heterozygotfördelen med Chuvash polycythemia VHLR200W-mutationen kan vara skydd mot anemi

Posted on by admin

Abstrakt

groddlinjen förlust av funktion VHLR200W-mutationen är vanlig i Chuvashia, Ryssland och förekommer i andra delar av världen. Vhlr200w homozygoter har förhöjda hypoxi inducerbar faktor (HIF)-1 och HIF-2 nivåer, ökad hemoglobinkoncentration, benägenhet för trombos och tidig dödlighet. Eftersom mutationen kvarstår från ett gammalt ursprung antog vi att det finns en heterozygotfördel. Trettiofyra vhlr200w heterozygoter och 44 kontroller över 35 år från Chuvashia, Ryssland studerades. Anemi definierades som hemoglobin mindre än 130 g/L hos män och mindre än 120 g/l hos kvinnor. Mild anemi var närvarande i 15% av vhlr200w heterozygoter och 34% av kontrollerna utan en muterad VHL-allel. Genom multivariat logistisk regression reducerades oddsen för anemi uppskattningsvis 5,6 gånger i vhlr200w heterozygoter jämfört med kontroller (95% konfidensintervall 1,4–22,7; P=0.017). Sammanfattningsvis kan heterozygositet för VHLR200W ge skydd mot anemi; sådant skydd kan förklara persistensen av denna mutation.

introduktion

r200w-mutationen av von Hippel Lindau-genen (VHL) finns på samma haplotyp hos nästan alla personer med heterogen ras och etnisk bakgrund, vilket indikerar att mutationen kan ha sitt ursprung i en grundare före divergens av mänskliga raser.1 Det finns bara ett rapporterat undantag från denna genetiska koppling.2 homozygositet för VHLR200W är ansvarig för Chuvash polycythemia, den första erkända medfödda störningen av augmented hypoxia sensing.3 Chuvash polycythemia är vanligt i Chuvash Republiken ryska Federationen4 och på den italienska ön Ischia;5 tillståndet förekommer också i andra delar av världen.2,6 Tjuvasjiska polycytemi kännetecknas av ökade nivåer av HIF-1 och HIF-2 under omgivnings syrebetingelser3,7 och uppreglering av ett antal målgener av HIF.3,8,9 kliniska manifestationer inkluderar lägre systemiskt blodtryck, högre lungartärtryck och andra förändringar i pulmonell vaskulär fysiologi, åderbråck, vertebrala och hepatiska hemangiom, lägre antal vita blodkroppar och blodplättar, ökade serumkoncentrationer av inflammatoriska cytokiner, förändringar i plasmakoncentrationer av tiol, arteriell och venös trombos, större blödningsepisoder, cerebrala vaskulära händelser och för tidig dödlighet. Till skillnad från von Hippel Lindau cancer predispositionssjukdom har maligna tumörer som är typiska för detta syndrom inte hittats, och ingen ökad risk för cancer har visats.8-13

givet ett negativt urval för vhlr200w homozygoter, bör mutationen associeras med någon typ av heterozygotfördel, om än liten. Effekten av heterozygositet för VHLR200W är emellertid inte känd. Endast sällsynta fall av polycytemi associerad med vhlr200w heterozygositet har rapporterats.2,6,14 i en studie som inkluderade 9 Chuvash VHLR200W heterozygoter och 77 Chuvash-deltagare med normala VHL-alleler hade vhlr200w heterozygoter signifikant lägre systemiskt blodtryck och högre serum PAI-1-koncentrationer. Dessutom, även om ingen vhlr200w heterozygot var polycytemisk, var den genomsnittliga hemoglobinkoncentrationen högre med 4 g/L men denna skillnad var inte statistiskt signifikant.8

den aktuella studien genomfördes för att prospektivt bestämma om heterozygoter för VHLR200W har urskiljbara fysiologiska och kliniska skillnader från individer utan en muterad VHL-allel, och om sådana skillnader finns, för att överväga om de kan representera en heterozygotfördel. Vi sökte tidigare efter ett möjligt skydd av vhlr200w heterozygoter från eklampsi, en viktig orsak till moderns sjuklighet och dödlighet som är relaterad till dysreglering av HIF-1-reglerad VEGF, men detta validerades inte (Gordeuk et al., opublicerade data, 2011). I denna studie undersökte vi effekten av vhlr200w heterozygositet på anemi i ett annars omarkerat Chuvashprov. Vi postulerade att identifieringen av någon vhlr200w heterozygot fördel kan peka på potentiella fördelar med kronisk förstärkning av HIFs av farmakologiska medel, såsom hämmare av doktorer.15,16

Design och metoder

studiemål

studiemålet var att jämföra kliniska och molekylära egenskaper hos en grupp vhlr200w heterozygoter över 35 år och ett liknande antal kontroller utan en muterad VHL-allel över 35 år i Ryska federationen. Budgetbegränsningar begränsade studien till mindre än 80 forskningsdeltagare.

forskningsprotokoll

Howard University Institutional Review Board godkände forskningen och alla deltagare gav skriftligt informerat samtycke. Studien genomfördes i Ryska federationens autonoma republik, som ligger cirka 650 kilometer sydost om Moskva längs Volga-floden. Vhlr200w heterozygoter över 35 år identifierades genom att studera första graders familjemedlemmar till patienter med Chuvash polycytemi. För övrigt, opåverkade, orelaterade kontroller, också av Chuvash etnicitet, och av liknande ålder och könsfördelning registrerades från samhället i samma geografiska område i Chuvashia utan tidigare kunskap om deras hälsotillstånd. Studiedeltagarna, som var i sitt vanliga hälsotillstånd, kännetecknades av medicinsk historia, fysisk undersökning inklusive blodtryck och kroppsvikt och laboratorietester av perifert blod.

laboratorieprocedurer

fullständigt blodantal utfördes av en automatiserad analysator (Sysmex XT 2000i, Sysmex Corporation, Kobe, Hyogo, Japan). Serumferritinkoncentrationen bestämdes genom enzymimmunanalys (Ramco Laboratories Inc., Stafford, TX, USA). Plasmakoncentrationer av VEGF och serumkoncentrationer av erytropoietin och löslig transferrinreceptor bestämdes genom enzymbunden immunosorbentanalys (ELISA) (R& D Systems, Minneapolis, MN, USA). Plasmakoncentrationen av PAI-1 bestämdes också av ELISA (Innovative Research, Inc., Novi, MI, USA). Hepcidinkoncentrationen i Serum mättes med konkurrerande ELISA som tidigare beskrivits.17 genotypning för VHLR200W utfördes med PCR som tidigare beskrivits.8

statistik

den primära studiejämförelsen var mellan vhlr200w heterozygoter och genotypiskt normala försökspersoner. Analys av kontinuerliga variabler gjordes genom Studentens t-test (efter normal transformation) eller genom variansanalys med justering för signifikanta kovariater. Analys av kategoriska variabler var genom Pearsons 2-test eller genom logistisk regression med justering för andra signifikanta variabler. Skeva kontinuerliga variabler loggtransformerades för att approximera en normalfördelning. Analyser utfördes med Stata 10.1 (StatCorp., College Station, TX, USA).

finansieringskällans Roll

Amgen hjälpte till i utformningen av studien men Dr.Gordeuk hade fullt ansvar för att genomföra och genomföra studien, samla in, hantera och tolka data och skriva manuskriptet.

resultat och diskussion

de kliniska egenskaperna hos studiedeltagarna sammanfattas i Tabell 1 enligt VHL-genotyp. Medelvärdet för MCV var lägre bland vhlr200w heterozygoter (P=0,033) och antalet vita blodkroppar var högre (P=0,036). Serumferritinkoncentrationerna var likartade i vhlr200w heterozygoter och kontroller. Medelvärdet (standardavvikelse ) hemoglobinkoncentration var 134 (14) g/L i vhlr200w heterozygoter och 128 (16) g/L i kontrollerna utan en muterad VHL-allel (P=0, 10). Studieprovstorleken på 78 har en effekt på 0,50 för att detektera den observerade 6 g/L-skillnaden i hemoglobinkoncentration mellan vhlr200w heterozygoter och kontroller vid en signifikansnivå av P<0,05. En provstorlek på 170 skulle ha en effekt på 0,8 för att detektera en sådan skillnad och en provstorlek på 230 skulle ha en effekt på 0,9.

med Världshälsoorganisationens definition av hemoglobin (mindre än 130 g/L hos män och mindre än 120 g/l hos kvinnor) var 18 20 (26%) av de 77 studiedeltagarna anemiska (Tabell 2) och prevalensen efter kön var 15 (32%) av 47 kvinnor och 5 (17%) av 30 män. Anemin var mild och associerad med minskningar i MCHC (P=0,002), ferritinkoncentration (P=0,007) och hepcidinkoncentration (P=0,009) och en ökning av erytropoietinkoncentrationen (P=0,06; tabell 3), vilket tyder på att anemin huvudsakligen kan ha varit relaterad till järnbrist.

Tabell 1.Kliniska egenskaper hos studiedeltagare enligt VHL-genotyp.*

förekomsten av anemi var 15% i vhlr200w-heterozygoterna och 34% i kontrollerna (P=0, 061 genom Pearsons Doggy-test). I en logistisk regressionsanalys som justerades för ålder, kön och en interaktion mellan ålder och kön var de uppskattade oddsen för anemi 5,6 gånger lägre i vhlr200w heterozygoter än kontrollerna (95% konfidensintervall 1,4-22,7; P=0,017). Bland de 5 vhlr200w-heterozygoterna med anemi hade en 39-årig kvinna en serumferritinkoncentration på 6 Kg/L och hepcidin på 2,5 ng/mL, vilket indikerar järnbrist och 3 kvinnor och en man hade oförklarlig anemi. Bland de 15 kontrollerna med anemi hade sex kvinnor 53 år eller yngre serumferritinkoncentration mindre än 20 Kg/L och hepcidin mindre än 21 ng/mL vilket indikerar järnbrist. Två män i kontrollgruppen hade förändringar som överensstämde med alkoholeffekt (makrocytos och en historia av alkoholkonsumtion), en man och 4 kvinnor Under 60 år hade oförklarlig anemi och en man och 2 kvinnor över 65 år hade annars oförklarlig anemi (vanligtvis kallad oförklarlig anemi hos äldre). Således tyder denna studie på att, i motsats till de skadliga effekterna av homozygositet för VHLR200W i form av Chuvash polycytemi, kan heterozygositet för VHLR200W leda till skydd mot anemi. Baserat på våra data kan denna skyddsmekanism gälla järnbristanemi och anemi i allmänhet; huruvida det är relevant för anemi av inflammation eller anemi hos äldre i synnerhet kan inte besvaras i denna relativt lilla studie. Dessa frågor kan emellertid behandlas i en större studie på människor och i experiment som använder en musmodell av Chuvash polycytemi.7

Tabell 2.Kliniska egenskaper hos studiedeltagare enligt närvaro eller frånvaro av anemi (hemoglobin <130 g/dL män, <120 g/dL kvinnor).*

det verkar möjligt att den observerade lägre risken för anemi hos vhlr200w heterozygoter kan bero på en mild ökning av HIF-aktiviteten i normoxi. HIF-transkriptionsfaktorer är kända för att reglera erytropoietin, plasminogenaktivatorhämmare-1, transferrinreceptor och vaskulär endoteltillväxtfaktor och nedreglera hepcidin.19,20 koncentrationer av dessa produkter justerade för signifikanta kovariater presenteras i tabell 3. Det fanns högre transferrinreceptorkoncentrationer (P=0,026) och en trend till högre vaskulär endoteltillväxtfaktor (P=0.14) och erytropoietin (P=0,18) koncentrationer bland vhlr200w heterozygoter. Hepcidinkoncentrationerna skilde sig inte åt med VHL-genotyp. Även om det inte fanns några signifikanta skillnader i cirkulerande erytropoietinkoncentrationer mellan vhlr200w heterozygoter och VHL vildtypskontroller i denna studie, finns det bevis för direkt stimulering av erytropoes av HIFs oberoende av erytropoietinkoncentrationen, eftersom vhlr200w homozygot erytroidprogenatorer har ett ökat svar på erytropoietin.3,21 bevis från en musmodell tyder på att HIF, förutom att främja erytropoietin-och transferrinreceptoruttryck och nedreglerande hepcidinuttryck, sannolikt också stimulerar erytropoes med en järnberoende mekanism som ännu inte definierats.22

tabell 3.Produkter av HIF-reglerade gener i studiedeltagare enligt VHL-genotyp.*

en begränsning till denna studie är den lilla provstorleken. För att bekräfta föreliggande fynd och identifiera andra eventuellt subtila fördelar med heterozygot tillstånd för en autosomal recessiv sjukdom, skulle studie av en större kohort krävas. En annan potentiell nackdel är att den totala förekomsten av anemi i denna studie verkar hög. Information om den hematologiska statusen hos vuxna i Ryssland i allmänhet eller Chuvashia i synnerhet är knapp. I vår tidigare publicerade studie från Chuvashia,8 förekomsten av anemi bland vuxna kontroller från samhället liknade den nuvarande studien (24% totalt, 34% hos kvinnor, 14% hos män) (V. Gordeuk, opublicerade observationer, 2011).

Sammanfattningsvis kan en skyddsnivå mot anemi förklara en heterozygotfördel för vhlr200w-allelen, trots homozygoternas höga dödlighet. Vidare tyder de data som presenteras här på att milda ökningar av HIF-1 och HIF-2-signalering i normoxi inte äventyrar erytropoietisk aktivitet under normala fysiologiska förhållanden i en grad som märkbart skulle förändra hemoglobinkoncentrationen hos friska Tjuvash heterozygoter. Men när en patologisk förolämpning ökar efterfrågan på erytropoies kan ökad signalering av HIFs i heterozygoter öka erytropoiesen i en märkbar grad, vilket resulterar i antingen förebyggande eller förbättring av anemi. Således kan den kumulativa effekten av vhlr200w heterozygositet ge en grad av skydd mot anemi som kan ge en fördel för att upprätthålla eller till och med öka frekvensen av denna genetiska polymorfism hos människor. Vidare tyder våra resultat på att höjande nivåer av HIF-Macau genom farmakologisk hämning av doktorer hos människor kan vara ett säkert sätt att öka erytropoietinnivåerna för korrigering och förebyggande av anemi och/eller för att producera andra potentiellt fördelaktiga aspekter av det hypoxiska svaret.15

fotnoter

  • finansiering: stöds delvis av bidrag n. UH1-HL03679-05 från National Heart, Lung and Blood Institute (VRG) och Office of Research on Minority Health, med bidrag från Amgen och av NIH-bidrag n. 1 R01 HL079912-01 (VRG) och R01 HL50077-14 (JTP).
  • författarskap och Avslöjandeinformationen från författarna om bidrag från personer som listas som författare och i bekräftelser finns med den fullständiga texten i detta dokument på www.haematologica.org.
  • finansiella och andra upplysningar som tillhandahålls av författarna som använder ICMJE (www.icmje.org) enhetligt Format för upplysningar om konkurrerande intressen finns också på www.haematologica.org.
  • mottagen 7 April 2011.
  • Revision mottagen 11 maj 2011.
  • Godkänd 16 Maj 2011.
  1. Liu E, Percy MJ, Amos CI, Guan Y, Shete S, Stockton DW. Den globala distributionen av VHL 598C&gt;t-mutationen indikerar en enda grundhändelse. Blod. 2004; 103(5):1937-40. PubMedhttps: / / doi. org / 10.1182 / blod-2003-07-2550google Scholar
  2. Cario H. Barndomspolycytemi / erytrocytoser: klassificering, diagnos, klinisk presentation och behandling. Ann Hematol. 2005; 84(3):137-45. PubMedhttps: / / doi. org / 10.1007 / s00277-004-0985-1Google Scholar
  3. Ang så, Chen H, Hirota K, Gordeuk VR, Jelinek J, Guan Y. Störning av syrehomeostas ligger till grund för medfödd Chuvash polycytemi. Nat Genet. 2002; 32(4):614-21. PubMedhttps: / / doi. org / 10.1038 / ng1019Google Scholar
  4. Polyakova LA. Familjär erytrocytos bland invånarna 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-beroende polycytemi är endemisk på ön Ischia: identifiering av ett nytt kluster. Blod. 2006; 107(2):514-9. PubMedhttps: / / doi. org / 10.1182 / blod-2005-06-2422Google forskare
  6. Percy MJ, McMullin MF, Jowitt SN, Potter M, Treacy M, Watson WH, Lappin TR. Chuvash-typ medfödd polycytemi i 4 familjer av Asiatisk och västeuropeisk anor. Blod. 2003; 102(3):1097-9. PubMedhttps: / / doi. org / 10.1182 / blod-2002-10-3246Google forskare
  7. Hickey MM, Lam JC, Bezman NA, Rathmell WK, Simon MC. von Hippel-Lindau-mutation hos möss rekapitulerar Chuvash-polycytemi via hypoxi-inducerbar faktor-2alpha-signalering och mjält erytropoies. J Clin Investera. 2007; 117(12):3879-89. PubMedhttps: / / doi. org / 10.1172 / JCI32614Google forskare
  8. Gordeuk VR, Sergueeva AI, Miasnikova GY, Okhotin D, Voloshin Y, Choyke PL. Medfödd störning av syreavkänning: förening av homozygot Chuvash polycythemia VHL-mutation med trombos och vaskulära abnormiteter men inte tumörer. Blod. 2004; 103(10):3924-32. PubMedhttps: / / doi. org / 10.1182 / blod-2003-07-2535Google forskare
  9. Bushuev VI, Miasnikova GY, Sergueeva AI, Polyakova LA, Okhotin D, Gaskin PR. Endotelin-1, vaskulär endoteltillväxtfaktor och systoliskt lungartärtryck hos patienter med Chuvash polycytemi. 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 / tidning.pmed.0030290Google Scholar
  12. Formenti F, Constantin-Teodosiu D, Emmanuel Y, Cheeseman J, Dorrington KL, Edwards LM. Reglering av mänsklig metabolism genom hypoxi-inducerbar faktor. Proc Natl Acad Sci USA. 2010; 107(28):12722-7. PubMedhttps: / / doi. org / 10.1073 / pnas.1002339107google forskare
  13. Niu X, Miasnikova GY, Sergueeva AI, Polyakova LA, Okhotin DJ, Tuktanov NV. Förändrade cytokinprofiler hos patienter med Chuvash polycytemi. 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-genen i sporadisk uppenbarligen medfödd polycytemi. Blod. 2003; 101(4):1591-5. PubMedhttps: / / doi. org / 10.1182 / blod-2002-06-1843Google forskare
  15. Bernhardt WM, Wiesener MS, Scigalla P, Chou J, Schmieder RE, Gunzler V, Eckardt KU. Hämning av prolylhydroxylaser ökar erytropoietinproduktionen i ESRD. J Am Soc Nephrol. 2011; 21(12):2151-6. Google Scholar
  16. Minamishima YA, Kaelin WG. Reaktivering av hepatisk EPO-syntes hos möss efter PHD-förlust. Vetenskap. 2010; 329(5990):407. PubMedhttps: / / doi. org / 10.1126 / science.1192811google Scholar
  17. Ganz t, Olbina G, Girelli D, Nemeth E, Westerman M. immunanalys för humant serum hepcidin. Blod. 2008; 112(10):4292-7. PubMedhttps: / / doi. org / 10.1182 / blod-2008-02-139915GOOGLE Scholar
  18. WHO teknisk rapport serie. 1968. Google Scholar
  19. Liao H, Hyman MC, Lawrence DA, Pinsky DJ. Molekylär reglering av PAI-1-genen genom hypoxi: bidrag från Egr-1, HIF-1alpha och C/EBPalpha. FASEB J. 2007; 21 (3): 935-49. PubMedhttps: / / doi. org / 10.1096 / fj.06-6285comGoogle forskare
  20. Semenza GL. Reglering av syrehomeostas genom hypoxi-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. Ökad storlek på fasta organ hos patienter med Chuvash polycytemi och hos möss med förändrat uttryck av HIF-1alpha och 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

Lämna ett svar

Din e-postadress kommer inte publiceras.