výhodou heterozygotu mutace Chuvash polycythemia vhlr200w může být ochrana proti anémii

Posted on by admin

Abstrakt

mutace zárodečné linie ztráty funkce vhlr200w je běžná v Chuvashii v Rusku a vyskytuje se v jiných částech světa. Homozygoti vhlr200w mají zvýšené hladiny indukčního faktoru hypoxie (HIF)-1 a HIF-2, zvýšenou koncentraci hemoglobinu, sklon k trombóze a časnou úmrtnost. Protože mutace přetrvává od starověkého původu, předpokládali jsme, že existuje heterozygotní výhoda. Bylo studováno třicet čtyři heterozygotů vhlr200w a 44 kontrol starších 35 let z Čuvašska v Rusku. Anémie byla definována jako hemoglobin nižší než 130 g / L u mužů a méně než 120 g / L u žen. Mírná anémie byla přítomna u 15% heterozygotů vhlr200w a 34% kontrol bez mutované alely VHL. Vícerozměrnou logistickou regresí byla pravděpodobnost anémie odhadem snížena 5, 6krát u heterozygotů vhlr200w ve srovnání s kontrolami (95% interval spolehlivosti 1,4-22, 7; P=0.017). Závěrem lze říci, že heterozygotnost pro vhlr200w může poskytnout ochranu před anémií; taková ochrana by mohla vysvětlit přetrvávání této mutace.

Úvod

mutace r200w genu von Hippel Lindau (VHL) je přítomna na stejném haplotypu téměř u všech osob heterogenního rasového a etnického původu, což naznačuje, že mutace mohla vzniknout u zakladatele před divergencí lidských ras.1 existuje pouze jedna hlášená výjimka z této genetické vazby.2 homozygotnost pro vhlr200w je zodpovědná za Čuvašskou polycytemii, první rozpoznanou vrozenou poruchu snímání rozšířené hypoxie.3 Čuvašská polycytémie je běžná v Čuvašské republice ruské Federace4 a na italském ostrově Ischia; 5 tento stav se vyskytuje také v jiných částech světa.2,6 Chuvash polycythemia je charakterizována zvýšenými hladinami HIF-1α a HIF-2α za podmínek okolního kyslíku3, 7 a upregulace řady cílových genů HIF.3,8,9 klinické projevy zahrnují nižší systémový krevní tlak, vyšší tlak v plicní tepně a další změny ve fyziologii plicních cév, křečové žíly, vertebrální a jaterní hemangiomy, nižší počet bílých krvinek a krevních destiček, zvýšené sérové koncentrace zánětlivých cytokinů, změny plazmatických koncentrací thiolu, arteriální a žilní trombóza, velké krvácivé epizody, mozkové cévní příhody a předčasná mortalita. Na rozdíl od onemocnění predispozice k rakovině von Hippel Lindau nebyly nalezeny maligní nádory typické pro tento syndrom a nebylo prokázáno žádné zvýšené riziko rakoviny.8-13

vzhledem k negativnímu výběru homozygotů VHLR200W by mutace měla být spojena s určitým typem výhody heterozygotů, i když nepatrně. Účinek heterozygotnosti pro vhlr200w však není znám. Byly hlášeny pouze vzácné případy polycytémie spojené s heterozygotností vhlr200w.2,6,14 v jedné studii, která zahrnovala 9 heterozygotů Chuvash VHLR200W a 77 účastníků Chuvash s normálními alelami VHL, měli heterozygoti vhlr200w významně nižší systémový krevní tlak a vyšší koncentrace PAI-1 v séru. Navíc, ačkoli žádný heterozygot vhlr200w nebyl polycytemický, průměrná koncentrace hemoglobinu byla vyšší o 4 g / L, ale tento rozdíl nebyl statisticky významný.8

tato studie byla provedena za účelem prospektivního určení, zda heterozygoti pro vhlr200w mají rozpoznatelné fyziologické a klinické rozdíly od jedinců bez mutované alely VHL, a pokud takové rozdíly existují, zvážit, zda mohou představovat výhodu heterozygotu. Dříve jsme hledali možnou ochranu heterozygotů vhlr200w před eklampsií, hlavní příčinou mateřské morbidity a mortality, která souvisí s dysregulací VEGF regulovaného HIF-1, ale to nebylo ověřeno (Gordeuk et al., nezveřejněná data, 2011). V této studii jsme zkoumali účinek heterozygotnosti vhlr200w na anémii v jinak nevybraném vzorku Chuvash. Předpokládali jsme, že identifikace jakékoli výhody heterozygotu vhlr200w by mohla poukazovat na potenciální přínosy chronické augmentace HIFs farmakologickými látkami, jako jsou inhibitory PhD.15,16

Design a metody

Cíl studie

cílem studie bylo porovnat klinické a molekulární charakteristiky skupiny heterozygotů vhlr200w starších 35 let a podobný počet kontrol bez mutované alely VHL starší 35 let v Čuvašské republice Ruské federace. Rozpočtová omezení omezila studii na méně než 80 účastníků výzkumu.

Research protocol

Howard University institucionální Review Board schválila výzkum a všichni účastníci za předpokladu, písemný informovaný souhlas. Studie byla provedena v čuvašské autonomní republice Ruské federace, která se nachází asi 650 kilometrů jihovýchodně od Moskvy podél řeky Volhy. Heterozygoti vhlr200w starší 35 let byli identifikováni studiem rodinných příslušníků prvního stupně pacientů s Čuvašskou polycytemií. Kromě toho, neovlivněné, nesouvisející kontroly, také čuvašského etnika, a podobného věku a sex distribuce byla zapsána z komunity ve stejné zeměpisné oblasti Chuvashie bez předchozí znalosti o jejich zdravotním stavu. Účastníci studie, kteří byli ve svém obvyklém zdravotním stavu, byli charakterizováni anamnézou, fyzickým vyšetřením včetně krevního tlaku a tělesné hmotnosti a laboratorními testy periferní krve.

laboratorní postupy

kompletní krevní obraz byl proveden automatizovaným analyzátorem (Sysmex XT 2000i, Sysmex Corporation, Kobe, Hyogo, Japonsko). Koncentrace feritinu v séru byla stanovena enzymovým imunotestem (Ramco Laboratories Inc., Stafford, TX, USA). Plazmatické koncentrace VEGF a sérové koncentrace erytropoetinu a receptoru rozpustného transferinu byly stanoveny enzymovým imunosorbentovým testem (ELISA) (R& D Systems, Minneapolis, MN, USA). Plazmatická koncentrace PAI-1 byla také stanovena pomocí ELISA (Innovative Research, Inc., Novi, MI, USA). Koncentrace hepcidinu v séru byla měřena kompetitivní metodou ELISA, jak bylo popsáno výše.17 genotypizace pro vhlr200w byla provedena pomocí PCR, jak bylo dříve popsáno.8

Statistika

srovnání primární studie bylo mezi heterozygoty vhlr200w a genotypicky normálními subjekty. Analýza spojitých proměnných byla provedena Studentovým t-testem (po normální transformaci) nebo analýzou rozptylu s úpravou pro významné kovariáty. Analýza kategorických proměnných byla provedena Pearsonovým χ2 testem nebo logistickou regresí s úpravou pro další významné proměnné. Zkosené spojité proměnné byly log-transformovány tak, aby se přiblížily normálnímu rozdělení. Analýzy byly provedeny pomocí Stata 10.1 (StatCorp., College Station, TX, USA).

Role zdroje financování

Amgen pomohl při návrhu studie, ale Dr. Gordeuk měl plnou odpovědnost za provádění a provádění studie, shromažďování, správu a interpretaci dat a psaní rukopisu.

výsledky a diskuse

klinické charakteristiky účastníků studie jsou shrnuty v tabulce 1 podle genotypu VHL. Průměrná hodnota MCV byla nižší u heterozygotů vhlr200w (P=0, 033) a počet bílých krvinek byl vyšší (P=0, 036). Koncentrace feritinu v séru byly podobné u heterozygotů a kontrol vhlr200w. Průměrná (směrodatná odchylka) koncentrace hemoglobinu byla 134 (14) g/L u heterozygotů vhlr200w a 128 (16) g/L u kontrol bez mutované alely VHL (P=0, 10). Velikost studovaného vzorku 78 má sílu 0, 50 k detekci pozorovaného rozdílu 6 g/L v koncentraci hemoglobinu mezi heterozygoty vhlr200w a kontrolami na úrovni významnosti p<0, 05. Velikost vzorku 170 by měla sílu 0,8 pro detekci takového rozdílu a velikost vzorku 230 by měla sílu 0,9.

s použitím definice hemoglobinu Světové zdravotnické organizace (méně než 130 g / L u mužů a méně než 120 g / L u žen) bylo 18 20 (26%) ze 77 účastníků studie anemických (Tabulka 2) a prevalence podle pohlaví byla 15 (32%) ze 47 žen a 5 (17%) z 30 mužů. Anémie byla mírná a byla spojena se snížením MCHC (P=0, 002), koncentrací feritinu (P=0, 007) a koncentrací hepcidinu (P=0, 009) a zvýšením koncentrace erytropoetinu (P=0, 06; Tabulka 3), což naznačuje, že anémie mohla být převážně spojena s nedostatkem železa.

Tabulka 1.Klinické charakteristiky účastníků studie podle genotypu VHL.*

prevalence anémie byla 15% u heterozygotů vhlr200w a 34% u kontrol (P=0, 061 Pearsonovým χ testem). V logistické regresní analýze, která byla upravena podle věku, pohlaví a interakce mezi věkem a pohlavím, byla odhadovaná pravděpodobnost anémie u heterozygotů vhlr200w 5, 6krát nižší než u kontrol (95% interval spolehlivosti 1,4-22, 7; P=0, 017). Mezi 5 heterozygoty vhlr200w s anémií měla jedna 39letá žena koncentraci feritinu v séru 6 µg / L a hepcidin 2, 5 ng/mL, což naznačuje nedostatek železa, a 3 ženy a jeden muž měli nevysvětlitelnou anémii. Z 15 kontrol s anémií mělo šest žen ve věku 53 let nebo mladších koncentraci feritinu v séru nižší než 20 µg / L a hepcidin nižší než 21 ng / mL, což svědčí o nedostatku železa. Dva muži v kontrolní skupině měli změny odpovídající účinku alkoholu (makrocytóza a anamnéza konzumace alkoholu), jeden muž a 4 ženy mladší 60 let měli nevysvětlitelnou anémii a jeden muž a 2 ženy starší 65 let měli jinak nevysvětlitelnou anémii (běžně označovanou jako „nevysvětlitelná anémie starších osob“). Tato studie tedy naznačuje, že na rozdíl od škodlivých účinků homozygotnosti pro VHLR200W ve formě Chuvash polycythemia může heterozygotnost pro VHLR200W vést k ochraně před anémií. Na základě našich údajů se tento ochranný mechanismus může vztahovat na anémii s nedostatkem železa a na anémii obecně; v této relativně malé studii nelze odpovědět na to, zda se jedná o anémii zánětu nebo anémii starších osob. Tyto otázky by však mohly být řešeny ve větší studii u lidí a v experimentech využívajících myší model čuvash polycythemia.7

Tabulka 2.Klinické charakteristiky účastníků studie podle přítomnosti nebo nepřítomnosti anémie (hemoglobin <130 g/dl muži, <120 g / dl ženy).*

zdá se možné, že pozorované nižší riziko anémie u heterozygotů vhlr200w může být způsobeno mírným zvýšením aktivity HIF u normoxie. Je známo, že transkripční faktory HIF zvyšují regulaci erytropoetinu, inhibitoru aktivátoru plasminogenu-1, receptoru transferinu a vaskulárního endoteliálního růstového faktoru a snižují regulaci hepcidinu.19,20 koncentrace těchto přípravků upravené o významné kovariáty jsou uvedeny v tabulce 3. Byly zjištěny vyšší koncentrace transferinového receptoru (P=0,026)a tendence k vyššímu vaskulárnímu endoteliálnímu růstovému faktoru (P=0.14) a koncentrace erytropoetinu (P=0,18) mezi heterozygoty vhlr200w. Koncentrace hepcidinu se nelišily podle genotypu VHL. Ačkoli v této studii nebyly žádné významné rozdíly v cirkulujících koncentracích erytropoetinu mezi heterozygoty vhlr200w a kontrolami divokého typu VHL, existují důkazy pro přímou stimulaci erytropoézy HIFs nezávislými na koncentraci erytropoetinu, protože progenitory erytroidních homozygotů VHLR200W mají zvýšenou odpověď na erytropoetin.3,21 důkazy z myšího modelu naznačují, že kromě podpory exprese erytropoetinu a transferrinového receptoru a down-regulační exprese hepcidinu, HIF pravděpodobně také stimuluje erytropoézu mechanismem závislým na železe, který ještě není definován.22

Tabulka 3.Produkty HIF regulovaných genů u účastníků studie podle genotypu VHL.*

omezení této studie je malá velikost vzorku. Potvrdit současné nálezy a identifikovat další možná jemné přínosy heterozygotního stavu pro autozomálně recesivní onemocnění, bylo by vyžadováno studium větší kohorty. Další potenciální nevýhodou je, že celková prevalence anémie v této studii se zdá být vysoká. Informace o hematologickém stavu dospělých v Rusku obecně nebo zejména v Čuvašii jsou vzácné. V naší dříve publikované studii z Chuvashia,8 prevalence anémie u dospělých kontrol z komunity byla podobná současné studii (24% celkově, 34% u žen, 14% u mužů) (V. Gordeuk, unpublished observations, 2011).

Závěrem lze říci, že úroveň ochrany před anémií by mohla vysvětlit výhodu heterozygotu pro alelu VHLR200W, navzdory vysoké úmrtnosti homozygotů. Dále zde uvedené údaje naznačují, že mírné zvýšení signalizace HIF-1 a HIF-2 u normoxie neohrožuje erytropoetickou aktivitu za normálních fyziologických podmínek do míry, která by znatelně změnila koncentraci hemoglobinu u zdravých heterozygotů Chuvash. Nicméně, když patologická urážka zvyšuje poptávku po erytropoéze, rozšířená signalizace HIFs u heterozygotů může zvýšit erytropoézu do značné míry, což má za následek prevenci nebo zlepšení anémie. Kumulativní účinek heterozygotnosti vhlr200w tedy může poskytnout stupeň ochrany před anémií, která by mohla poskytnout výhodu pro udržení nebo dokonce zvýšení frekvence tohoto genetického polymorfismu u lidí. Naše zjištění dále naznačují, že zvýšení hladin HIF-α farmakologickou inhibicí PhD u lidí může být bezpečným prostředkem ke zvýšení hladin erytropoetinu pro korekci a prevenci anémie a / nebo k vytvoření dalších potenciálně prospěšných aspektů hypoxické odpovědi.15

poznámky pod čarou

  • financování: částečně podpořeno grantem č. UH1-HL03679-05 od Národního institutu pro srdce, plíce a krev (VRG) a Úřadu pro výzkum zdraví menšin, grantem od Amgen a granty NIH č. 1 R01 HL079912-01 (VRG) a R01 HL50077-14 (JTP).
  • autorství a Zveřejněníinformace poskytnuté autory o příspěvcích od osob uvedených jako autoři a v poděkování jsou k dispozici s plným textem tohoto příspěvku na adrese www.haematologica.org.
  • finanční a jiná zveřejnění poskytnutá autory pomocí ICMJE (www.icmje.org) jednotný formát pro zveřejňování konkurenčních zájmů je k dispozici také na adrese www.haematologica.org.
  • přijato 7. dubna 2011.
  • revize obdržela 11. května 2011.
  • Přijato 16. Května 2011.
  1. Liu E, Percy MJ, Amos CI, Guan Y, Shete S, Stockton DW. Celosvětová distribuce mutace VHL 598C& gt; T označuje jednu zakládající událost. Krev. 2004; 103(5):1937-40. PubMedhttps://doi.org / 10.1182 / krev-2003-07-2550Google Scholar
  2. Cario h. dětské polycytémie / erytrocytózy: klasifikace, diagnóza, klinický projev a léčba. Ann Hematolová. 2005; 84(3):137-45. PubMedhttps://doi.org / 10.1007 / s00277-004-0985-1Google Scholar
  3. Ang SO, Chen H, Hirota k, Gordeuk VR, Jelinek J, Guan y. Narušení kyslíkové homeostázy je základem vrozené čuvašské polycytémie. Nat Genet. 2002; 32(4):614-21. PubMedhttps://doi.org/10.1038 / ng1019Google Scholar
  4. Polyakova LA. Familiární erytrocytóza mezi obyvateli Chuvash ASSR. Problemi Gematologii I perelivaniya Krovi. 1974; 10:30-6. Google Scholar
  5. Perrotta S, Nobili B, Ferraro M, Migliaccio C, Borriello A, Cucciolla v. Von Hippel-Lindau-dependentní polycythemia je endemická na ostrově Ischia: identifikace nového klastru. Krev. 2006; 107(2):514-9. PubMedhttps://doi.org / 10.1182 / krev-2005-06-2422Google Scholar
  6. Percy MJ, McMullin MF, Jowitt SN, Potter M, Treacy M, Watson WH, Lappin TR. Vrozená polycytémie typu Chuvash ve 4 rodinách asijského a západoevropského původu. Krev. 2003; 102(3):1097-9. PubMedhttps://doi.org / 10.1182 / krev-2002-10-3246google Scholar
  7. Hickey MM, Lam JC, Bezman NA, Rathmell WK, Simon MC. von Hippel-Lindauova mutace u myší rekapituluje čuvašskou polycytemii prostřednictvím signalizace faktoru 2alfa indukovatelného hypoxií a erytropoézy sleziny. J Clin Invest. 2007; 117(12):3879-89. PubMedhttps://doi.org / 10.1172 / JCI32614Google Scholar
  8. Gordeuk VR, Sergueeva AI, Miasnikova GY, Okhotin D, Voloshin Y, Choyke PL. Vrozená porucha snímání kyslíku: asociace homozygotní Chuvash polycythemia VHL mutace s trombózou a vaskulárními abnormalitami, ale ne nádory. Krev. 2004; 103(10):3924-32. PubMedhttps://doi.org / 10.1182 / krev-2003-07-2535Google Scholar
  9. Bushuev VI, Miasnikova GY, Sergueeva AI, Polyakova LA, Okhotin D, Gaskin PR. Endotelin-1, vaskulární endoteliální růstový faktor a systolický tlak plicní arterie u pacientů s Čuvašskou polycytemií. Haematologica. 2006; 91(6):744-9. PubMedGoogle Scholar
  10. Sergueeva AI, Miasnikova GY, Okhotin DJ, Levina AA, Debebe Z, Ammosova T. Elevated homocysteine, glutathione and cysteinylglycine concentrations in patients homozygous for the Chuvash polycythemia VHL mutation. Haematologica. 2008; 93(2):279-82. PubMedhttps://doi.org/10.3324/haematol.11851Google Scholar
  11. Smith TG, Brooks JT, Balanos GM, Lappin TR, Layton DM, Leedham DL. Mutation of von Hippel-Lindau tumour suppressor and human cardiopulmonary physiology. PLoS Med. 2006; 3(7):e290. PubMedhttps://doi.org/10.1371 / deník.pmed.0030290Google Scholar
  12. Formenti F, Constantin-Teodosiu D, Emmanuel Y, Cheeseman J, Dorrington KL, Edwards LM. Regulace lidského metabolismu faktorem indukovatelným hypoxií. Proc Natl Acad Sci USA. 2010; 107(28):12722-7. PubMedhttps://Doi.org/10.1073 / pnas.1002339107Google Scholar
  13. Niu X, Miasnikova GY, Sergueeva AI, Polyakova LA, Okhotin DJ, Tuktanov NV. Změněné profily cytokinů u pacientů s Čuvašskou polycytemií. Am J Hematol. 2008; 84:74-8. Google Scholar
  14. Pastore YD, Jelinek J, Ang S, Guan Y, Liu E, Jedlickova K, Krishnamurti L, Prchal JT. Mutace v genu VHL u sporadické zjevně vrozené polycytémie. Krev. 2003; 101(4):1591-5. PubMedhttps://doi.org / 10.1182 / krev-2002-06-1843Google Scholar
  15. Bernhardt WM, Wiesener MS, Scigalla P, Chou J, Schmieder RE, Gunzler V, Eckardt KU. Inhibice prolylhydroxyláz zvyšuje produkci erytropoetinu v ESRD. J Am Soc Nephrol. 2011; 21(12):2151-6. Google Scholar
  16. Minamishima YA, Kaelin WG. Reaktivace syntézy EPO jater u myší po ztrátě PHD. Věda. 2010; 329(5990):407. PubMedhttps://Doi.org / 10.1126 / science. 1192811Google Scholar
  17. Ganz T, Olbina G, Girelli D, Nemeth E, Westerman m. imunotest pro lidské sérum hepcidin. Krev. 2008; 112(10):4292-7. PubMedhttps://doi.org / 10.1182 / krev-2008-02-139915Google Scholar
  18. WHO Technická zpráva Series. 1968. Google Scholar
  19. Liao H, Hyman MC, Lawrence DA, Pinsky DJ. Molekulární regulace genu PAI-1 hypoxií: příspěvky Egr-1, HIF-1alfa A C / EBPalpha. FASEB J. 2007; 21 (3): 935-49. PubMedhttps://doi.org/10.1096 / fj.06-6285comGoogle Scholar
  20. Semenza GL. Regulace kyslíkové homeostázy faktorem indukovatelným hypoxií 1. Fyziologie (Bethesda). 2009; 24:97-106. PubMedhttps://doi.org / 10.1152 / physiol. 00045. 2008 Google Scholar
  21. Yoon D, Okhotin DV, Kim B, Okhotina Y, Okhotin DJ, Miasnikova GY. Zvýšená velikost pevných orgánů u pacientů s Čuvašskou polycytemií a u myší se změněnou expresí HIF-1alfa a HIF-2alfa. J Mol Med. 2010; 88(5):523-30. PubMedhttps://doi.org / 10.1007/s00109-010-0599-0Google Scholar
  22. Yoon D, Pastore YD, Divoky V, Liu E, Mlodnicka AE, Rainey K. Hypoxia-inducible factor-1 deficiency results in dys-regulated erythropoiesis signaling and iron homeostasis in mouse development. J Biol Chem. 2006; 281(35):25703-11. PubMedhttps://doi.org/10.1074/jbc.M602329200Google Scholar

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna.