Διερεύνηση της επίδρασης γενετικών παραγόντων στις αλλεργίες των παιδιών

Abstract

Introduction: The incidence of food allergy has increased recently, particularly in western societies. It is estimated that 6-8% of children worldwide suffer from some type of food allergy. Despite this increase, the causes leading to its occurrence have not been fully elucidated. Studies have shown that not only genetic, but also environmental and epigenetic factors are involved in food allergy appearance. Vitamin D deficiency has been associated with the development of food allergy. At the same time, VDR receptor polymorphisms (ApaI, BsmI, TaqI, FokI) are involved in the development of both asthma and atopic dermatitis. Genetic loci such as HLA and FOXP3 have also been shown to include regions that, when epigenetically modified, contribute to the appearance of food allergy.Aim: To investigate the genetic, environmental and epigenetic factors that influence the development of food allergy in children. More specifically, the levels of vitamin D were measured in food allergic children and in the control group. The association of VDR polymorphisms ApaI, TaqI, BsmI and FokI with food allergy was also tested. Finally, the methylation status of specific genetic loci such as FOXP3 and HLA, which may predispose to the occurrence of food allergy in childhood, it was studied.Materials and Methods: This is a case-control study that included 200 children, aged 6 months to 15 years, 90 of whom were food allergic and 110 healthy children age and sex mathed. Food allergy was diagnosed by skin prick tests, measurement of specific and total IgE and an oral food challenge. At the same time, 25(OH)D levels were measured. DNA isolation from whole blood was also performed to determine VDR polymorphisms. In 104 of the 200 children, pyrosequencing was performed to determine the methylation status of HLA and FOXP3. In addition, a complete childrens’ history and a structured questionnaire was completed by the parents with data regarding the family history.Results: The two groups did not differ in weight, height or age. Significant differences were observed in Vitamin D values, where children with food allergy had a higher rate of vitamin D deficiency (p = 0.003) compared to the control group. At the same time, food allergic children had significantly lower sun exposure (p = 0.003) compared to controls. Differences were also noticed in the percentage (p = 0.019) and the duration (p = 0.001) of breastfeeding. Food allergic children appear to have received breastfeeding for a longer time period than controls. The two groups differed also in the family history of atopy (p = 0.013). Allergic children had a higher percentage of family history of atopy compared to healthy children. Regarding VDR polymorphisms, no differences in the frequencies of the 4 genotypes were observed between the two groups. However, the A allele of the ApaI polymorphism was more frequent in food allergic children than in the control group (p = 0.043). In addition, a significant difference was observed in the A / B / F / T haplotype (p = 0.047), which occurred more frequently in patients than in controls. The methylation profile along the FOXP3 TSDR region and the CpG73 of HLA-DQB1 had a uniform distribution between the two groups. However the HLA-G promoter region showed a tendency to hypomethylation with some of the CG sites being significantly hypomethylated in food allergic children. It is worth noting that the rs1233333 polymorphism had a protective role against DNA methylation.Conclusion: Children with food allergies have significantly lower vitamin D levels compared to controls. At the same time, these children are breastfed for a longer time period. Food allergic children have more frequent a family history of atopy, which predisposes them to the development of allergic disease. Regarding VDR polymorphisms, it has been shown that children with food allergy are more likely to inherit the A allele of the ApaI polymorphism, a finding that supports the genetic predisposition of this disease. In addition, different methylation profiles in specific genetic loci such as HLA-G confirm the coexistence of epigenetic regulation in the occurrence of food allergy. This study is the first to study the 4 polymorphisms of VDR in children with food allergies. The above findings confirm the multifactorial nature of the disease and can serve as both biomarkers and prognostic factors in clinical practice.

Εισαγωγή: Η επίπτωση της τροφικής αλλεργίας τα τελευταία χρόνια έχει αυξηθεί ιδιαίτερα στις δυτικές κοινωνίες. Υπολογίζεται ότι το 6-8% των παιδιών σε παγκόσμιο επίπεδο πάσχουν από κάποιο είδος τροφικής αλλεργίας. Παρά την αύξηση αυτή δεν έχουν διαλευκανθεί πλήρως τα αίτια που οδηγούν στην εμφάνισή της. Οι μελέτες έχουν δείξει ότι στην παρουσίαση της τροφικής αλλεργίας ενέχονται γενετικοί, περιβαλλοντικοί αλλά και επιγενετικοί παράγοντες. Ανάμεσα σε αυτούς περιλαμβάνεται η Βιταμίνη D, η έλλειψη της οποίας έχει συσχετιστεί τα τελευταία χρόνια με την ανάπτυξη τροφικής αλλεργίας. Παράλληλα οι πολυμορφισμοί του υποδοχέα της VDR (ΑpaI, BsmI, TaqI, FokI) ενέχονται στην ανάπτυξη τόσο του άσθματος όσο και της ατοπικής δερματίτιδας. Επίσης γενετικοί τόποι όπως το HLA και το FOXP3 έχει φανεί ότι περιλαμβάνουν περιοχές οι οποίες όταν υποστούν επιγενετικές τροποποιήσεις όπως η μεθυλίωση επιδρούν στην ανάπτυξη τροφικής αλλεργίας.Σκοπός: Η διερεύνηση των παραγόντων γενετικών, περιβαλλοντικών και επιγενετικών που επιδρούν στην ανάπτυξη τροφικής αλλεργίας στα παιδιά. Πιο συγκεκριμένα μετρήθηκαν τα επίπεδα της βιταμίνης D σε παιδιά με τροφική αλλεργία αλλά και στην ομάδα ελέγχου. Παράλληλα ελέγχθηκε η συσχέτιση των πολυμορφισμών του VDR, ApaI, TaqI, BsmI και FokI με την τροφική αλλεργία. Τέλος, μελετήθηκε το προφίλ της μεθυλίωσης συγκεκριμένων γενετικών τόπων όπως το FOXP3 και το HLA το οποίο μπορεί να προδιαθέτει στην εμφάνιση τροφικής αλλεργίας στην παιδική ηλικία. Υλικά και Μέθοδοι: Πρόκειται για μια μελέτη ασθενών μαρτύρων η οποία περιλαμβάνει 200 παιδιά, ηλικίας έξι μηνών με 15 ετών, 90 εκ των οποίων με διαπιστωμένη τροφική αλλεργία και 110 υγιή παιδιά, αντίστοιχης ηλικίας και φύλου. Η τροφική αλλεργία διαγνώσθηκε με τα δερματικά τεστ δια νυγμού, την μέτρηση της ειδικής αλλά και της ολικής IgE στον ορό του αίματος και την τροφική πρόκληση. Παράλληλα σε όλα τα παιδιά έγινε μέτρηση της 25(ΟΗ)D. Eπίσης για τον προσδιορισμό των πολυμορφισμών του VDR έγινε απομόνωση DNA από ολικό αίμα. Σε 104 από τα 200 παιδιά της μελέτης έγινε pyrosequencing για τον προσδιορισμό του προφίλ της μεθυλίωσης στα HLA, FOXP3. Επιπλέον σε όλα τα παιδιά της μελέτης ελήφθη πλήρες ιστορικό και συμπληρώθηκε από τους γονείς ερωτηματολόγιο με στοιχεία που αφορούσαν τις συνήθειες αλλά και το ιστορικό της οικογένειας.Αποτελέσματα: Οι δύο ομάδες δεν διέφεραν μεταξύ τους στα σωματομετρικά χαρακτηριστικά ούτε και στην ηλικία. Σημαντικές διαφορές παρατηρήθηκαν στις τιμές της Βιταμίνης D, οπού τα παιδιά με τροφική αλλεργία παρουσίαζαν μεγαλύτερο ποσοστό ανεπάρκειας βιταμίνης D (p=0.003) συγκριτικά με την ομάδα ελέγχου. Παράλληλα τα παιδιά με τροφική αλλεργία είχαν σημαντικά χαμηλότερη έκθεση στον ήλιο (p=0.003) συγκριτικά με τα υγιή παιδιά. Διαφορά επίσης παρατηρήθηκε στο ποσοστό (p=0.019) και στη διάρκεια (p=0.001) του μητρικού θηλασμού όπου τα παιδιά με τροφική αλλεργία είχαν θηλάσει για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα. Επίσης οι δύο ομάδες διέφεραν και στο οικογενειακό ιστορικό ατοπίας (p=0.013) με τα αλλεργικά παιδιά να παρουσιάζουν σε μεγαλύτερο ποσοστό ιστορικό ατοπίας στην οικογένεια. Αναφορικά με τους πολυμορφισμούς του VDR δεν παρατηρήθηκαν διαφορές στις συχνότητες των 4 γονοτύπων ανάμεσα στις δύο ομάδες. Ωστόσο φάνηκε ότι το αλληλόμορφο Α του πολυμορφισμού ApaI εμφανιζόταν συχνότερα στα παιδιά με τροφική αλλεργία συγκριτικά με τα υγιή παιδιά (p=0.043). Επιπλέον, παρατηρήθηκε σημαντική διαφορά στον απλότυπο A/B/F/T (p=0.047), ο οποίος εμφανιζόταν με μεγαλύτερη συχνότητα στους ασθενείς συγκριτικά με τους μάρτυρες. Το προφίλ της μεθυλίωσης κατά μήκος της περιοχής FOXP3 TSDR και της νησίδας CpG73 του HLA-DQB1 είχε ομοιόμορφη κατανομή ανάμεσα στις δύο ομάδες. Ενώ η περιοχή του υποκινητή του HLA-G παρουσίασε μία τάση υπομεθυλίωσης με κάποιες από τις θέσεις CG να είναι σημαντικά υπομεθυλιωμένες στους ασθενείς με τροφική αλλεργία. Αξίζει να σημειωθεί ότι ο πολυμορφισμός rs1233333 παρουσίαζε έναν προστατευτικό ρόλο απέναντι στη μεθυλίωση του DNA.Συμπέρασμα: Τα παιδιά με τροφική αλλεργία παρουσιάζουν σημαντικά χαμηλότερα επίπεδα βιταμίνης D συγκριτικά με τα υγιή παιδιά. Παράλληλα τα παιδιά αυτά θηλάζουν για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα. Επίσης τα αλλεργικά παιδιά έχουν ιστορικό ατοπίας στην οικογένεια γεγονός που προδιαθέτει στην ανάπτυξη αλλεργικής νόσου. Αναφορικά με τους πολυμορφισμούς του VDR φάνηκε ότι τα παιδιά με τροφική αλλεργία εμφανίζουν συχνότερα το αλληλόμορφο A του πολυμορφισμού ApaI, εύρημα που υποστηρίζει τη γενετική προδιάθεση της νόσου αυτής. Επιπρόσθετα το διαφορετικό προφίλ μεθυλίωσης σε συγκεκριμένους γενετικούς τόπους όπως το HLA-G επιβεβαιώνουν την συνύπαρξη επιγενετικών ρυθμίσεων στην εμφάνιση τροφικής αλλεργίας. Η μελέτη αυτή είναι η πρώτη που μελέτησε τους 4 πολυμορφισμούς του VDR σε παιδιά με τροφική αλλεργία. Τα παραπάνω ευρήματα επιβεβαιώνουν τον πολυπαραγοντικό χαρακτήρα εμφάνισης της νόσου αυτής και μπορεί να χρησιμεύσουν τόσο ως βιοδείκτες όσο και ως προγνωστικοί παράγοντες στην καθ’ ημέρα κλινική πράξη.