Ο ρόλος των πολυμορφισμών ARG677TRP και ARG753GLN του γονιδίου του υποδοχέα τύπου TOLL-2 στον σακχαρώδη διαβήτη τύπου 1 στα παιδιά

Abstract

Type 1 diabetes mellitus is the most frequent autoimmune endocrinological disease in childhood. It concerns a disorder of energy homeostasis due to insulin insufficiency leading to abnormal metabolism not only of carbohydrates, but of fat and proteins as well. The person who suffers from type 1 diabetes mellitus is in need of daily and lifelong subcutaneous injections of insulin, in order to balance the energy homeostasis in daily routine and in addition to prevent direct or long-term complications related to poor regulation of blood sugar. As an autoimmune disease type 1 diabetes mellitus is an object of extensive research on the mechanisms through which the immune system contributes to the aetiopathogenesis of the disease. The investigation of the association of innate immunity with the disease is an attractive area, with Toll-like receptors holding a dominant position.The aim of this study was to investigate the role of the polymorphisms Arg677Trp and Arg753Gln of the TLR2 gene and Asp299Gly and Thr399IIe of the TLR4 gene in children with type 1 diabetes mellitus and their correlation with the pathogenesis, the diagnosis and the clinical symptoms of the disease. The study included 182 children aged 2,2 to 16 years old. Sixty children had type 1 diabetes mellitus (Group A) and the 122 children were healthy belonged to the control group (Group B). 24/60 children (Subgroup Al) were included in the study on the day they were diagnosed with type 1 diabetes mellitus, whereas for 36/60 children (Subgroup A2) the diagnosis of the disease had already been done before their inclusion. The statistical analysis of the results suggests that: a) the expression of TLR2 in granulocytes and lymphocytes is significantly increased in subgroup Al compared to group B, b) the expression of TLR4 in monocytes is significantly increased in the subgroups Al and A2 compared to group B, c) the expression of TLR2 is significantly increased in monocytes from children of Group A with ketoacidosis. The Arg677Trp polymorphism of the TLR2 gene did not exist in any of the participants in this study, neither the patients, nor the healthy ones. The Arg753Gln polymorphisms of the TLR2 gene was infrequent among the participants in this study and only 2,46% of the children from group B were found to be heterozygous for this polymorphism. Further statistical analysis of the genotype frequencies shows that the Asp299Gly polymorphism of the TLR4 gene is associated with type 1 diabetes mellitus in children of group A and possibly protects from the disease manifestation (p=0,002). The Asp299Gly and Thr399IIe polymorphisms of the TLR4 gene, which lie both in chromosome 9, are in linkage disequilibrium in groups A and B and in the Al subgroup (p=0,03517, p=0,000000, p=0,045 respectively). The Thr399IIe polymorphisms of the TLR4 gene is associated with weight loss during the prediabetic period in children from group A (P=0,018). The Thr399IIe polymorphisms of the TLR4 gene is associated with the C- reactive protein levels in children from the Al subgroup, who had ketoacidosis. The children bearing the polymorphisms had higher levels of C-reactive protein (p=0,008). In conclusion, the present study suggests that in regard to type 1 diabetes mellitus the Asp299Gly polymorphism of the TLR4 gene is protective against the manifestation of the disease. The Thr399IIe polymorphisms of the TLR4 gene is associated with weight loss during the prediabetic period. Possibly the children who bear the polymorphism go through a period of intense catabolism prior to the manifestation of the disease and the polymorphism is a potent risk factor towards this direction. Type 1 diabetic patients had high expression of TLR2 in granulocytes and lymphocytes, whereas in monocytes they had high expression of TLR4. It is perceived that type 1 diabetes mellitus is an inflammatory condition, with TLR2 and TLR4 partly contributing to this through activation of the innate immunity. Patients in diabetic ketoacidosis had higher expression of TLR2 in monocytes, suggesting that ketoacidosis is an inflammatory condition.

Ο σακχαρώδης διαβήτης τύπου 1 είναι το συχνότερο ενδοκρινολογικό νόσημα στην παιδική ηλικία. Πρόκειται για διαταραχή της ενεργειακής ομοιόστασης, η οποία οφείλεται στην ανεπάρκεια της ινσουλίνης με τελική συνέπεια τον ανώμαλο μεταβολισμό όχι μόνο των υδατανθράκων, αλλά και των λιπών και των πρωτεϊνών. Το άτομο που πάσχει από σακχαρώδη διαβήτη τύπου 1 έχει ανάγκη από καθημερινή και εφ’ όρου ζωής λήψη υποδόριων ενέσεων ινσουλίνης, προκειμένου να ισορροπεί την ενεργειακή ομοιόσταση στην καθημερινότητα, αλλά και για να αποφύγει άμεσες ή απώτερες επιπλοκές που σχετίζονται με μη καλή ρύθμιση των τιμών του σακχάρου του αίματος. Ως αυτοάνοσο νόσημα ο σακχαρώδης διαβήτης τύπου 1 αποτελεί αντικείμενο επισταμένης έρευνας σχετικά με τους μηχανισμούς με τους οποίους το ανοσιακό σύστημα επιδρά στην αιτιοπαθογένεια της νόσου. Ελκυστικό πεδίο μελέτης στον τομέα αυτό αποτελεί τα τελευταία χρόνια η διερεύνηση της συσχέτισης τη έμφυτης ανοσίας με τη νόσο, με τους Toll-like υποδοχείς να κατέχουν εξέχουσα θέση. Σκοπός της μελέτης ήταν η διερεύνηση του ρόλου των πολυμορφισμών Arg677Trp και Arg753Gln του γονιδίου του υποδοχέα Toll-like 2 και Asp299Gly και Thr399IIe του γονιδίου του υποδοχέα Toll-like 4 στον σακχαρώδη διαβήτη τύπου 1 στα παιδιά, καθώς και η συσχέτισή τους με την παθογένεια, τη διάγνωση και την κλινική συμπτωματολογία της νόσου. Η μελέτη συμπεριέλαβε 182 παιδιά ηλικίας 2,2 έως 16 ετών. Τα 60 παιδιά έπασχαν από σακχαρώδη διαβήτη τύπου 1 (Ομάδα Α) και τα 122 ήταν υγιή και απετέλεσαν την ομάδα ελέγχου (Ομάδα Β). Στα 24/60 (Υποομάδα Α1) παιδιά της Ομάδας Α η διάγνωση του σακχαρώδη διαβήτη τύπου 1 έγινε την ημέρα που συμπεριελήφθησαν τα παιδιά στην μελέτη ενώ στα 36/60 παιδιά (Υποομάδα Α2) η διάγνωση της νόσου είχε γίνει παλαιότερα. Από τη στατιστική ανάλυση των αποτελεσμάτων υποδεικνύεται ότι: α) η έκφραση του TLR2 στα πολυμορφοπύρηνα και λεμφοκύτταρα είναι σημαντικά αυξημένη στην υποομάδα A1 συγκριτικά με την ομάδα Β, β) η έκφραση του TLR4 στα μονοπύρηνα είναι σημαντικά αυξημένη στις υποομάδες A1l και Α2 συγκριτικά με την ομάδα Β, γ) η έκφραση του TLR2 στα μονοπύρηνα είναι σημαντικά αυξημένη σε παιδιά της ομάδας Α με κετοξέωση. Από την περαιτέρω στατιστική ανάλυση της συχνότητας των γενοτύπων προκύπτει ότι ο πολυμορφισμός Asp299Gly του γονιδίου του TLR4 παρουσιάζει συσχέτιση με τον σακχαρώδη διαβήτη τύπου 1 στα παιδιά της ομάδας A και τη υποομάδας A1 και πιθανώς προστατεύει από την εκδήλωση της νόσου (p=0,002, p=0,0009 αντίστοιχα). Οι πολυμορφισμοί Asp299Gly και Thr399IIe του γονιδίου του TLR4 που εδράζονται στο χρωμόσωμα 9 βρίσκονται σε ανισορροπία σύνδεσης στις ομάδες A και Β και στην υποομάδα A1 (p=0,03517, p=0,000000, p=0,045 αντίστοιχα). Ο πολυμορφισμός Arg677Trp του γονιδίου του υποδοχέα Toll-like 2 δεν ήταν πολυμορφικός στον πληθυσμό που μελετήθηκε. Ο πολυμορφισμός Arg753Gln του γονιδίου του υποδοχέα Toll-like 2 ανευρέθη σε ποσοστό 2,46% των υγιών παιδιών, τα οποία ήταν ετερόζυγα ως προς αυτόν. Σε αντίθεση με τους προαναφερθέντες πολυμορφισμούς, που δεν φαίνεται να σχετίζονται με τη νόσο, στην παρούσα μελέτη υποδεικνύεται πως σε σχέση με τον σακχαρώδη διαβήτη τύπου 1 ο πολυμορφισμός Asp299Gly του γονιδίου του TLR4 είναι προστατευτικός όσον αφορά την εκδήλωση της νόσου. Ο πολυμορφισμός Thr399IIe του γονιδίου του TLR4 σχετίζεται με υψηλότερες τιμές C-αντιδρώσας πρωτεΐνης στους πρωτοδιαγνωσμένους ασθενείς με κετοξέωση. Θα μπορούσε ο πολυμορφισμός να χαρακτηριστεί ως παράγοντας κινδύνου για την πρώιμη εμφάνιση αθηροσκλήρωσης και καρδιαγγειακών επιπλοκών. Ο πολυμορφισμός Thr399IIe του γονιδίου του TLR4 σχετίστηκε με απώλεια βάρους κατά την προδιαβητική περίοδο. Πιθανώς οι φέροντες τον πολυμορφισμό να διανύουν μία περίοδο έντονου καταβολισμού πριν την εκδήλωση της νόσου και ο πολυμορφισμός να αποτελεί παράγοντα κινδύνου ως προς αυτή την κατεύθυνση. Οι ασθενείς με σακχαρώδη διαβήτη τύπου 1 είχαν υψηλή έκφραση TLR2 στα πολυμορφοπύρηνα και στα λεμφοκύτταρα, ενώ στα μονοπύρηνα είχαν υψηλή έκφραση TLR4. Γίνεται αντιληπτό ότι ο σακχαρώδης διαβήτης τύπου 1 αποτελεί μία φλεγμονώδη κατάσταση, στην οποία συνεισφέρουν εν μέρει και οι TLR2 και TLR4 μέσω της ενεργοποίησης της έμφυτης ανοσίας. Οι ασθενείς σε κετοξέωση είχαν υψηλότερη έκφραση του TLR2 στα μονοπύρηνα, καταδεικνύοντας πως η κετοξέωση αποτελεί φλεγμονώδη κατάσταση.