Επίδραση των λειτουργικών πολυμορφισμών του γονιδίου της ενδοθηλίνης-1 στην έκπτωση της αναπνευστικής λειτουργίας σε Καυκάσιο πληθυσμό

Abstract

Background: Endothelin-1 (ET-1) is a potent vasoconstrictor and bronchoconstrictor but it has been shown to have also proinflammatory properties. Its ability to attract inflammatory cells in its site of production, upregulates the synthesis of adhesion molecules and stimulates the release of cytokines. The fact that cytokines have the ability to induce its synthesis and release, creates a dynamic loop for self-preservation and augmentation of the airway inflammation in COPD, even after the ceasing of the noxious stimulus i.e. cigarette smoke. Therefore, functional polymorphisms that may lead to increased levels of ET-1 may also cause an increased susceptibility to COPD development. Materials and Methods: We analyzed the longitudinal effect on lung function of two ET-1 gene polymorphisms in a population of 190 smokers (95 non-COPD and 95 COPD smokers). The two polymorphisms involved an insertion polymorphism (+138 adenine insertion 3A/4A, 138bp downstream from the transcription start site, exon 1) and a single nucleotide transversion polymorphism on exon 5 (G/T, Lys198Asn). A total of 190 subjects were enrolled in the study for each polymorphism and were followed for 3 years by annual spirometry sessions. Results: The adjusted annual decline of forced expiratory volume in 1 second (dFEV₁) was greater for those having at least one copy of the mutated gene ins/delA compared to those with the wild type allele both in the non-COPD smokers group (mean difference in dFEV₁ of 19.4 ml/year, p=0.004) and COPD smokers (mean difference in dFEV1 of 11.15 ml/year, p=0.003). On the contrary, those heterozygous for the Lys198Asn polymorphism were found to have a slower decline in FEV₁ compared to those homozygous for the wild type allele. The non-COPD smokers group had a gain-in-loss of 11,24 ml/year (p<0.001) while the COPD-smokers group had a slower decline of 11,42 ml/year (p=0.002). Those homozygous for the polymorphisms examined show an even greater deviation from those with the wild type allele but due to the small number comprising their group, the results don’t have enough statistical power. Though, they still show the trend of the effect the polymorphisms have on annual FEV₁ decline. Conclusions: The present data shows that ET-1 and its functional polymorphisms may be implicated in COPD phenotype and severity.

Εισαγωγή: Η ενδοθηλίνη-1 (ΕΤ-1) είναι ένα ισχυρό αγγειοσυσπαστικό και βρογχοσυσπαστικό μόριο το οποίο παρουσιάζει και προφλεγμονώδεις ιδιότητες. Η ικανότητά του να ελκύει φλεγμονώδη κύτταρα στην εστία παραγωγής της, να προκαλεί την παραγωγή μορίων προσκόλλησης στην επιφάνειά τους αλλά και κυτταροκινών αποτελεί απόδειξη της δράσης αυτής. Από την άλλη οι κυτταροκίνες είναι σε θέση να επάγουν την σύνθεση και την έκκριση αυτού του μορίου, δημιουργώντας έτσι ένα μοριακό φαύλο κύκλο ενίσχυσης της φλεγμονής των αεραγωγών που λαμβάνει χώρα στη Χρόνια Αποφρακτική Πνευμονοπάθεια (ΧΑΠ). Με το τρόπο αυτό η φλεγμονή συνεχίζει να υφίσταται ακόμα και μετά την διακοπή του ερεθιστικού παράγοντα που προκάλεσε την έκλυσή της όπως είναι π.χ. το κάπνισμα. Έτσι, οι λειτουργικοί πολυμορφισμοί που αυξάνουν την παραγωγή της ΕΤ-1 δυνατό να αυξάνουν και το κίνδυνο ανάπτυξης ΧΑΠ. Υλικά-μέθοδοι: Σε αυτή την προοπτική μελέτη ερευνήθηκε η επίδραση στην αναπνευστική λειτουργία δύο λειτουργικών πολυμορφισμών του γονιδίου της ΕΤ-1 σε ένα πληθυσμό 190 καπνιστών (95 υγιείς καπνιστές και 95 καπνιστές που νοσούσαν από ΧΑΠ). Οι δύο πολυμορφισμοί αφορούσαν μια ένθεση αδενίνης στο 5’-άκρο στη θέση +138 (εξώνιο 1, 138/ex1ins/delA) και την αντικατάσταση μιας γουανίνης με θυμίνη στη θέση +5665 (εξώνιο 5) που αλλάζει το αμινοξύ λυσίνη της θέσης 198 σε ασπαραγίνη (Lys198Asn). Στα άτομα αυτά διενεργήθηκε λειτουργικός έλεγχος της αναπνοής σε ετήσια βάση για συνολικό χρονικό διάστημα τριών ετών. Αποτελέσματα: Η μέση ετήσια μείωση στον δυναμικά εκπνεόμενο όγκο στο πρώτο δευτερόλεπτο (ΔFEV₁) ήταν η παράμετρος που μελετήθηκε. Αυτή ήταν μεγαλύτερη για όσους έφεραν το μεταλλαγμένο γόνο 138/ex1ins/delA σε σχέση με τα άτομα που έφεραν το φυσιολογικό αλληλόμορφο. Οι ετεροζυγώτες για το μεταλλαγμένο αλληλόμορφο που ανήκαν στην ομάδα των καπνιστών δίχως ΧΑΠ παρουσίαζαν μια ΔFEV₁ μεγαλύτερη κατά 19,4 ml σε σχέση με τα άτομα που ήταν ομόζυγα για το φυσιολογικό αλληλόμορφο (p=0.004). Η αντίστοιχη διαφορά για τους ετεροζυγώτες του μεταλλαγμένου αλληλόμορφου που ανήκαν στην ομάδα των καπνιστών που νοσούσαν από ΧΑΠ ήταν 11,15 ml (p=0.003). Αντιθέτως, όσοι έφεραν τον πολυμορφισμό Lys198Asn παρουσίαζαν μια μικρότερη ΔFEV₁ σε σχέση με τα άτομα που έφεραν το φυσιολογικό αλληλόμορφο. Έτσι, οι ετεροζυγώτες για το μεταλλαγμένο αλληλόμορφο που ανήκαν στην ομάδα των καπνιστών δίχως ΧΑΠ παρουσίαζαν μια ΔFEV₁ μεγαλύτερη κατά 11,24 ml (p<0.001) ενώ η αντίστοιχη διαφορά για τους ετεροζυγώτες του μεταλλαγμένου αλληλόμορφου της ομάδας των καπνιστών που νοσούσαν από ΧΑΠ ήταν 11,42 ml (p=0.002). Τα παραπάνω συνηγορούν υπέρ μιας προστατευτικής δράσης του πολυμορφισμού Lys198Asn στην αναπνευστική λειτουργία. Συμπεράσματα: Τα δεδομένα αυτής της μελέτης δείχνουν πως τόσο η ΕΤ-1 όσο και οι λειτουργικοί πολυμορφισμοί του γονιδίου της δύνανται να ενέχονται στο τελικό φαινότυπο της ΧΑΠ και στη σοβαρότητα αυτής.