den heterosygote fordel ved Chuvash polycytæmi VHLR200V-mutationen kan være beskyttelse mod anæmi

Posted on by admin

abstrakt

kimlinjens tab af funktion VHLR200V-mutationen er almindelig i Chuvashia, Rusland og forekommer i andre dele af verden. VHLR200V homosygoter har forhøjede niveauer af hypoksi inducerbar faktor (HIF) -1 og HIF-2, øget hæmoglobinkoncentration, tilbøjelighed til trombose og tidlig dødelighed. Fordi mutationen fortsætter fra en gammel oprindelse, antog vi, at der er en heterosygot fordel. Fireogtredive VHLR200V heterosygoter og 44 kontroller over 35 år fra Chuvashia, Rusland blev undersøgt. Anæmi blev defineret som hæmoglobin mindre end 130 g/L hos mænd og mindre end 120 g/L hos kvinder. Mild anæmi var til stede i 15% af vhlr200v heterosygoter og 34% af kontrollerne uden en muteret VHL-allel. Ved multivariat logistisk regression blev oddsene for anæmi reduceret en estimeret 5,6 gange i vhlr200v heterosygoter sammenlignet med kontroller (95% konfidensinterval 1,4–22,7; P=0.017). Som konklusion kan heterosygositet for VHLR200V give beskyttelse mod anæmi; en sådan beskyttelse kunne forklare persistensen af denne mutation.

introduktion

r200v-mutationen af von Hippel Lindau-genet (VHL) er til stede på den samme haplotype hos næsten alle personer med heterogen race og etnisk baggrund, hvilket indikerer, at mutationen kan have sin oprindelse i en grundlægger forud for divergens mellem menneskelige racer.1 der er kun en rapporteret undtagelse fra denne genetiske binding.2 Homosygositet for VHLR200V er ansvarlig for Chuvash polycytæmi, den første anerkendte medfødte lidelse med forstærket hypoksi sensing.3 Chuvash polycytæmi er almindelig i Den Russiske Føderations Tjuvashrepublik4 og på den italienske ø Ischia;5 tilstanden forekommer også i andre dele af verden.2,6 Chuvash-polycytæmi er kendetegnet ved øgede niveauer af HIF-1-Purpur og HIF-2-Purpur under omgivende iltforhold3,7 og opregulering af et antal af MÅLGENERNE for HIF.3,8,9 kliniske manifestationer inkluderer lavere systemisk blodtryk, højere lungearterietryk og andre ændringer i pulmonal vaskulær fysiologi, åreknuder, vertebrale og hepatiske hæmangiomer, lavere antal hvide blodlegemer og blodplader, øgede serumkoncentrationer af inflammatoriske cytokiner, ændringer i plasmathiolkoncentrationer, arteriel og venøs trombose, større blødningsepisoder, cerebrale vaskulære hændelser og for tidlig dødelighed. I modsætning til von Hippel Lindau kræftprædisponeringssygdom er der ikke fundet ondartede tumorer, der er typiske for dette syndrom, og der er ikke påvist nogen øget risiko for kræft.8-13

givet et negativt valg for vhlr200v homosygoter, bør mutationen være forbundet med en eller anden form for heterosygotfordel, omend lille. Imidlertid er virkningen af heterosygositet for VHLR200V ikke kendt. Der er kun rapporteret sjældne tilfælde af polycytæmi forbundet med vhlr200v heterosygositet.2,6,14 i en undersøgelse, der omfattede 9 Chuvash VHLR200V heterosygoter og 77 Chuvash-deltagere med normale VHL-alleler, havde vhlr200v heterosygoter signifikant lavere systemisk blodtryk og højere serum PAI-1 koncentrationer. Derudover var den gennemsnitlige hæmoglobinkoncentration højere med 4 g/L, selvom ingen vhlr200v heterosygot var polycytæmisk, men denne forskel var ikke statistisk signifikant.8

denne undersøgelse blev udført for prospektivt at afgøre, om heterosygoter for VHLR200V har mærkbare fysiologiske og kliniske forskelle fra individer uden en muteret VHL-allel, og hvis sådanne forskelle findes, for at overveje, om de kan repræsentere en heterosygotfordel. Vi har tidligere søgt efter en mulig beskyttelse af VHLR200V heterosygoter fra eclampsia, en væsentlig årsag til moderens sygelighed og dødelighed, der er relateret til dysregulering af HIF-1-reguleret VEGF, men dette blev ikke valideret (Gordeuk et al., ikke offentliggjorte data, 2011). I denne undersøgelse undersøgte vi effekten af vhlr200v heterosygositet på anæmi i en ellers ikke valgt Chuvash-prøve. Vi postulerede, at identifikationen af enhver VHLR200V heterosygotfordel kunne pege på potentielle fordele ved kronisk forøgelse af HIFs ved farmakologiske midler, såsom ph.d. – hæmmere.15,16

Design og metoder

Undersøgelsesmål

undersøgelsesmålet var at sammenligne kliniske og molekylære egenskaber for en gruppe vhlr200 HETEROSYG over 35 år og et tilsvarende antal kontroller uden en muteret VHL-allel over 35 år i Den Russiske Føderations Chuvash-Republik. Budgetbegrænsninger begrænsede undersøgelsen til mindre end 80 forskningsdeltagere.

forskningsprotokol

instituttet godkendte forskningen, og alle deltagere gav skriftligt informeret samtykke. Undersøgelsen blev udført i Den Autonome Republik Chuvash i Den Russiske Føderation, som ligger omkring 650 kilometer sydøst for Moskva langs Volga-floden. VHLR200V heterosygoter over 35 år blev identificeret ved at studere første graders familiemedlemmer til patienter med Chuvash polycytæmi. Derudover blev upåvirket, ikke-relateret kontrol, også af tjuvas etnicitet og af lignende alder og kønsfordeling indskrevet fra samfundet i det samme geografiske område i Chuvashia uden forudgående kendskab til deres sundhedsstatus. Undersøgelsesdeltagerne, der var i deres sædvanlige sundhedstilstand, var præget af medicinsk historie, fysisk undersøgelse inklusive blodtryk og kropsvægt og laboratorieundersøgelser af det perifere blod.

laboratorieprocedurer

komplet blodtælling blev udført af en automatiseret analysator (Sysmeks 2000i, Sysmeks Corporation, Kobe, Hyogo, Japan). Serumferritinkoncentration blev bestemt af Ramco Laboratories Inc., Stafford, USA). Plasmakoncentrationer af VEGF og serumkoncentrationer af erythropoietin og opløselig transferrinreceptor blev bestemt ved hjælp af Elisa (r& D Systems, Minneapolis, MN, USA). Plasma PAI-1 koncentration blev også bestemt af ELISA (Innovative Research, Inc., Novi, MI, USA). Serumhepcidinkoncentration blev målt ved kompetitiv ELISA som tidligere beskrevet.17 genotypebestemmelse for VHLR200V blev udført ved PCR som tidligere beskrevet.8

statistik

den primære studiesammenligning var mellem VHLR200V heterosygoter og genotypisk normale forsøgspersoner. Analyse af kontinuerlige variabler blev foretaget af den studerendes t-test (efter normal transformation) eller ved analyse af varians med justering for signifikante kovariater. Analyse af kategoriske variabler var ved Pearson ‘ s kr2-test eller ved logistisk regression med justering for andre signifikante variabler. Skæve kontinuerlige variabler blev log-transformeret til at tilnærme en normalfordeling. Analyser blev udført med Stata 10.1 (StatCorp., College Station, USA).

finansieringskildens rolle

Amgen hjalp med udformningen af undersøgelsen, men Dr. Gordeuk havde det fulde ansvar for implementering og gennemførelse af undersøgelsen, indsamling, styring og fortolkning af dataene og skrivning af manuskriptet.

resultater og diskussion

de kliniske egenskaber hos undersøgelsesdeltagerne er opsummeret i tabel 1 ifølge VHL-genotype. Middelværdien for MCV var lavere blandt vhlr200v heterosygoter (P=0, 033), og antallet af hvide blodlegemer var højere (P=0, 036). Serumferritinkoncentrationerne var ens i vhlr200v heterosygoter og kontrolgrupper. Den gennemsnitlige (standardafvigelse ) hæmoglobinkoncentration var 134 (14) g/L i vhlr200v heterosygoter og 128 (16) g/L i kontrollerne uden en muteret VHL-allel (P=0,10). Undersøgelsesprøvestørrelsen på 78 har en effekt på 0,50 til at detektere den observerede 6 g/L forskel i hæmoglobinkoncentration mellem vhlr200v heterosygoter og kontroller ved et signifikansniveau på P<0,05. En prøvestørrelse på 170 ville have en effekt på 0,8 til at detektere en sådan forskel, og en prøvestørrelse på 230 ville have en effekt på 0,9.

ved hjælp af Verdenssundhedsorganisationens definition af hæmoglobin (mindre end 130 g/L hos mænd og mindre end 120 g/L hos kvinder) var 18 20 (26%) af de 77 undersøgelsesdeltagere anæmiske (tabel 2), og prævalensen efter køn var 15 (32%) af 47 kvinder og 5 (17%) af 30 mænd. Anæmien var mild og associeret med fald i MCHC (P=0,002), ferritinkoncentration (P=0,007) og hepcidinkoncentration (P=0,009) og en stigning i erythropoietinkoncentrationen (P=0,06; tabel 3), hvilket antyder, at anæmien overvejende kan have været relateret til jernmangel.

tabel 1.Kliniske egenskaber ved undersøgelsesdeltagere ifølge VHL-genotype.*

forekomsten af anæmi var 15% i VHLR200V heterosygoter og 34% i kontrollerne (P=0,061 ved Pearson ‘ s Purpur test). I en logistisk regressionsanalyse, der korrigerede for alder, køn og en interaktion mellem alder og køn, var de estimerede odds for anæmi 5,6 gange lavere i vhlr200v heterosygoter end kontrollerne (95% konfidensinterval 1,4-22,7; P=0,017). Blandt de 5 vhlr200v heterosygoter med anæmi havde en 39-årig kvinde en serumferritinkoncentration på 6 liter/L og hepcidin på 2,5 ng/mL, hvilket indikerer jernmangel, og 3 kvinder og en mand havde uforklarlig anæmi. Blandt de 15 kontroller med anæmi havde seks kvinder i alderen 53 år eller derunder serumferritinkoncentration mindre end 20 liter/L og hepcidin mindre end 21 ng/mL, hvilket indikerer jernmangel. To mænd i kontrolgruppen havde ændringer i overensstemmelse med alkoholeffekt (makrocytose og en historie med alkoholforbrug), en mand og 4 kvinder under 60 år havde uforklarlig anæmi, og en mand og 2 kvinder over 65 år havde ellers uforklarlig anæmi (almindeligvis benævnt ‘uforklarlig anæmi hos ældre’). Således antyder denne undersøgelse, at i modsætning til de skadelige virkninger af homosygositet for VHLR200V i form af Chuvash polycytæmi kan heterosygositet for VHLR200V føre til beskyttelse mod anæmi. Baseret på vores data kan denne beskyttelsesmekanisme gælde for jernmangelanæmi og anæmi generelt; om det er relevant for anæmi af betændelse eller anæmi hos ældre i særdeleshed kan ikke besvares i denne relativt lille undersøgelse. Disse spørgsmål kunne imidlertid behandles i en større undersøgelse hos mennesker og i eksperimenter, der anvender en musemodel af Chuvash polycytæmi.7

tabel 2.Kliniske egenskaber ved undersøgelsesdeltagere i henhold til tilstedeværelsen eller fraværet af anæmi (hæmoglobin <130 g/dl mænd, <120 g/dl kvinder).*

det forekommer muligt, at den observerede lavere risiko for anæmi hos vhlr200v heterosygoter kan skyldes en mild stigning i HIF-aktivitet i normoksi. HIF-transkriptionsfaktorer er kendt for at opregulere erythropoietin, plasminogenaktivatorinhibitor-1, transferrinreceptor og vaskulær endotelvækstfaktor og nedregulere hepcidin.19,20 koncentrationer af disse produkter som justeret for signifikante kovariater er vist i tabel 3. Der var højere transferrinreceptorkoncentrationer (P=0,026) og en tendens til højere vaskulær endotelvækstfaktor (P=0.14) og erytropoietin (P=0, 18) koncentrationer blandt vhlr200v heterosygoter. Hepcidinkoncentrationerne var ikke forskellige efter VHL-genotype. Skønt der ikke var signifikante forskelle i de cirkulerende erytropoietinkoncentrationer mellem VHLR200 gange heterosygoter og VHL vildtype-kontroller i dette studie, er der evidens for direkte stimulering af erythropoiesis ved hjælp af HIFs uafhængigt af erytropoietinkoncentrationen, da erythroide stamceller fra vhlr200 gange homosygot har et øget respons på erythropoietin.3,21 evidens fra en musemodel antyder, at HIF ud over at fremme erythropoietin-og transferrinreceptorekspression og nedregulerende hepcidinekspression sandsynligvis også stimulerer erytropoiesen ved hjælp af en jernafhængig mekanisme, der endnu ikke er defineret.22

tabel 3.Produkter af HIF-regulerede gener i undersøgelsesdeltagere ifølge VHL-genotype.*

en begrænsning for denne undersøgelse er den lille stikprøvestørrelse. For at bekræfte de nuværende fund og identificere andre muligvis subtile fordele ved den heterosygøse tilstand for en autosomal recessiv sygdom, undersøgelse af en større kohorte ville være påkrævet. En anden potentiel ulempe er, at den samlede forekomst af anæmi i denne undersøgelse synes høj. Oplysninger om den hæmatologiske status for voksne i Rusland generelt eller især Chuvashia er knappe. I vores tidligere offentliggjorte undersøgelse fra Chuvashia,8 forekomsten af anæmi blandt voksne kontroller fra samfundet svarede til den nuværende undersøgelse (24% samlet, 34% hos kvinder, 14% hos mænd) (V. Gordeuk, upublicerede observationer, 2011).

som konklusion kan et beskyttelsesniveau mod anæmi forklare en heterosygot fordel for VHLR200V-allelen på trods af homosygoternes høje dødelighed. Desuden antyder de data, der præsenteres her, at milde stigninger i HIF-1 og HIF-2-signalering i normoksi ikke kompromitterer erythropoietisk aktivitet under normale fysiologiske forhold i en grad, der mærkbart ville ændre hæmoglobinkoncentrationen i sunde Chuvash-heterosygoter. Men når en patologisk fornærmelse øger efterspørgslen på erythropoiesis, kan forstærket signalering af HIFs i heterosygoter øge erythropoiesis i en mærkbar grad, hvilket resulterer i enten forebyggelse eller forbedring af anæmi. Således kan den kumulative virkning af vhlr200v heterosygositet tilvejebringe en grad af beskyttelse mod anæmi, der kan give en fordel for at opretholde eller endda øge hyppigheden af denne genetiske polymorfisme hos mennesker. Desuden antyder vores resultater, at hævning af niveauer af HIF-Kris ved farmakologisk hæmning af ph.d. er hos mennesker kan være et sikkert middel til at øge erythropoietinniveauerne til korrektion og forebyggelse af anæmi og/eller til at producere andre potentielt gavnlige aspekter af det hypoksiske respons.15

fodnoter

  • finansiering: støttet delvist af tilskud n. UH1-HL03679-05 fra National Heart, Lung and Blood Institute (VRG) og Office of research on Minority Health, ved tilskud fra Amgen og ved NIH-tilskud n. 1 R01 HL079912-01 (VRG) og R01 HL50077-14 (JTP).
  • forfatterskab og Afsløringeroplysningerne fra forfatterne om bidrag fra personer, der er opført som forfattere og i anerkendelser, er tilgængelige med den fulde tekst til dette papir på www.haematologica.org.
  • finansielle og andre oplysninger fra forfatterne ved hjælp af ICMJE (www.icmje.org) ensartet Format til offentliggørelse af konkurrerende interesser er også tilgængelig på www.haematologica.org.
  • modtaget 7. April 2011.
  • Revision modtaget 11.maj 2011.
  • Accepteret 16.Maj 2011.
  1. Liu E, Percy MJ, Amos CI, Guan Y, Shete S, Stockton DV. Den verdensomspændende distribution af VHL 598c & gt;T-mutationen indikerer en enkelt grundlæggende begivenhed. Blod. 2004; 103(5):1937-40. PubMedhttps:/ / doi.org / 10.1182 / blod-2003-07-2550google Scholar
  2. Cario H. barndom polycytæmi/erytrocytoser: klassificering, diagnose, klinisk præsentation og behandling. Ann Hematol. 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. Forstyrrelse af ilthomeostase ligger til grund for medfødt Chuvash polycytæmi. Nat Genet. 2002; 32(4):614-21. PubMedhttps://doi.org / 10.1038 / ng1019Google Scholar
  4. Polyakova LA. Familiær erythrocytose blandt indbyggere i 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-afhængig polycytæmi er endemisk på øen Ischia: identifikation af en ny klynge. Blod. 2006; 107(2):514-9. PubMedhttps: / / doi. org/10.1182 / blod-2005-06-2422Google Scholar
  6. Percy MJ, McMullin MF, Jovitt SN, Potter M, Treacy M, Lappin TR. Chuvash-type medfødt polycytæmi hos 4 familier af asiatiske og vesteuropæiske forfædre. Blod. 2003; 102(3):1097-9. PubMedhttps:/ / doi.org / 10.1182 / blod-2002-10-3246Google Scholar
  7. Hickey MM, Lam JC, Besman NA, Rathmell UK, Simon MC. von Hippel-Lindau mutation i mus rekapitulerer Chuvash polycytæmi via hypoksi-inducerbar faktor-2alpha signalering og milt erythropoiesis. 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. Medfødt forstyrrelse af iltføling: forening af den homosygøse Chuvash polycytæmi VHL-mutation med trombose og vaskulære abnormiteter, men ikke tumorer. Blod. 2004; 103(10):3924-32. PubMedhttps:/ / doi.org / 10.1182 / blod-2003-07-2535google Scholar
  9. Bushuev VI, Miasnikova GY, Sergueeva AI, Polyakova LA, Okhotin D, Gaskin PR. Endothelin-1, vaskulær endotelvækstfaktor og systolisk lungearterietryk hos patienter med Chuvash polycytæmi. 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 / tidsskrift.pmed.0030290Google Scholar
  12. Formenti F, Constantin-Teodosiu D, Emmanuel Y, Cheeseman J, Dorrington KL, Edvard LM. Regulering af human metabolisme ved hypoksi-inducerbar faktor. Proc Natl Acad sci USA. 2010; 107(28):12722-7. PubMedhttps://doi.org / 10.1073 / pnas.1002339107google Scholar
  13. Niu, Miasnikova GY, Sergueeva AI, Polyakova LA, Okhotin DJ, Tuktanov NV. Ændrede cytokinprofiler hos patienter med Chuvash polycytæmi. 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. Mutationer i VHL-genet i sporadisk tilsyneladende medfødt polycytæmi. Blod. 2003; 101(4):1591-5. PubMedhttps:/ / doi.org / 10.1182 / blod-2002-06-1843google Scholar
  15. Bernhardt masseødelæggelsesvåben, Viesener MS, Scigalla P, Chou J, Schmieder RE, Gunsler V, Eckardt KU. Hæmning af prolylhydroksylaser øger produktionen af erytropoietin i ESRD. J Am Soc Nephrol. 2011; 21(12):2151-6. Google Scholar
  16. Minamishima YA, Kaelin. Reaktivering af hepatisk EPO-syntese hos mus efter ph.d. – tab. Videnskab. 2010; 329(5990):407. PubMedhttps:/ / doi.org / 10.1126 / science.1192811google Scholar
  17. Gans t, Olbina G, Girelli D, Nemeth E, vestlig M. Immunoassay for humant serum hepcidin. Blod. 2008; 112(10):4292-7. PubMedhttps:/ / doi.org / 10.1182 / blod-2008-02-139915Google Scholar
  18. hvem Teknisk rapport serie. 1968. Google Scholar
  19. Liao H, Hyman MC, Laurence da, Pinsky DJ. Molekylær regulering af PAI – 1-genet ved hypoksi: bidrag fra Egr-1, HIF-1alpha og C/EBPalpha. FASEB J. 2007; 21 (3): 935-49. PubMedhttps://doi.org / 10.1096 / fj.06-6285comGoogle Scholar
  20. Semena GL. Regulering af ilthomeostase ved hypoksi-inducerbar faktor 1. Fysiologi (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. Øget størrelse af faste organer hos patienter med Chuvash polycytæmi og hos mus med ændret ekspression af HIF-1alpha og HIF-2alpha. 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

Skriv et svar

Din e-mailadresse vil ikke blive publiceret.