Αλληλεπίδραση Γονιδίων - Περιβάλλοντος στο Άσθμα: Τι γνωρίζουμε σήμερα;

Transcript

1 Ειδικά Άρθρα για το Άσθμα Αλληλεπίδραση Γονιδίων - Περιβάλλοντος στο Άσθμα: Τι γνωρίζουμε σήμερα; Ελευθέριος Ζέρβας 1, John W. Holloway 2-3, Βάλια Κεχαγιά η Πνευμονολογική Κλινική και Κέντρο Άσθματος, Νοσοκομείο Νοσημάτων Θώρακος «Η ΣΩΤΗΡΙΑ», Αθήνα, Ελλάδα 2 Clinical and Experimental Sciences, Faculty of Medicine. University of Southampton, Southampton General Hospital, Southampton, United Kingdom 3 Human Development and Health, Faculty of Medicine University of Southampton, Southampton General Hospital, Southampton, United Kingdom Λέξεις- Κλειδιά: - άσθμα - γονίδια - περιβάλλον - αλληλεπίδραση - ανασκόπηση Αλληλογραφία: Ελευθέριος Ζέρβας, Πνευμονολόγος, 7η Πνευμονολογική Κλινική και Κέντρο Άσθματος, Νοσοκομείο Νοσημάτων Θώρακος «Η ΣΩΤΗΡΙΑ», Μεσογείων 152, Αθήνα, Ελλάδα Τηλ.: , Fax: , lefzervas@ath.forthnet.gr lefzervas@yahoo.gr Εισαγωγή Το άσθμα είναι μια σύνθετη νόσος του αναπνευστικού που χαρακτηρίζεται από επεισόδια μεταβλητής απόφραξης των αεραγωγών με κλινικά συμπτώματα όπως συριγμός, βήχας και δύσπνοια. Ο κλασικός ορισμός του άσθματος που αναφέρεται σε μια ενιαία ασθένεια αρχίζει να χάνει ισχύ και αναδύεται η ιδέα ότι το άσθμα είναι μια νοσολογική οντότητα ή ένα σύνδρομο που αποτελείται από διαφορετικούς φαινότυπους, στους οποίους εμπλέκονται διαφορετικοί παθογενετικοί μηχανισμοί 1,2. Αυτή η αντίληψη βασίζεται στον μεγάλο αριθμό ασθματικών φαινοτύπων που έχουν περιγραφεί καθώς επίσης στους πολυάριθμους παράγοντες κινδύνου αλλά και παθογενετικούς μηχανισμούς που έχουν ανακαλυφθεί 3-5. To άσθμα και οι σχετιζόμενοι με αυτό φαινότυποι, είναι μία πολύπλοκη νόσος που οφείλεται σε διάφορους περιβαλλοντικούς και γενετικούς παράγοντες. Είναι δε γνωστό ότι η ανάπτυξη κάθε πολύπλοκης νόσου ή συνδρόμου είναι μια διαδικασία που εξαρτάται από την αλληλεπίδραση των παραγόντων αυτών, όπως γονίδια με γονίδια, περιβάλλον με περιβάλλον και γονίδια με περιβάλλον, μέσα σε ένα πολύπλοκο βιολογικό σύστημα 6. Μέσα λοιπόν από χρόνια έρευνας και προσπάθειας, εκατοντάδες γενετικοί και περιβαλλοντικοί παράγοντες έχουν συσχετιστεί με το άσθμα 7,8. Παρά όμως τις προσπάθειες, μόνο λίγοι από αυτούς τους παράγοντες έχουν γίνει ευρέως αποδεκτοί. Οι δύο κύριοι λόγοι αυτής της δυσκολίας είναι η ετερογένεια των φαινοτύπων του άσθματος και η εγγενής πολυπλοκότητα της νόσου. Περιβαλλοντικοί παράγοντες στο άσθμα Η άνοδος του επιπολασμού του άσθματος κατά τα τελευταία 50 χρόνια υποδηλώνει τη σημασία της περιβαλλοντικής έκθεσης στην εμφάνιση του άσθματος, καθώς η γενετική προδιάθεση του πληθυσμού δεν μπορεί να αλλάξει σε τόσο σύντομο χρονικό διάστημα. Σε μια μελέτη που έγινε από τον Παγκόσμιο Οργανισμό Υγείας, εκτιμήθηκε ότι το 44% του άσθματος παγκοσμίως οφείλεται στο περιβάλλον 9. Η ρύπανση του αέρα, τόσο στους εξωτερικούς όσο και σε εσωτερικούς χώρους, πιστεύεται ότι σχετίζεται με την εμφάνιση, τη χρονιότητα αλλά και τις παροξύνσεις του άσθματος 10. Οι σημαντικότεροι ατμοσφαιρικοί ρύποι είναι τα εισπνεόμενα αιωρούμενα σωματίδια, το όζον, το διοξείδιο του αζώτου, το διοξείδιο του θείου και τα σωματίδια του ντήζελ 11. Πολυάριθμες μελέτες έχουν αναδείξει το ρόλο αυτών

2 ΠΝΕΥΜΩΝ Τεύχος 1ο, Τόμος 25ος, Ιανουάριος - Μάρτιος των ρύπων στις παροξύνσεις του άσθματος 11,12 και, σε μικρότερο βαθμό, στην εμφάνιση του άσθματος 13,14. Επίσης, η έκθεση σε ρύπους του αέρα σε εσωτερικούς χώρους έχει συσχετιστεί με το άσθμα με παρόμοιο τρόπο με την εξωτερική ατμοσφαιρική ρύπανση. Οι πιο μελετημένοι ρύποι σε εσωτερικούς χώρους είναι αυτοί που εκλύονται από τα προϊόντα καύσης που χρησιμοποιούνται για θέρμανση και μαγείρεμα, ο καπνός του τσιγάρου (ETS), η μούχλα και η υγρασία 15. Η συσχέτιση της περιβαλλοντικής έκθεσης στον καπνό του τσιγάρου (ETS) με την εμφάνιση αλλά και τη σοβαρότητα του άσθματος είναι ισχυρή και σταθερή τόσο σε in vitro όσο και σε in vivo μελέτες 13, Με τον κίνδυνο εμφάνισης άσθματος έχει επίσης συσχετιστεί η ευαισθητοποίηση σε κοινά αεροαλλεργιογόνα κατά τα πρώτα έτη της ζωής Τα ακάρεα της οικιακής σκόνης (HDM) είναι το πιο καλά μελετημένο από τα αλλεργιογόνα Άλλοι παράγοντες που συνδέονται με το άσθμα είναι ευαισθητοποίηση σε αλλεργιογόνα των κατοικίδιων ζώων 19,25,26, της γύρης 13,27,28 και η παραγωγή ειδικής IgE για είδη μυκήτων που υπάρχουν στη μούχλα Επιπλέον, ιογενείς λοιμώξεις του αναπνευστικού (κυρίως αναπνευστικός συγκυτιακός ιός (RSV) και ρινοϊός (RV)) έχουν συσχετιστεί με την εμφάνιση και τις παροξύνσεις του άσθματος τόσο σε παιδιά όσο και σε ενήλικες Άλλοι περιβαλλοντικοί παράγοντες, που έχουν συσχετιστεί με φαινοτύπους του άσθματος είναι το κάπνισμα 35,36, η παχυσαρκία 37 και η διατροφή 38,39. Επίσης, έχει αποδειχθεί ότι διάφοροι επαγγελματικοί παράγοντες εμπλέκονται στην εμφάνιση ή στις παροξύνσεις άσθματος και υπολογίζεται ότι προκαλούν περίπου το 9-15% του άσθματος σε ενηλίκους ασθενείς 40. Οι παράγοντες που μπορεί να είναι αιτία επαγγελματικού άσθματος διακρίνονται σε ουσίες υψηλού μοριακού βάρους (πρωτεΐνες ζωικής ή φυτικής προέλευσης και latex) και χαμηλού μοριακού βάρους (ισοκυανιούχα, ανυδρίτες, ορισμένα μέταλλα όπως άλατα λευκόχρυσου, απορρυπαντικά και σκόνες ξύλου) 40,41. Γενετικοί παράγοντες στο άσθμα Ο ρόλος των γενετικών παραγόντων στο άσθμα και την ατοπία είναι αδιαμφισβήτητος. Οι πρώτες ενδείξεις προήλθαν από την παρατήρηση ότι η νόσος έχει οικογενή κατανομή. Επιπλέον, μελέτες σε διδύμους έχουν δείξει ότι υπάρχει ένα γενετικό στοιχείο στην εμφάνιση του άσθματος, με την κληρονομικότητα να εκτιμάται μεταξύ 0.36 και Η πρώτη μελέτη που συνδύασε έναν ειδικό γενετικό τόπο (χρωμόσωμα 11q13) με το άσθμα δημοσιεύθηκε το Από τότε, σε περισσότερες από 1000 δημοσιεύσεις, έχουν αναφερθεί πολυμορφισμοί σε περισσότερα από 200 υποψήφια γονίδια, που συνδέονται με το άσθμα ή ένα σχετιζόμενο με αυτό φαινότυπο. Σε γενικές γραμμές, τρεις κύριες προσεγγίσεις έχουν χρησιμοποιηθεί για τον προσδιορισμό του προδιαθεσικού γενετικού επίτοπου σε πολύπλοκες ασθένειες, όπως το άσθμα: ανάλυση γενετικής διασύνδεσης (linkage analysis), ανάστροφη γενετική ή κλωνοποίηση γονιδιακών τόπων (positional cloning) και μελέτες γενετικής συσχέτισης (genetic association studies). Η ανάλυση γενετικής διασύνδεσης (linkage analysis) ελέγχει τη διασύνδεση γενετικών δεικτών με ένα γνώρισμα ενδιαφέροντος (στην προκειμένη περίπτωση το άσθμα), χωρίς την ύπαρξη κάποιας προηγούμενης υπόθεσης 46, χρησιμοποιώντας σύντομες διαδοχικές επαναλήψεις πολυμορφισμών (STRPs) και ανάλυση μονονουκλεοτιδικών πολυμορφισμών (SNPs). Αναλύσεις γενετικής διασύνδεσης στο άσθμα οδήγησαν στην ανακάλυψη περισσότερων από 20 γενετικών επιτόπων που φαίνεται να σχετίζονται με τη νόσο 47. Ωστόσο, οι πιο ενδιαφέρουσες περιοχές είναι αυτές που έχουν δώσει επαναλήψιμα αποτελέσματα σε διαφορετικούς πληθυσμούς: 2p, 4q, 5q31-33, 6p21-24, 11q13-21, 12q21-24, 13q12-14, 16q21-23 και 19q 47. Σε μια πρόσφατη μετανάλυση 20 μελετών γενετικής διασύνδεσης ολόκληρου του γονιδιώματος σε οικογένειες από την Ευρώπη, διαπιστώθηκε συσχέτιση του άσθματος με δύο συγκεκριμένες γονιδιακές περιοχές: 2p21 - p14 και 6p Μόλις ανιχνευθεί με τη χρήση τεχνικών, όπως η ανάλυση γενετικής διασύνδεσης, ένα σύνολο δεικτών κοντά σε ένα επίτοπο που προδιαθέτει για την εμφάνιση μιας ασθένειας, ακολουθεί μελέτη λεπτομερούς χαρτογράφησης (finemapping) και ανάλυση και κλωνοποίηση των γονιδιακών τόπων (positional cloning) για τον εντοπισμό των υπεύθυνων γονιδίων και μεταλλάξεων αυτών 49. Μέχρι σήμερα, με την εφαρμογή αυτής της τεχνικής έχουν αναγνωριστεί αρκετά γονίδια αν και η λειτουργία τους παραμένει ασαφής. Το γονίδιο ADAM33 στο χρωμόσωμα 20p ήταν το πρώτο που ανακαλύφθηκε με αυτή την τεχνική, ως ένα γονίδιο που προδιαθέτει για την εμφάνιση άσθματος και βρογχικής υπεραντιδραστικότητας 50. Άλλα γονίδια που συσχετίστηκαν με τον φαινότυπο των αλλεργικών ασθενειών και προσδιορίστηκαν με την κλωνοποίηση γονιδιακών τόπων (positional cloning), συμπεριλαμβάνουν τα DPP10 και IL1RN στο χρωμόσωμα 2q 51,52, PCDH1, CYFIP2 και SPINK5 στο χρωμόσωμα 5q 53-55, HLAG στο χρωμόσωμα 6p 56, GPRA στο χρωμόσωμα 7p 57, PHF11 στο χρωμόσωμα 13q 58, PTGDR στο χρωμόσωμα 14q 59 και PLUAR στο χρωμόσωμα Οι μελέτες γενετικής συσχέτισης (genetic association studies) αναζητούν στατιστική συσχέτιση μεταξύ ενός ή περισσοτέρων γενετικών πολυμορφισμών και ενός

3 72 ΠΝΕΥΜΩΝ Τεύχος 1ο, Τόμος 25ος, Ιανουάριος - Μάρτιος 2012 γνωρίσματος. Δύο είδη προσεγγίσεων έχουν αναπτυχθεί ανάλογα με την ύπαρξη ή όχι προηγούμενης υπόθεσης και τον αριθμό των πολυμορφισμών που αξιολογούνται: μελέτες με υποψήφιο γονίδιο (candidate gene studies) και πρόσφατα, μελέτες συσχέτισης σε όλο το γονιδίωμα (genome-wide association studies - GWAS). Στις μελέτες με υποψήφιο γονίδιο (candidate gene studies), ένα συγκεκριμένο γονίδιο (ή ένας αριθμός γονιδίων), επιλέγεται για μελέτη με βάση τη βιολογική δράση αυτού του γονιδίου ή την υπόθεση που έχει διαμορφωθεί από πριν για πιθανή συσχέτιση του γονιδίου με τον φαινότυπο που ενδιαφέρει 61. Τα περισσότερα από τα γονίδια, που ξέρουμε σήμερα ότι σχετίζονται με το άσθμα, έχουν αναγνωριστεί μέσα από μελέτες υποψήφιων γονιδίων (candidate gene studies). Ωστόσο, περιέργως λίγα από αυτά τα υποψήφια γονίδια έχουν τεκμηριωθεί και αναπαραχθεί σε πολλές μελέτες, ενώ πολλά άλλα έχουν εξεταστεί και έχουν αποτύχει να δώσουν αναπαραγώγιμα αποτελέσματα 62. Τα γονίδια που έχουν αναπαραχθεί σε μεγάλο βαθμό περιλαμβάνουν το γονίδιο του β2 αδρενεργικού υποδοχέα ADRB , τις κυτοκίνες, υποδοχείς, πρωτεΐνες σήματος και μεταγραφικούς παράγοντες που εμπλέκονται στην Th1 και Th2 διαφοροποίηση των Τ-κυττάρων, όπως η IL4, IL4RA, IFNG, IFNGR1, STAT6, GATA3 και TBX και τα γονίδια που εμπλέκονται στην κυτταρική απάντηση που χαρακτηρίζει τις ατοπικές νόσους, όπως η IL13 και ο υποδοχέας της και το γονίδιο FCER1B Στην πιο πρόσφατη εξέλιξη των γενετικών μελετών, στις μελέτες συσχέτισης σε όλο το γονιδίωμα (genomewide association studies - GWAS), ένα πυκνό σύνολο μονονουκλεοτιδικών πολυμορφισμών (SNPs) κατά μήκος όλου του γονιδιώματος υπόκειται σε γονοτυπική ανάλυση για να διερευνηθεί η πιο κοινή γενετική παραλλαγή για ένα συγκεκριμένο γνώρισμα (π.χ. άσθμα) 76. Όπως και στις μελέτες με υποψήφιο γονίδιο (candidate gene studies), ο σχεδιασμός των μελετών αυτών διευκολύνει τη συλλογή ενός μεγάλου αριθμού ασθενών και μαρτύρων για την ανάλυση, αυξάνοντας την στατιστική ισχύ των μελετών αυτών. Από την άλλη ωστόσο, επιτρέπει μια αναζήτηση για παραλλαγές γονιδίων χωρίς την ανάγκη προϋπάρχουσας υπόθεσης σύνδεσης με τη νόσο, αποκαλύπτοντας έτσι νέους στόχους για τους ερευνητές. Μέχρι σήμερα, έχουν δημοσιευτεί δώδεκα μελέτες συσχέτισης σε όλο το γονιδίωμα (genome-wide association studies - GWAS), αναζητώντας γονιδιακούς επίτοπους για το άσθμα 77. Η πρώτη αποκάλυψε ένα νέο γονιδιακό επίτοπο στο χρωμόσωμα 17q21 που περιελάμβανε τα γονίδια ORMDL3, GSDMB και ZPBP2 78. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι κανένα από αυτά τα γονίδια δεν θα είχαν επιλεγεί σε μελέτες με υποψήφιο γονίδιο (candidate gene studies), με βάση την τρέχουσα γνώση που αφορά τις λειτουργίες των γονιδίων αυτών. Ωστόσο, το εύρημα αυτό έχει αναπαραχθεί σταθερά σε πολλαπλούς πληθυσμούς διαφόρων εθνοτήτων Άλλα γονίδια που εντοπίστηκαν σε περισσότερες από μία GWAS είναι τα γονίδια IL1RL1 στο χρωμόσωμα 2 81,85-88, RAD50 στο χρωμόσωμα 5q31 89,90, PDE4D στο χρωμόσωμα 5q12 91,92, HLA-DR/DQ στο χρωμόσωμα 6 89,93 και IL33 στο χρωμόσωμα 9 85,86,92. Επίσης, γονίδια που σχετίζονται με το άσθμα και που έχουν αναφερθεί σε μια μόνο μελέτη περιλαμβάνουν τα γονίδια DENND1BI 94, SMAD3 86, CHI3L1 95, IL2RB 86 και ATPAF1 96. Αντιθέτως,, μια πρόσφατη μελέτη GWAS σε δύο ανεξάρτητους πληθυσμούς αφρικανικής καταγωγής έδειξε αρχικά συσχέτιση 3 SNPs σε γονίδια με πιθανό βιολογικό ενδιαφέρον για το άσθμα και την αλλεργία, αλλά καμία από τις συσχετίσεις αυτές, που παρατηρήθηκε στον Αφρικανικό πληθυσμό, δεν επιβεβαιώθηκαν σε ευρωπαϊκές μελέτες ή σε 4 επιπρόσθετες μελέτες σε Αφροαμερικανικό πληθυσμό 97. Το γεγονός αυτό αναδεικνύει πόσο πολύπλοκο και δύσκολο είναι να αναγνωρίσουμε και να τεκμηριώσουμε γενετικές συσχετίσεις για μια σύνθετη ασθένεια όπως το άσθμα, σε μικτούς και ετερογενείς πληθυσμούς με διαφορετικά γενετικά υπόβαθρα και διαφορετική περιβαλλοντική έκθεση. Όπως αναφέρθηκε και αναλύθηκε παραπάνω, τόσο γενετικοί όσο και περιβαλλοντικοί παράγοντες εμπλέκονται στην αιτιολογία περίπλοκων ασθενειών όπως το άσθμα. Οι παράγοντες αυτοί δρουν μέσα από ένα πολύπλοκο βιολογικό σύστημα που περιλαμβάνει πολλαπλές αλληλεπιδράσεις μεταξύ τους. Σε άτομα με γενετική προδιάθεση, έκθεση σε ένα συγκεκριμένο περιβάλλον μπορεί να οδηγήσει στην ανάπτυξη της νόσου. Οι μελέτες για την αλληλεπίδραση γονιδίων-περιβάλλοντος μπορεί να μας βοηθήσουν να κατανοήσουμε καλύτερα τους μηχανισμούς της νόσου αλλά και να προσδιορίσουμε γενετικούς παράγοντες κινδύνου με μικρές και οριακές επιπτώσεις 8. Οι πληροφορίες αυτές μπορούν επίσης να βοηθήσουν έτσι ώστε να σχεδιαστούν στρατηγικές παρέμβασης σε επίπεδο πρόληψης και θεραπείας στοχεύοντας τον πληθυσμό που παρουσιάζει αυξημένο κίνδυνο 98. Η βιβλιογραφία για την αλληλεπίδραση γονιδίων-περιβάλλοντος στο άσθμα έχει παρουσιάσει μεγάλη αύξηση τα τελευταία χρόνια Παρά όμως το σχετικά μεγάλο αριθμό μελετών που έχουν δημοσιευτεί, δεν έχει επιτευχθεί αντίστοιχη πρόοδος στην κατανόηση της σημασίας του γενετικού υποβάθρου στην πρόκληση του άσθματος σε σχέση με την έκθεση σε περιβαλλοντικούς παράγοντες 99. Σε αυτό το άρθρο γίνεται μια προσπάθεια να ανασκοπηθούν οι μελέτες που διερευνούν τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ γονιδίων,

4 ΠΝΕΥΜΩΝ Τεύχος 1ο, Τόμος 25ος, Ιανουάριος - Μάρτιος περιβάλλοντος και επαγγελματικών εκθέσεων, με το άσθμα και τους διάφορους φαινοτύπους του. Αλληλεπιδράσεις γονιδίων - περιβάλλοντος στο άσθμα Η ανασκόπηση αυτή βασίζεται σε βιβλιογραφική αναζήτηση που έγινε διαδικτυακά, μέσω του PubMed ( τον Μάρτιο του Οι λέξεις-κλειδιά που χρησιμοποιήθηκαν για την αναζήτηση ήταν «άσθμα ΚΑΙ (γονίδιο ή γονίδια ή πολυμορφισμός) ΚΑΙ (περιβάλλον ή περιβαλλοντολογικό ή επαγγελματική) ΚΑΙ (συσχέτιση ή αλληλεπίδραση) ΟΧΙ ανασκόπηση». Εντοπίστηκαν αρχικά 283 εργασίες με κάποια αναφορά αλληλεπιδράσεων γονιδίων-περιβάλλοντος στο άσθμα ή σχετιζόμενους φαινότυπους. Από αυτές, ξεχωρίσαμε 134 μελέτες που αξιολογούσαν συσχετίσεις γονιδίων-περιβάλλοντος στο άσθμα και τα αποτελέσματά τους συνοψίζονται και σχολιάζονται στην παρούσα ανασκόπηση. Αλληλεπίδραση ατμοσφαιρικής ρύπανσης γονιδίων στο άσθμα Η οξεία και χρόνια έκθεση σε εξωτερικούς ατμοσφαιρικούς ρύπους έχει συσχετισθεί με την εμφάνιση αλλά και την αύξηση της νοσηρότητας του άσθματος. Οι κύριοι ατμοσφαιρικοί ρύποι που έχουν αξιολογηθεί σε κλινικές μελέτες είναι τα εισπνεόμενα αιωρούμενα σωματίδια (PM 2.5, PM 10), το όζον, τα οξείδια του αζώτου (ΝOx/ΝO 2), τα οξείδια του θείου (SOx/SO 2) και τα σωματίδια ντήζελ. Η πρώτη μελέτη σχετικά με την αλληλεπίδραση γονιδίων - ατμοσφαιρικών ρύπων δημοσιεύθηκε το Σε αυτή τη μελέτη, οι Winterton και συν. 103 εξέτασαν αν πολυμορφισμοί γονιδίων που είχαν αποδειχθεί ότι συνδέονται με το άσθμα (ADRB2, IL4RA, CC16, TNFα, LTA και NQO1) σχετίζονται με τη βρογχική υπεραντιδραστικότητα σε SO 2 που παρατηρήθηκε σε ορισμένους ασθματικούς ασθενείς. Σε αυτό τον πληθυσμό των 62 ασθματικών, μόνο ο πολυμορφισμός στην περιοχή εκκίνησης του TNFΑ (TNFA promoter polymorphism) φάνηκε να σχετίζεται με την απάντηση στο SO 2 (OR = 16,25, 95% CI 1,5 έως άπειρο) 103. Σε μια άλλη μελέτη από τους David και συν. 104, διερευνήθηκε η σχέση μεταξύ λειτουργικά σημαντικών πολυμορφισμών στα γονίδια NQO1 (Pro187Ser) και GSTM1 (ομόζυγη διαγραφή) με τον κίνδυνο εμφάνισης άσθματος σε παιδιά με υψηλή έκθεση σε όζον. Μελετήθηκαν συνολικά 218 παιδιά με άσθμα από την πόλη του Μεξικού και διαπιστώθηκε προστατευτική επίδραση του πολυμορφισμού στη θέση 187 του γονιδίου NQO1 για την ομάδα των παιδιών με ομόζυγη διαγραφή GSTM1 (GSTM1-null) και υψηλή έκθεση στο όζον (RR = 0.4, 95% CI 0,2-0,8) 104. Στην ίδια μελέτη, τα συμπληρώματα διατροφής με αντιοξειδωτικά ήταν πιο επωφελή στα παιδιά με ομόζυγη διαγραφή του γονιδίου GSTM1. Αντίθετα, στη μελέτη των Castro-Giner και συν. 105, γενετικοί πολυμορφισμοί στο γονίδιο NQO1 συσχετίζονται θετικά με την προδιάθεση στην εμφάνιση άσθματος μεταξύ των ατόμων που είχαν έκθεση σε ατμοσφαιρική ρύπανση από δρόμους αυξημένης κυκλοφορίας. Ειδικότερα, σε αυτή την ομάδα των ενηλίκων που μελετήθηκαν στα πλαίσια της ECRHS II (European Community Respiratory Health Survey II), παρατηρήθηκε μια σημαντική αλληλεπίδραση μεταξύ του πολυμορφισμού NQO1 rs και του NO 2, στον επιπολασμό του άσθματος (p = 0,02) καθώς και στην εμφάνιση νέων περιπτώσεων άσθματος (p = 0,04). Οι Lee και συν. 106 διερεύνησαν κατά πόσον διάφοροι γονότυποι του GSTP1 και η ατμοσφαιρική ρύπανση ήταν συνεργικοί παράγοντες κινδύνου για την εμφάνιση παιδικού άσθματος. Για το σκοπό αυτό μελέτησαν 436 μαθητές από τρεις περιοχές στη νότια Ταϊβάν με διαφορετικά επίπεδα ατμοσφαιρικής ρύπανσης και παρατήρησαν ότι ομοζυγώτες φορείς του GSTP1 Ile105 είχαν υψηλότερο κίνδυνο εμφάνισης άσθματος που εξαρτιόταν από τη ρύπανση του αέρα, οριζόμενη με βάση τα επίπεδα των NOx και SO 2 (OR = 5,5 95% CI: 1,6-21,3). Διαπίστωσαν επίσης, ότι ο κίνδυνος για την εμφάνιση άσθματος εμφάνιζε σαφή σχέση δόσης-απάντησης με την ατμοσφαιρική ρύπανση του αέρα μόνο σε παιδιά που ήταν ομοζυγώτες Ile Σε μεταγενέστερη μελέτη των Lee και συν. 107, που αφορούσε τον ίδιο πληθυσμό, ασθματικά παιδιά με γονότυπο TNF-308 GG είχαν σημαντικά μειωμένο κίνδυνο εμφάνισης συμπτωμάτων από το αναπνευστικό όταν είχαν χαμηλή έκθεση σε όζον (OR = 0,53 95% CI: 0,31-0,91), ενώ αυτός ο κίνδυνος δεν ήταν μειωμένος στα παιδιά που ζούσαν σε κοινότητες με αυξημένα επίπεδα όζοντος. Αυτές οι αλληλεπιδράσεις επιβεβαιώθηκαν και στη μελέτη των Melén και συν. 108, μια μελέτη σειράς γεννήσεων (birth cohort) παιδιών. Ειδικότερα, διαπίστωσαν ότι τα παιδιά με γονότυπο GSTP1 Ile105Val/Val105Val διατρέχουν αυξημένο κίνδυνο ευαισθητοποίησης σε οποιοδήποτε αλλεργιογόνο όταν εκτίθενται σε αυξημένα επίπεδα ΝΟ(x) (OD = 2,4 95% CI: 1,0-5,3). Επιπλέον, σε παιδιά με γονότυπο TNF-308 GA/AA, το αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης GSTP1-NO(x) ήταν ακόμη πιο έντονο, εύρημα το οποίο είναι σύμφωνο και με τα αποτελέσματα των Winterton και συν. 103, σε παιδιά με γονότυπο TNF-308 GA/AA, το αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης GSTP1-NO(x) ήταν ακόμη πιο έντονο. Παρόμοια αποτελέσματα έδειξε και η μελέτη των Islam και συν. 109, στην οποία ο κίνδυνος για εμφάνιση άσθματος σε μία ομάδα παιδιών σχολικής ηλικίας ήταν υψηλότερος μεταξύ των ομοζυγωτών GSTP1

5 74 ΠΝΕΥΜΩΝ Τεύχος 1ο, Τόμος 25ος, Ιανουάριος - Μάρτιος 2012 Ile105 που συμμετείχαν σε 3 ή περισσότερα αθλήματα, στις κοινότητες με τα υψηλότερα επίπεδα όζοντος (HR = 6,15, 95% CI: 2,2-7,4). Σε μια άλλη μελέτη από τον ίδιο συγγραφέα 110, εξετάστηκε ο ρόλος του όζοντος και των λειτουργικών πολυμορφισμών των αντιοξειδωτικών γονιδίων HMOX-1, CAT και MNSOD στην παθογένεια του άσθματος. Χρησιμοποιώντας μια πληθυσμιακή ομάδα μη ισπανόφωνων και 586 ισπανόφωνων λευκών παιδιών από την Καλιφόρνια, τα οποία παρακολουθήθηκαν ετησίως για 8 χρόνια, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι ο γονότυπος HMOX-1 με «μικρά» αλληλόμορφα (<23 επαναλήψεις) συσχετίζεται με μειωμένο κίνδυνο για εμφάνιση νέων περιπτώσεων άσθματος μεταξύ των μη ισπανόφωνων λευκών (HR = 0,64, 95% CI: 0,41-0,99), με τη προστατευτική αυτή επίδραση να είναι μεγαλύτερη στα παιδιά που κατοικούν σε κοινότητες με χαμηλά επίπεδα όζοντος (HR = 0,48, 95% CI: 0, ) (interaction p= 0,003) 110. Το 2009, οι Wenten και συν. παρατήρησαν την ύπαρξη επίστασης (epistasis) μεταξύ των λειτουργικών πολυμορφισμών στα γονίδια CAT και MPO, που διέφερε ανάλογα με τα επίπεδα των αέριων ρύπων που αυξάνουν το οξειδωτικό στρες 111. Σε έναν πληθυσμό μαθητών δημοτικού στις ΗΠΑ, ο κίνδυνος για απουσίες από το σχολείο λόγω αναπνευστικών συμπτωμάτων ήταν μεγαλύτερος για παιδιά με CAT (G/G) και MPO (Ζ/Α ή Α/Α) γονίδια (RR = 1,35, 95% CI: 1,03-1,77), και αυτό το φαινόμενο της επίστασης ήταν πιο έντονο στις κοινότητες που εμφάνιζαν υψηλά επίπεδα όζοντος (p- interaction = 0,03). Αλληλεπίδραση αεροαλλεργιογόνων γονιδίων στο άσθμα Τα αερομεταφερόμενα αλλεργιογόνα είναι από τις σημαντικότερες αιτίες αλλεργικών παθήσεων και άσθματος. Σχεδόν πριν από 20 χρόνια, οι Blumenthal και συν. 112 διαπίστωσαν ότι γονίδια που σχετίζονται με το μείζον σύστημα ιστοσυμβατότητας (MHC) [HLA-B7, SC31, DR2] ελέγχουν την IgE ανοσολογική απόκριση στα αλλεργιογόνα του αγριόχορτου (ragweed) και συνδέονται με το άσθμα σε άτομα ευαισθητοποίημένα στο συγκεκριμένο αλλεργιογόνο. Επίσης, υπάρχουν ενδείξεις ότι τα γονίδια του αντιγόνου των ανθρώπινων λευκοκυττάρων (HLA) τάξης ΙΙ συνδέονται με την εμφάνιση άσθματος που προκαλείται από την εισπνοή της σκόνης σόγιας. Οι Soriano και συν. 113 μελέτησαν την κατανομή των γονιδίων HLA-DR και HLA-DQ σε 78 ασθενείς με άσθμα από εισπνοή σκόνης σόγιας και βρήκαν ότι ο κίνδυνος εμφάνισης άσθματος σχετιζόταν κυρίως με το γονότυπο DRB1* 13. Η ευαισθησία στη γύρη φαίνεται να είναι ένας από τους κύριους παράγοντες που σχετίζονται με το φαινότυπο του άσθματος. Οι Blumenthal και συν. 114, στα πλαίσια της Collaborative Study on the Genetics of Asthma, παρουσίασαν τα αποτελέσματα μιας ευρείας έρευνας στο γονιδίωμα για την αναγνώριση επιτόπων που συμβάλλουν στην εποχιακή διακύμανση της αντιδραστικότητας στη γύρη. Χρωμοσωμικές περιοχές με πιθανή συσχέτιση (logarithm of the odds >1,18; p<0,01) με την εποχική αντιδραστικότητα στη γύρη εντοπίστηκαν στα χρωμοσώματα 13q34, 20p12, και 21q21, αλλά με μεγάλη ετερογένεια μεταξύ των αφροαμερικανών, ευρωαμερικανών και ισπανόφωνων ατόμων. Ειδικότερα για την αλλεργία στη γύρη της ελιάς, οι Llanes και συν. 115 προχώρησαν σε γονοτυπική ανάλυση επτά πολυμορφισμών των γονιδίων IL13, IL4RA, IL5 και ADRB2, σε 146 ασθενείς με αλλεργία στην γύρη ελιάς και εποχιακή ρινίτιδα/άσθμα. Στη μελέτη τους αυτή βρήκαν μια έντονη αλληλεπίδραση μεταξύ IL4RA SNPs I50V/Q551R με το φαινότυπο του άσθματος (OR=2,48, p=0,007). Επιπλέον, οι Di Somma και συν. 116 ανέφεραν συσχέτιση του αλληλόμορφου TNF-308 (TNF2/DRB1*1104) με το άσθμα, σε έναν πληθυσμό ατόμων που επιλέχθηκε με βάση την αλλεργία στο περδικάκι. Αλληλεπίδραση ατμοσφαιρικής ρύπανσης εσωτερικών χώρων γονιδίων στο άσθμα Είναι γνωστό ότι η κακή ποιότητα του αέρα των εσωτερικών χώρων αυξάνει τη βαρύτητα και τη συχνότητα των αναπνευστικών συμπτωμάτων που βιώνουν οι ασθματικοί. Ο σημαντικότερος παράγοντας ενδο-οικιακής ρύπανσης που σχετίζεται με το άσθμα είναι το παθητικό κάπνισμα, δηλαδή η έκθεση στον καπνό του τσιγάρου (environmental tobacco smoke - ETS). Παρά το γεγονός ότι το κάπνισμα, ενεργητικό και παθητικό, δεν θεωρείται ο κύριος υπεύθυνος παράγοντας για την αύξηση του επιπολασμού του άσθματος, με βεβαιότητα συμβάλλει σημαντικά σε αυτή έχοντας τη δυνατότητα να αλληλεπιδρά με τους γενετικούς παράγοντες που επηρεάζουν τη ροπή προς τη νόσο. Το 2001 οι Wang και συν. 117 πραγματοποίησαν μια μελέτη σε 128 ασθματικούς και 136 μάρτυρες, διερευνώντας την αλληλεπίδραση μεταξύ πολυμορφισμών του γονιδίου του β2 αδρενεργικού υποδοχέα (beta2ar) και του καπνίσματος, στον κίνδυνο εμφάνισης άσθματος. Διαπίστωσαν ότι οι καπνιστές Arg-16 ομοζυγώτες είχαν σημαντικά αυξημένο κίνδυνο εμφάνισης άσθματος, σε σύγκριση με τους μη καπνιστές Gly-16 ομοζυγώτες, (OR=7,81 95%CI: 2,07-29,5). Η αλληλεπίδραση αυτή είχε μια σαφή σχέση δόσης-απάντησης ανάλογα με τον αριθμό των τσιγάρων που κάπνιζαν. Αρκετές μελέτες έχουν διερευνήσει την αλληλεπίδραση

6 ΠΝΕΥΜΩΝ Τεύχος 1ο, Τόμος 25ος, Ιανουάριος - Μάρτιος μεταξύ της γενετικής ποικιλομορφίας και της έκθεσης στον καπνό του τσιγάρου κατά την ενδομήτριο ζωή (in utero smoke - IUS) σε σχέση με την εμφάνιση του άσθματος. Οι Rouse και συν. 118 έδειξαν σε ένα πειραματικό ζωικό μοντέλο άσθματος, ότι η IUS μεταβάλλει την έκφραση γονιδίων στους πνεύμονες των ενηλίκων ποντικιών και αυτό αντανακλάται στη διαφορετική αναπνευστική και ανοσολογική απάντηση σε μη σχετιζόμενα με τον καπνό του τσιγάρου αλλεργιογόνα. Οι Gilliland και συν. 119 ήταν οι πρώτοι που παρατήρησαν σαφή αλληλεπίδραση μεταξύ του γενετικού υπόβαθρου του παιδιού και του καπνίσματος της μητέρας, στην εμφάνιση του άσθματος. Σε μια μελέτη παιδιών, όπου εξετάστηκε ο γονότυπος του GSTM1 και το κάπνισμα της μητέρας κατά την εγκυμοσύνη, παρατηρήθηκε αυξημένος κίνδυνος για εμφάνιση άσθματος και σχετιζόμενων με το άσθμα φαινοτύπων σε παιδιά με ομοζυγωτία GSTM1-null, αλλά μόνο σε αυτά με ιστορικό IUS έκθεσης. Τα αποτελέσματα αυτά επαναλήφθηκαν στη μελέτη των Rogers και συν. 120, που αφορούσε οικογένειες (family-based cohort) με ασθματικά παιδιά. Η αλληλεπίδραση μεταξύ της έκθεσης στον καπνό του τσιγάρου κατά την ενδομήτριο ζωή (IUS) και μιας σειράς πολυμορφισμών κυτταροκινών στη διαμόρφωση του κινδύνου για την εμφάνιση άσθματος έχει επίσης, διερευνηθεί. Οι Ramadas και συν. 121, διαπίστωσαν ότι η αλληλεπίδραση μεταξύ ενός πολυμορφισμού του γονιδίου του ανταγωνιστή των υποδοχέων της ιντερλευκίνης-1 (IL1RN), rs , με το κάπνισμα της μητέρας κατά τη διάρκεια της εγκυμοσύνης αυξάνει τον κίνδυνο για παιδικό άσθμα κατά την πρώτη δεκαετία της ζωής. Παρόμοια αποτελέσματα αναφέρθηκαν από τους Sadeghnejad και συν. 122 για την αλληλεπίδραση της IL-13 με το καπνό τουτσιγάρου στην εμφάνιση εμμένοντος συριγμού και άσθματος στη παιδική ηλικία. Διαπίστωσαν ότι η επίδραση του καπνίσματος της μητέρας κατά την εγκυμοσύνη στην εμφάνιση άσθματος είναι ισχυρότερη στα παιδιά με κοινές παραλλαγές πολυμορφισμών του γονιδίου IL13 σε σύγκριση με αυτά χωρίς (OR=5,58 και OR=1,29, αντίστοιχα, p -interaction=0,014). Εκτός από τις μελέτες που έχουν γίνει για την αλληλεπίδραση μεταξύ υποψήφιων γονιδίων για το άσθμα (candidate asthma genes studies) και έκθεσης στον καπνό του τσιγάρου, διάφορες ομάδες έχουν διερευνήσει την αλληλεπίδραση μεταξύ του παθητικού καπνίσματος και νέων προδιαθεσικών γονιδίων για το άσθμα, τα οποία έχουν προσδιοριστεί μέσω μελετών διασύνδεσης και συσχέτισης σε όλο το γονιδίωμα (genome-wide linkage and association studies). Για παράδειγμα, έχει αναφερθεί αλληλεπίδραση στην ανάπτυξη άσθματος και βρογχικής υπεραντιδραστικότητας μεταξύ της ενδομήτριας έκθεσης σε καπνό του τσιγάρου με πολυμορφισμούς του γονιδίου ADAM33 123, όπως επίσης για το γονίδιο PCDH1 55 και τον προδιαθεσικό επίτοπο 17q21 που περιέχει τα γονίδια ORMDL3 και GSDML 80. Από αποτελέσματα μελετών διασύνδεσης (linkage studies) όπου έγινε διαστρωμάτωση ως προς την περιβαλλοντική έκθεση στο καπνό του τσιγάρου (ETS) υπάρχουν ενδείξεις ότι οι προαναφερθείσες αλληλεπιδράσεις αποτελούν σύνηθες φαινόμενο Μικρός αριθμός μελέτες έχει διερευνήσει την αλληλεπίδραση άλλων εσωτερικών ρύπων, εκτός του καπνού του τσιγάρου, με γονίδια στην προδιάθεση για εκδήλωση άσθματος. Η πρώτη μελέτη που εξέτασε κατά πόσον τροποποιείται η επίδραση ενδοτοξινών της οικιακής σκόνης στην εμφάνιση άσθματος ανάλογα με την παρουσία παραλλαγών στο γονίδιο TLR4, έγινε εντός του γερμανικού πληθυσμού της ECRHS από τους Werner και συν Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι στην ομάδα που δεν είχε τον πολυμορφισμό G299/I399 στο γονίδιο TLR4, ο επιπολασμός του άσθματος αυξήθηκε σημαντικά στα άτομα που είχαν αυξημένα επίπεδα ενδοτοξίνης στη σκόνη του σπιτιού τους (OR=6,24, 95% CI 1,33-29,17 στο δεύτερο τριτημόριο, σε σύγκριση με το χαμηλότερο τριτημόριο επιπέδων ενδοτοξίνης). Οι φορείς του πολυμορφισμού (n=55) παρουσίαζαν μια μη στατιστικά σημαντική τάση για χαμηλότερο κίνδυνο εμφάνισης άσθματος. Σε μια άλλη μελέτη οι Zambelli-Weiner και συν. 131 διερεύνησαν το ρόλο του πολυμορφισμού του γονιδίου CD14 C-260T στην εμφάνιση κάποιου ατοπικού φαινοτύπου σε συνδυασμό με τα επίπεδα ενδοτοξίνης στην οικιακή σκόνη. Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι ο γονότυπος CD14-260TT μπορεί να δρα προστατευτικά για την εμφάνιση άσθματος στα άτομα με χαμηλή έκθεση στην ενδοτοξίνη (OR= 0,09, 95% CI, 0,03-0,24), αλλά τουναντίον μπορεί να αποτελέσει παράγοντα κινδύνου για τα άτομα με υψηλή έκθεση σε αυτή (OR= 11,66, 95% CI: 1,03-131,7), γεγονός που υποδηλώνει μια σαφή αλληλεπίδραση περιβάλλοντος-γονιδίων. Συσχέτιση μεταξύ του γονιδίου CD14 και της έκθεση σε ενδοτοξίνη, με την ανάπτυξη ενός αλλεργικού φαινοτύπου παρατηρήθηκε επίσης στη μελέτη των Simpson και συν Συγκεκριμένα, διαπίστωσαν ότι η αύξηση της έκθεσης σε ενδοτοξίνη σχετίζεται με μειωμένο κίνδυνο αλλεργικής ευαισθητοποίησης (OR=0,70, 95% CI:0,55-0,89), αλλά και με αυξημένο κίνδυνο για μη ατοπικό συριγμό (OR=1,42, 95% CI: 1,01-1,99) σε παιδιά με το γονότυπο CC στη θέση 159 του γονιδίου CD14. Αυτή η αλληλεπίδραση μεταξύ του πολυμορφισμού C-T στη θέση 159, στον υποκινητή (promoter) του γονιδίου CD14 και της έκθεσης σε ενδοτοξίνη μπορεί να διαφοροποιείται ως αποτέλεσμα της επίδρασης που έχει αυτή η γενετική παραλλαγή στην

7 76 ΠΝΕΥΜΩΝ Τεύχος 1ο, Τόμος 25ος, Ιανουάριος - Μάρτιος 2012 έκκριση κυτταροκινών από τα φλεγμονώδη κύτταρα, όπως διαφαίνεται από τη μελέτη των Keskin και συν Τέλος, σε μια πολύ πρόσφατη μελέτη από την Ταϊβάν, ελέγχθηκε η σχέση μεταξύ της υγρασίας στο σπίτι και γενετικών πολυμορφισμών με το παιδικό άσθμα. Οι Tsai και συν. 134 μελέτησαν μαθητές στα πλαίσια της Taiwan Children Health Study και διαπίστωσαν ότι η υγρασία του σπιτιού ήταν ένας παράγοντας κινδύνου για την εμφάνιση άσθματος και συριγμού μεταξύ των παιδιών, ειδικά δε εκείνων που έφεραν το αλληλόμορφο TNF-308 Α. Αλληλεπίδραση ενδοοικιακών αλλεργιογόνων γονιδίων στο άσθμα Στα συνηθέστερα ενδοοικιακά αλλεργιογόνα περιλαμβάνονται τα ακάρεα της οικιακής σκόνης, η κατσαρίδα, το τρίχωμα ζώων καθώς και ορισμένοι μύκητες. Τα δεδομένα καταδεικνύουν μια ισχυρή και σταθερή συσχέτιση μεταξύ του άσθματος και της έκθεσης σε αυτά τα αλλεργιογόνα. Επίσης, σύμφωνα με τη διεθνή βιβλιογραφία τα παιδιά που είναι ευαισθητοποιημένα σε κοινά αλλεργιογόνα εσωτερικού χώρου εμφανίζουν πολύ υψηλότερο κίνδυνο εμφάνισης άσθματος και αλλεργίας 135. Αυτή η επίδραση φαίνεται να εξαρτάται από τη δόση και το είδος των αλλεργιογόνων, καθώς και την υποκείμενη γενετική προδιάθεση του παιδιού. Γενετικοί πολυμορφισμοί του HLA τάξεως ΙΙ έχουν συσχετιστεί ποικιλοτρόπως με την προδιάθεση στην ανοσολογική απάντηση στα ακάρεα της οικιακής σκόνης (house dust mite-hdm). Δύο μελέτες, η μία in vivo από τους Kim και συν. 136 και η άλλη από τους Rajagopalan και συν. 137 σε ένα μοντέλο φλεγμονής των αεραγωγών σε ποντικούς των, έδειξαν ότι τα αλληλόμορφα HLA- DRB1 μπορεί να διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στην αυξημένη ανοσολογική Th2 απάντηση στα HDM. Ωστόσο άλλες μελέτες, συμπεριλαμβανομένων εκείνων από τους Holloway και συν. 138, Torres-Galvan και συν. 139, Moffatt και συν. 140 και μιας που αφορούσε ελληνικό πληθυσμό παιδιών από τους Παραπανίσσιου και συν. 141, απέτυχαν να δείξουν σημαντική συσχέτιση μεταξύ οποιουδήποτε απλότυπου HLA και άσθματος με αλλεργία στα ακάρεα της οικιακής σκόνης. Πολυμορφισμοί στον αναστολέα του ενεργοποιητή του πλασμινογόνου -1 (Plasminogen activator inhibitor (PAI)-1) έχουν επίσης μελετηθεί σε σχέση με άσθμα και HDM ευαισθησία. Οι Pampuch και συν. 142 έδειξαν ότι ο γονότυπος 4G/4G PAI-1 σε νεοδιαγνωσθέντες ασθματικούς με ευαισθησία στα ακάρεα της οικιακής σκόνης, συσχετίζεται με αυξημένο κίνδυνο αλλεργικού άσθματος (OR=3,48 95% CI: 1,54-7,89), βρογχικής υπεραντιδραστικότητας και αυξημένα επίπεδα IgE. Τα αποτελέσματα αυτά αναπαρήχθησαν στη μελέτη των Kowal και συν. 143, σε μια ομάδα 372 ασθενών με HDM-αλλεργικό άσθμα. Ένα άλλο γονίδιο που εμπλέκεται σε περισσότερες από μια μελέτες στην ευαισθητοποίηση στα HDM είναι αυτό του αυξητικού παράγοντα TGFB1 (transforming growth factor-beta1). Στη μελέτη των Sharma και συν. 144, διαπιστώθηκε ότι η έκθεση σε HDM τροποποιεί την επίδραση μονονουκλεοτιδικών πολυμορφισμών της TGFB1 στη βρογχική υπεραντιδραστικότητα και τους παροξυσμούς του άσθματος σε ασθματικά παιδιά. Επιπλέον, στη μελέτη των Acevedo και συν. 145, ο πολυμορφισμός C-509T του γονιδίου TGFB1 συσχετίζεται με τα επίπεδα της ολικής IgE και των ειδικών IgE για D. Pteronyssinus, σε ασθματικούς ασθενείς. Πολλοί άλλοι επίτοποι γονίδιων - όπως οι μονονουκλεοτιδικοί πολυμορφισμοί 148C και 13925C στο γονίδιο IL18 146, το αλληλόμορφο 122 του γονίδιου IL-9 147, οι CA-επαναλαμβανόμενοι μονονουκλεοτιδικοί πολυμορφισμοί στο εξόνιο 29 του γονιδίου NOS1 148, οι μονονουκλεοτιδικοί πολυμορφισμοί του IL10 γονιδίου 149 και πολυμορφισμοί στο γονίδιο Butyrophilin-like 2 (BTNL2) συσχετίστηκαν, σε μια και μόνο μελέτη, με την ευαισθησία σε HDM και άσθμα ή σχετικούς φαινοτύπους. Όμως, η αναπαραγωγή και η επιβεβαίωση των ευρημάτων αυτών εξακολουθούν να εκκρεμούν. Ένα άλλο αλλεργιογόνο που εμπλέκεται συχνά στη παθογένεια του σοβαρού άσθματος είναι η κατσαρίδα. Η πρώτη μελέτη σε όλο το γονιδίωμα (genome-wide study) που έλεγξε για γονίδια που επηρεάζουν, μεταξύ άλλων, και την ειδική IgE απόκριση στην κατσαρίδα, δημοσιεύτηκε από τους Hizawa και συν. 151, και ήταν μέρος της Collaborative Study on the Genetics of Asthma (CSGA). Στη μελέτη αυτή βρέθηκε ότι η ειδική ανοσολογική IgE απάντηση στην κατσαρίδα παρουσίαζε συσχέτιση με το χρωμοσώματα 5q31-q33 (P = ) και 11q13 (P = 0,017). Η σύνδεση αυτή μεταξύ της περιοχής 5q31 με την ειδική ανοσολογική IgE απάντηση στην κατσαρίδα, αποδόθηκε από τους Gao και συν. 152 σε πολυμορφισμούς στο γονίδιο CD14 που βρίσκεται στην περιοχή αυτή. Τα αποτελέσματα της μελέτης τους δείχνουν ότι η διαφορά στην έκφραση ορισμένων γονιδίων, ιδιαίτερα του CD14 και των γονίδιων του μονοπατιού της IFN, μπορεί να διαδραματίσουν σημαντικό ρόλο στην ανοσολογική απόκριση στο αλλεργιογόνο της κατσαρίδας. Γενετικοί πολυμορφισμοί του HLA τάξης ΙΙ έχουν επίσης συσχετιστεί με την ευαισθητοποίηση στο αλλεργιογόνο της κατσαρίδας. Τόσο οι Donfack και συν. 153 όσο και οι Kalpaklioğlu και συν. 154 παρατήρησαν στις μελέτες τους σχέση μεταξύ του αλληλόμορφου DRB1 του HLA τάξης ΙΙ με την έκφραση της ατοπίας, σε ασθματικούς με ευαισθησία στην κατσαρίδα.

8 ΠΝΕΥΜΩΝ Τεύχος 1ο, Τόμος 25ος, Ιανουάριος - Μάρτιος Όσον αφορά τους γενετικούς παράγοντες κινδύνου που σχετίζονται με άλλα ενδοοικιακά αλλεργιογόνα, όπως η ευαισθησία στους μύκητες της μούχλας και το τρίχωμα των κατοικίδιων ζώων, ο αριθμός των σχετικών μελετών είναι περιορισμένος. Δύο επίτοποι γονιδίων έχουν συνδεθεί με προσταστευτική δράση ενάντια στην αλλεργική ευαισθητοποίηση στους μύκητες της μούχλας. Οι Weiss και συν. 155 διαπίστωσαν ότι παραλλαγές του γονιδίου της ιντεγκρίνης-βήτα3 (integrin-beta3 gene - ITGB3), ένα γονίδιο ιντεγκρίνης μέσα σε μια περιοχή σχετιζόμενη με το άσθμα στο χρωμόσωμα 17, συνδέονταν έντονα με την προδιάθεση για άσθμα και παράλληλα εμφάνιζαν προστατευτική δράση ενάντια στην ευαισθητοποίηση στους μύκητες της μούχλας. Πιο πρόσφατα, οι Knutsen και συν., 156 ανέφεραν μειωμένη συχνότητα του αλληλόμορφου HLA-DQB1*03 σε παιδιά σε μέτριο/σοβαρό άσθμα και ευαισθησία στην Alternaria, εικάζοντας ότι το αλληλόμορφο αυτό μπορεί να έχει προστατευτική δράση ενάντια στην ανάπτυξη σοβαρού άσθματος μετά από ευαισθητοποίηση στους μύκητες της μούχλας. Επιπλέον, οι Wu και συν. 157 διερεύνησαν αν υφίστανται αλληλεπιδράσεις μεταξύ της υψηλής έκθεσης σε μύκητες, των κοινών γενετικών παραλλαγών, CHIT1 και CHIA, στις δύο χιτινάσες (chitinases-ένζυμα που διασπαστούν τη χιτίνη που είναι παρούσα σε κύτταρα των μυκήτων), και του γονιδίου CHI3L1 (chitinase 3-like 1 gene), όσον αφορά την έκβαση του άσθματος. Οι ερευνητές αυτοί προχώρησαν σε γονοτυπική ανάλυση 395 ατόμων και των γονέων τους, στα πλαίσια του Προγράμματος Διαχείρισης του Άσθματος στην παιδική ηλικία (Childhood Asthma Management Program CAMP), και βρήκαν ότι η υψηλή έκθεση στους μύκητες της μούχλας τροποποιεί σημαντικά την επίδραση μονονουκλεοτιδικών πολυμορφισμών της CHIT1 στις σοβαρές παροξύνσεις του άσθματος. Μια άλλη μελέτη που δημοσιεύθηκε την ίδια περίοδο από τους Vicencio και συν. 158, επιβεβαίωσε τα ευρήματα αυτά. Οι συγγραφείς παρουσίασαν τις περιπτώσεις 6 παιδιών με διάγνωση σοβαρού άσθματος και συνοδό ευαισθητοποίηση σε μύκητες. Και οι 6 αυτοί ασθενείς ήταν ετερόζυγοι για μια 24-ζευγών βάσεων επικάλυψη του γονιδίου CHIT1, η οποία είχε συσχετιστεί με μειωμένα επίπεδα κυκλοφορούντων χιτινασών και ευαισθησία σε λοιμώξεις από μύκητες. Μια πολύ σημαντική μελέτη δημοσιεύθηκε πρόσφατα από τους Bottema και συν. 159 με αντικείμενο έρευνας την έκθεση στα αλλεργιογόνα του τριχώματος των κατοικίδιων ζώων. Οι μελετητές αναλύσανε πολυμορφισμούς στα γονίδια της IL13 και του CD14 σε παιδιά από την Ολλανδία, που συμμετείχαν σε τρεις μεγάλες πολυκεντρικές μελέτες: την μελέτη Prevention and Incidence of Asthma and Mite Allergy (PIAMA), την μελέτη Prevention of Asthma in Children (PREVASC) και τη μελέτη Child, Parent, Health, Focus on Lifestyle and Predisposition (KOALA). Ειδικότερα, μελέτησαν την αλληλεπίδραση της έκθεσης στο καπνό του τσιγάρου και στο τρίχωμα των κατοικίδιων ζώων στις ηλικίες των 1, 2, 4 και 8 ετών. Διαπίστωσαν τελικά ότι οι γονότυποι rs tt και rs cc του CD14, συσχετίζονταν με χαμηλότερα επίπεδα IgE και μειωμένο κίνδυνο ατοπίας, στην ηλικία των 4 και 8 ετών, στα εκτεθειμένα σε κατοικίδια ζώα παιδιά, με το αντίθετο αποτέλεσμα στα μη εκτεθειμένα παιδιά. Ένα χρόνο αργότερα οι Schuttelaar και συν. 160, αναλύοντας τον πληθυσμό της μελέτης PIAMA, παρουσίασαν τα ευρήματά τους για τη συμβολή των μεταλλάξεων του γονιδίου της φιλαγγρίνης (filaggrin gene - FLG) στην εμφάνιση εκζέματος και άσθματος. Σε αυτό τον πληθυσμό, η έκθεση στο τρίχωμα της γάτας οδήγησε σε ενίσχυση της επίδραση της μετάλλαξης της FLG στην ανάπτυξη του εκζέματος, και μεταγενέστερα στην εμφάνιση άσθματος και αλλεργικής ρινίτιδας. Αλληλεπίδραση ιογενών και βακτηριακών λοιμώξεων γονιδίων στο άσθμα Από αρκετές δεκαετίες υπάρχουν ενδείξεις ότι οι ιογενείς και βακτηριακές λοιμώξεις, ιδιαίτερα στην βρεφική ηλικία, συμμετέχουν τόσο στην παθογένεση αλλά και στην αύξηση της νοσηρότητας από άσθμα. Παρ όλα αυτά, είναι εκπληκτικά λίγα τα άμεσα ενδεικτικά στοιχεία για την αλληλεπίδραση γονιδίων-περιβάλλοντος στον τομέα αυτό. Οι περισσότερες από τις μελέτες που ασχολούνται με το ρόλο των αναπνευστικών λοιμώξεων στην εμφάνιση του άσθματος παρέχουν έμμεσες μόνο ενδείξεις για μεταβολές σε γενετικούς παράγοντες που ελέγχουν τις ανοσολογικές απαντήσεις σε λοιμώξεις και κατ επέκταση την επίδραση που μπορεί να έχει το γεγονός αυτό στην παθογένεση του άσθματος. Οι υποδοχείς σαν τους Toll (Toll-like receptors-tlrs) είναι υποδοχείς που «αισθάνονται» την παρουσία μικροβιακής μόλυνσης και διαδραματίζουν ένα σημαντικό ρόλο στη φυσική ανοσολογική απάντηση σε λοιμώξεις από βακτήρια, μύκητες και ιούς 161. Ως εκ τούτου, μεταλλάξεις των TLRs μπορεί να επηρεάσουν τη φυσική ανοσολογική απάντηση συμβάλλοντας στην εμφάνιση του άσθματος Η πρώτη μελέτη που διερεύνησε αυτό το ενδεχόμενο δημοσιεύτηκε το 2002 και επικεντρώθηκε σε γενετικές παραλλαγές του TLR4. Συγκεκριμμένα, οι Raby και συν., χρησιμοποιώντας μια προσέγγιση με βάση ανάλυση οικογενειών, δεν βρήκαν κανένα στοιχείο που να υποστηρίζει μια σημαντική συσχέτιση μεταξύ πολυμορφισμών του TLR4 και του άσθματος 163. Επόμενες

9 78 ΠΝΕΥΜΩΝ Τεύχος 1ο, Τόμος 25ος, Ιανουάριος - Μάρτιος 2012 μελέτες επιβεβαίωσαν τα αποτελέσματα αυτά, καθώς δεν παρατηρήθηκε, και σε αυτές, συσχέτιση πολυμορφισμών του TLR4 με το άσθμα Αντίθετα, η πλειοψηφία των μελετών γενετικής συσχέτισης που δημοσιεύτηκαν την τελευταία δεκαετία, διαπιστώνουν θετική συσχέτιση μονονουκλεοτιδικών πολυμορφισμών των TLR , TLR , TLR7 174, TLR8 174, TLR9 175 και TLR10 176,177 με το άσθμα ή την ατοπία, αν και ο αριθμός των μελετών αυτών είναι σχετικά μικρός και τα αποτελέσματα τους δεν έχουν ακόμα ευρέως αναπαραχθεί. Μια πολύ ενδιαφέρουσα μελέτη σε αυτό τον τομέα, δόθηκε στη δημοσιότητα πριν από λίγους μήνες. Οι Custovic και συν. 178 έλεγξαν την υπόθεση ότι η ίδια γενετική παραλλαγή του γονιδίου TLR2 (TLR2/-16934) σχετίζεται με μειωμένο κίνδυνο ανάπτυξης αλλεργικών φαινοτύπων μεταξύ των παιδιών που πηγαίνουν σε παιδικό σταθμό στην πρώιμη παιδική ηλικία. Η ημερήσια φροντίδα σε παιδικό σταθμό έχει σταθερά συσχετισθεί με αυξημένο επιπολασμό λοιμώξεων στην πρώιμη παιδική ηλικία και μέσω αυτού έχει προταθεί μια συσχέτιση της παραμονής σε παιδικό σταθμό με την εμφάνιση του άσθματος. Σε 2 μελέτες που βασίστηκαν σε πληθυσμούς γεννήσεων (population-based birth cohorts), από το Manchester στην Αγγλία και το Tucson στις ΗΠΑ, στρατολογήθηκαν, πριν από τη γέννηση, περίπου συμμετέχοντες και παρακολουθήθηκαν προοπτικά από 5 έως και 11 έτη. Οι ερευνητές βρήκαν μια σημαντική αλληλεπίδραση μεταξύ της ημερήσιας φροντίδας σε παιδικό σταθμό και της μετάλλαξης TLR2/ στην ανάπτυξη ευαισθητοποίησης και ατοπικού συριγμού, παρέχοντας έτσι έμμεσες ενδείξεις ότι η προστατευτική δράση της ημερήσιας φροντίδας σε παιδικό σταθμό ως προς την ανάπτυξη της αλλεργικής νόσου μπορεί να σχετίζεται με την αυξημένη μικροβιακή έκθεση 178. Τα αποτελέσματα αυτά είναι σύμφωνα με τα ευρήματα των Hoffjan και συν. 179 στην κοόρτη των παιδιών που συμμετείχαν στη μελέτη Childhood Onset of Asthma (COAST). Οι μελετητές αυτοί διερεύνησαν τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ της ημερήσιας φροντίδας σε παιδικό σταθμό στο 1ο εξάμηνο της ζωής των παιδιών και γονοτύπων για 72 πολυμορφισμούς, σε 45 υποψήφιες γονιδιακές θέσεις, καθώς και τις επιπτώσεις τους στο προφίλ απάντησης των κυτοκινών και στον κίνδυνο εμφάνισης ατοπικού φαινοτύπου στο 1ο έτος της ζωής. Βρήκαν τελικά έξι αλληλεπιδράσεις (σε τέσσερις πολυμορφισμοί σε τρεις γενετικούς επίτοπους) με την ημερήσια φροντίδα σε παιδικό σταθμό, που είχαν κάποια επίδραση στο φαινότυπο του ανοσοποιητικού συστήματος στις αρχές της ζωής. Επιπλέον, η αλληλεπίδραση της ημερήσιας φροντίδας σε παιδικό σταθμό και του γονότυπου FCER1B Glu237Gly στο προφίλ απάντησης της IL-5, καθώς και του γονότυπου IL4RA Ile50Val στο προφίλ απάντησης της IFN-γ, σχετιζόταν με τον αυξημένο αριθμό ιογενών λοιμώξεων στα παιδιά που πήγαιναν σε παιδικό σταθμό 179. Μια σειρά από γενετικές μελέτες έχουν διερευνήσει τη συσχέτιση μεταξύ άσθματος και πολυμορφισμών στα γονίδια που ρυθμίζουν τη φυσική ανοσολογική απάντηση καθώς και την ανοσολογική απάντηση των βλεννογόνων στα βακτήρια. Οι Kirkbride και συν. 180 εξέτασαν το ρόλο της βλεννίνης (mucin) MUC7, μιας γλυκοπρωτεΐνης που συμμετέχει στη κάθαρση των βακτηρίων, και διαπίστωσαν σημαντικά χαμηλότερη συχνότητα του αλληλόμορφου MUC7*5 σε άτομα με ατοπικό άσθμα συγκριτικά με τις άλλες ομάδες. Τα αποτελέσματα αυτά αναπαρήχθησαν στη μελέτη των Rousseau και συν. 181, στην οποία φάνηκε ότι ο απλότυπος MUC7*5 σχετιζόταν με υψηλότερες τιμές FEV 1, μείωση της σχετιζόμενης με την ηλικία έκπτωσης της FEV1 καθώς επίσης μειωμένη συχνότητα εμφάνισης συριγμού, γεγονός που υποδηλώνει έναν προστατευτικό ρόλο της μετάλλαξης MUC7*5 στην αναπνευστική λειτουργία και την εμφάνιση άσθματος. Ένας άλλος γονιδιακός τόπος που εμπλέκεται στην αλληλεπίδραση με παθογόνα μικρόβια είναι το γονίδιο nucleotide-binding oligomerization domain protein 1 (NOD1), το οποίο βρίσκεται στο χρωμόσωμα 7p14-p15, μια περιοχή που έχει συσχετιστεί με το άσθμα σε προηγούμενες μελέτες 182. Η NOD1 είναι μια κυτταροπλασματική πρωτεΐνη που συμμετέχει στη φυσική και επίκτητη ανοσία αναγνωρίζοντας βακτηριακά μόρια και αυξάνοντας συνεργικά τις ανοσολογικές απαντήσεις που προκαλούνται από τους υποδοχείς TLR 183. Οι Weidinger και συν. 184 εξέτασαν 11 πολυμορφισμούς του γονιδίου NOD1 για πιθανή συσχέτιση με ατοπικούς φαινότυπους, σε μεγάλη κοόρτη ατόμων από τη Γερμανία (n 2.500). Οι αναλύσεις αποκάλυψαν σημαντικές συσχετίσεις για τους πολυμορφισμούς rs , rs , και rs με το ατοπικό έκζεμα και το άσθμα, υποδηλώνοντας ένα ρόλο αυτών των γενετικών παραλλαγών του NOD1 στην ατοπική προδιάθεση. Παρόμοια αποτελέσματα αναφέρθηκαν από τους Reijmerink και συν. 87 στην μελέτη τους που αφορούσε παιδιά στην Ολλανδία, από τους πληθυσμούς γεννήσεων των μελετών PIAMA, PREVASC και KOALA, παρέχοντας επιπλέον ενδείξεις για την αλληλεπίδραση μεταξύ των διαφόρων γονιδίων που σχετίζονται με τα μονοπάτια των TLR, στην εμφάνιση ατοπίας ή/και άσθματος. Είναι γνωστό ότι οι ενδοτοξίνες, μέρος της εξωτερικής μεμβράνης των Gram αρνητικών βακτηρίων, επάγουν τη φλεγμονή των αεραγωγών. Στο οικιακό περιβάλλον, εμφανίζονται πολλές φορές σημαντικές συγκεντρώσεις

10 ΠΝΕΥΜΩΝ Τεύχος 1ο, Τόμος 25ος, Ιανουάριος - Μάρτιος ενδοτοξινών που προέρχονατι από τα κατοικίδια ζώα, τα χαλιά, καθώς και τον κλιματισμό. Στο αγροτικό περιβάλλον, έχει επίσης αποδειχθεί ότι ενδοτοξίνες μεταφέρονται από τους στάβλους των ζώων στο εσωτερικό περιβάλλον του σπιτιού των αγροτών 185. Γενετικές παραλλαγές και ειδικότερα πολυμορφισμοί σε γονίδια που εμπλέκονται στη φυσική ανοσία -όπως τα CD14, NOD1 και TLRs, θεωρείται ότι είναι υπεύθυνες για τις διαφορές που παρατηρούνται στην ευαισθησία του κάθε ατόμου στις ενδοτοξίνες. Οι αλληλεπιδράσεις γονιδίων-ενδοτοξινών σε σχέση με το άσθμα, αναφέρονται αναλυτικότερα σε άλλα κεφάλαια (αλληλεπίδραση ενδοοικιακής ρύπανσης γονιδίων και αλληλεπίδραση συνθηκών διαβίωσης γονιδίων) της παρούσας ανασκόπησης. Αλληλεπίδραση επαγγελματικής έκθεσης γονιδίων στο άσθμα Το επαγγελματικό άσθμα ορίζεται ως το άσθμα που προκαλείται από την έκθεση στο εργασιακό περιβάλλον σε αιωρούμενες σκόνες, ατμούς ή αναθυμιάσεις, σε άτομα με ή χωρίς προϋπάρχον άσθμα, και αντιστοιχεί στο 9-15% των περιπτώσεων άσθματος σε ενήλικες 40. Γενετικές παραλλαγές, που καθορίζουν την ευαισθησία στις περιβαλλοντικές εκθέσεις, μπορεί να συμβάλουν τα μέγιστα στην ανάπτυξη του επαγγελματικού άσθματος. Τα ισοκυανιούχα είναι μία από τις κύριες αιτίες επαγγελματικού άσθματος και υπάρχουν αυξανόμενες ενδείξεις αλληλεπίδρασης μεταξύ της έκθεσης σε αυτή την ερεθιστική ουσία και γενετικών παραγόντων. Η πρώτη μελέτη δημοσιεύθηκε το 1994 από τους Bignon και συν. 186, με σκοπό να διερευνήσει κατά πόσον γενετικοί δείκτες του HLA Τάξης II συμβάλλουν στην αντοχή ή την ευπάθεια ανάπτυξης άσθματος από ισοκυανιούχα (isocyanateinduced asthma, IAA) σε εργαζόμενους με έκθεση σε αυτές τις ουσίες. Στη μελέτη αυτή διαπιστώθηκε ότι το αλληλόμορφο DQB1*0503 και ο συνδυασμός αλληλομόρφων DQB1*0201/0301 σχετίζονταν με ευαισθησία στη νόσο, ενώ το αλληλόμορφο DQB1*0501 και ο απλότυπος DQA1*0101-DQB1*0501-DR1 παρείχε σημαντική προστασία στους ετεειμένους υγιείς μάρτυρες. Από τότε, διάφορες αλληλεπιδράσεις του HLA II με το ΙΑΑ έχουν διερευνηθεί σε αρκετές μελέτες. Οι Balboni και συν. 187, Mapp και συν. 188 και Kim και συν. 93 επιβεβαίωσαν την υπόθεση ότι το αλληλόμορφο HLA-DQB1*0503 συμμετέχει στην προδιάθεση για εμφάνιση ΙΑΑ, ενώ αντίθετα οι μελέτες των Rihs και συν. 189, Bernstein και συν. 190 και Beghé και συν. 191 δεν βρήκαν καμία σημαντική αλληλεπίδραση. Επίσης, έχει προταθεί ότι η γενετική ευπάθεια στο IAA μπορεί να σχετίζεται με διαφορές στον αντι-οξειδωτικό μεταβολισμό και αρκετές μελέτες έχουν επικεντρωθεί σε δείκτες των γονιδίων που συμμετέχουν σε αυτή τη διαδικασία. Οι Piirilä και συν. 192 εξέτασαν κατά πόσο πολυμορφισμοί στα γονίδια της γλουταθειόνης S τρανσφεράσης (GSTs) τροποποιούν την αλλεργική αντίδραση σε διισοκυανιούχα (diisocyanate), σε 182 εργαζόμενους με έκθεση σε αυτή την ερεθιστική ουσία. Η έλλειψη του γονιδίου GSTM1 (null γονότυπος) συσχετίστηκε με 1,89 φορές μεγαλύτερο κίνδυνο για άσθμα προκαλούμενο από διισοκυανικά, ενώ ο συνδυασμός του null γονότυπου GSTM1 με το γονότυπο GSTM3 AA συσχετιζόταν ισχυρά με την έλλειψη ειδικών IgE για τα διισοκυανιούχα (OR= 0.09, 95 % CI 0,01-0,73). Οι Wikman και συν. 193 επέκτειναν την προηγούμενη μελέτη, εξετάζοντας τον πιθανό ρόλο των γονοτύπων της Ν-ακετυλοτρανσφεράσης (N-acetyltransferase, NAT) στις επιπτώσεις, της έκθεσης σε ισοκυανιούχα, στην υγεία. Οι ερευνητές βρήκαν μια στατιστικά σημαντική αύξηση του κινδύνου άσθματος για την ταυτόχρονη παρουσία του null γονοτύπου GSTM1 με τους γονότυπους αργών αποακετυλιωτών (slow acetylator genotypes) είτε της NAT1 (OR= 4,53 95% CI 1,76-11,6) ή της NAT2 (OR= 3,12 95% CI 1,11-8,78), ευρήματα που υποδηλώνουν ότι οι NATs πιθανά διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στην έναρξη των ασθματικών αντιδράσεων, που σχετίζονται με την επαγγελματική έκθεση σε διισοκυανιούχα. Ο ρόλος των πολυμορφισμών των GSTs στο IAA ενισχύθηκε από τη μελέτη των Mapp και συν. 194, στην οποία η ομοζυγωτία για το αλλήλιο GSTP1*Val παρείχε προστασία από άσθμα προκαλούμενο από διισοκυανικό τολουόλιο (toluene diisocyanate induced - TDI) και υπεραντιδραστικότητα των αεραγωγών. Πρόσφατα πραγματοποιήθηκε μελέτη GWAS σε 84 ασθενείς με TDI-άσθμα, οι οποίοι συγκρίθηκαν με 263 υγιείς μάρτυρες που δεν είχαν εκτεθεί στην ερεθιστική αυτή ουσία. Σε αυτή, οι Kim και συν. 195, διαπίστωσαν ότι ο γενετικός πολυμορφισμός rs της CTNNA3 (catenin alpha 3, alpha-t catenin) συσχετίζεται σημαντικά με το φαινότυπο του TDI άσθματος (p=0,015), υποδηλώνοντας ότι πολυμορφισμοί του CTNNA3 μπορεί να είναι καθοριστικοί παράγοντες στην εμφάνιση αυτής της μορφής άσθματος Πιθανές αλληλεπιδράσεις επαγγελματικής έκθεσης - γονιδίων στο άσθμα που προκαλείται από τον δυτικό κόκκινο κέδρο σε εργαζόμενους στη βιομηχανία επεξεργασίας ξύλου (πριονιστήρια), μελέτησαν οι Horne και συν Οι ερευνητές αυτοί επικέντρωσαν στην κατανομή των αλληλομόρφων DRB1 και DQB1 HLA τάξης II και των απλότυπων DRB1-DQB1 σε 56 Καυκάσιους ασθενείς με αποδεδειγμένο άσθμα προκαλούμενο από κόκκινο κέδρο και 63 υγιείς Καυκάσιους με έκθεση σε σκόνη κόκκινου

11 80 ΠΝΕΥΜΩΝ Τεύχος 1ο, Τόμος 25ος, Ιανουάριος - Μάρτιος 2012 κέδρου. Αυξημένος κίνδυνος για άσθμα παρατηρήθηκε στους γονότυπους HLA DQB1*0603 (OR=2.9, p=0,05) και DQB1*0302 (OR=4.9, p=0,02), ενώ μειωμένος κίνδυνος βρέθηκε για το αλληλόμορφο DQB1*0501 (OR=0,3, p=0,01). Γενετικοί δείκτες των HLA Τάξης II έχουν επίσης συσχετισθεί με την ευαισθητοποίηση σε ανυδρίτες οργανικών οξέων (organic acid anhydrides), ουσία χαμηλού μοριακού βάρους που χρησιμοποιείται στη χημική βιομηχανία. Οι Young και συν. 197 παρατήρησαν σημαντική αύξηση του γονότυπου HLAII-DR3 στις περιπτώσεις ασθενών με ειδική IgE σε ανυδρίτες οξέων σε σύγκριση με την ομάδα ελέγχου (50% έναντι 14%, OR=6, p=0,05), ενώ οι Jones και συν. 198 ανέφεραν ότι ένα άλλο αλληλόμορφο, το HLAII- DQB1(*)0501, σχετίζεται με προδιάθεση για την παραγωγή ειδικής IgE σε ανυδρίτες οξέων (OR=3,0 95% CI: 1.2 έως 7.4). Τα παραπάνω ευρήματα υποδηλώνουν ότι πρωτεΐνες σχετιζόμενες με το μείζον σύμπλεγμα ιστοσυμβατότητας τάξης ΙΙ μπορεί να είναι ένας καθοριστικός παράγοντας στην παραγωγή ειδικών IgE σε εισπνεόμενα ερεθιστικά, όπως οι ανυδρίτες οξέων. Αλληλεπίδραση συνθηκών διαβίωσης γονιδίων στο άσθμα Ένα άλλο ενδιαφέρον πεδίο για τη διερεύνηση των αλληλεπιδράσεων μεταξύ γονιδίων και περιβάλλοντος είναι η μελέτη των αγροτικών πληθυσμών και ειδικότερα αυτών που διαμένουν σε αγροκτήματα. Μεγαλώνοντας ή/ και δουλεύοντας σε ένα αγρόκτημα φαίνεται να παρέχει προστασία από την εμφάνιση άσθματος και ατοπίας 199,200. Μια πιθανή εξήγηση αυτού της προστατευτικής επίδρασης μπορεί να είναι η έκθεση σε βακτηριακά προϊόντα ζωικής προέλευσης, όπως η ενδοτοξίνη και οι λιποπολυσακχαρίτες (LPS), μέσα σε στάβλους και εξοχικά σπίτια 201. Τα αποτελέσματα από γενετικές μελέτες σε αγροτικούς και μη αγροτικούς πληθυσμούς δείχνουν ότι γενετικές παραλλαγές σε γονίδια της φυσικής ανοσίας όπως τα CD14, NOD1 ή TLRs, μπορεί να τροποποιούν την επίδραση αυτή, ανάλογα με τις συνθήκες του περιβάλλοντος. Οι Lauener και συν. 202 από τη μελέτη ALEX (Allergy and Endotoxin), μια πολυκεντρική μελέτη που διεξήχθη στην Αυστρία, την Ελβετία και τη Γερμανία, έδειξαν ότι τα κύτταρα του αίματος από τα παιδιά αγροτών εξέφραζαν σημαντικά υψηλότερα επίπεδα CD14 (0,96 έναντι 0,43, p=0,0013), και TLR2 (0,11 έναντι 0,04, p<0,0001) σε σχέση με τα παιδιά των μη αγροτών. Επιπλέον, οι Eder και συν. 168 ανέφεραν ότι τα παιδιά των αγροτών που είχαν Τ αλλήλιο στο TLR2/ (σε σύγκριση με τα παιδιά με γονότυπο AA) ήταν λιγότερο πιθανό να έχουν διάγνωση άσθματος (3% έναντι 13%, p=0.012 ), συμπτώματα άσθματος (3% έναντι 16%, p=0,004), ατοπική ευαισθητοποίηση (14% έναντι 27%, p=0,023) και συμπτώματα αλλεργικής ρινίτιδας (3% έναντι 14%, p=0,01). Αυτή η σχέση μεταξύ του TLR2/ με το άσθμα στα παιδιά των αγροτών ήταν ανεξάρτητη της ύπαρξης ή όχι ατοπίας. Στον ίδιο πληθυσμό, οι Eder και συν. 203 εξέτασαν επίσης αν αυτή η παρατηρούμενη αντίστροφη συσχέτιση μεταξύ της έκθεσης σε μικροβιακά προϊόντα και της εμφάνισης άσθματος και αλλεργιών στην παιδική ηλικία, τροποποιείται από τη γενετική ποικιλομορφία της Caspase recruitment domain protein (CARD) 4, έναν ενδοκυτταρικό υποδοχέα αναγνώρισης που περιέχεται στη πρωτεΐνη NOD1. Οι ερευνητές αυτοί παρατήρησαν μια ισχυρή προστατευτική επίδραση του αγροτικού περιβάλλοντος στην εμφάνιση αλλεργιών στα παιδιά που ήταν ομόζυγα για το αλλήλιο Τ στην CARD4/ , αλλά όχι σε παιδιά που έφεραν τα αλλήλιο C, παρέχοντας έτσι ενδείξεις για ένα τροποποιητικό ρόλο των πολυμορφισμών των CARD4/NOD1 στη προστατευτική επίδραση της έκθεσης σε αγροτικό περιβάλλον. Σε μια άλλη μελέτη από τους Smit και συν. 170, σε μία κοόρτη νέων αγροτών στη Δανία, ελέγχτηκαν οι πιθανές συσχετίσεις μεταξύ SNPs του CD14, ατοπίας και εμφάνισης νέων περιπτώσεων άσθματος. Διαπιστώθηκε ότι το αλληλόμορφο CD14/-260T σχετιζόταν σημαντικά με λιγότερες περιπτώσεις ατοπίας (OR=0,39 95% CI: 0,21-0,72), ενώ το αλληλόμορφο CD14/-651T σχετιζόταν θετικά με εμφάνιση ατοπίας (OR=2,53 95% CI: ). Επιπλέον οι Bieli και συν. 204 από τη μελέτη PARSIFAL (Prevention of allergy Risk factors for Sensitization in children related to Farming and Anthroposophic Lifestyle), επέκτειναν τα αποτελέσματα της προηγούμενης μελέτης, καθώς έδειξαν μια σημαντική αλληλεπίδραση μεταξύ του γονοτύπου CD14/-1721 και της κατανάλωσης γάλακτος αγροκτήματος. Η προστατευτική επίδραση της κατανάλωσης γάλακτος αγροκτήματος για τις αλλεργικές παθήσεις ήταν ισχυρότερη στα παιδιά που είχαν το Α αλλήλιο στο CD14/-1721 από ό,τι στα παιδιά που ήταν ομόζυγα για το αλλήλιο G, και αυτό φάνηκε ότι μπορεί να επιτυγχάνεται με αύξηση στην έκφραση του γονιδίου CD14. Όμως, μια πρόσφατη μελέτη ανάλυσης σε όλο το γονιδίωμα για αλληλεπιδράσεις με το άσθμα και την ατοπία, από τους Ege και συν. 205 στα πλαίσια της μελέτη GABRIELA, απέτυχε να αναπαράγει αυτά τα αποτελέσματα. Συγκεκριμένα, οι ερευνητές μελέτησαν SNPs και την έκθεση σε περιβάλλον αγροκτήματος σε παιδιά από 4 αγροτικές περιοχές της Κεντρικής Ευρώπης. Επίσης, έλεγξαν επιλεκτικά για αλληλεπιδράσεις μεταξύ έκθεσης σε περιβάλλον αγροκτήματος και 7 SNPs που θεωρήθηκαν σημαντικοί καθώς προέκυψαν από μια μεγάλη μετα-

12 ΠΝΕΥΜΩΝ Τεύχος 1ο, Τόμος 25ος, Ιανουάριος - Μάρτιος ανάλυση παιδικού άσθματος και επίσης είχαν αναφερθεί προηγουμένως να σχετίζονται με την έκθεση σε αγροτικό περιβάλλον και το άσθμα ή την ατοπία. Τελικά, η μελέτη αυτή δεν έδειξε καμία σημαντική αλληλεπίδραση μεταξύ γονιδίων και έκθεσης σε περιβάλλον αγροκτήματος για κανένα από τους SNPs που εξετάστηκαν. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Όλο και περισσότερα δεδομένα τα τελευταία χρόνια ενισχύουν την άποψη ότι οι αλληλεπιδράσεις γονιδίωνπεριβάλλοντος παίζουν έναν σημαντικό ρόλο στην παθογένεση του άσθματος. Οι συνδυασμοί των γενετικών και περιβαλλοντικών παραγόντων μπορούν να εξηγήσουν ένα μεγάλο μέρος των διαφορών που παρατηρούνται στην επίπτωση του άσθματος και των σχετικών φαινοτύπων μεταξύ των πληθυσμών. Ωστόσο, για λίγες αλληλεπιδράσεις οι συσχετίσεις είναι ισχυρές. Η αλληλεπίδραση των αλληλόμορφων HLAII-DQB1 με την επαγγελματική έκθεση σε ισοκυανικά είναι από τα πιο αξιόπιστα ευρήματα 93, Επίσης, ισχυρή είναι η ένδειξη όσον αφορά το ρόλο των γονιδίων που εμπλέκονται στην προστασία από το οξειδωτικό στρες, κυρίως των GSΤs, όσον αφορά την προδιάθεση για το άσθμα που προκαλείται από την έκθεση στο καπνό του τσιγάρου και την ατμοσφαιρική ρύπανση 104,106,119,120, ,206. Η μελέτη των αλληλεπιδράσεων γονιδίων-περιβάλλοντος είναι ένα σχετικά νέο πεδίο, με τον αριθμό των μελετών να αυξάνεται κάθε χρόνο. Όπως σε κάθε τι που βρίσκεται στα αρχικά του στάδια, έτσι και η μελέτη των αλληλεπιδράσεων αυτών δεν είναι απαλλαγμένη από προβλήματα και περιορισμούς. Το κύριο πρόβλημα όσον αφορά την αξιολόγηση των αλληλεπιδράσεων γονιδίωνπεριβάλλοντος προέρχεται από τα εξαιρετικά πολύπλοκα μοντέλα που χαρακτηρίζουν σύνθετες ασθένειες, όπως το άσθμα και οι αλλεργίες. Αυτά περιλαμβάνουν το τεράστιο αριθμό γενετικών επιτόπων που συνδέονται με την ασθένεια (γενετική ετερογένεια), το μεγάλο αριθμό των περιβαλλοντικών παραγόντων, τα ισχνά συνήθως αποτελέσματα των γενετικών παραλλαγών και την παρουσία αιτιολογικής ετερογένειας 99,207,208. Ένας λοιπόν από τους κύριους περιορισμούς των μελετών που έχουν γίνει μέχρι σήμερα είναι η στατιστική ισχύς που απαιτείται για την αξιολόγηση των αλληλεπιδράσεων, η οποία μπορεί να επιτευχθεί μόνο σε μεγάλες μελέτες. Οι περισσότερες από τις μελέτες που υπάρχουν έως σήμερα έχουν διεξαχθεί σε μικρούς πληθυσμούς και δεν είχαν την απαραίτητη ισχύ για την ανίχνευση πιθανών αλληλεπιδράσεων ή για τον αποκλεισμό ψευδώς θετικών αποτελεσμάτων (Σφάλμα τύπου Ι) 99,100. Επίσης, το περιορισμένο μέγεθος του δείγματος είναι αιτία της αδυναμίας ανάδειξης μιας πραγματικής συσχέτισης (ψευδώς αρνητικό ή Σφάλμα τύπου ΙΙ) προκαλώντας σημαντικό πρόβλημα στην προσπάθεια για την επιβεβαίωση των θετικών αποτελεσμάτων. Επιπλέον, ένα άλλο πρόβλημα είναι η προκατάληψη στη δημοσίευση των αποτελεσμάτων των μελετών (publication bias). Αυτό συμβαίνει όταν τα αρνητικά αποτελέσματα έχουν την τάση να μην λαμβάνονται υπόψη και να μη θεωρούνται ικανά για δημοσίευση από τους ερευνητές και τους εκδότες των ιατρικών περιοδικών. Στις μελέτες αλληλεπίδρασης γονιδίων-περιβάλλοντος, η προκατάληψη στη δημοσίευση των αποτελεσμάτων είναι ακόμη μεγαλύτερο πρόβλημα, εξαιτίας της χαμηλής έτσι και αλλιώς πιθανότητας ανίχνευσης αλληλεπιδράσεων, αλλά και λόγω του αυξημένου ενδιαφέροντος για τη δημοσίευση θετικών αποτελεσμάτων σε ένα εντελώς νέο τομέα όπως αυτόν 209. Βασικό θέμα στις μελέτες αλληλεπίδρασης γονιδίωνπεριβάλλοντος στο άσθμα αποτελεί το πώς καθορίζονται αυτές οι αλληλεπιδράσεις. Ο όρος αλληλεπίδραση έχει διαφορετική ερμηνεία για τους βιολόγους και τους στατιστικούς. Η βιολογική ερμηνεία της αλληλεπίδρασης περιγράφει την κοινή συμμετοχή δύο παραγόντων στον ίδιο αιτιολογικό μηχανισμό. Με τη στατιστική έννοια, η αλληλεπίδραση μεταξύ δύο παραγόντων αντιπροσωπεύει την απόκλιση από ένα μαθηματικό μοντέλο για κοινά αποτελέσματα. Ως εκ τούτου, αν και η στατιστική αλληλεπίδραση συνήθως είναι αυτή που χρησιμοποιείται για να περιγράψει μια σχέση μεταξύ δύο παραγόντων, δεν πρέπει να συγχέεται με τη βιολογική αλληλεπίδραση 210. Για το λόγο αυτό, κρίνεται σημαντικό να περιοριστεί η εκτίμηση και μελέτη της συσχέτισης γονιδίων-περιβάλλοντος στις αλληλεπιδράσεις εκείνες που έχουν βιολογική αληθοφάνεια. Επιπλέον, ένας άλλος περιορισμός είναι η ακριβής εκτίμηση της έκθεσης σε ένα περιβαλλοντικό παράγοντα όσον αφορά τη δόση και το χρόνο επίδρασής της στη διάρκεια της ζωής ενός ατόμου 211. Παρά όμως τα προαναφερθέντα προβλήματα και τους περιορισμούς, τα τελευταία χρόνια έχει σημειωθεί κάποια πρόοδος στην κατανόηση των αλληλεπιδράσεων γονιδίων-περιβάλλοντος στο άσθμα. Αυτό ήδη μας βοήθησε για να διαλευκάνουμε τη βιολογία πίσω από ορισμένες περιβαλλοντικές εκθέσεις, όπως το κάπνισμα, η ατμοσφαιρική ρύπανση, οι ενδοτοξίνες και η επαγγελματική έκθεση, σε σχέση με συγκεκριμένους γονότυπους. Η καλύτερη κατανόηση των αλληλεπιδράσεων γονιδίων-περιβάλλοντος στο άσθμα είναι λοιπόν άρρηκτα συνδεδεμένη με μια καλύτερη κατανόηση των μηχανισμών με τους οποίους οι περιβαλλοντικοί παράγοντες αυξάνουν τον κίνδυνο

13 82 ΠΝΕΥΜΩΝ Τεύχος 1ο, Τόμος 25ος, Ιανουάριος - Μάρτιος 2012 άσθματος ή προστατεύουν από αυτό. Ο μεγάλος αριθμός των πιθανών αλληλεπιδράσεων μεταξύ γονιδίων και περιβάλλοντος και η πολυπλοκότητα αυτών δείχνει σαφώς την ανάγκη για τη διεξαγωγή μεγαλύτερων, σωστότερα σχεδιασμένων πολυκεντρικών μελετών για να έχουμε καλύτερα και πιο αξιόπιστα αποτελέσματα. BΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ (Βλέπε αγγλικό κείμενο)