Streszczenie
utrata funkcji linii zarodkowej mutacja vhlr200w jest powszechna w Chuvashia, Rosja i występuje w innych częściach świata. Homozygoty VHLR200W mają podwyższony współczynnik indukcji hipoksji (HIF)-1 i HIF-2, zwiększone stężenie hemoglobiny, skłonność do zakrzepicy i wczesną śmiertelność. Ponieważ mutacja utrzymuje się ze starożytnego pochodzenia, postawiliśmy hipotezę, że istnieje przewaga heterozygotów. Zbadano 34 heterozygoty VHLR200W i 44 grupy kontrolne w wieku powyżej 35 lat z Czuwaszji w Rosji. Anemię zdefiniowano jako hemoglobinę mniejszą niż 130 g/l u mężczyzn i mniejszą niż 120 g/l u kobiet. Łagodna niedokrwistość była obecna w 15% heterozygotach VHLR200W i 34% kontroli bez zmutowanego allelu VHL. Przez wielowymiarową regresję logistyczną prawdopodobieństwo wystąpienia niedokrwistości zmniejszyło się szacunkowo 5,6-krotnie w heterozygotach VHLR200W w porównaniu z grupami kontrolnymi(95% przedział ufności 1,4–22,7; P = 0. 017). Podsumowując, heterozygotyczność dla VHLR200W może zapewnić ochronę przed anemią; taka ochrona może wyjaśniać trwałość tej mutacji.
wprowadzenie
mutacja R200W genu von Hippela Lindau (VHL) jest obecna na tym samym haplotypie u prawie wszystkich osób o heterogenicznym pochodzeniu rasowym i etnicznym, co wskazuje, że mutacja mogła pochodzić od założyciela przed dywergencją ras ludzkich.1 istnieje tylko jeden zgłoszony wyjątek od tego powiązania genetycznego.2 Homozygotyczność dla vhlr200w jest odpowiedzialna za czerwienicę Chuvash, pierwsze uznane wrodzone zaburzenie zwiększonego wykrywania niedotlenienia.3 czerwienica Chuvash jest powszechna w Republice Chuvash Federacji rosyjskiej4 i na włoskiej wyspie Ischia; 5 choroba występuje również w innych częściach świata.Policytemia 2,6 Chuvash charakteryzuje się zwiększonym poziomem HIF – 1α i HIF-2α w warunkach otoczenia tlenem3, 7 i zwiększeniem liczby docelowych genów HIF.3,8,9 objawy kliniczne obejmują niższe ogólnoustrojowe ciśnienie krwi, wyższe ciśnienie tętnicze tętnic płucnych i inne zmiany w fizjologii naczyń płucnych, żylaki, naczyniaki kręgowe i wątrobowe, mniejszą liczbę białych krwinek i płytek krwi, zwiększone stężenie cytokin zapalnych w surowicy, zmiany stężenia tioli w osoczu, zakrzepicę tętniczą i żylną, epizody dużych krwawień, zdarzenia naczyniowe w mózgu i przedwczesną śmiertelność. W przeciwieństwie do choroby predyspozycyjnej von Hippela Lindaua nie stwierdzono nowotworów złośliwych typowych dla tego zespołu i nie wykazano zwiększonego ryzyka zachorowania na raka.8-13
biorąc pod uwagę negatywny wybór homozygotów vhlr200w, mutacja powinna być związana z pewnym rodzajem przewagi heterozygotów, choć niewielkiej. Jednak efekt heterozygotyczności dla VHLR200W nie jest znany. Odnotowano jedynie rzadkie przypadki policytemii związanej z heterozygotyzmem VHLR200W.2,6,14 w jednym badaniu obejmującym 9 Heterozygotów Chuvash VHLR200W i 77 uczestników Chuvash z normalnymi allelami VHL, heterozygoty VHLR200W miały znacznie niższe ogólnoustrojowe ciśnienie krwi i wyższe stężenia PAI-1 w surowicy. Ponadto, chociaż heterozygota VHLR200W nie była policytemiczna, średnie stężenie hemoglobiny było wyższe o 4 g / L, ale różnica ta nie była statystycznie istotna.8
niniejsze badanie przeprowadzono w celu prospektywnego ustalenia, czy heterozygota dla VHLR200W ma zauważalne różnice fizjologiczne i kliniczne w porównaniu z osobami bez zmutowanego allelu VHL, i jeśli takie różnice istnieją, w celu rozważenia, czy mogą one stanowić przewagę heterozygoty. Wcześniej szukaliśmy możliwej ochrony heterozygotów VHLR200W przed rzucawką, główną przyczyną zachorowalności i śmiertelności matek, która jest związana z rozregulowaniem regulowanego HIF-1 VEGF, ale nie zostało to potwierdzone (Gordeuk et al., niepublikowane dane, 2011). W tym badaniu zbadaliśmy wpływ heterozygotyczności VHLR200W na anemię w innej Nie wybranej próbce Chuvash. Postulowaliśmy, że identyfikacja jakiejkolwiek przewagi heterozygoty vhlr200w może wskazywać na potencjalne korzyści z przewlekłej augmentacji HIFs przez środki farmakologiczne, takie jak inhibitory PHDs.15,16
Budowa i metody
Cel badania
celem badania było porównanie charakterystyki klinicznej i molekularnej grupy heterozygotów VHLR200W w wieku powyżej 35 lat i podobnej liczby grup kontrolnych bez zmutowanego allelu VHL w wieku powyżej 35 lat w Republice Czuwaszji Federacji Rosyjskiej. Ograniczenia budżetowe ograniczyły badanie do mniej niż 80 uczestników badań.
protokół badawczy
Howard University Institutional Review Board zatwierdził badania, a wszyscy uczestnicy wyrazili pisemną świadomą zgodę. Badanie przeprowadzono w Czuwaszskiej Republice autonomicznej Federacji Rosyjskiej, która znajduje się około 650 kilometrów na południowy wschód od Moskwy wzdłuż rzeki Wołgi. Heterozygoty VHLR200W Powyżej 35 roku życia zidentyfikowano poprzez badanie członków rodziny pierwszego stopnia pacjentów z policytemią Chuvash. Ponadto ze społeczności w tym samym obszarze geograficznym Chuvashia, bez uprzedniej wiedzy o ich stanie zdrowia, zostali włączeni niezakłóceni, niezwiązani z kontrolą, również o pochodzeniu etnicznym Chuvash oraz o podobnym wieku i rozmieszczeniu płci. Uczestnicy badania, którzy byli w zwykłym stanie zdrowia, charakteryzowali się wywiadem medycznym, badaniem fizykalnym, w tym ciśnieniem krwi i masą ciała oraz badaniami laboratoryjnymi krwi obwodowej.
procedury laboratoryjne
pełną morfologię krwi wykonano za pomocą automatycznego analizatora (Sysmex XT 2000i, Sysmex Corporation, Kobe, Hyogo, Japonia). Stężenie ferrytyny w surowicy oznaczano za pomocą enzymatycznego testu immunologicznego (Ramco Laboratories Inc., Stafford, TX, USA). Stężenia VEGF w osoczu oraz stężenia erytropoetyny i rozpuszczalnego receptora transferyny w surowicy oznaczano za pomocą testu immunosorbentów enzymatycznych (ELISA) (R& D Systems, Minneapolis, MN, USA). Stężenie PAI-1 w osoczu było również oznaczane metodą ELISA (Innovative Research, Inc., Novi, MI, USA). Stężenie hepcydyny w surowicy oznaczano kompetycyjnym testem ELISA, jak opisano wcześniej.17 genotypowanie dla VHLR200W przeprowadzono metodą PCR, jak opisano wcześniej.8
statystyki
podstawowe porównanie badania dotyczyło heterozygotów VHLR200W i osób genotypowo normalnych. Analiza zmiennych ciągłych została wykonana przez studenta t-test (po transformacji normalnej)lub przez analizę wariancji z dostosowaniem do istotnych zmiennych. Analizę zmiennych kategorycznych przeprowadzono za pomocą testu χ2 Pearsona lub regresji logistycznej z dostosowaniem do innych istotnych zmiennych. Skośne zmienne ciągłe zostały przekształcone logiem w celu przybliżenia rozkładu normalnego. Analizy przeprowadzono przy użyciu Stata 10.1 (StatCorp., College Station, TX, USA).
rola źródła finansowania
Amgen pomógł w opracowaniu badania, ale Dr. Gordeuk był w pełni odpowiedzialny za wdrożenie i przeprowadzenie badania, zbieranie, zarządzanie i interpretację danych oraz napisanie manuskryptu.
wyniki i dyskusja
charakterystyka kliniczna uczestników badania została podsumowana w tabeli 1 według genotypu VHL. Średnia wartość MCV była niższa wśród heterozygotów VHLR200W (P=0,033), a liczba białych krwinek była wyższa (P=0,036). Stężenia ferrytyny w surowicy były podobne u heterozygotów VHLR200W i grup kontrolnych. Średnie (odchylenie standardowe ) stężenie hemoglobiny wynosiło 134 (14) g/l w heterozygotach VHLR200W i 128 (16) g/l w grupach kontrolnych bez zmutowanego allelu VHL (P=0,10). Badana próbka o wielkości 78 ma moc 0,50 do wykrycia zaobserwowanej 6 g / L różnicy stężenia hemoglobiny między heterozygotami vhlr200w i kontrolami na poziomie istotności p<0,05. Wielkość próby 170 miałaby moc 0,8, aby wykryć taką różnicę, a wielkość próby 230 miałaby moc 0,9.
stosując definicję hemoglobiny Światowej Organizacji Zdrowia (poniżej 130 g/l u mężczyzn i poniżej 120 g / l u kobiet),18 20 (26%) z 77 uczestników badania miało anemię (Tabela 2), a częstość występowania według płci wynosiła 15 (32%) z 47 kobiet i 5 (17%) z 30 mężczyzn. Niedokrwistość była łagodna i wiązała się ze zmniejszeniem stężenia MCHC (P=0, 002), stężenia ferrytyny (P=0, 007) i hepcydyny (P=0, 009) oraz zwiększeniem stężenia erytropoetyny (P=0, 06; Tabela 3), co sugeruje, że niedokrwistość mogła być głównie związana z niedoborem żelaza.
częstość występowania niedokrwistości wynosiła 15% W heterozygotach VHLR200W i 34% w grupach kontrolnych (P=0,061 w teście Pearsona χ). W analizie regresji logistycznej, dostosowanej do wieku, płci i interakcji między wiekiem a płcią, szacowane szanse na niedokrwistość były 5,6-krotnie niższe w heterozygotach VHLR200W niż w grupie kontrolnej (95% przedział ufności 1,4–22,7; p=0,017). Wśród 5 heterozygotów VHLR200W z niedokrwistością jedna 39-letnia kobieta miała stężenie ferrytyny w surowicy 6 µg/L i hepcydyny 2,5 ng / mL, co wskazuje na niedobór żelaza, a 3 kobiety i jeden mężczyzna mieli niewyjaśnioną niedokrwistość. Wśród 15 grup kontrolnych z niedokrwistością, u sześciu kobiet w wieku 53 lat lub poniżej stężenie ferrytyny w surowicy było mniejsze niż 20 µg/l, a hepcydyny mniejsze niż 21 ng / mL, co wskazuje na niedobór żelaza. Dwóch mężczyzn w grupie kontrolnej miało zmiany związane z działaniem alkoholu (makrocytoza i spożywanie alkoholu w wywiadzie), jeden mężczyzna i 4 kobiety w wieku poniżej 60 lat miały niewyjaśnioną niedokrwistość, a jeden mężczyzna i 2 kobiety w wieku powyżej 65 lat miały niewyjaśnioną niedokrwistość (powszechnie określaną jako „niewyjaśniona niedokrwistość osób starszych”). Tak więc, badanie to sugeruje, że w przeciwieństwie do szkodliwego wpływu homozygotyczności dla vhlr200w w postaci czerwienicy Chuvash, heterozygotyczność dla VHLR200W może prowadzić do ochrony przed niedokrwistością. Opierając się na naszych danych, ten mechanizm ochronny może mieć zastosowanie do niedokrwistości z niedoboru żelaza i ogólnie do anemii; czy jest to istotne dla anemii zapalenia lub anemii osób starszych w szczególności nie można odpowiedzieć w tym stosunkowo małym badaniu. Jednak te pytania mogą być rozwiązane w większym badaniu na ludziach iw eksperymentach wykorzystujących mysi model czerwienicy Chuvash.7
wydaje się możliwe, że obserwowane niższe ryzyko niedokrwistości u heterozygotów VHLR200W może być spowodowane łagodnym wzrostem aktywności HIF w normoksji. Wiadomo, że czynniki transkrypcyjne HIF regulują erytropoetynę, inhibitor aktywatora plazminogenu-1, receptor transferyny i czynnik wzrostu śródbłonka naczyniowego oraz regulują hepcydynę w dół.19,20 stężenia tych produktów, skorygowane o istotne współzmienne, przedstawiono w tabeli 3. Stwierdzono wyższe stężenia receptora transferrynowego (P = 0,026) i tendencję do zwiększenia czynnika wzrostu śródbłonka naczyniowego (P=0.14) i erytropoetyny (P=0,18) w grupie heterozygotów VHLR200W. Stężenia hepcydyny nie różniły się w zależności od genotypu VHL. Chociaż w tym badaniu nie stwierdzono istotnych różnic w stężeniach erytropoetyny we krwi krążącej pomiędzy heterozygotami vhlr200w a grupą kontrolną typu dzikiego VHL, istnieją dowody na bezpośrednią stymulację erytropoezy przez HIFs niezależnie od stężenia erytropoetyny, ponieważ homozygote erytropoezy vhlr200w wykazują zwiększoną odpowiedź na erytropoetynę.3,21 dane z modelu mysich sugerują, że oprócz pobudzania ekspresji erytropoetyny i receptora transferyny oraz obniżania ekspresji hepcydyny, HIF prawdopodobnie pobudza również erytropoezę poprzez mechanizm zależny od żelaza, który nie został jeszcze zdefiniowany.22
ograniczenie do tego badania jest mała wielkość próby. Aby potwierdzić obecne ustalenia i zidentyfikować inne możliwe subtelne korzyści stanu heterozygotycznego dla choroby autosomalnej recesywnej, wymagane byłoby badanie większej kohorty. Inną potencjalną wadą jest to, że ogólna częstość występowania niedokrwistości w tym badaniu wydaje się wysoka. Informacje na temat statusu hematologicznego dorosłych w Rosji w ogóle lub Chuvashia w szczególności są rzadkie. W naszym wcześniej opublikowanym badaniu z Chuvashia,8 częstość występowania niedokrwistości wśród dorosłych grup kontrolnych ze Wspólnoty była podobna do obecnego badania (24% ogółem, 34% u kobiet, 14% u mężczyzn) (V. Gordeuk, niepublikowane obserwacje, 2011).
podsumowując, poziom ochrony przed niedokrwistością może wyjaśniać przewagę heterozygotów dla allelu VHLR200W, pomimo wysokiej śmiertelności homozygotów. Ponadto przedstawione tutaj dane sugerują, że łagodne zwiększenie sygnalizacji HIF-1 i HIF-2 w normoksji nie wpływa na aktywność erytropoetyczną w normalnych warunkach fizjologicznych w stopniu, który zauważalnie zmieniłby stężenie hemoglobiny u zdrowych Heterozygotów Chuvash. Jednakże, gdy patologiczne zniewagi zwiększają zapotrzebowanie na erytropoezę, zwiększona sygnalizacja HIFs u heterozygotów może zwiększyć erytropoezę w dostrzegalnym stopniu, prowadząc do zapobiegania lub poprawy niedokrwistości. Tak więc skumulowany efekt heterozygotyczności VHLR200W może zapewnić stopień ochrony przed niedokrwistością, który może stanowić korzyść dla utrzymania lub nawet zwiększenia częstotliwości tego polimorfizmu genetycznego u ludzi. Ponadto, nasze wyniki sugerują, że podniesienie poziomu HIF-α poprzez farmakologiczne hamowanie PhD u ludzi może być bezpiecznym sposobem na zwiększenie poziomu erytropoetyny w celu korekcji i zapobiegania niedokrwistości i/lub w celu wytworzenia innych potencjalnie korzystnych aspektów odpowiedzi niedotlenienia.15
Przypisy
- finansowanie: wspierane częściowo przez grant N. UH1-HL03679 – 05 Z Narodowego Instytutu Serca, Płuc i krwi (VRG) i Biura Badań nad zdrowiem mniejszości, przez grant Amgen oraz przez granty NIH n. 1 R01 HL079912-01 (VRG) i R01 HL50077-14 (JTP).
- autorstwo i Ujawnienieinformacje dostarczone przez autorów na temat wypowiedzi osób wymienionych jako autorzy oraz w podziękowaniach są dostępne wraz z pełnym tekstem artykułu pod adresem www.haematologica.org.
- informacje finansowe i inne udostępniane przez autorów za pomocą ICMJE (www.icmje.org) jednolity Format ujawniania konkurencyjnych interesów jest również dostępny na stronie www.haematologica.org.
- otrzymane Dnia 07.04.2011 r.nałożone przez:
- Zmiana otrzymana 11.05.2011 r .
- Zaakceptowane 16 Maja 2011.
- Liu E, Percy MJ, Amos CI, Guan Y, Shete S, Stockton DW. Ogólnoświatowa Dystrybucja mutacji VHL 598c>T wskazuje na pojedyncze zdarzenie założycielskie. Krew. 2004; 103(5):1937-40. PubMedhttps://Doi. org / 10.1182 / blood-2003-07-2550google Scholar
- Cario H. dziecięce policytemie / erytrocytozy: klasyfikacja, diagnostyka, prezentacja kliniczna i leczenie. Ann Hematol. 2005; 84(3):137-45. PubMedhttps: / / doi.org / 10.1007 / s00277-004-0985-1Google Scholar
- Ang SO, Chen H, Hirota K, Gordeuk VR, Jelinek J, Guan Y. Zaburzenie homeostazy tlenu leży u podstaw wrodzonej czerwienicy Chuvash. Nat Genet. 2002; 32(4):614-21. PubMedhttps://doi.org / 10.1038 / ng1019Google Scholar
- Polyakova LA. Rodzinna erytrocytoza wśród mieszkańców Chuvash ASSR. Problemi Gematologii I perelivaniya Krovi. 1974; 10:30-6.
- Perrotta s, Nobili B, Ferraro m, Migliaccio C, Borriello a, Cucciolla V.Von Hippel-Lindau-policytemia zależna występuje endemicznie na wyspie Ischia. Krew. 2006; 107(2):514-9. PubMedhttps:/ / doi.org / 10.1182 / krew-2005-06-2422google Scholar
- Percy MJ, McMullin MF, JOWITT SN, Potter m, Treacy M, Watson WH, Lappin TR. Chuvash-Typ wrodzonej czerwienicy w 4 rodzinach pochodzenia azjatyckiego i zachodnioeuropejskiego. Krew. 2003; 102(3):1097-9. PubMedhttps://Doi. org / 10.1182 / blood-2002-10-3246Google Scholar
- Hickey MM, Lam JC, Bezman NA, Rathmell WK, Simon MC. mutacja von Hippela-Lindaua u myszy rekapituluje policytemię Chuvasha poprzez sygnalizację indukowanego hipoksją czynnika-2alpha i erytropoezę śledziony. J Clin Invest. 2007; 117(12):3879-89. PubMedhttps:/ / doi.org / 10.1172 / JCI32614Google Scholar
- Gordeuk VR, Sergueeva AI, Miasnikova GY, Okhotin D, Voloshin Y, Choyke PL. Wrodzone zaburzenie wykrywania tlenu: związek mutacji homozygotycznej czerwienicy Chuvash VHL z zakrzepicą i nieprawidłowościami naczyniowymi, ale nie guzami. Krew. 2004; 103(10):3924-32. PubMedhttps://Doi. org / 10.1182 / blood-2003-07-2535google Scholar
- Bushuev VI, Miasnikova GY, Sergueeva AI, Polyakova LA, Oksotin D, Gaskin PR. Endotelina-1, naczyniowy czynnik wzrostu śródbłonka i skurczowe ciśnienie tętnicze tętnicy płucnej u pacjentów z czerwienicą Chuvash. Haematologica. 2006; 91(6):744-9. PubMedGoogle Scholar
- 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
- 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 / dziennik.pmed.0030290google Scholar
- Formenti F, Constantin-Teodosiu D, Emmanuel Y, Cheeseman J, Dorrington KL, Edwards LM. Regulacja metabolizmu człowieka przez czynnik indukujący niedotlenienie. Proc Natl Acad sci USA. 2010; 107(28):12722-7. PubMedhttps://doi.org / 10.1073 / pnas.1002339107google Scholar
- Niu X, Miasnikova GY, Sergueeva AI, Polyakova LA, Okhotin DJ, Tuktanov NV. Zmienione profile cytokin u pacjentów z czerwienicą Chuvash. Am J Hematol. 2008; 84:74-8. Google Scholar
- Pastore YD, Jelinek J, Ang S, Guan Y, Liu E, Jedlickova K, Krishnamurti L, Prchal JT. Mutacje w genie VHL w sporadycznej pozornie wrodzonej policytemii. Krew. 2003; 101(4):1591-5. PubMedhttps://Doi. org / 10.1182 / blood-2002-06-1843google Scholar
- Bernhardt WM, Wiesener MS, Scigalla P, Chou J, Schmieder RE, Gunzler V, Eckardt KU. Hamowanie hydroksylaz prolilowych zwiększa wytwarzanie erytropoetyny w schyłkowej fazie rozwoju. J Am Soc Nephrol. 2011; 21(12):2151-6. Google Scholar
- Minamishima YA, Kaelin WG. Reaktywacja wątrobowej syntezy EPO u myszy po utracie doktoratu. Nauka. 2010; 329(5990):407. PubMedhttps://Doi.org / 10.1126 / science.1192811google Scholar
- Ganz T, Olbina G, Girelli D, Nemeth E, Westerman M. test immunologiczny dla ludzkiej surowicy hepcydyny. Krew. 2008; 112(10):4292-7. PubMedhttps://Doi. org / 10.1182 / blood-2008-02-139915GOOGLE Scholar
- seria raportów technicznych WHO. 1968. Google Scholar
- Liao H, Hyman MC, Lawrence DA, Pinsky DJ. Molekularna Regulacja genu PAI-1 przez hipoksję: udział Egr-1, HIF-1ALPHA i C / EBPalpha. FASEB J. 2007; 21 (3): 935-49. PubMedhttps://Doi.org / 10.1096 / fj.06-6285comGoogle Scholar
- Semenza GL. Regulacja homeostazy tlenu przez czynnik indukowany hipoksją 1. Fizjologia (Bethesda). 2009; 24:97-106. PubMedhttps://Doi.org / 10.1152 / physiol.00045.2008 Google Scholar
- Yoon D, Okhotin DV, Kim B, Okhotina y, Okhotin DJ, Miasnikova GY. Zwiększona wielkość narządów stałych u pacjentów z czerwienicą Chuvash oraz u myszy ze zmienioną ekspresją HIF – 1ALPHA i HIF-2alpha. J Mol Med. 2010; 88(5):523-30. PubMedhttps:/ / doi.org / 10.1007/s00109-010-0599-0Google Scholar
- 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