Am. J. Respir. Crit. Care Med., Volume 160, Number 3, September 1999, 1009-1014
Анализ полиморфизмов генов транспортера TAP1 и TAP2, связанных с процессингом антигена при саркоидозе
Patrick J. Foley, Penelope A. Lympany, Elzbieta Puscinska, Jan Zielinski, Kenneth I. Welsh, Roland M. du Bois
Interstitial Lung Disease Unit, Department of Occupational and Environmental Medicine, National Heart and Lung Institute, Imperial College of Science, Technology and Medicine, London; Oxford Tissue Typing Centre, Nuffield Department of Surgery, The Churchill Hospital, Oxford, United Kingdom; and Institute of Tubercle and Lung Diseases, Warsaw, Poland
Реферат
Саркоидоз - хроническая гранулематозная болезнь неизвестной этиологии. Несколько исследований предположили участие генов человеческого лейкоцитарного антигена (HLA) в восприимчивости к саркоидозу. Описанные ассоциации с генами HLA не были окончательными, возможно из-за дополнительных генов восприимчивости, смежных или в пределах главного комплекса тканевой совместимости (MHC), например генов транспортера (TAP), связанных с процессингом антигена. Цель нашего исследования состояла в том, чтобы проанализировать полиморфизмы гена TAP у пациентов с саркоидозом, используя ARMS ПЦР. Чтобы определить, является ли любая связь между вариантами гена TAP и саркоидозом этнически независимой, мы исследовали две Европейских популяции: 117 Английских белых пациентов с саркоидозом, 290 здоровых индивидуумов из Великобритании в группе контроля, 87 Польских слявянских пациента с саркоидозом и 158 здоровых индивидуумов из Польши в группе контроля. Мы обнаружили существенные различия в гене TAP2 между Английской группой пациентов и Английской группой контроля и между Польской группой пациентов и Польской группой контроля. Сравнивая Английскую и Польскую группу контроля, мы наблюдали различие в гене TAP1. Экспертиза HLA-DPB1 в Английской группе пациентов не показала никаких ассоциаций с болезнью или связи между вариантами гена TAP и HLA-DPB1. Эти результаты предполагают, что связь в локусе TAP происходит независимо от HLA-DPB1, связь с TAP может участвовать в восприимчивости к саркоидозу и восприимчивость к саркоидозу отличается в Английской и Польской популяции. Это первое исследование генов TAP у Английских и Польских пациентов с саркоидозом продемонстрировало важность использования различных популяций в определении роли генетических факторов в восприимчивости к саркоидозу и важности исследований генов-кандидатов.
Введение
Саркоидоз - хроническая гранулематозная болезнь неизвестной этиологии, наиболее часто вовлекающая легкие. Гистопатологически, болезнь характеризуется накоплением активизированных CD4+ T-лимфоцитов и мононуклеарных фагоцитов на участках болезни и формированием гранулем (1). Эти гранулемы могут разрешаться спонтанно или прогрессировать, производя фиброз и дисфункцию органа. У пациентов с вовлечением легкого, примерно 30 % пациентов имеют существенный фиброз. Вариабельность исхода вместе с семейной группировкой болезни предполагают, что генетические факторы могут быть вовлечены в восприимчивость человека к болезни и ее исходу (2).
Ранее мы описали связь между саркоидозом и присутствием аллеля HLA-DPB1, содержащего глютамин в позиции 69 (Glu69+) у белых Английских пациентов (3). Этот результат согласуется с данными других исследований, описавших связь между человеческим лейкоцитарным антигеном (HLA) главного комплекса тканевой совместимости (MHC) и саркоидозом, включая HLA-DR17 у Скандинавских (4, 5) и HLA-B8 у Английских, Итальянских и Чешских пациентов (6, 7). Более трети наших пациентов с саркоидозом не имели Glu69+ HLA-DPB1 аллеля, предполагая возможность, что связь DPB1 аллелей с саркоидозом связана с неравновесным сцеплением с другим геном восприимчивости в пределах региона MHC. Недавнее исследование афро-американцев показало связь между Val в позицией 36 и Asp в позиции 55 HLA-DPB1 и саркоидозом, но никакой связи с позицией 69 HLA-DPB1 (8), предполагая что связь, которую мы наблюдали ранее, не обязательно будет наблюдаться в других популяциях, но может быть уместна для некоторых пациентов с саркоидозом.
Роль генов MHC в презентации антигена T-клеткам, что ведет к их активации, делает эти гены хорошими генами-кандидатами для саркоидоза, при котором активация и накопление T-клеток является необходимыми ранними событиями в процессе болезни. Гены TAP1 и TAP2, кодирующие белки - транспортеры, связанные с процессингом антигена, которые участвуют в транспорте эндогенных пептидов, также являются привлекательными генами-кандидатами.
Гены TAP1 и TAP2, расположенные в регионе HLA класса II, вместе с молекулами MHC класса I участвуют в презентации антигенов (9). Эти два гена кодируют субъединицы гетеродимерного комплекса, который встраиватся в мембрану эндоплазматического ретикулума, производящего транспортировку фрагментов антигенных пептидов, произведенных протеосомами. Были описаны полиморфизмы в кодирующих регионах TAP1 и TAP2 и эти полиморфизмы были исследованы при различных MHC-ассоциирорванных болезнях, включая анкилозирующий спондилит, артрит и инсулино-зависимый диабет (10).
Цель нашего исследования состояла в том, чтобы изучить связь между вариантами гена TAP1 и TAP2 и саркоидозом в клинически четких группах пациентов из двух различных популяций. Изучая две различных популяции, мы надеялись определить, вносят ли вклад различия в генах TAP1 и TAP2 вклад в различия в восприимчивости к саркоидозу в различных популяциях. Неудача в идентификации генетических факторов риска для саркоидоза в различных этнических группах (2) говорит, что исследования различных популяций может быть полезной стратегией при изучении этой болезни. В нашем предыдущем исследовании мы показали, что полиморфизм HLA-DPB1 вносил вклад в восприимчивость к саркоидозу в Англии (3). Поэтому мы также исследовали связь между HLA-DPB1 и вариантами гена TAP у Английских пациентов и Английской группы контроля, чтобы определить, были ли любые связанные с болезнью варианты локуса TAP фактически частью расширенного гаплотипа, вовлекающего локус HLA-DPB1.
Пациенты и группа контроля
Изучались две этнически согласованных группы пациентов и группы контроля. Первая группа включала 117 Английских белых пациентов с саркоидозом и 290 здоровых индивидуумов из Великобритании в группе контроля. Отношение числа женщин к числу мужчин для Английских пациентов было 1:1.17 и 1:1.13 для Английской группы контроля. Английская группа контроля состояла из белых доноров органов из Oxford Tissue Typing Centre (Churchill Hospital, Oxford). Вторая группа включала 87 Польских слявянских пациента с саркоидозом и 158 здоровых индивидуумов из Польши в группе контроля. Отношение числа женщин к числу мужчин среди Польских пациентов было 1:0.85. Польская группа контроля включала студентов медицинского университета Гданьска. У всех пациентов с саркоидозом наблюдались типичные клинические особенности легочного саркоидоза и диагноз был подтвержден гистологически или при тесте Квейма. Исследование было одобрено комитетом по этике Royal Brompton Hospital.
Результаты
Результаты для Английской группы
Для TAP2 имелись существенные различия в частоте фенотипа в позиции 565 и позиции 665. Частота варианта с треонином в позиции 565 была меньше у пациентов с саркоидозом (OR 0.40; доверительный интервал 95 %, от 0.18 до 0.85). Существенное различие также было замечено по общей частоте генотипа в этой позиции (chi2 6.86 с 2 df, p = 0.03). Сравнение трех генотипов в этом локусе показало, что Ala/Ala генотип был более частым среди пациентов с саркоидозом (OR 2.5; доверительный интервал 95 %, от 1.18 до 5.45), принимая во внимание, что Ala/Thr генотип был более редок среди пациентов (OR 0.41; доверительный интервал 95 %, от 0.19 до 0.87).
Частота варианта с аланином в позиции 665 была уменьшена у пациентов с саркоидозом (OR 0.51; доверительный интервал 95 %, от 0.32 до 0.81). Существенное различие было также замечено по общей частоте генотипа в этой позиции (chi2 9.01 с 2 df, p = 0.01). Сравнение трех генотипов в этом локусе показало, что генотип Thr/Thr более часто наблюдался среди пациентов с саркоидозом (OR 1.96; доверительный интервал 95 %, от 1.23 до 3.13), принимая во внимание, что генотип Thr/Ala редко наблюдался среди пациентов (OR 0.54; доверительный интервал 95 %, от 0.34 до 0.87).
При исследовании HLA-DPB1 у Английских пациентов с саркоидозом и группы контроля, никаких различий не было замечен в частоте индивидуумов, несущих аллель HLA-DPB1 с глютамином в позиции 69. Кроме того, мы не наблюдали сильных ассоциаций между любым вариантом TAP и DPB1 аллелем или между любым вариантом TAP и DPB1 Glu69+ аллелем. Частота индивидуумов, несущих аллель HLA-DPB1 с валином в позиции 36 и аспартатом в позиции 55, были подобны у пациентов с саркоидозом и группе контроля.
Результаты для Польской группы
Для TAP2 имелись существенные различия в частоте фенотипа в позиции 379. Частота варианта с валином в позиции 379, была уменьшена у пациентов с саркоидозом (OR 0.17; доверительный интервал 95 %, от 0.02 до 1.0). Никаких существенных различий по общей частоте генотипа в этой позиции замечено не было.
Сравнение Английской и Польской групп пациентов с саркоидозом показало существенные различия. Частота фенотипа TAP2 с валином в позиции 379 была уменьшена у Польских пациентов (chi2 до 5.5 с 1 df, p = 0.02). Никаких существенных различий не было замечено по общей частоте генотипа в этой позиции. Частота фенотипа TAP2 с треонином в позиции 565 была увеличена у Польских пациентов (chi2 до 6.2 с 1 df, p = 0.01). Существенное различие было также замечено в общей частоте генотипа в этой позиции (chi2 до 6.21 с 2 df, p = 0.01). При сравнении двух групп контроля мы наблюдали увеличение частоты фенотипа TAP1 с глицином в позиции 637 (chi2 до 3.7 с 1 df, p = 0.05) в Английской группе контроля. Никаких существенных различий по общей частоте генотипа в этой позиции замечено не было.
Обсуждение
В этом исследовании мы изучили связь между вариантами генов TAP1 и TAP2 и саркоидозом в группах пациентов из двух различных популяций. Мы обнаружили существенные различия для TAP2 между группами пациентов и группами контроля. Когда мы сравнили Английскую и Польскую группу контроля, мы наблюдали существенное различие для TAP1. Кроме того мы нашли различие для TAP2 между Английскими и Польскими пациентами. Исследование связи между вариантами TAP и HLA-DPB1 у белых Англичан не показала никакой сильной связи между двумя локусом. Никаких различий не было замечено в частоте индивидуумов, несущих HLA-DPB1 с глютамином в позиции 69. Эти результаты отличаются от данных, которые мы ранее описали у Английских пациентов. Это различие может быть следствием использования более точного метода типирования SSP-PCR или может отражать больший размер исследования.
Отсутствие сильной связи с MHC при саркоидозе, предполагает, что дополнительные генетические факторы могут быть вовлечены в восприимчивость к болезни. В других связанных с MHC моделях болезни, имеются примеры связей, которые могут происходить независимо друг от друга. Например, при инсулинзависимом сахарном диабете (IDDM), где пациенты, несущие HLA-DR3 или -DR4 аллель имеют 5-кратное увеличение относительного риска болезни, но гетерозиготные пациенты, несущие и HLA-DR3 и -DR4, имеют 14-кратное увеличение риска болезни. Это говорит, что в патогенез болезни вовлечены различные генетические факторы. Местоположение генов TAP в HLA класса II, где были описаны многочисленные связи с саркоидозом, делает их привлекательными не только вследствие их потенциальной функциональной уместности из-за их роли в презентации антигена, но и с точки зрения неравновесности сцепления.
Роль белков TAP в транспорте эндогенных пептидов для сцепления с молекулами MHC класса I, хорошо известна (17), но также имеются свидетельства их участия в транспорте некоторых нативных пептидов для сцеплении с молекулами MHC класса II (18, 19). Хотя это событие является маловероятным, если может происходить сцепление доэндосомальных пептидов с молекулами класса II, в этих обстоятельствах, полиморфизмы гена TAP могут вести к презентации ''неправильных'' аутопептидов и последующего нарушения аутотолерантности с патологическими последствиями. Было показано, что вирусы могут производить изменение аффинности TAP (20). При саркоидозе, природа антигена, стимулирующего воспаление и последующее формирование гранулемы неизвестна. Однако, возможно, что вирусные пептиды в комплексе с TAP, могут приводить к изменению траффика эндогенных пептидов к MHC класса II.
Исследование Ishihara (21) заключило, что гены TAP1, TAP2 и LMP2 не вовлечены в восприимчивость к саркоидозу у Японских пациентов. Мы показали существование различий в группах Английских и Польских пациентов по сравнению с группами контроля. Возможно, это происходит из-за этнических различий, так как различия, замеченные между Английскими пациентами и Английской группой контроля не были замечены у Польских пациентов и Польской группы контроля. Отсутствие сильной неравновесности сцепления между TAP1 и TAP2 или между TAP1 и HLA-DR/-DQ (23), означает, что сильная связь между TAP и HLA-DP маловероятна. Это предположение поддержано нашим наблюдением, что в Английской группе не наблюдалось сильной связи между HLA-DP и TAP. Исследуя связь между вариантами TAP и HLA-DPB1 у белых Английских пациентов, мы заключили что любые ассоциации, наблюдаемые в этом локусе, происходят независимо от друг друга.
Обнаружение, что HLA-DPB1 Glu69 аллель не был связан с саркоидозом в нашем исследовании, согласуется с недавним исследованием афро-американцев (9). В этой популяции Val36 и Asp55, но не Glu69, были связаны с увеличенным риском болезни. В нашем исследовании не было обнаружено никаких ассоциаций с любым из этих полиморфизмов HLA-DPB1 у Английских пациентов, что предполагает, что в различных популяциях различные генетические факторы могут быть ответственны за различную заболеваемость и серьезность саркоидоза. Возможно, в различных попуяциях, различные антигены взаимодействуют с различными регионами MHC, включая HLA-DP и производят общий ряд патогенетических событий.
Это первое исследование генов TAP у Английских и Польских пациентов с саркоидозом. Мы продемонстрировали важность изучения различных этнических популяций, чтобы определить какую роль генетические факторы играют в восприимчивости к саркоидозозу. Роль MHC в восприимчивости к саркоидозу требует дополнительных исследований в различных популяциях.