Il vantaggio eterozigote di Chuvash policitemia VHLR200W mutazione può essere una protezione contro l’anemia

Posted on by admin

Abstract

La linea germinale perdita-di-funzione VHLR200W mutazione è comune in ciuvascia varnava, Russia e si verifica in altre parti del mondo. Gli omozigoti VHLR200W hanno elevati livelli di fattore inducibile ipossia (HIF)-1 e HIF-2, aumento della concentrazione di emoglobina, propensione alla trombosi e mortalità precoce. Poiché la mutazione persiste da un’origine antica, abbiamo ipotizzato che ci sia un vantaggio eterozigote. Sono stati studiati trentaquattro eterozigoti VHLR200W e 44 controlli di età superiore ai 35 anni provenienti da Chuvashia, in Russia. L’anemia è stata definita come emoglobina inferiore a 130 g/L negli uomini e inferiore a 120 g / L nelle donne. Anemia lieve era presente nel 15% degli eterozigoti VHLR200W e nel 34% dei controlli senza un allele VHL mutato. Con regressione logistica multivariata, le probabilità di anemia sono state ridotte di circa 5,6 volte negli eterozigoti VHLR200W rispetto ai controlli (intervallo di confidenza del 95% 1,4–22,7; P=0.017). In conclusione, l’eterozigosità per VHLR200W può fornire protezione dall’anemia; tale protezione potrebbe spiegare la persistenza di questa mutazione.

Introduzione

La mutazione R200W del gene von Hippel Lindau (VHL) è presente sullo stesso aplotipo in quasi tutte le persone di etnie ed etnie eterogenee, indicando che la mutazione potrebbe aver avuto origine in un fondatore prima della divergenza delle razze umane.1 C’è solo un’eccezione riportata a questo legame genetico.2 Omozigosi per VHLR200W è responsabile della policitemia Chuvash, il primo disturbo congenito riconosciuto del rilevamento dell’ipossia aumentata.3 La policitemia Chuvash è comune nella Repubblica ciuvascia della Federazione Russa4 e sull’isola italiana di Ischia;5 la condizione si verifica anche in altre parti del mondo.La policitemia 2,6 Chuvash è caratterizzata da un aumento dei livelli di HIF-1α e HIF-2α in condizioni di ossigeno ambiente3,7 e sovraregolazione di un certo numero di geni bersaglio di HIF.3,8,9 Le manifestazioni cliniche comprendono una pressione arteriosa sistemica più bassa, una pressione arteriosa polmonare più elevata e altri cambiamenti nella fisiologia vascolare polmonare, vene varicose, emangiomi vertebrali ed epatici, conta dei globuli bianchi e delle piastrine più bassa, aumento delle concentrazioni sieriche di citochine infiammatorie, cambiamenti nelle concentrazioni plasmatiche di tiolo, trombosi arteriosa e venosa, episodi emorragici maggiori, eventi vascolari cerebrali e mortalità prematura. In contrasto con la malattia di predisposizione del cancro di von Hippel Lindau, non sono stati trovati tumori maligni tipici di questa sindrome e non è stato dimostrato alcun aumento del rischio di cancro.8-13

Data una selezione negativa per gli omozigoti VHLR200W, la mutazione dovrebbe essere associata a qualche tipo di vantaggio eterozigote, anche se lieve. Tuttavia, l’effetto dell’eterozigosità per VHLR200W non è noto. Sono stati riportati solo rari casi di policitemia associata a eterozigosi VHLR200W.2,6,14 In uno studio che includeva 9 eterozigoti VHLR200W Chuvash e 77 partecipanti a Chuvash con alleli VHL normali, gli eterozigoti VHLR200W avevano una pressione arteriosa sistemica significativamente più bassa e concentrazioni sieriche più elevate di PAI-1. Inoltre, sebbene nessun eterozigote VHLR200W fosse policitemico, la concentrazione media di emoglobina era più alta di 4 g/L, ma questa differenza non era statisticamente significativa.8

Il presente studio è stato condotto per determinare prospetticamente se gli eterozigoti per VHLR200W hanno differenze fisiologiche e cliniche distinguibili da individui senza un allele VHL mutato, e se tali differenze esistono, per considerare se possono rappresentare un vantaggio eterozigote. In precedenza abbiamo cercato una possibile protezione degli eterozigoti VHLR200W dall’eclampsia, una delle principali cause di morbilità e mortalità materna correlata alla disregolazione del VEGF regolato da HIF-1, ma questo non è stato convalidato (Gordeuk et al., dati non pubblicati, 2011). In questo studio, abbiamo esaminato l’effetto dell’eterozigosità VHLR200W sull’anemia in un campione di Chuvash altrimenti non selezionato. Abbiamo postulato che l’identificazione di qualsiasi vantaggio eterozigote VHLR200W potrebbe indicare potenziali benefici dell’aumento cronico di HIF da parte di agenti farmacologici, come gli inibitori dei dottorati di ricerca.15,16

Design e metodi

Obiettivo dello studio

L’obiettivo dello studio era quello di confrontare le caratteristiche cliniche e molecolari di un gruppo di eterozigoti VHLR200W di età superiore ai 35 anni e un numero simile di controlli senza un allele VHL mutato di età superiore ai 35 anni nella Repubblica Chuvash della Federazione Russa. Le restrizioni di bilancio hanno limitato lo studio a meno di 80 partecipanti alla ricerca.

Protocollo di ricerca

La Howard University Institutional Review Board ha approvato la ricerca e tutti i partecipanti hanno fornito il consenso informato scritto. Lo studio è stato condotto nella Repubblica autonoma Chuvash della Federazione Russa, che si trova a circa 650 chilometri a sud-est di Mosca lungo il fiume Volga. Gli eterozigoti VHLR200W di età superiore ai 35 anni sono stati identificati studiando i membri della famiglia di primo grado di pazienti con policitemia Chuvash. Inoltre, controlli non influenzati e non correlati, anche di etnia Chuvash e di distribuzione di età e sesso simili sono stati arruolati dalla comunità nella stessa area geografica della Chuvashia senza precedenti conoscenze del loro stato di salute. I partecipanti allo studio, che erano nel loro solito stato di salute, sono stati caratterizzati da anamnesi, esame fisico, compresa la pressione sanguigna e il peso corporeo, e test di laboratorio del sangue periferico.

Procedure di laboratorio

L’emocromo completo è stato eseguito da un analizzatore automatizzato (Sysmex XT 2000i, Sysmex Corporation, Kobe, Hyogo, Giappone). La concentrazione sierica di ferritina è stata determinata mediante saggio immunoenzimatico (Ramco Laboratories Inc., Stafford, TX, Stati Uniti d’America). Le concentrazioni plasmatiche di VEGF e le concentrazioni sieriche di eritropoietina e del recettore solubile della transferrina sono state determinate mediante saggio immunoassorbente legato all’enzima (ELISA) (R& D Systems, Minneapolis, MN, USA). La concentrazione plasmatica di PAI-1 è stata determinata anche da ELISA (Innovative Research, Inc., Novi, MI, Stati Uniti d’America). La concentrazione sierica di epcidina è stata misurata mediante ELISA competitiva come descritto in precedenza.17 La genotipizzazione per VHLR200W è stata eseguita mediante PCR come descritto in precedenza.8

Statistiche

Il confronto primario dello studio è stato tra eterozigoti VHLR200W e soggetti genotipicamente normali. L’analisi delle variabili continue è stata effettuata mediante t-test dello Studente (dopo trasformazione normale) o mediante analisi della varianza con aggiustamento per covariate significative. L’analisi delle variabili categoriali è stata effettuata mediante il test χ2 di Pearson o mediante regressione logistica con adeguamento per altre variabili significative. Le variabili continue distorte sono state log-trasformate per approssimare una distribuzione normale. Le analisi sono state eseguite con Stata 10.1 (StatCorp., College Station, TX, Stati Uniti d’America).

Ruolo della fonte di finanziamento

Amgen ha contribuito alla progettazione dello studio, ma il Dr. Gordeuk aveva la piena responsabilità di implementare e condurre lo studio, raccogliere, gestire e interpretare i dati e scrivere il manoscritto.

Risultati e discussione

Le caratteristiche cliniche dei partecipanti allo studio sono riassunte nella Tabella 1 in base al genotipo VHL. Il valore medio di MCV era più basso tra gli eterozigoti VHLR200W (P=0,033) e la conta dei globuli bianchi era più alta (P=0,036). Le concentrazioni sieriche di ferritina erano simili negli eterozigoti e nei controlli VHLR200W. La concentrazione di emoglobina media (deviazione standard ) era 134 (14) g/L negli eterozigoti VHLR200W e 128 (16) g/L nei controlli senza un allele VHL mutato (P=0,10). La dimensione del campione di studio di 78 ha una potenza di 0,50 per rilevare la differenza osservata di 6 g / L nella concentrazione di emoglobina tra eterozigoti VHLR200W e controlli a un livello di significatività di P < 0,05. Una dimensione del campione di 170 avrebbe una potenza di 0,8 per rilevare tale differenza e una dimensione del campione di 230 avrebbe una potenza di 0,9.

Utilizzando la definizione di emoglobina dell’Organizzazione Mondiale della Sanità (meno di 130 g/L nei maschi e meno di 120 g/L nelle femmine),18 20 (26%) dei 77 partecipanti allo studio erano anemici (Tabella 2) e la prevalenza per sesso era 15 (32%) di 47 femmine e 5 (17%) di 30 maschi. L ‘anemia è stata lieve e associata a diminuzioni della MCHC (P=0,002), della concentrazione di ferritina (P=0,007) e della concentrazione di epcidina (P=0,009) e ad un aumento della concentrazione di eritropoietina (P=0,06; Tabella 3), suggerendo che l’ anemia potrebbe essere stata prevalentemente correlata alla carenza di ferro.

Tabella 1.Caratteristiche cliniche dei partecipanti allo studio in base al genotipo VHL.*

La prevalenza dell’anemia era del 15% negli eterozigoti VHLR200W e del 34% nei controlli (P=0,061 dal test χ di Pearson). In un’analisi di regressione logistica adattata per età, sesso e interazione tra età e sesso, le probabilità stimate di anemia erano 5.6 volte inferiori negli eterozigoti VHLR200W rispetto ai controlli (intervallo di confidenza del 95% 1.4-22.7; P=0.017). Tra i 5 eterozigoti VHLR200W con anemia, una donna di 39 anni aveva una concentrazione sierica di ferritina di 6 µg/L ed epcidina di 2,5 ng / mL, indicando carenza di ferro, e 3 donne e un uomo avevano anemia inspiegabile. Tra i 15 controlli con anemia, sei donne di età pari o inferiore a 53 anni avevano una concentrazione di ferritina sierica inferiore a 20 µg/L ed epcidina inferiore a 21 ng/mL indicando carenza di ferro. Due uomini nel gruppo di controllo avevano cambiamenti coerenti con l’effetto dell’alcol (macrocitosi e una storia di consumo di alcol), un uomo e 4 donne sotto i 60 anni avevano anemia inspiegabile, e un uomo e 2 donne sopra i 65 anni avevano anemia altrimenti inspiegabile (comunemente indicata come “anemia inspiegabile degli anziani”). Pertanto, questo studio suggerisce che, in contrasto con gli effetti deleteri dell’omozigosità per VHLR200W sotto forma di policitemia Chuvash, l’eterozigosi per VHLR200W può portare alla protezione dall’anemia. Sulla base dei nostri dati, questo meccanismo protettivo può applicarsi all’anemia da carenza di ferro e all’anemia in generale; se è pertinente all’anemia di infiammazione o all’anemia degli anziani in particolare non può essere risolta in questo studio relativamente piccolo. Tuttavia, queste domande potrebbero essere affrontate in uno studio più ampio sugli esseri umani e in esperimenti che utilizzano un modello murino di policitemia Chuvash.7

Tabella 2.Caratteristiche cliniche dei partecipanti allo studio in base alla presenza o all’assenza di anemia (emoglobina <130 g/dL uomini, <120 g/dL donne).*

Sembra possibile che il minor rischio osservato di anemia negli eterozigoti VHLR200W possa essere dovuto a un lieve aumento dell’attività HIF nella normossia. I fattori di trascrizione di HIF sono conosciuti per up-regolano l’eritropoietina, l’inibitore-1 dell’attivatore del plasminogeno, il ricevitore della transferrina ed il fattore di crescita endoteliale vascolare e giù-regolano l’epcidina.19,20 Le concentrazioni di questi prodotti aggiustate per covariate significative sono riportate nella Tabella 3. Vi sono state concentrazioni più elevate del recettore della transferrina (P=0,026) e una tendenza a un fattore di crescita endoteliale vascolare più elevato (P=0.14) ed eritropoietina (P=0,18) concentrazioni tra gli eterozigoti VHLR200W. Le concentrazioni di epcidina non differivano per genotipo VHL. Sebbene in questo studio non siano state osservate differenze significative nelle concentrazioni circolanti di eritropoietina tra gli eterozigoti VHLR200W e i controlli VHL wild-type, vi è evidenza di stimolazione diretta dell ‘eritropoiesi da parte di HIFs indipendente dalla concentrazione di eritropoietina, poiché i progenitori eritroidi omozigoti VHLR200W hanno una risposta aumentata all’ eritropoietina.3,21 L ‘evidenza di un modello murino suggerisce che, oltre a promuovere l’ espressione dei recettori dell ‘eritropoietina e della transferrina e l’ espressione dell ‘epcidina down-regolatrice, l’ HIF probabilmente stimola anche l ‘ eritropoiesi mediante un meccanismo ferro-dipendente ancora da definire.22

Tabella 3.Prodotti di geni regolati da HIF nei partecipanti allo studio in base al genotipo VHL.*

Una limitazione a questo studio è la piccola dimensione del campione. Per confermare i risultati attuali e identificare altri benefici eventualmente sottili dello stato eterozigote per una malattia autosomica recessiva, sarebbe necessario studiare una coorte più ampia. Un altro potenziale inconveniente è che la prevalenza complessiva dell’anemia in questo studio sembra elevata. Le informazioni sullo stato ematologico degli adulti in Russia in generale o in Chuvashia in particolare sono scarse. Nel nostro studio precedentemente pubblicato da Chuvashia, 8 la prevalenza di anemia tra i controlli adulti della comunità era simile al presente studio (24% nel complesso, 34% nelle donne, 14% negli uomini) (V. Gordeuk, osservazioni inedite, 2011).

In conclusione, un livello di protezione dall’anemia potrebbe spiegare un vantaggio eterozigote per l’allele VHLR200W, nonostante l’alta mortalità degli omozigoti. Inoltre, i dati qui presentati suggeriscono che lievi aumenti della segnalazione HIF-1 e HIF-2 nella normossia non compromettono l’attività eritropoietica in condizioni fisiologiche normali in misura tale da modificare sensibilmente la concentrazione di emoglobina negli eterozigoti sani di Chuvash. Tuttavia, quando un insulto patologico aumenta la domanda di eritropoiesi, la segnalazione aumentata di HIFs in eterozigoti può aumentare l’eritropoiesi ad un grado distinguibile, con conseguente prevenzione o miglioramento dell’anemia. Pertanto, l’effetto cumulativo dell’eterozigosità VHLR200W può fornire un grado di protezione dall’anemia che potrebbe offrire un vantaggio per mantenere o addirittura aumentare la frequenza di questo polimorfismo genetico negli esseri umani. Inoltre, i nostri risultati suggeriscono che aumentare i livelli di HIF-α mediante inibizione farmacologica dei dottori di ricerca negli esseri umani potrebbe essere un mezzo sicuro per aumentare i livelli di eritropoietina per la correzione e la prevenzione dell’anemia e/o per produrre altri aspetti potenzialmente benefici della risposta ipossica.15

Note a piè di pagina

  • Finanziamento: sostenuto in parte dalla sovvenzione n. UH1-HL03679-05 del National Heart, Lung and Blood Institute (VRG) e dall’Ufficio di ricerca sulla salute delle minoranze, da una sovvenzione di Amgen e dalle sovvenzioni NIH n. 1 R01 HL079912-01 (VRG) e R01 HL50077-14 (PTC).
  • Paternità e DisclosuresThe informazioni fornite dagli autori sui contributi da persone elencate come autori e ringraziamenti è disponibile il testo completo di questo documento a www.haematologica.org.
  • Finanziari e altre informazioni fornite da autori utilizzando l’ICMJE (www.icmje.org) Formato Uniforme per la Divulgazione di Interessi in Competizione sono disponibili anche presso www.haematologica.org.
  • Ricevuto Il 7 Aprile 2011.
  • Revisione ricevuta l ‘ 11 maggio 2011.
  • Accettato il 16 maggio 2011.
  1. I nostri servizi sono disponibili in tutte le aree. La distribuzione mondiale della mutazione VHL 598C&gt;T indica un singolo evento di fondazione. Sangue. 2004; 103(5):1937-40. PubMedhttps://doi.org / 10.1182 / sangue-2003-07-2550Google Scholar
  2. Cario H. Policitemie infantili / eritrocitosi: classificazione, diagnosi, presentazione clinica e trattamento. 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. La rottura dell’omeostasi dell’ossigeno è alla base della policitemia congenita di Chuvash. Nat Genet. 2002; 32(4):614-21. PubMedhttps://doi.org / 10.1038 / ng1019Google Scholar
  4. Polyakova LA. Eritrocitosi familiare tra gli abitanti del 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-la policitemia dipendente è endemica dell’isola d’Ischia: identificazione di un nuovo ammasso. Sangue. 2006; 107(2):514-9. PubMedhttps: / / doi. org/10.1182 / sangue-2005-06-2422Google Scholar
  6. Percy MJ, McMullin MF, Jowitt SN, Potter M, Treacy M, Watson WH, Lappin TR. Policitemia congenita di tipo Chuvash in 4 famiglie di ascendenza asiatica ed europea occidentale. Sangue. 2003; 102(3):1097-9. PubMedhttps://doi.org / 10.1182 / sangue-2002-10-3246Google Scholar
  7. Hickey MM, Lam JC, Bezman NA, Rathmell WK, Simon MC. la mutazione di Von Hippel-Lindau nei topi ricapitola la policitemia di Chuvash attraverso la segnalazione del fattore-2alfa inducibile dall’ipossia e l’eritropoiesi splenica. J Clin Investire. 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. Disturbo congenito del rilevamento dell’ossigeno: associazione della mutazione omozigote della policitemia di Chuvash VHL con trombosi e anomalie vascolari ma non tumori. Sangue. 2004; 103(10):3924-32. PubMedhttps://doi.org / 10.1182 / sangue-2003-07-2535Google Scholar
  9. Bushuev VI, Miasnikova GY, Sergueeva AI, Polyakova LA, Okhotin D, Gaskin PR. Endotelina-1, fattore di crescita endoteliale vascolare e pressione arteriosa polmonare sistolica in pazienti con policitemia Chuvash. 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 / rivista.pmed.0030290Google Scholar
  12. Formenti F, Constantin-Teodosiu D, Emmanuel Y, Cheeseman J, Dorrington KL, Edwards LM. Regolazione del metabolismo umano mediante fattore inducibile dall’ipossia. Proc Natl Acad Sci Stati Uniti d’America. 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. Profili di citochine alterati in pazienti con policitemia di Chuvash. 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. Mutazioni nel gene VHL in policitemia sporadica apparentemente congenita. Sangue. 2003; 101(4):1591-5. PubMedhttps://doi.org / 10.1182 / sangue-2002-06-1843Google Scholar
  15. Bernhardt WM, Wiesener MS, Scigalla P, Chou J, Schmieder RE, Gunzler V, Eckardt KU. L ‘inibizione delle prolil idrossilasi aumenta la produzione di eritropoietina nell’ ESRD. J Am Soc Nephrol. 2011; 21(12):2151-6. Google Scholar
  16. Minamishima YA, Kaelin WG. Riattivazione della sintesi di EPO epatica nei topi dopo perdita di dottorato. Scienza. 2010; 329(5990):407. PubMedhttps://doi.org / 10.1126 / science.1192811Google Scholar
  17. Ganz T, Olbina G, Girelli D, Nemeth E, Westerman M. Immunoassay for human sier hepcidin. Sangue. 2008; 112(10):4292-7. PubMedhttps://doi.org / 10.1182 / sangue-2008-02-139915Google Scholar
  18. WHO Technical Report Series. 1968. Google Scholar
  19. Liao H, Hyman MC, Lawrence DA, Pinsky DJ. Regolazione molecolare del gene PAI-1 per ipossia: contributi di Eg-1, HIF-1alpha e C/EBPalpha. FASEB J. 2007; 21 (3): 935-49. PubMedhttps: / / doi. org / 10.1096 / fj. 06 – 6285comGoogle Scholar
  20. Semenza GL. Regolazione dell’omeostasi dell’ossigeno mediante fattore inducibile all’ipossia 1. Fisiologia (Bethesda). 2009; 24:97-106. Il nostro sito utilizza cookie tecnici e di terze parti per migliorare la tua esperienza di navigazione. Aumento delle dimensioni degli organi solidi nei pazienti con policitemia Chuvash e nei topi con alterata espressione di HIF-1alpha e HIF-2alpha. J Mol Med. 2010; 88(5):523-30. PubMedhttps: / / doi. org/10.1007/s00109-010-0599-0Google Scholar
  21. 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

Lascia un commento

Il tuo indirizzo email non sarà pubblicato.