Stanovenie polymorfizmov génov asociovaných s alergickou reakciou.

MUDr. Marek GODAVA

Doctoral thesis

Assessment of polymorphisms associated with allergic reaction.

Abstract:

Alergická reakcia, resp. alergia, je charakterizovaná neadekvátnou odpoveďou na neškodné vonkajšie antigény. Pri opakovanej expozícii organizmu týmito antigénmi (alergénmi) dochádza k rozvoju zápalových zmien v tkanivách a orgánoch vedúcich nasledovne k poruchám ich funkcie a integrity. Najčastejšou reakciou uplatňujúcou sa u alergikov je precitlivenosť 1. typu, charakterizovaná tvorbou IgE protilátok, preto o alergii v užšom slova zmysle hovoríme práve v takýchto prípadoch. Atopiou potom označujeme geneticky podmienenú predispozíciu reagovať na bežné alergény vonkajšieho prostredia zvýšenou tvorbou špecifických protilátok triedy IgE. Prejavom alergickej reakcie na klinickej úrovni sú alergické choroby, (napr. astma, atopický ekzém a polinóza), ktorých výskyt v posledných dekádach výrazne stúpol. Alergické ochorenia majú tendenciu sa vo zvýšenej miere vyskytovať v rodinách, čo preukázalo množstvo štúdií zameraných na rodiny s výskytom alergických chorôb ako hlavne astmy či atopie. Rôzne väzbové a celogenómové asociačné štúdie odhalili množstvo kandidátskych génov spojených s výskytom astmy či atopie. Medzi gény s opakovane zistenou asociáciou patria STAT6 a ADAM33. STAT6 má dôležitú úlohu pri izotypovom preskoku a tvorbe IgE. ADAM33 bude mať dôležitú úlohu pri embryonálnom vývoji dýchacích ciest a v procesoch vedúcich k remodelácii dýchacích ciest. V oboch génoch sa vyskytujú polymorfismy, ktoré boli spojené s výskytom atopie, astmy alebo s ňou súvisiacimi fenotypmi. V experimentálnej časti tejto dizertačnej práci bola nájdená asociácia haplotypu ATTCAA (haplotyp s1) v STAT6 s hladinou celkových IgE. Súčasne bol zistený i významný rozdiel v distribúcii tohto haplotypu v závislosti od jeho rodičovského pôvodu ? významne častejšie bol otcovského pôvodu. Väzba polymorfizmov STAT6 k astme či bronchiálnej hyperreaktivite (BHR) nebola pozorovaná. Väzbu na úroveň BHR vykazoval haplotyp AAGGATCTGCA (a3 haplotyp) v ADAM33, ktorý sa nachádzal významne častejšie u pacientov s ťažkou BHR. Tento štatisticky významný rozdiel bol pozorovaný len pre a3 haplotyp otcovského pôvodu. V distribúcii STAT6 a ADAM33 polymorfizmov ani haplotypov z nich zostavených nebol pozorovaný významný rozdiel medzi skupinami detských astmatikov a kontrolami. Významné väzby uvedených haplotypov k hladine IgE a BHR boli v skupine pacientov preukázané a preto sa pri ich vzniku budú uplatňovať i ďalšie, pravdepodobne epigenetické faktory, nasadajúce na terén predispozície vytvorenej haplotypmi a3 v ADAM33 a s1 v STAT6. Veľmi zaujímavým je i pozorovaný rozdiel v distribúcii haplotypov v závislosti od ich rodičovského pôvodu, nakoľko doposiaľ bola s alergickými chorobami spájaná alergická choroba matky. Tento poznatok je ale nutné potvrdiť v ďalších štúdiách.

Abstract:

Allergic reaction is characterized by inadequate response of body to harmless environmental antigens. If the organism is repeatedly exposed to the antigens (allergens), inflammatory changes in tissues and organs of the body gradually lead to their dysfunction and loss of integrity. The most frequent allergy reaction is type I hypersensitivity and the production of IgE is hallmark of this reaction. Therefore, allergy in the strictest sense means presence of this reaction to the allergen. Atopy is genetically determined predisposition to develop reaction against common environmental allergen characterized by presence of elevated specific IgE level. Allergic reaction manifests as some of the allergy diseases (e.g. asthma, hay fever and atopic dermatitis) and the incidence has been doubled during the last decade. Allergic diseases have tendency to run increasingly in the families and this fact has been proved by plenty of family based studies focused on allergic disease such as asthma or atopy. Many of the linkage or genome wide studies discovered a lot of candidate genes associated with asthma or atopy. STAT6 and ADAM33 belong to genes with repeatedly replicated association with these diseases. STAT6 has crucial role in promoting isotype switching leading to IgE production. ADAM33 is suggested to have an important role in branching lung morphogenesis in course of prenatal development and to have important role in mechanisms leading to airway remodelling. The genes have polymorphisms (single nucleotide polymorphism ? SNP; or dinucleotide repetitions) associated with occurrence of atopy, asthma or asthma related phenotypes. Experimental part of this Ph.D. thesis describes association between ATTCAA haplotype (s1 haplotype) of STAT6 and total IgE level. This haplotype showed significantly different distribution according to its parental origin and it was significantly over-transmitted from fathers to their offspring. The STAT6 haplotypes showed no significant linkage to the asthma or airway hyperresponsiveness (AHR). The AAGGATCTGCA haplotype (a3 haplotype) of the ADAM33 had linkage to level of AHR and was predominantly present in patients suffering from mild-severe type of AHR. This significant linkage was found in the paternally inherited haplotype only. Although there was no difference in distribution of the STAT6 and ADAM33 SNPs or their haplotypes between groups of patients and controls, the s1 and a3 haplotypes had been significantly linked with IgE level or AHR, respectively. Therefore, there must be present other factors, the most probably epigenetic factors, cooperating with these haplotypes and thus contributing to the development of increased IgE level or AHR. Haplotypes also showed significantly different distribution in the patient group according to their parental origin and the over-transmission of paternally derived haplotypes was observed. The maternal influence on the atopy or asthma development (transmission of maternally derived predisposing allele) is well recognized in the literature and therefore the predominance of paternally inherited haplotypes in our patient group is very interesting. However, the exact role of paternally derived alleles on the allergic disease development needs to be evaluated in further studies.

Keywords

STAT6, ADAM33, SNP, haplotypy, maternálny pôvod haplotypu, paternálny pôvod haplotypu, astma, hladina IgE, alergické ochorenia.

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 24. 4. 2013

Accessible from:: 24. 4. 2013

Thesis defence

• Date of defence: 12. 9. 2013

PALACKÝ UNIVERSITY IN OLOMOUC

Faculty of Medicine and Dentistry

Doctoral programme / field:
Medical Genetics / Medical Genetics