Οικογενειακή μελέτη της γενετικής προδιάθεσης για την εκδήλωση ινσουλινοεξαρτώμενου σακχαρώδη διαβήτη

Abstract

Type 1 Diabetes Mellitus (T1DM) is an autoimmune organ-specific disease caused by particularly complex interactions between genetic and environmental factors, which ultimately result in the selective destruction of pancreatic ß-cells. The genetic predisposition of the disease has been demonstrated to be linked approximately by half with the gene loci HLA-DQB1, HLA-DRB1 and HLA-DQA1 on chromosome 6p21. The correlations between HLA and T1DM present heterogeneity between different populations due to the linkage disequilibrium of HLA-DR/DQ alleles, the different distribution of HLA class II alleles in the general population as well as the DQaß trans-complementation.In the present dissertation, molecular techniques of high-resolution analysis were used for the detection of HLA-DRB1/DQA1/DQB1 genotypes and haplotypes in members of 81 Greek families with at least one child suffering from T1DM. The objective of the study was to detect susceptible or protective HLA haplotypes and genotypes, and to study the interactions between HLA genes in the risk of developing type T1DM. The transmission of HLA haplotypes and genotypes from the parents to their children was studied with the use of TDT (Transmission Disequilibrium Test) and AFBAC (Affected Family BAsed Controls) tests.Increased transmission in children with T1DM is observed with the following HLA haplotypes: DRB1*0301/DQA1*0501/DQB1*0201 (83,33%), DRB1*04/ DQA1*0301/ DQB1*0302 (80,39%) and DRB1*0405/ DQA1*0301/ DQB1*0201 (100%), with the latter being rather rare to other populations. The haplotype HLA- DRB1*0301/ DQA1*0501/ DQB1*0201 exhibited the highest frequency among T1DM children (35,25%), whereas in European countries with high incidence of the disease the preponderant haplotypes are HLA-DRB1*04. The haplotypes HLA- DRB1*04/ DQA1*0301/ DQB1*0302 present polymorphism concerning the HLA- DRB1*04 alleles, as well as great heterogeneity in relation to their transmission to children with T1DM, with the following hierarchy: DRB1*0405 (100%) > *0401 (94,11%) > *0402 (87,5%) > *0404 (85,71%)>*0403 (12,5%). Decreased transmission in children with T1DM is observed with the following HLA haplotypes: HLA-DRB1*1501/DQA1*0102/DQB1*0602 (0%), DRB1*1502/ DQA1*0102/DQB1*0601 (0%), DRB1*1104/DQA1*0501/ DQB1*0301 (7,69%) DRBiniOl/ DQA1*0501/ DQB1*0301 (10%), and DRB1*1301/DQA1*0103/ DQB1*0603 (14,28%). The haplotype HLA-DRB1*1501/DQA1*0102/DQB1*0602 (DR2) was found to be the minority of HLA-DR2 haplotypes of the families under study, in which dominated the HLA-DR*16 haplotypes transmitted within the expected limits. The haplotypes DRB1*11/DQA1*0501/ DQB1*0301 presented increased frequency among the families under study, in contrast to what has been observed in other European populations with high incidence of the disease. In total, the transmission of HLA-DRB1/DQA1/DQB1 haplotypes to healthy siblings did not demonstrate significant deviation from the expected ratio of 50%.The comparison of HLA genotypes of T1DM children with non-transmitted, parental haplotype combinations clearly establishes the interactions of HLA molecules with the genetic risk of the disease and helps create a hierarchy from the most predisposing genotypes, DRB1*0301/DQA1*0501/DQB1*0201- DRB1*04/ DQA1*0301/DQB1*0302, to the most protective ones, DRB1*11/ DQA1*0501/ DQB1*0301-DRB1*11/DQA1*0501/DQB1*0301. The heterodimeric HLA- DQ(al*0301, ßl*0201), encoded either with cis- or with trans-complementation in children suffering from T1DM, exerts significant influence upon the genetic predisposition of the disease. The haplotypes whose transmission was characterized by diminished frequency in children with T1DM encode for aspartic acid at position DQß57, except for the haplotype DRB1*0403/DQA1*0301 /DQB1*0302. This particular finding underlies the importance of the HLA-DR molecular structure in the genetic predisposition of T1DM.In conclusion, the genetic predisposition of T1DM is most significantly attributed to the combined effect of HLA-DRB1, -DQA1 and -DQB1 genetic loci, acting as a complex. The genetic risk for T1DM, which is associated with HLA class II haplotypes in the Greek population, presents both similarities and significant differences from other populations with higher incidence of the disease.

Ο Σακχαρώδης Διαβήτης τύπου 1 (ΣΔτΙ) είναι ένα αυτοάνοσο οργανοειδικό νόσημα, το οποίο οφείλεται σε ιδιαίτερα σύνθετες αλληλεπιδράσεις γενετικών και περιβαλλοντικών παραγόντων που έχουν σαν τελική κατάληξη την εκλεκτική καταστροφή των β-κυττάρων του παγκρέατος. Η γενετική προδιάθεση της νόσου έχει τεκμηριωθεί ότι συνδέεται κατά το ήμισυ περίπου με τις γονιδιακές θέσεις HLA-DQB1, HLA-DRB1 και HLA-DQA1 στο χρωμόσωμα 6ρ21. Οι συσχετίσεις Η LA και ΣΔτΙ παρουσιάζουν ετερογένεια στους διαφόρους πληθυσμούς λόγω διαταραχής της ισορροπίας σύνδεσης των HLA-DR/DQ αλληλομόρφων, της διαφορετικής κατανομής των HLA τάξης II αλληλομόρφων στο γενικό πληθυσμό και της trans-συμπληρωματικότητας των DQaß αλυσίδων.Στην παρούσα διατριβή χρησιμοποιήθηκαν μοριακές τεχνικές υψηλής διακριτικής ανάλυσης για τον προσδιορισμό των HLA-DRB1/DQA1/DQB1 γονοτύπων και απλοτύπων στα μέλη 81 Ελληνικών οικογενειών με ένα τουλάχιστον παιδί με ΣΔτΙ. Σκοπός της μελέτης ήταν ο καθορισμός επιδεκτικών ή προστατευτικών Η LA απλοτύπων και γονοτύπων και η μελέτη των αλληλεπιδράσεων των HLA γονιδίων στον κίνδυνο εμφάνισης ΣΔτΙ. Η μεταβίβαση των HLA απλοτύπων και γονοτύπων από τους γονείς στα παιδιά μελετήθηκε με τις δοκιμασίες TDT (Transmission Disequilibrium Test) και AFBAC (Affected Family BAsed Controls).Αυξημένη μεταβίβαση στα παιδιά με ΣΔτΙ παρουσιάζουν οι HLA απλότυποι DRB1*0301/DQÄ1*0501/DQB1*0201 (83,33%), DRB1*04/DQA1*0301/DQB1*0302(80,39%) και ο σπάνιος σε άλλους πληθυσμούς απλότυπος DRB1*0405/ DQA1*0301/ DQB1*0201 (100%). Ο απλότυπος HLA-DRB1*0301/DQA1*0501/DQB1*0201 ήταν ο συχνότερος απλότυπος στα παιδιά με ΣΔτΙ (35,25%), ενώ στις Ευρωπαϊκές χώρες με μεγάλη επίπτωση της νόσου επικρατούν οι HLA-DRB1*04 απλότυποι. Οι απλότυποι HLA- DRB1*04/DQA1*0301/DQB1*0302 παρουσιάζουν πολυμορφισμό στα HLA-DRB1*04 αλληλόμορφα και μεγάλη ετερογένεια στη μεταβίβαση τους στα παιδιά με ΣΔτΙ, με την εξής ιεράρχηση: DRB1*0405 (100%) > *0401 (94,11%) > *0402 (87,5%) > *0404 (85,71%)>*0403 (12,5%).Μειωμένη μεταβίβαση στα παιδιά με ΣΔτΙ παρουσιάζουν οι απλότυποι HLA- DRB1*1501/DQA1*0102/DQB1*0602 (0%), DRB1*1502/DQA1*0102/ DQB1*0601 (0%), DRB1*1101/DQA1*0501/DQB1*0301 (10%), DRB1*1104/DQA1*0501/DQB1*0301(7,69%), και DRB1*1301/DQA1*0103/DQB1*0603 (14,28%). Ο απλότυπος HLA- DRB1*1501/DQA1*0102/DQB1*0602 (DR2) αποτελεί μειοψηφία των HLA-DR2απλοτύπων στις μελετηθείσες οικογένειες, στις οποίες επικρατούν οι μεταδοθέντες μέσα στα αναμενόμενα όρια HLA-DR*16 απλότυποι. Οι απλότυποι DRB1*11/DQA1*0501/ DQB1*0301 παρουσιάζουν αυξημένη συχνότητα στις οικογένειες, αντίθετα με ότι συμβαίνει στους Ευρωπαϊκούς λαούς με μεγάλη επίπτωση του ΣΔτΙ. Η μεταβίβαση όλων των HLA-DRB1/DQA1/DQB1 απλοτύπων στα υγιή αδέρφια των ασθενών δεν παρουσιάζει σημαντική απόκλιση από την αναμενόμενη αναλογία 50%.Η σύγκριση των HLA γονοτύπων των παιδιών με ΣΔτΙ με τους μη μεταβιβασθέντες από τους γονείς απλοτυπικούς συνδυασμούς αποδεικνύει τις αλληλοεπιδράσεις των HLA μορίων στο γενετικό κίνδυνο της νόσου και δημιουργεί ιεράρχηση από τους πιο προδιαθεσικούς γονοτύπους DRB1*0301/DQA1*0501/DQB1*0201- DRB1*04/DQA1*0301/DQB1*0302 στους πιο προστατευτικούς DRB1*11/DQA1*0501/DQB1*0301- DRB1*11/DQA1*0501/DQB1*0301. Το ετεροδιμερές HLA-DQ(al*0301, ßl*0201) κωδικοποιούμενο είτε με cis, είτε με trans συμπληρωματικότητα στα παιδιά με ΣΔτΙ, ασκεί σημαντική επίδραση στη γενετική προδιάθεση της νόσου. Οι απλότυποι που μεταβιβάσθηκαν με μειωμένη συχνότητα στα παιδιά με ΣΔτΙ κωδικοποιούν για ασπαραγινικό στη θέση DQß57, εκτός από τον απλότυπο DRB1*0403/DQA1*0301 /DQB1*0302. Το εύρημα αυτό υποσημαίνει τη σημασία της δομής του HLA-DR μορίου για τη γενετική προδιάθεση του ΣΔτΙ.Συμπερασματικά, η γενετική προδιάθεση του ΣΔτΙ οφείλεται σε σημαντικό βαθμό στη συνδυασμένη επίδραση των HLA-DRB1, -DQA1 και -DQB1 γενετικών τόπων οι οποίοι δρουν σαν σύμπλεγμα. Ο συνδεόμενος με τους τάξης II Η LA απλοτύπους γενετικός κίνδυνος για ΣΔτΙ στον Ελληνικό πληθυσμό, παρουσιάζει ομοιότητες αλλά και σημαντικές διαφορές από άλλους πληθυσμούς με μεγαλύτερη επίπτωση της νόσου.