Am. J. Respir. Cell Mol. Biol., Volume 27, Number 1, July 2002 3-7

Ген-кандидат восприимчивости к саркоидозу: ген рецептора комплемента 1

Michael C. Iannuzzi, Mary Maliarik, and Benjamin A. Rybicki
Division of Pulmonary, Critical Care, and Allergy, and Department of Biostatistics and Epidemiology, Henry Ford Health System, Detroit, Michigan

Саркоидоз вероятно происходит у наследственно-восприимчивого хозяина после воздействия неизвестного антигена, передающегося воздушно-капельным путем. Хотя эпидемиологические исследования, стремящиеся идентифицировать воздействие, ответственное за саркоидоз, продолжаются начиная с 1940-х годов, этиология саркоидоза остается неизвестной. Недавно, мультицентровое исследование ACCESS (1) предположило несколько факторов окружающей среды типа биоаэрозолей, но что более важно, подтвердило, что саркоидоз, вряд ли происходит из-за единственного антигена. Хотя агент окружающей среды пока остается неуловимым, был достигнут прогресс в понимании генетической восприимчивости к саркоидозу.

Поиск генов восприимчивости к саркоидозу

Расовые различия в заболеваемости (2) и семейная группировка (3) поддерживают существование генетической восприимчивости к саркоидозу. Фактически, раса и семейная история - два самых сильных фактора риска саркоидоза (4). Успешная идентификация генов, которые вызывают простые Менделевские болезни, поощряет проведение генетических исследований сложных болезней, в том числе саркоидоза. Сложные болезни не имеют Менделевского типа наследования и как правило зависят от взаимодействия нескольких факторов окружающей среды и нескольких генов, каждый из которых имеет слабый эффект. Два основных подхода, чтобы идентифицировать гены при сложных болезнях - позиционный ген-кандидат и функциональный ген-кандидат.

В подходе позиционного гена-кандидата, используется анализ сцепления, чтобы идентифицировать связанные хромосомальные регионы, и затем потенциальный ген-кандидат в этих региоах идентифицируется, используя базу данных генома человека. Идентифицированный ген-кандидат затем тщательно исследуется с помощью мутационного анализа или анализа полиморфизмов. Цель этой стратегии - определить хромосомальные регионы, в которых содержатся потенциальные гены болезни. Используя родных братьев/сестер с болезнью при анализе сцепления мы обнаружили, что локус воспалительной болезни кишечника (IBD) / синдрома Блау на хромосоме 16q, могут быть исключены при поиске гена восприимчивости, как определяющие умеренный риск саркоидоза (5). Этот регион привлек внимание исследователей потому, что синдром Блау весьма подобен детстскому саркоидозу (6). Ген из этого региона, CARD15 был идентифицирован при IBD и синдроме Блау. Мутации гена CARD15 были найдены у пациентов с синдромом Блау и у пациентов с болезнью Крона (7).

Считается, что регион главнго комплекса тканевой совместимости (MHC) на хромосоме 6p наиболее важен при саркоидозе (8, 9). Schurmann с коллегами, в группе из 122 родных братьев/сестер из 55 Немецких семей, обнаружили свидетельства связи этого региона с саркоидом (10). Дополнительное сканирование генома, позволило идентифицировать несколько других хромосомальных регионов (11). В настоящее время, регион MHC исследуется наиболее интенсивно. Наибольшее внимание привлекают гены HLA-DRB1 и HLA-DQB1 (12).

В США, генетическое исследование саркоидоза исследование SAGA использовало данные 360 афро-американцев и членов их семей. В исследование SAGA были привлечены афро-американцы, поскольку в Соединенных Штатах, они более вероятно сообщают об истории семейного саркоидоза (18), имеют более серьезную болезнь (19) и заболевают в более раннем возрасте. В первой половине этого исследования был проведен скрининг генома по 400 маркерам, в настоящее время данные анализируются. Регионы, идентифицированные в Немецком исследовании (11), были подтверждены в SAGA.

Другой подход к выбору гена-кандидата, основан на функции гена и данных, как этот ген может участвовать в патофизиологии болезни. Привлекательный ген-кандидат должен иметь биологический смысл. Наиболее часто исследователи полагаются на исследования дизайна случай-контроль, когда намерены определить, связан ли ген-кандидат с болезнью. Zorzetto с коллегами сообщили о результатах такого подхода в этом выпуске AJRCMB (20).

Чем привлекателен ген рецептора комплемента тип 1?

Удаление иммунных комплексов из крови зависит от функции рецептора комплемента -1(CR-1). CR1 (псевдонимы - CD35, C3-связывающий белок, компонент рецептора комплемента [3b/4b]) - широко распростаненный мембранный гликопротеид на полиморфоядерных лейкоцитах, макрофагах, B-лимфоцитах, некоторых T-лимфоцитах, дендритных клетках и эритроцитах (21). Клиренс иммунных комплексов коррелирует с плотностью CR1. Низкая экспрессия CR1 на эритроцитах связана с нарушением клиренса иммунных комплексов и их накоплением вне ретикулоэндотелиальный системы (28). Именно такое скопление экстраретикулоэндотелиальных иммунных комплексов вызывает местный воспалительный ответ и, возможно, формирование гранулемы. Примеры болезней, где была оценена плотность CR1, включают системную красную волчанку и ВИЧ инфекцию. Эритроциты пациентов с системной красной волчанкой (31) и пациентов с ВИЧ (32) имеют уменьшение экспрессии CR1.

Плотность CR1 на эритроцитах определяется кодоминантным аутосомным геном. Два аллеля, связанные с высокой (H аллель) или низкой (L аллель) экспрессией CR1, были обнаружены при исследовании Hind III полиморфизма, расположенного в интроне 27 (33). Индивидуумы, гомозиготные по H аллели могут иметь более 1,000 CR1 молекул на эритроците. Индивидуумы с L аллелью имеют менее 200. Гетерозиготные индивидуумы имеют промежуточную степень экспрессии CR1. Корреляция между Hind III RFLP и экспрессией CR1 на эритроцитах была подтверждена в различных популяциях (34), включая афро-американцев (35). Различия в частотах H и L аллелей не были связаны с восприимчивостью к иммунным болезням, такими как системная красная волчанка (36), ревматоидный артрит (39) или серьезная малярия (40).

Что указывет на важную роль иммунных комплексов при саркоидозе?

Все модели формирования гранулемы находятся в согласии, что первым шагом является презентация антигена антиген-презентирующими клетками. Антиген затем презентируется антиген-специфическим T-лимфоцитам в контексте молекулы MHC класса II. Затем T-клетки производят накопление и дифференцирование мононуклеарных фагоцитов. Ранние фиброзные изменения, накопление фибробластов и коллагена происходят на периферии гранулемы. Природа антигена и действительно ли он составляет комплекс с иммуноглобулином или нет, пока неизвестно.

То, что иммунные комплексы могут быть вовлечены в патогенез саркоидоза, было предположено в начале 1970-х. В ряде из 3,676 пациентов из 11 городов во всем мире, Джеймс с коллегами (41) сообщили, что поышение серологических уровней гаммаглобулина более чем 3.5 g/100 ml, было найдено у 23-96 % пациентов. Имелось увеличение всех классов иммуноглобулинов, но уровни IgG были наиболее часто и сильно увеличены (41, 42). После этих начальных исследований, несколько групп сообщили, что иммунные комплексы были идентифицированы у 23-100 % пациентов. Широкий диапазон результатов частично объяснялся различной чувствительностью методов, используемых, чтобы идентифицировать иммунные комплексы. Эти методы включали реакцию агрегации тромбоцитов, тест C1q, радиоиммуный анализ ревматоидного фактора и использования клеток Raji. Selroos с коллегами (43), используя пять методов, чтобы обнаружить иммунные комплексы у 33 пациентов с саркоидозом, обнаружил их у всех пациентов. Кроме того, была описана положительная корреляция уровней иммунных комплексов с активностью болезни, внелегочными проявлениями и продолжительностью болезни (44).

Центральным вопросом остается, играют ли иммунные комплексы причинную роль в формировании гранулемы. Иммунные комплексы не были найдены в гранулемах (47), но иммунные комплексы могли быть уничтожены при формировании гранулемы. Известно, что производство иммуноглобулина локально увеличено на участках активности болезни, что демонстрировалось увеличенным числом плазматических клеток на участках формирования гранулемы (50). In vitro, IgG - мощный стимулятор секреции цитокинов альвеолярными макрофагами (51, 52) и АПФ (53).

Исследования дизайна случай-контроль

Литература по саркоидозу переполнена исследованиями дизайна случай-контроль, которые часто находится в противоречии друг с другом. Одно из возможных объяснений этих противоречивых результатов - то, что в различных популяциях восприимчивость к саркоидозу определяется различными генетическими механизмами. Это может объяснить преобладание саркоидоза у чернокожих в Соединенных Штатах, но генетические вариации, например найденные в регионе MHC, позволяют ожидать значительно более значительные генетические вариации между этническими группами. Более вероятное объяснение несоответствия между исследованиями - различия в методологии. Использование более строгих статистических критериев могут предотвращать ошибки типа I. Подбор индивидуумов с различным генетическим фоном в группу с болезнью и в группу контроля, может давать ложноположительные и ложноотрицательные генетические ассоциации. Новые статистические методологии были предложены, но еще не широко не использовались (54). Альтернативный подход - исследование семейных связей (57). Этот подход еще более труден, чем исследования дизайна случай-контроль, но эта методология успешно применялась для множества болезней, включая саркоидоз (10, 60, 61). Идеально, результаты исследования функционального гена-кандидата, исследования случай-контроль должны быть подтверждены в семейных исследованиях. Однако, относительная простота исследований случай-контроль по сравнению с семейными исследованиями, сделала проведение последних редким явлением. Поэтому, необходимо учититывать ограничения результатов, сообщенных Zorzetto с коллегами.

CR1 как ген-кандидат при саркоидозе

Заключительное соображение относительно предполагаемой связи между CR1 и саркоидозом состоит в том, что хотя патофизиологически, связь CR1-саркоидоз имеет смысл, на основании доступных данных, CR1 не был бы отобран как потенциальный ген-кандидат. Ген CR1 расположен на хромосоме 1q32. Schurmann с коллегами сообщили об одном минорном пике, предполагающим сцепление на хромосоме 1 маркер D1S166, что довольно далеко от CR1 (по существу он не связан с 1q32). Фактически, результаты анализа сцепления противоречат результатам исследования случай-контроль. Если Zorzetto с коллегами не ошиблись в оценке увеличения риска саркоидоза для GG генотипа CR1 гена (в 3 раза), этот риск может быть не обнаружен в анализе сцепления типового размера. Результаты Zorzetto и недавние генетические исследования саркоидоза в Немецкой популяции, иллюстрируют потребность в крупных генетических исследований саркоидоза.