσβάλλοντας πολλαπλούς λοβούς στον έναν ή και στους δύο πνεύμονες. Η παρούσα μελέτη είναι μία μελέτη συσχέτισης με στόχο να διερευνηθεί το κατά πόσο πολυμορφισμοί σε διάφορα γονίδια προδιαθέτουν στην ανάπτυξη χρόνιων πνευμονοπαθειών. Επίσης στα πλαίσια της μελέτης αυτής είναι και η τυποποίηση της μεθοδολογίας ηλεκτρονικών συστοιχιών DNA στην ανίχνευση σημειακών πολυμορφισμών (SNPs). Η ομάδα των ασθενών αποτελούνταν από 117 ασθενείς με ΧΑΠ και 62 ασθενείς με Βρογχεκτασίες ελληνικής καταγωγής. Οι ομάδες ελέγχου αποτελούνταν από 109 ασυμπτωματικούς καπνιστές χωρίς στοιχεία ΧΑΠ ή άλλης πνευμονοπάθειας και από 212 άτομα γενικού πληθυσμού. Η συλλογή των ασθενών και των ασυμπτωματικών καπνιστών έγινε από το ιατρείο ΧΑΠ της Πνευμονολογικής Κλινικής του Πανεπιστημίου Αθηνών στο Νοσοκομείο Νοσημάτων Θώρακος Αθηνών «Σωτηρία». Τα άτομα γενικού πληθυσμού προήρθαν από το εργαστήριο Ιατρικής Γενετικής της Ιατρικής Σχολής του Πανεπιστημίου Αθηνών. Μελετήθηκαν τα γονίδια TNF-α, SERPINA1 και ADRB2. Από τα αποτελέσματα φάνηκε ένας πιθανός ρόλο ενός διπλοτύπου του γονιδίου TNF-α στην προδιάθεση ΧΑΠ. Η μελέτη μας δεν έδειξε συσχέτιση της ΧΑΠ με μεταλλάξεις/ πολυμορφισμούς στα γονίδια SERPINA1 και ΑDRB2. Βρήκαμε όμως ότι ο φυσιολογικός ομόζυγος γονότυπος p.Val213Val του γονιδίου SERPINA1 δεν ήταν τόσο συχνός στους ασθενείς με Βρογχεκτασίες σε σχέση με την ομάδα των υγειών καπνιστών. Κάτι που φανερώνει ότι το αλληλόμορφο p.Ala213 μπορεί να παίζει κάποιο ρόλο στην παθογένεση των Βρογχεκτασιών. Επίσης η μελέτη μας έδειξε σημαντική συσχέτιση μεταξύ του πολυμορφισμού p.Gly16Arg με την βαρύτητα της ΧΑΠ. Τέλος η εργασία αυτή συνέβαλε στην τυποποίηση της μεθοδολογίας μικροσυστοιχιών DNA, η οποία θα μπορεί εύκολα να χρησιμοποιηθεί για περαιτέρω ανάλυση άλλων πολυμορφισμών/ μεταλλάξεων σε άλλα γονίδια