Γενετικοί παράγοντες στην πρωτοπαθή οστεοαρθρίτιδα γόνατος

Abstract

Osteoarthritis (OA) is a common, late-onset disease characterized by the loss of the articular cartilage of synovial joints. It principally affects the hands, the hips and the knees, and is more prevalent in women. Cartilage loss is often accompanied by changes to other tissues of the joint, including ligaments, synovium and subchondral bone. A variety of epidemiological studies have demonstrated that genetic susceptibility is a key contributor to OA aetiology.This is a case-control study in order to investigate the correlation of polymorphisms in 6 genes with OA. These comprised of : the genes COL1A2 and COL2A1 coding for the 2 main structural proteins of the cartilage, the genes ASPN, CALM1, ESR1 involved in the cartilage metabolism, and last the gene ADRB2 implicated in neuroimmune mechanisms of inflammation. These genes were selected either because of previous association studies with OA (ASPN, CALM1, ESR1, COL1A2, COL2A1) or on the basis of the hypothesis regarding the contribution of inflammation in OA (ADRB2).Our sample consists of 158 patients with idiopathic knee OA and 193 age-matched controls. All participants have answered questionnaires detailing personal, family history (including menstrual history, smoking, comorbibity, degree of psysical activity and knee joint use) and their BMI was calculated. In addition all had knee X-rays and were stratified according to the Kellgren-Lawrence (K/L) scale.The variants that were determined and did not show any correlation with OA, were the GT repeat polymorphism in intron 1 (COL1A2), the R75C, R519C, R789C mutations (COL2A1) and the Arg16Gly, Glu27Gln polymorphisms (ADRB2).Our findings regarding the polymorphisms XbaI (A/G) and PvuII (T/C) in intron 1 of the ESR1 were: A significant difference was observed in the frequency distribution of between OA patients and controls with allele A exerting a protective role and AG genotype conferring increased risk compared to AA (OR 0.33; 95%CI 0.13-0.84; P>0.02). A significantly increased odds ratio for knee OA was also observed in individuals having haplotype CG compared to TA (OR 1.86; 95% CI 1.21-2.87; P>0.005) while haplotype TG conferred a six times increased risk compared to TA (OR 6.03; 95% CI 1.64-24.2; P>0.007).In asporin, we tested the D repeat polymorphism in exon 2 and found that the D13 allele has a protective role in relation to OA and the D15 allele (not the D14, as previously found in the Japanese studies) is a risk factor for OA (OR 1.54).In CALM1, a single nucleotide polymorphism (SNP) in the promoter region (-16C/T) had been previously shown to correlate with OA in the Japanese population. In the Greek patients there was no statistical difference found in the genotype distribution but the combination of the TT genotype with the asporin alleles (D14 or D15) confers increased risk for OA, the p value of this latter finding being borderline (p=0.05).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.

Η πρωτοπαθής ΟΑ είναι μια κοινή, όψιμης έναρξης νόσος που χαρακτηρίζεται από απώλεια του αρθρικού χόνδρου. Προσβάλλει κυρίως χέρια, ισχία και γόνατα και είναι συχνότερη στις γυναίκες. Συνοδεύεται συνήθως και από αλλαγές στους συνδέσμους, στον αρθρικό θύλακο και στο υποχόνδριο οστό. Πλήθος επιδημιολογικών μελετών έχουν δείξει ότι οι γενετικοί παράγοντες παίζουν καθοριστικό ρόλο και το κυρίαρχο μοντέλο είναι αυτό της μικρής επίδρασης κοινών πολυμορφισμών.Η παρούσα μελέτη είναι μία μελέτη ασθενών-μαρτύρων με στόχο να διερευνηθεί το κατά πόσο πολυμορφισμοί σε 6 γονίδια συσχετίζονται με την ανάπτυξη πρωτοπαθούς οστεοαρθρίτιδας. Τα 6 γονίδια που μελετήθηκαν περιλάμβαναν τα γονίδια για 2 βασικές δομικές πρωτεΐνες του χόνδρου COL1A2 και COL2A1, τα γονίδια για τις πρωτεΐνες ASPN (asporin), CALM1 (calmodulin1) και τον οιστρογονικό υποδοχέα α (ESR1) που εμπλέκονται στο μεταβολισμό του αρθρικού χόνδρου καθώς και τον αδρενεργικό υποδοχέα β2 (ADRB2) που εμπλέκεται σε νευροάνοσους μηχανισμούς φλεγμονής. Τα γονίδια αυτά επελέγησαν με βάση είτε προηγούμενες μελέτες που είχαν δείξει συσχέτιση με την ΟΑ (ASPN, CALM1, ESR1, COL1A2, COL2A1) είτε με βάση την υπόθεση της συμβολής της φλεγμονής στην ΟΑ (ADRB2). To δείγμα μας αποτελείται από 158 ασθενείς με ιδιοπαθή ΟΑ γόνατος και από 193 υγιείς μάρτυρες. Όλοι οι συμμετέχοντες έχουν απαντήσει σε ερωτηματολόγια τα οποία περιέχουν στοιχεία από το οικογενειακό και ατομικό αναμνηστικό τους (π.χ. ηλικία εμμηναρχής- εμμηνόπαυσης, κάπνισμα, συνοδές παθήσεις, βαθμός σωματικής δραστηριότητας και χρήσης της άρθρωσης του γόνατος κ.α.). Επίσης όλοι υποβλήθηκαν σε ακτινολογικό έλεγχο (προσθιοπίσθιες ακτινογραφίες γονάτων άμφω σε ορθία στάση) και οι ακτινογραφίες αξιολογήθηκαν με βάση το σύστημα Kellgren-Lawrence (K/L). Για κάθε συμμετέχοντα στην έρευνα έχει υπολογισθεί ο δείκτης μάζας-σώματος (ΒΜΙ). Στο COL1A2 προσδιορίστηκε ο αριθμός των επαναλήψεων GT στο ιντρόνιο 1 του γονιδίου, στο COL2A1 ανιχνεύτηκαν οι αλλαγές R75C, R519C, R789C ενώ στον ADRB2 υποδοχέα προσδιορίστηκαν οι πολυμορφισμοί Arg16Gly, και Glu27Gln. Κανείς από τους παραπάνω πολυμορφισμούς δεν είχε διερευνηθεί σε σχέση με την ΟΑ. Τα αποτελέσματά μας ήταν αρνητικά για συσχέτιση με την ΟΑ.Στο γονίδιο του ESR1 έγινε προσδιορισμός των πολυμορφικών θέσεων XbaI (A/G) και PvuII (T/C) στο ιντρόνιο 1. Δείχτηκε ότι: i)Το αλληλόμορφο A διαδραματίζει προστατευτικό ρόλο έναντι της ΟΑ, ii)o γονότυπος AG έχει τριπλάσιο κίνδυνο εμφάνισης οστεοαρθρίτιδας σε σχέση με τον γονότυπο AA, iii)o απλότυπος TG έχει 6 φορές μεγαλύτερο κίνδυνο εμφάνισης οστεοαρθρίτιδας σε σχέση με τον TA, iv) o απλότυπος CG έχει σχεδόν διπλάσιο κίνδυνο εμφάνισης ΟΑ σε σχέση με τον ΤΑ Στο γονίδιο της asporin προσδιορίστηκε ο αριθμός επαναλήψεων μιας πολυμορφικής σειράς ασπαρτικού οξέος και βρέθηκε ότι το D13 αλληλόμορφο είναι προστατευτικός παράγοντας για ΟΑ (αυξημένη συχνότητα στους μάρτυρες), όμως το D15 (και όχι το D14, όπως είχε βρεθεί στους Ιάπωνες) αλληλόμορφο είναι παράγοντας κινδύνου εμφάνισης ΟΑ γονάτος (OR: 1.54).Στο γονίδιο CALM1, μία μονονουκλεοτιδική αλλαγή (SNP) στον υποκινητή του γονιδίου -16C/T είχε ενοχοποιηθεί σε ΟΑ ισχίου σε Ιάπωνες ασθενείς. Στους Έλληνες ασθενείς δεν βρέθηκε διαφορά στη συχνότητα των γονότυπων -16C/T μεταξύ ασθενών ΟΑ και μαρτύρων όμως ο συνδυασμός του γονότυπου -16ΤΤ με τον ASPN (D14 ή D15) αυξάνει τον κίνδυνο εμφάνισης OA γόνατος, με οριακή στατιστικά σημαντική διαφορά.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.