American Journal of Respiratory Cell and Molecular Biology. Vol. 27, pp. 406-412, 2002

HLA-DQB1*0201 - маркер хорошего прогноза у британских и голландских пациентов с саркоидозом

Hiroe Sato Jan C. Grutters, Panagiotis Pantelidis, A. Neil Mizzon, Tariq Ahmad, Arend-Jan van Houte, Jan-Willem J. Lammers, Jules M.M. van den Bosch, Kenneth I. Welsh and Roland M. du Bois
Clinical Genomics Group, Department of Occupational and Environmental Medicine, Imperial College of Science, Technology and Medicine, National Heart and Lung Institute, London, United Kingdom; Heart Lung Center Utrecht, Department of Pulmonology, Sint Antonius Hospital, Nieuwegein, The Netherlands; Department of Gastroenterology, Radcliffe Hospital, Oxford, United Kingdom; Department of Medical Microbiology & Immunology, Sint Antonius Hospital, Nieuwegein; and Heart Lung Center Utrecht, Department of Pulmonology, University Medical Center, Utrecht, The Netherlands

Реферат

Человеческий лейкоцитарный антиген (HLA) -DQB1 - один из интригующих генов-кандидатов при саркоидозе. Мы выполнили молекулярное типирование с высоким разрешением HLA-DQB1 в двух группах белых пациентов (Британских [UK] и Голландских [NL]) чтобы исследовать связь аллеля 19 DQB1, серьезности и прогресса болезни. В исследовании участвовали 803 индивидуума (133 UK и 102 NL пациентов, 354 UK и 214 NL в группе контроля). Серьезность болезни оценивалось по наличию внелегочной болезни, рентгенографической стадии, DLco и FVC. Прогресс болезни оценивался по дополнительным рентгенограммам через 2 и 4 года. Результаты показали, что DQB1*0201 является протектором от серьезного саркоидоза в обоих популяциях; другими словами, аллель DQB1*0201 ограничивал саркоидоз стадией I (P < 0.0001), принимая во внимание, что другой аллель, *0602, имел тенденцию иметь противоположный эффект. Была найдена ясная ассоциация между *0201 аллелем и синдромом Лёфгрена (P < 0.0001, PC = 0.001). Более важно, что этот аллель уменьшал риск прогресса болезни. Напротив, аллель *0202 не влиял на серьезность болезни, но имел небольшой протективный эффект в группе UK пациентов (P = 0.02). Наше исследование показало, что аллель DQB1*0201 - сильный маркер умеренного саркоидоза. Дополнительное картирование DQB1*0201-DRB1*0301 гаплотипа, включая специфические аллели генов DRB3, фактора некроза опухоли, лимфотоксина альфа, I-kappa-B-подобного протеина и B-ассоциированного транскрипта 1, является необходимым для окончательной локализации протективного эффекта в этом гаплотипе.

Введение

Саркоидоз - мультиорганная воспалительная болезнь неизвестной этиологии, характеризованная накоплением активизированных CD4+ T-лимфоцитов и макрофагов на участках болезни и формированием неказеозных эпителиоидноклеточных гранулем (1). Большинство T-лимфоцитов, накапливающихся в вовлеченных органах, экспрессирует a/b T-клеточные рецепторы, которые опознают антигенные пептиды в контексте молекул человеческого лейкоцитарного антигена (HLA) класса II на антигенпрезентирующих клетках (2). Гены, кодирующие молекулы HLA разделяют на два класса, класс I (HLA-A, -B и -C) и класс II (HLA-DP, -DQ и -DR), которые группируются в пределах региона главного комплекса тканевой совместимости (MHC) на коротком плече хромосомы 6 (3).

Были описаны ассоциации HLA с различными болезнями, включая саркоидоз (4). Наиболее часто, ассоциации были связаны с аллелями HLA класса II, но эти ассоциации были различными у пациентов различных рас и популяций. Это сделало трудной интерпретацию возможной роли этих генов в развитии тяжелого саркоидоза. Тем не менее, поскольку продолжают накапливаться свидетельства генетической восприимчивости к саркоидозу, гены HLA класса II остаются главными кандидатами для дальнейших исследований (5, 6, 7, 8). Предыдущие исследования сцепления при семейном саркоидозе подтвердили важность этого локуса (9, 10). Кроме того, недавнее исследование Schurmann с коллегами (11), подтвердило важность MHC.

У японских пациентов с саркоидозом, была найдена сильная ассоциация с HLA-DR5, -DR6 и -DR8 (12, 13). У немецких пациентов, аллель HLA-DR5 был связан с хронической болезнью, принимая во внимание, что у польских пациентов, аллель HLA-DR3 был связан с острым началом и короткой продолжительностью болезни (14, 15). У Скандинавов была найдена сильная ассоциация между HLA-DRB1*03 (DR3), острым началом и короткой продолжительностью болезни, в то время как аллели HLA-DR14 и DR15 были связанны с хронической болезнью (16). В исследовании польских пациентов, была обнаружена ассоциация между HLA-DRB1*03 и синдромом Лёфгрена (17). Кроме того, недавнее исследование нашей группы продемонстрировало протективный эффект HLA-DRB1*01 и *04 (18).

Частота DQB1*0301 аллеля была сильно увеличена у Японских пациентов (19), принимая во внимание, что у скандинавских пациентов, DQB1*0201/2 был более обычным (16). Другое Японское исследование показало существенное увеличение частоты HLA-DQB1*0601 аллеля при кардиосаркоидозе (20). В немецком исследовании была обнаружена увеличенная частота DQB1*0603 и *0604 аллеля при саркоидозе (9). Наконец, ранее мы сообщили о связи увеличенного риска саркоидоза и HLA-DQB1*0602 аллелем в локусе HLA-DQ; однако, HLA-DQB1 типирование было выполнено с низким разрешением (18).

Цель настоящего исследования состояла в том, чтобы исследовать связь аллелей в локусе HLA-DQB1 с серьезностью и прогрессом болезни, используя молекулярное типирование с высоким разрешением в двух группах белых пациентов с саркоидозом.

Пациенты

В исследование были привлечены пациенты с саркоидозом (n = 133) из Royal Brompton Hospital, London и голландские пациенты с саркоидозом (n = 102) из Sint Antonius Hospital, Nieuwegein. Все пациенты были белыми и не были связаны родством. Диагноз саркоидоз был установлен, когда клинико-рентгенологические результаты были поддержаны гистологическим свидетельством наличия неказеозных эпителиоидноклеточных гранулем, после исключения других известных причин гранулематоза. Устное и письменное согласие для проведение генетического анализа было получено до венотомии, разрешение на проведение исследования было получено от комитета по этике обеих больниц. UK группа контроля включала 354 белых индивидуумов, главным образом с юго-востока UK. Голландская группа контроля включала 214 белых доноров крови, главным образом из региона Utrecht.

Результаты

HLA-DQB1 у пациентов с саркоидозом и группы контроля

Мы обнаружили уменьшенную частоту DQB1*0202 аллеля в группе UK (15.0 % по сравнению с 25.7 % в группе контроля, P = 0.02), но не в группе NL. По другим DQB1 аллелям, никаких различий найдено не было.

Сравнение частот фенотипов у UK и NL пациентов с саркоидозом не показало никаких существенных различий, хотя NL пациенты имели тенденцию иметь более низкую частоту DQB1*0602 аллеля и более высокую частоту DQB1*0604 аллеля (P = 0.007).

HLA-DQB1 в подгруппах пациентов с саркоидозом

Мы обнаружили существенную ассоциацию между DQB1*0201 и более умеренной болезнью (то есть, узловатая эритема и синдром Лёфгрена) (P < 0.0001). 11 из 59 носителей *0201 аллеля (18.6 %) имели синдром Лёфгрена по сравнению с 4 из 176 без *0201 аллели (2.3 %). Из 59 пациентов с саркоидозом, 14 (23.7 %) носителей *0201 аллеля имели узловатую эритему по сравнению с 9 из 176 без *0201 аллеля (5.1 %). Кроме того, аллель *0201 имел протективный эффект для увеита, рентгенографической стадии > II и ухудшения DLco (< 80 %) (P = 0.03, P = 0.01, и P = 0.03, соответственно). Только 1 из 59 носителей *0201 аллеля (1.7 %) имел увеит по сравнению с 22 из 176 без *0201 аллеля (12.5 %). 23 из 52 носителей *0201 аллеля (44.2 %) имели рентгенографическую стадию II или выше по сравнению с 107 из 163 пациентов (65.6 %) без этого аллеля. Наконец, нормальная DLco была найдена у 67.4 % носителей *0201 аллеля и у 47.0 % пациентов без *0201 аллеля. Дальнейший анализ протективного эффекта аллеля *0201 для рентгенографической стадии > II и ухудшения DLco у пациентов с саркоидозом, исключая синдром Лёфгрена, показал аналогичную тенденцию (P = 0.14).

Другой DQB1 аллель, *0602, был связан с неблагоприятными клиническими событиями. Более бысокая частота увеита и более высокая рентгенографическая стадия были найдены у пациентов, несущих этот аллель (P = 0.03 и 0.04, соответственно). 12 из 72 носителей *0602 аллеля (16.7 %) имели увеит по сравнению с 11 из 163 пациентов не имевших *0602 аллеля (6.7 %). 46 из 64 носителей *0602 аллеля (71.9 %) имели стадию II или выше по сравнению с 84 из 151 пациентов (55.6 %) без этого аллеля. Кроме того, наиболее сильная связь между *0602 и рентгенографической стадией была найдена в стадиях II и III.

HLA-DQB1 и прогресс легочной болезни

Связь между аллелем DQB1*0201 и рентгенографической стадией через 2 и 4 года могла быть оценена у 163 и 142 пациентов с саркоидозом, соответственно. 40.0 % пациентов с нормализацией или стадией I рентгенограммы через 2 года, несли *0201 аллель по сравнению с только 12.2 % в группе с рентгенографической стадией > II (P < 0.0001). При анализе через 4 года, были получены сопоставимые результаты. Анализ этих ассоциаций, исключая пациентов с синдромом Лёфгрена, подтвердил связь между *0201 аллелем и умеренной легочной болезнью (P = 0.003 и P = 0.002, соответственно).

Оценка развития рентгенографической болезни (до 4 лет) была выполнена у 135 пациентов, исключая пациентов с устойчивой стадией IV болезни. Полное разрешение легочной болезни, улучшение к стадии I или устойчивая стадия I болезни наблюдались у 60 пациентов (Группа A), принимая во внимание, что 75 пациентов имели прогрессирующую болезнь или персистирующую стадию II/III болезни (Группа B). В группе A, 41.7 % пациентов несли HLA-DQB1*0201 аллель по сравнению с 10.7 % в группе B (P < 0.0001). Поэтому, риск прогресса болезни или персистирующей стадии II/III болезни был 24.2 % у носителей HLA-DQB1*0201 и 65.7 % у пациентов без этой аллели. Другими словами, наличие HLA-DQB1*0201 аллеля уменьшало риск прогресса болезни или персистирующей стадии II/III болезни в этой группе пациентов на ~ 65 %. При исключении пациентов с синдромом Лёфгрена, частота *0201 аллеля составила 35.3 % в группе А и 10.7 % в группе B (P = 0.002). Анализ протективного эффекта аллеля *0201 в связи с лечением кортикостероидами, не показал никаких существенных различий между леченными и нелеченными пациентами.

Хотя частота HLA-DQB1*0602 аллеля была выше в группе B по сравнению с группой А (30.7 % против 20.0 %), это различие не было статистически значимым.

Обсуждение

Мы исследовали связь между аллелями HLA-DQB1, серьезностью саркоидоза и прогрессом болезни. Результаты показали что HLA-DQB1*0202 имеет слабый протективный эффект в белой UK популяции, но не в NL. Напротив, аллель DQB1*0201 не влиял на восприимчивость к саркоидозу, но был связан с умеренной болезнью и благоприятным исходом. Самая сильная ассоциация была обнаружена между синдромом Лёфгрена и аллелем *0201. Однако, даже после того, как мы исключили пациентов с синдромом Лёфгрена, связь между аллелем *0201, стадией 0/I болезни и хорошим прогнозом осталась существенной. У пациентов, имевших полное разрешение или стадию I болезни через 4 года, ~ 40 % несли HLA-DQB1*0201 аллель по сравнению с 10 % у пациентов с прогрессом легочной болезни или персистирующей стадией II/III болезни. Это сравнение говорит, что наличие HLA-DQB1*0201 аллеля значительно уменьшает риск прогресса болезни или персистирующих диффузных ненормальностей легкого в течение первых лет наблюдения. Процент уменьшения риска у носителей *0201 аллеля был оценен в ~ 65 %.

Аллель HLA-DQB1*0201 находится в неустойчивом сцеплением с аллелем HLA-DRB1*0301. Этот аллель был найден приблизительно у двух третей Скандинавских пациентов без хронического саркоидоза (то есть, пациенты, которые имели полную ремиссию в пределах 2 лет) (16). Самая сильная связь была найдена между HLA-DRB1*0301 аллелем и синдромом Лёфгрена, связь была подтверждена у Польских пациентов с саркоидозом (17). В исследовании Berlin с коллегами (16), пациенты также были типированы для HLA-DQB1; однако аллели *0201 и *0202 не были проанализированы раздельно. Авторы сообщили о более высокой частоте HLA-DQB1*0201/2 аллеля в группе пациентов с саркоидозом по сравнению с группой контроля и самой высокой частотой у пациентов без хронического саркоидоза. Однако, эта ассоциация была менее сильной, чем для аллеля HLA-DRB1*0301. Наше исследование показало, что аллель HLA-DQB1*0201 - сильный маркер умеренного саркоидоза и аллель *0202 мог бы иметь протективный эффект в некоторых популяциях (то есть, частота этого аллеля была более низкой у UK пациентов с саркоидозом по сравнению с группой контроля). Эти результаты могли быть получены только при раздельном анализе этих двух аллелей. Кроме того, это может объяснить, по крайней мере частично, обнаружение более слабой ассоциации между объединенной частотой HLA-DQB1*0201/2 аллелей и более умеренным фенотипом саркоидоза в исследовании Berlin (16). Поэтому, в настоящее время остается необъясненным, какая из двух сильно связанных аллелей - HLA-DRB1*0301 или HLA-DQB1*0201 является действительно ответственной за связь с более умеренным фенотипом саркоидоза. Кроме того, так как гаплотип HLA-DRB1*0301, DQB1*0201 включает специфические аллели HLA-DRB3 и гены, кодирующие фактор некроза опухоли альфа, лимфотоксин альфа, I-kappa-B-подобный протеин и B-ассоциированный транскрипт 1, для окончательной локализации протективного эффекта в этом гаплотипе необходимо дополнительное картирование этого региона.

Кроме умеренного эффекта аллеля HLA-DQB1*0201, мы обнаружили, что аллель DQB1*0602 был связан с менее благоприятными клиническими характеристиками саркоидоза (например, увеитом и более высокой рентгенографической стадией). Хотя не имелось никакой существенной ассоциации между аллелем *0602 и прогрессом рентгенографических ненормальностей, этот аллель имел тенденцию быть более обычным в группе с серьезной болезнью по сравнению с группой с умеренной болезнью.

Аллели HLA-DQB1*0201 и *0602 имеют противоположное влияние на серьезность и прогресс саркоидоза. Наш результат относительно HLA-DQB1*0602 согласуется с данными Berlin с коллегами (16), которые сообщили об связи между этой аллелью и хроническим саркоидозом. Кроме того, Tang с коллегами (22) сообщили о связи между HLA-DR15 и увеитом. Они выполнили молекулярное типирование HLA-DR15 у 4 пациентов и обнаружили HLA-DRB1*1501 аллель у всех из них. Аллель HLA DQB1*0602 находится в неустойчивом сцеплении с HLA-DRB1*1501 в белой популяции. Японское исследование показало связь между аллелем HLA-DQB1*06 (*0601) и кардиосаркоидозом, предполагая важную роль этой группы аллелей в возникновении более серьезного фенотипа саркоидоза (20).

UK и NL пациенты с саркоидозом имели подобные частоты HLA-DQB1 аллелей, что указывает на генетическую однородность между этими популяциями. Единственным существенным различием был аллель HLA-DQB1*0604, частота которого была увеличена у Голландских пациентов с саркоидозом. Аллель *0602 имел более низкую частоту у Голландских пациентов, но это могло быть связано с менее серьезной болезнью в Голландской группе. Различия в серьезности болезни между двумя популяциями вероятно были вызваны различиями в статусе Sint Antonius Hospital (вторичный центр) по сравнению с Royal Brompton Hospital (третичный центр). Генетическая однородность и одинаковые тенденции по HLA-DQB1*0201 и *0602 были найдены в каждой из групп отдельно, что позволило нам объединить обе группы для анализа.

Молекулы HLA класса II синтезируются в эндоплазматической ретикулярной ткани и доставляются в первичные лизосомы посредством аппарата Гольджи. Инородные протеины подвергаются фагоцитозу или эндоцитозу антиген-презентирующими клетками и изолируются в эндосомах. После слияния лизосомы и эндосомы, белки деградируют в пептиды, которые связываются с молекулами HLA класса II с помощью молекул HLA-DM. Затем, антигенные пептиды, связанные с молекулами HLA класса II экспортируются на поверхность антигенпрезентирующих клеток (B-клетки, макрофаги, дендритные клетки) (3). Впоследствии, этот комплекс взаимодействует с T-леточным рецептором на поверхности CD4+ T-лимфоцитов, инициируя адаптивный иммунный ответ. Связь специфического пептида с молекулами HLA класса II зависит от характеристик пептид-связывающей бороздки (groove) (3). Поэтому, связь с HLA может указывать, что специфические пептиды презентируются в начальной стадии патогенеза саркоидоза. Кроме того, некоторые пептиды могут производить более умеренные формы саркоидоза чем другие, или производить специфические фенотипы болезни. Является ли аллель HLA-DQB1*0201 первичным или вторичным в этом процессе? Необходимо разъяснить, непосредственно ли она вовлечена в связь специфического ''саркоидного'' пептида, или просто является маркером других иммунорегулирующих молекул.

Наше исследование получило дальнейшие свидетельства генетического базиса саркоидоза. Полученные данные указывают на сложный путь инициирования саркоидоза. Характеристики пептид-связывающей бороздки молекул HLA, по крайней мере частично определяются последовательностью аминокислот ее цепей, а они кодируются генами HLA-DQB1. Знания о роли специфических аллельных вариантов при саркоидозе могли бы помочь в обнаружении специфического мотива (мотив - характерная последовательность нуклеотидов в нуклеиновых кислотах или аминокислот в полипептидах, выполняющая определенные функции), который может быть ключом к идентификации антигенного триггера (триггеров) этой болезни (24).

Наши результаты могут быть клинически полезны, так как по результатам генетического скрининга позволяют идентифицировать вероятную серьезность болезни и прогноз. Эти тесты могли бы в конечном счете помочь врачам в принятии решения о лечении болезни на индивидуальном для каждого пациента основании.

Мы идентифицировали две HLA-DQB1 ассоциации, с противоположным эффектом на фенотип болезни. Аллель HLA-DQB1*0201 был связан с умеренной болезнью и имел сильную связь с благоприятным исходом болезни. Напротив, HLA-DQB1*0602 аллель был связан с менее благоприятными характеристиками болезни, такими как увеит и стадия II, III или IV болезни. Кроме того, аллель *0202, может иметь протективный эффект у белых UK. Дополнительное картирование региона MHC должно разъяснить проблемы неравновесности сцепления с HLA-DRB1*0301 и другими аллелями.