Γενετική μελέτη σε γονίδια που σχετίζονται με την έκβαση ασθενών με κρανιοεγκεφαλική κάκωση

Abstract

Background & Purpose: Traumatic brain injury (TBI) constitutes a major cause of mortality and disability worldwide, especially among young individuals. It is estimated that despite all the recent advances in the management of TBI, approximately half of the patients suffering head injuries still have unfavorable outcomes. Accumulating evidence suggests that the extent of brain injury and the clinical outcome after TBI are modulated, to some degree, by genetic variants. In this study we investigated the role of Aquoporin-4 (AQP4) and the Angiotensin Convering Enzyme (ACE) regarding the outcome after a TBI. In particular, we tested the AQP4 polymorphisms rs335929, rs3763043, rs11661256, rs335931, rs3763040, rs4800773, rs3875089, as long as the ACE polymorphisms rs4343, rs4461142, rs7221780, rs8066276 and rs8066114.Methods: 363 (male:292 - female:71) prospectively recruited patients with TBI were evaluated. Initial neurological status and six-month outcome were assessed by means of the Glasgow Coma Score and Glasgow Outcome Scale respectively. Demographic and TBI related data regarding age and sex of the participants and findings of the initial Computed Tomography scan were also prospectively collected. Patients were included if they sustained isolated blunt head trauma, were of Greek origin, and 18 years of age or older. DNA was extracted using the salting out method, while SNPs genotypes were determined using standard PCR/RFLP methods. The Hardy–Weinberg equilibrium was assessed by means of the Fisher exact test. The power analysis evaluation of the study was performed with the Quanto program. Linkage disequilibrium between SNPs was examined and haplotype estimation was performed by an expectation-maximization algorithm. Control for multiple comparisons was performed using Bonferroni’s correction. The level of significance (p) was equal to 0.05 divided by the number of studied polymprphisms.Results: As far as the AQP4 polymorphisms is concerned, significant associations with TBI outcome were detected for rs3763043 (OR [95% confidence interval (CI)]: 5.15 [1.60–16.5], p = 0.006, for recessive model), rs3875089 (OR [95% CI]: 0.18 [0.07–0.50] p = 0.0009, for allele difference model), and a common haplotype of AQP4 tag SNPs (OR [95% CI]: 2.94, [1.34–6.36], p = 0.0065). AQP4 tag SNPs were not found to influence the initial severity of TBI or the presence of intracranial hemorrhages.Regarding the ACE polymorphisms, significant effects on TBI outcome were found for three neighboring tag SNPs: rs4461142 (odds ratio [OR] 0.26, 95% confidence interval [CI] 0.12–0.57, P=0.0001), rs7221780 (OR 2.67, 95% CI 1.25–5.72, P=0.0003) and rs8066276 (OR 3.82, 95% CI 1.80–8.13, P=0.0002). Conclusions: The present study provides evidence of the possible influence of genetic variations in a specific region of the AQP4 and ACE gene on the outcome of TBI patients. This association may have pharmacogenetic implications in identifying those TBI patients who may benefit from a genetic inhibition or upregulation. In the future, this genetic manipulation may offer the prospect of personalized risk assessment and novel, genomic-based, targeted treatments.

Εισαγωγή: Η Κρανιοεγκεφαλική Κάκωση (ΚΕΚ) αποτελεί μια από τις σημαντικότερες αιτίες νοσηρότητας και θνητότητας στο σύγχρονο κόσμο, αποτελώντας το κύριο αίτιο θανάτου στα νέα άτομα. Εκτιμάται ότι παρά τις σύγχρονες εξελίξεις στην αντιμετώπιση της ΚΕΚ, περίπου οι μισοί ασθενείς με βαριά ΚΕΚ θα έχουν δυσμενή έκβαση. Πρόσφατες μελέτες στη διεθνή βιβλιογραφία υποστηρίζουν ότι ποικίλοι γενετικοί παράγοντες διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στην έκβαση διαφόρων διαταραχών του ΚΝΣ, συμπεριλαμβανομένης και της ΚΕΚ. Οι μελέτες γενετικής συσχέτισης αποτελούν σημαντικό εργαλείο στην προσπάθεια ανάδειξης σύνδεσης συγκεκριμένων γενετικών πολυμορφισμών και της έκβασης της νόσου. Στην παρούσα μελέτη διερευνήσαμε τον ρόλο της Ακουοπορίνης-4 (AQP4) και του Μετατρεπτικού Ενζύμου της Αγγειοτενσίνης (ACE) σχετικά με την έκβαση των ασθενών μετά από ΚΕΚ. Ειδικότερα, μελετήθηκαν οι πολυμορφισμοί της AQP4: rs335929, rs3763043, rs11661256, rs335931, rs3763040, rs4800773, rs3875089, όπως και οι ακόλουθοι του ACE: rs4343, rs4461142, rs7221780, rs8066276, rs8066114.Μέθοδος: Στη μελέτη συλλέχθηκαν προοπτικά 363 ασθενείς με ΚΕΚ (άνδρες: 292 – γυναίκες: 71). Η αρχική νευρολογική εικόνα και η έκβαση 6 μήνες μετά την ΚΕΚ εκτιμήθηκαν με βάση την Κλίμακα Κώματος Γλασκώβης και την Κλίμακα Έκβασης Γλασκώβης αντιστοίχως. Καταγράφηκαν λεπτομερώς και ταξινομήθηκαν τα δημογραφικά και κλινικά στοιχεία των ασθενών, όπως και τα ευρήματα του νευροαπεικονιστικού ελέγχου. Οι ασθενείς συμπεριλαμβάνονταν στη μελέτη εφόσον είχαν υποστεί αμβλύ τραυματισμό κεφαλής, ήταν ελληνικής καταγωγής και ηλικίας άνω των 18 ετών. Η απομόνωση γενωμικού DNΑ από πυρήνες λευκοκυττάρων έγινε με τη μέθοδο της εξαλάτωσης, ενώ η ταυτοποίηση των γονοτύπων των πολυμορφισμών έγινε με γνωστές PCR/RFLP μεθόδους. Η ισορροπία Hardy-Weinberg εξετάσθηκε με τη χρήση του Fisher exact test. Η αξιολόγηση της ισχύος της μελέτης έγινε με τη χρήση του προγράμματος Quanto. Έγινε χαρτογράφηση της ανισορροπίας σύνδεσης και σύγκριση των απλοτύπων με βάση μεθόδους εκτίμησης της μεγίστης πιθανοφάνειας. Λόγω πολλαπλών συγκρίσεων εφαρμόστηκε η διόρθωση κατά Bonferroni. Στατιστικά σημαντικά θεωρήθηκαν τα αποτελέσματα με p=0.05 διαιρούμενα με τον αριθμό των μελετώμενων μεταβλητών.Αποτελέσματα: Σχετικά με τους πολυμορφισμούς της AQP4, σημαντική συσχέτιση με την έκβαση μετά από ΚΕΚ ανιχνεύθηκε για τις ακόλουθες ετικέτες SNPs: rs3763043 (OR [95% CI]: 5.15 [1.60–16.5], p = 0.006), rs3875089 (OR [95% CI]: 0.18 [0.07–0.50] p = 0.0009), και SNPs του κοινού απλοτύπου της AQP4 (OR [95% CI]: 2.94, [1.34–6.36], p = 0.0065). Οι ετικέτες SNPs της AQP4 δεν φάνηκαν να επηρεάζουν την αρχική βαρύτητα της ΚΕΚ ή την παρουσία ενδοκρανιακής αιμορραγίας.Όσον αφορά τους πολυμορφισμούς της ACE, σημαντική επίδραση σχετικά με την έκβαση μετά από ΚΕΚ ανιχνεύθηκε για τις ακόλουθες γειτονικές ετικέτες: rs4461142 (OR: 0.26, 95% CI 0.12–0.57, P=0.0001), rs7221780 (OR 2.67, 95% CI 1.25–5.72, P=0.0003) και rs8066276 (OR 3.82, 95% CI 1.80–8.13, P=0.0002). Συμπεράσματα: Η παρούσα μελέτη παρέχει ενδείξεις για πιθανή συμμετοχή γενετικών παραλλαγών της AQP4 και της ACE στην λειτουργική έκβαση των ασθενών με ΚΕΚ. Η συσχέτιση αυτή παρουσιάζει ιδιαίτερο επιστημονικό ενδιαφέρον, καθότι τα γονίδια αυτά μπορούν να αποτελέσουν πιθανούς θεραπευτικούς στόχους σε ασθενείς με ΚΕΚ, για την πρόληψη και τη θεραπεία του εγκεφαλικού οιδήματος. Μελλοντικά οι εξελίξεις στον τομέα αυτό αναμένεται να έχουν σημαντική επίδραση στη θεραπεία των ασθενών με ΚΕΚ και να επηρεάζουν ευνοϊκά την τελική τους έκβαση μέσω γενετικά καθοδηγούμενων θεραπειών.