Am. J. Respir. Crit. Care Med., Volume 158, Number 5, November 1998, 1566-1570
Полиморфизм гена ангиотензинпревращающего фермента и риск саркоидоза
MARY J. MALIARIK, BENJAMIN A. RYBICKI, EMILY MALVITZ, ROBERTA G. SHEFFER, MARCIE MAJOR, JOHN POPOVICH Jr., and MICHAEL C. IANNUZZI
Division of Pulmonary and Critical Care Medicine and Department of Biostatistics and Research Epidemiology, Henry Ford Health System, Detroit, Michigan
Реферат
Ген ангиотензинпревращающего фермента (АПФ) вовлечен в патофизиологию саркоидоза. Уровни АПФ у здоровых индивидуумов и пациентов с саркоидозом находятся под влиянием I/D полиморфизма гена АПФ. Чтобы объяснить роль этого полиморфизма при саркоидозе, мы провели контролируемое исследование афро-американцев и белых. Раличий I/D полиморфизмов гена АПФ не было обнаружено у 60 белых пациентов и у 48 индивидуумов группы контроля (p = 0.577). Однако, сравнение 183 чернокожих пациентов с саркоидозом и 111 индивидуумов группы контроля привело к обнаружению существенного различия в распределении генотипов (p = 0.005). У афро-американцев риск саркоидоза был 1.30 (доверительный интервал 95 % [CI] = от 0.72 до 2.36) для ID гетерозигот и 3.17 (95 % CI = от 1.50 до 6.71) для DD гомозигот. Риск, связанный с DD гомозиготами был больше у афро-американцев, когда исследование было ограничено случаями семейного саркоидоза (OR= 4.83; 95 % CI = от 1.86 до 12.59). Дальнейшие исследования саркоидоза у чернокожих показали, что генотип АПФ не связан с серьезностью болезни, внелегочным вовлечением или с рентгенографическим изменениями в период от 2 до 4 лет после постановки диагноза. Мы обнаружили умеренную связь между II генотипом и рентгенографическим прогрессом болезни (OR= 2.97; 95 % CI = от 1.01 до 8.76). Наши результаты предполагают, что генотип АПФ может играть важную роль в восприимчивости к саркоидозу и прогрессу болезни у афро-американцев.
Введение
Саркоидоз характеризован присутствием эпителиоидных гранулем в вовлеченных органах, которые могут приводить к дисфункции и фиброзу (1). Эпителиоидные клетки вырабатывают более 40 различных цитокинов и другие медиаторы, включая ангиотензинпревращающий фермент (АПФ), который, как считают, отражает степень поражения гранулемами органа (2, 3). Liberman (4), более 20 лет назад, впервые сообщивший о повышении серологической активности АПФ у пациентов с саркоидозом считал, что АПФ играет важную роль в патофизиологии саркоидоза (5).
АПФ действует как дипептидилкарбоксилпептидаза, расщепляющая C-терминальный дипептид ангиотензина I и преобразующий его в ангиотензин II, мощный вазоконстриктор. Эпителиоидные клетки саркоидных гранулем содержат АПФ и синтез АПФ в культуре моноцитов может модулироваться Т-лимфоцитами пациентов с саркоидозом (6). Исследования также продемонстрировали, что АПФ инактивирует брадикинин и вещество P (7, 8) и что ангиотензин II является хемотаксическим фактором для T-клеток (9). Уровни АПФ у здоровых индивидуумов (10) и пациентов с саркоидозом (11) различаются из-за I/D полиморфизма гена АПФ (10). Этот полиморфизм из-за наличия или отсутствия 287 базовых пар Alu последовательностей, приводит к трем генотипам: II, ID и DD. DD полиморфизм связан с самыми высокими уровнями, ID с промежуточными уровнями и II с самыми низкими уровнями АПФ.
Увеличенные серологические уровни АПФ связаны с активным саркоидозом (12), но использование серологического АПФ как маркера активности болезни ограничено. Уровни АПФ при постановке диагноза были исследованы как маркер развития хронического саркоидоза, но четких связей обнаружено не было (2, 16). Открытие I/D полиморфизма гена АПФ привело к переоценке измерения уровней АПФ как маркера активности саркоидоза. Несколько исследований показали, что контроль генотипа АПФ увеличивает чувствительность измерения серологических уровней АПФ как маркера активности болезни (11).
В настоящее время, роль гена АПФ в восприимчивости к саркоидозу и прогрессу болезни окончательно не установлена. Никакие исследования до настоящего времени не включали афро-американцев, даже при том, что они более восприимчивы к саркоидозу (19) и другим хроническими болезням (20) по сравнению с белыми. Поскольку полиморфизм гена АПФ имеет прямое влияние на серологический уровень АПФ, мы исследовали, связан ли этот полиморфизм с восприимчивостью к саркоидозу и клиническим курсом болезни у белых и афро-американских пациентов.
Методы
Исследование пациентов
Несвязанные случаи саркоидоза были отобраны в исследование из пациентов с саркоидозом в больнице Генри Форда в Детройте, штат Мичиган. Диагноз был основан на обзоре клинических и рентгенографических данных, гистологии и отрицательного окрашивания и культуральных исследований для кислотостойких организмов и грибов. В исследовании участвовало 183 чернокожих и 60 белых пациентов с саркоидозом. Случаи были диагностированы между 1950 г. и 1996 г. и наблюдались в клинике в среднем 10.5 лет. 111 чернокожих и 48 белых были отобраны в группу контроля. Чернокожие пациенты были в среднем на 3 года моложе чем белые при постановке диагноза. Кроме того, афро-американы, более вероятно были женщинами и чаще имели гистологическое подтверждение диагноза. Обе группы контроля были подобны в соответствии с возрастом соответствующей группы пациентов при постановке диагноза, но чернокожая группа контроля имела более высокий процент женщин (79 %) чем белая группа контроля. Все пациенты дали информированное согласие на участие в исследовании, все проводимые процедуры были одобрены наблюдательным советом больницы Генри Форда.
Фенотипирование и другие характеристики пациентов
Клинический курс каждого случая саркоидоза был определен при рассмотрени истории болезни пациента с момента постановки диагноза. На основаннии клинических особенностей, каждый пациент был помещен в одну из трех фенотипических категорий:
При анализе, легкая и умеренная категории были объединены в одну категорию и сравнивались с серьезными случаями саркоидоза.
Считалось, что пациент имеет семейный саркоидоз, если он имел родственника с саркоидозом в первого или второго степени родства. Мы сравнили первую рентгенограмму с рентгенограммами через по крайней мере 2, но не более чем через 4 года после постановки диагноза. Пациенты были классифицирорваны в пять рентгенографических групп, как определено в (21): 0 - нормальная рентгенограмма; I - присутствие только двусторонней грудной аденопатии; II - аденопатия с легочными инфильтратами; III- легочные инфильтраты без аденопатии; IV - легочный фиброз. Были собраны дополнительные клинические данные, включая вовлечение кожи и/или глаз.
Результаты
У афро-американцев был найден градиент риска, связанный с увеличением числа D аллелей. DD генотип давал втрое увеличенный риск саркоидоза (OR = 3.17; 95 % CI = от 1.51 до 3.17). В целом, мы наблюдали существенное различие в распределении генотипа АПФ между чернокожими пациентами и группой контроля (p = 0.005). Для белых, риск связанный с D аллелью, был противоположен по сравнению с афро-американцами. Однако, OR для ID или DD генотипов имели широкие доверительные интервалы и мы не обнаружили абсолютного различия в распределении генотипов АПФ между белыми и группой контроля (p = 0.577). Из-за отсутствия связи между полиморфизмом гена АПФ и саркоидозом у белых и малого размера этой группы в нашем исследовании, все дальнейшие исследования были ограничены афро-американцами.
Затем мы исследовали, находится ли связь между полиморфизмом АПФ и саркоидозом у афро-американцев в зависимости от характеристик пациента. Вышеупомянутый анализ был проведен для пола, возраста, истории семейного саркоидоза и серьезности болезни. OR для ID и DD генотипов были подобны между группами. При стратифицировании случаев с семейной историей саркоидоза, DD генотип приводил к существенному увеличению риска саркоидоза (OR = 4.83; 95 % CI = от 1.86 до 12.59) по сравнению с теми, кто не имел истории семейного саркоидоза (OR = 2.52; 95 % CI = от 1.12 до 5.66).
Дальнейшие исследования полиморфизма АПФ у чернокожих, включали поиск связи с вовлечением органов и прогнозом болезни. Из исследованных характеристик болезни, только вовлечение кожи было связано с ID генотипом (p = 0.044). Для подгруппы пациентов (n = 117), мы имели возможность оценить рентгенографические данные при постановке диагноза. Мы не нашли никакой связи между полиморфизмом АПФ и рентгенографической стадией, как при анализе каждой стадии отдельно (p = 0.238) так и при объединении случаев в две группы - стадия II и более и стадия 0 или I (p = 0.399). В последнем анализе, ID и DD генотипы имели увеличеный риск более высокой рентгенографической стадии при постановке диагноза (OR = 1.90; 95 % CI = от 0.75 до 4.85).
Из 117 пациентов с доступными рентгенографическими данными при постановке диагноза, у большинства (n = 84) была проведена дополнительная рентгенограмма спустя 2-4 года. В этой группе, 31 % имели улучшение, 43 % остались стабильными и 26 % имели прогресс болези. У пациентов с рентгенографической стадией I при постановке диагноза, 21 % впоследствие имел полное рентгенографическое разрешение болезни. В тоже время, полное рентгенографическое разрешение не было связано с полиморфизмом АПФ (p = 0.375), ID и DD группы имели подобный паттерн рентгенографических изменений, который отличался от II группы. Чтобы исследовать эти различия, мы сделали дополнительный анализ этих данных, объединив ID и DD генотип в одну группу. При этом анализе, пациенты с II генотипом имели втрое больший риск рентгенографического прогресса болезни (OR = 2.97; 95 % CI = от 1.01 до 8.76).
Обсуждение
Постоянно возрастает количество свидетельств, позволяющих предположить, что I/D полиморфизм гена АПФ играет важную роль в хронических болезнях таких как сердечно-сосудистые (24) и болезнь почек (27, 28). Эти результаты и продолжительное использование серологических уровней АПФ как маркера активности саркоидоза, делают ген АПФ привлекательным геном-кандидатом. Если серологический уровень АПФ отражает степень поражения гранулемами органа, то генетический полиморфизм, который в значительной степени определяет уровни АПФ, мог бы быть связан с риском саркоидоза. В нашем исследовании, мы обнаружили увеличенный риск для афро-американцев с DD генотипом (OR = 3.17) и значительную гетерогенность риска среди других генотипов (p = 0.005). Эти выводы не были справедливы для группы белых пациентов, где не было найдено никакой связи с полиморфизмом гена АПФ.
Известны несколько исследований роли полиморфизма АПФ при саркоидозе, но ни в одном из них не изучались афро-американцы. В одном из контролируемых исследований гена АПФ у пациентов с саркоидозом в Японии, не было обнаружено увеличенного риска (13) а в другом, увеличенный риск был связан с ID и DD генотипами (OR = 2.18) только у женщин (11). В наших стратифицированных исследованиях афро-американцев, мы не нашли различий в риске между полами. Результаты двух других исследований белых пациентов, одно в Итали (14), другое в Западной Европе (12), были совместимы с нашими данными об отсутствии связи между полиморфизмом гена АПФ и саркоидозом у белых. В отличие от этих исследований, найденная нами связь - самое сильное доказательство, что ген АПФ может играть роль в восприимчивости к саркоидозу. На основании наших результатов, мы могли бы предположить, что некоторый другой генетический или фактор внешней среды, уникальный для афро-американцев может взаимодействовать с геном АПФ прежде, чем увеличенный риск саркоидоза становится очевидным. Этот вывод поддержан нашими стратифицированными исследованиями, которые связывают повышенный риск с DD генотипом, когда исследуемые случаи были ограничены семейного саркоидоза. Эта группа наиболее вероятно имела бы другие генетические факторы риска саркоидоза.
Другой важный вопрос - какую роль, если таковая вообще имеется, ген АПФ может играть в прогрессе саркоидоза. Хотя большинство случаев саркоидоза острые и самоограниченные, у значительного процента пациентов, особенно среди афро-американцев, болезнь не будет иметь ремиссии (20). Предсказать, в каком случае саркоидоз будет хроническим, трудно. Стадия I обычно указывает на хороший шанс ремиссии (от 60 до 80 %). Серологические уровни АПФ - ненадежный маркер прогресса болезни (2, 16), но недавние исследования полиморфизма АПФ у пациентов с саркоидозом показали, что контроль по генотипу АПФ увеличивает чувствительность измерения серологических уровней АПФ при обнаружении клинически активной болезн (11).
Если серологические уровни АПФ коррелируют со степенью поражения органа гранулемами, то ген АПФ может играть роль в прогрессе болезни. Только одно исследование до настоящего времени изучило роль гена АПФ при хроническом саркоидозе. Tomita с коллегами (13) не обнаружили связи между полиморфизмом гена АПФ и частотой разрешения болезни через 3 и 5 лет после постановки диагноза в Японской популяции. Мы исследовали роль гена АПФ в прогрессе саркоидоза у чернокожих пациентов. Полиморфизм АПФ не был связан с серьезностью саркоидоза, определенной как наличие прогрессирующей болезни с дисфункцией органов и свидетельствами фиброза на рентгенограмме, ни с вовлечением глаз. Мы нашли связь между полиморфизмом АПФ и вовлечением кожи, но этот увеличенный риск наблюдался при ID генотипе, где уровни АПФ промежуточные. Это говорит о том, что эта связь скореее вторичная, чем причинная.
Используя объективные маркеры прогресса саркоидоза, мы исследовали рентгенографические изменения через некоторое время в подгруппе чернокожих пациентов. Когда генотипы АПФ были проанализированы отдельно, мы не нашли связи с рентгенографическими изменениями. Группируя ID и DD генотипы вместе, мы обнаружили увеличенный риск II генотипа и рентгенографическим прогрессом болезни (OR = 2.90). Малое число случаев с II генотипом (n = 18) и способ подбора группы, ограничивает нас в выводах, которые мы можем сделать из этих результатов. Однако, дальнейшие исследования роли гена АПФ в прогрессе болезни, особенно у афро-американцев, возможно подтверждают наши результаты.
Частоты аллелей для I и D полиморфизма значительно различались между этническими группами (29, 30) и в пределах подгрупп чернокожей популяции (29, 31). Предварительные сообщения о частотах аллелей среди чернокожих варьируются от 36 % (32) до 51.4 % (31) и от 48.6 % до 64 %, для I и D аллели соответственно. Напротив, сообщения о частотах I и D аллелей среди и Европейских и Американских белых имеют меньший диапазон изменения от 43 % (29) до 50 % (24) и от 57 % до 50 % для I и D аллели, соответственно. Это предполагает, что чернокожая популяция в пределах Соединенных Штатов может быть гетерогенной и важным является тщательный подбор пациентов и группы контроля по географическим критериям.
Частоты генотипов в нашей белой группе контроля были совместимы с ранее сообщенными результатами в других белых популяциях (10, 33). В группе контроля, набранной в той же самой географической области, частоты генотипов у афро-американцев были подобны нашим результатам (31). На основании этого мы считаем, что наша процедура подбора пациентов и группы контроля вносила минимальную погрешность в частоты генотипов. Наши случаи саркодоза были взяты из специализированной клиники, в которой производится установление практически всех случаев саркоидоза в Henry Ford Health System. Поэтому, в нашей группе пациентов мы, вероятно, более часто имели дело с серьезным саркоидозом, так как пациенты с легкими и умеренными случаями, диагностированными во время нашего исследования, менее вероятно возвращались в клинику для проведения лечения. Поскольку серьезный саркоидоз у афро-американцев не был связан с полиморфизмом АПФ, маловероятно, что более частое наличие более серьезных случаев болезни смещало наши начальные оценки риска. Подгруппа пациентов в нашем исследовании прогресса саркоидоза, также более вероятно имела серьезную болезнь. Однако, эта подгруппа имела аналогичные частоты генотипов.
Мы обнаружили связь между полиморфизмом гена АПФ и восприимчивостью к саркоидозу у афро-американцев, но не у белых. Увеличение OR, когда случаи были ограничены семейным саркоидозом, предполагает, что другие факторы и семейная группировка может взаимодействовать с геном АПФ. Хотя полиморфизм гена АПФ не был связан ни с серьезностью болезни ни с рентгенографическими изменениями у чернокожих пациентов, случаи с II генотипом могут быть связаны с большим риском рентгенографического прогресса болезни. Найденная нами связь - самое сильное доказательство, что ген АПФ может играть роль в восприимчивости к саркоидозу. Связь с геном АПФ может быть ограничена определенными этническими группами, например, афро-американцами, у которых чаще наблюдается семейный саркоидоз (34, 35). Дальнейшие исследования других генетических факторов риска саркоидоза, вероятно, помогут определять роль гена АПФ в патофизиологии болезни.