Μελέτη της επίδρασης πολυμορφισμών στο γονίδιο του υποδοχέα της βιταμίνης D (VDR) στην ανάπτυξη της νόσου του Alzheimer στην Ελλάδα

Abstract

Vitamin D is one of the most important chemical molecules for the physiological functions of the human body. More and more studies are reporting its importance in a variety of tissues of the body. The reason for this lies in its effect in thousands of genes that are related to a large number of physiological functions such as inflammation, heavy metals balance, cell cycle and others. Vitamin D acts as a transcriptional factor in genes of the human body causing the induction or suppression of their expression. Necessary factor for the mediation of the actions of vitamin D is its intracellular receptor VDR (Vitamin D Receptor). VDR is widely located in the human brain and in the central nervous system making the action of vitamin D specifically important for the development of neural cells and the physiological function of the nervous system. In the last few years the effect of vitamin D has been studied in chronic neurodegenerative diseases such as Alzheimer's disease, as it has been observed that its molecular mechanisms of action are involved in the development mechanisms of the disease such as the formation of amyloid b, cell toxicity and inflammation of neural cells. The present thesis investigated the relation of specific single nucleotide polymorphisms (SNPs) of the gene that codes for VDR to the development of Alzheimer's disease in the Greek population through the spectrum of actions of vitamin D and to search for risk genotypes for the disease or possible protective ones against it. In parallel an attempt was performed to record an initial picture of the distribution of frequencies of VDR polymorphisms and their comparison with data of populations of other geographical regions that also suffer from the disease. The polymorphisms that have been studied were TaqI, BsmI and FokI. In addition there has been an effort to investigate the effect of the above mentioned polymorphisms in the risk of development of the disease in individuals carrying the APOE e4 allele which is an established predisposing risk factor for the disease. Based on the results of the current thesis it has been observed that TaqI-TT genotype is related to the development of Alzheimer's disease, with 1,9 times higher risk of developing the disease, in the Southeastern Caucasians of the Greek geographical region and its presence affects negatively the function on vitamin D in the nervous system and in the protective mechanisms of the disease. In parallel it has been observed that in the Greek population studied, TaqI C allele is associated to a potential protective effect with a 46% less likelihood of developing the disease. In contrast in the Northwestern European Caucasians and in the Asian population allele C in VDR-TaqI polymorphism seems to be a risk factor for the disease. In addition it has been observed that haplotype TAC increases the risk for the disease by 5,5 times while women TAC facing an even higher risk by 7 times. On the contrary haplotype CAC was associated with almost 50% less likelihood of developing the disease. Moreover in the present study it was concluded that TaqI CC patients had considerable less likelihood of having low MMSE scores a finding that provided an indication for a milder disease in these patients. The presence of e4 allele didn't seem to increase the risk for the disease in the sample of Southeastern European Caucasians of the present study in relation to the genotypes of VDR TaqI, BsmI and FokI polymorphisms that have been studied.

Η βιταμίνη D αποτελεί ένα από τα σημαντικότερα χημικά μόρια για τη φυσιολογική λειτουργία του ανθρώπινου οργανισμού. Όλο και περισσότερες μελέτες αναφέρουν τη σημασία της σε πληθώρα ιστών του οργανισμού. Αυτό οφείλεται στην επίδραση της σε χιλιάδες γονίδια που σχετίζονται με πολλές φυσιολογικές διαδικασίες όπως είναι η φλεγμονή, η ομοιόσταση ιόντων μετάλλων, ο κυτταρικός κύκλος κ.ά. Η βιταμίνη D δρα ως μεταγραφικός παράγοντας σε γονίδια του ανθρωπίνου σώματος οδηγώντας στην αύξηση η μείωση της έκφρασής τους. Απαραίτητος παράγοντας για τη διαμεσολάβηση των δράσεων της είναι ο ενδοκυττάριος υποδοχέας της βιταμίνης D (Vitamin D receptor - VDR). Ο VDR εντοπίζεται σε μεγάλη έκταση στον ανθρώπινο εγκέφαλο και στο κεντρικό νευρικό σύστημα κάνοντας τη δράση της βιταμίνης ιδιαίτερα σημαντική για την ανάπτυξη των νευρικών κυττάρων και τη φυσιολογική λειτουργία του νευρικού συστήματος. Τα τελευταία χρόνια έχει μελετηθεί η επίδραση της βιταμίνης D σε χρόνιες νευροεκφυλιστικές νόσους όπως είναι η νόσος του Alzheimer καθώς έχει παρατηρηθεί ότι οι μοριακοί μηχανισμοί δράσης της εμπλέκονται στους μηχανισμούς ανάπτυξης της νόσους όπως είναι η δημιουργία του αμυλοειδούς β, η κυτταροτοξικότητα και η φλεγμονή των νευρικών κυττάρων. Η παρούσα διδακτορική διατριβή προσπάθησε να διερευνήσει τη σχέση συγκεκριμένων σημειακών νουκλεοτιδικών πολυμορφισμών του γονιδίου που κωδικοποιεί τον VDR με την ανάπτυξη της νόσου του Alzheimer στον ελληνικό πληθυσμό μέσα από το φάσμα δράσεων της βιταμίνης D και να αναζητήσει γονότυπους κινδύνου για την εμφάνισή της ή την ενδεχόμενη προστασία από αυτή. Παράλληλα έγινε προσπάθεια καταγραφής μιας πρώτης εικόνας της κατανομής των συχνοτήτων των πολυμορφισμών του VDR και η σύγκρισή τους με τα δεδομένα πληθυσμών άλλων γεωγραφικών περιοχών που πάσχουν από τη νόσου του Alzheimer. Οι πολυμορφισμοί που μελετήθηκαν ήταν οι TaqI, BsmI και FokI. Επίσης έγινε προσπάθεια διερεύνησης της επίδρασης των εν λόγω πολυμορφισμών στον κίνδυνο ανάπτυξης της νόσου σε άτομα που φέρουν το αλληλόμορφο e4 της APOE που αποτελεί καθιερωμένο προδιαθεσικό παράγοντα κινδύνου για τη νόσο. Από τα αποτελέσματα της παρούσας μελέτης διαπιστώθηκε ότι ο γονότυπος TaqI-TT σχετίζεται με αυξημένο κατά περίπου 1,9 φορές κίνδυνο εμφάνισης της νόσου του Alzheimer στους Νοτιοανατολικούς Ευρωπαίους Καυκάσιους του ελλαδικού χώρου και η παρουσία του επηρεάζει αρνητικά τη λειτουργία της βιταμίνης D στο νευρικό σύστημα και στους μηχανισμούς προστασίας από τη νόσο. Παράλληλα διαπιστώθηκε ότι στον ελληνικό πληθυσμό το αλληλόμορφο C στον TaqI σχετίζεται με μια ενδεχόμενη προστατευτική δράση και μικρότερη κατά 46% πιθανότητα εμφάνισης της νόσου. Αντίθετα στους Βορειοδυτικούς Ευρωπαίους Καυκάσιους και στον ασιατικό πληθυσμό, το αλληλόμορφο C στον πολυμορφισμό VDR-TaqI φάνηκε να είναι παράγοντας κινδύνου για την ανάπτυξη της νόσου. Επίσης παρατηρήθηκε ότι ο απλότυπος TAC αποτελεί παράγοντα κινδύνου καθώς συσχετίστηκε με 5,5 φορές μεγαλύτερη πιθανότητα εμφάνισης της νόσου. Οι γυναίκες TAC παρατηρήθηκε ότι είχαν ακόμη μεγαλύτερο κίνδυνο εμφάνισης της νόσου κατά 7 φορές. Αντίθετα ο απλότυπος CAC βρέθηκε ότι σχετίζεται με περίπου 50% μικρότερη πιθανότητα εμφάνισης Alzheimer. Στην παρούσα μελέτη παρατηρήθηκε επίσης ότι οι ασθενείς με το γονότυπο CC στον TaqI είχαν αρκετά μικρότερη πιθανότητα να έχουν χαμηλές βαθμολογίες στο τεστ MMSE δίνοντας μια ένδειξη για ενδεχόμενη ηπιότερη εικόνα της νόσου. Η παρουσία του αλληλόμορφου e4 δεν φάνηκε να αυξάνει τον κίνδυνο εμφάνισης της νόσου στο δείγμα των Νοτιοανατολικών Ευρωπαίων Καυκάσιων της παρούσας μελέτης σε σχέση με τους γονότυπους των πολυμορφισμών TaqI, BsmI και FokI του VDR που μελετήθηκαν.