Genetické a environmentálne faktory zapojené do patogenézy sklerózy multiplex

Overview

Analýzou ľudského genómu sa podarilo identifikovať množstvo rizikových lokusov asociovaných so zvýšeným rizikom vzniku sklerózy multiplex. Najviac preskúmaným a jednoznačne geneticky asociovaným so sklerózou multiplex je lokus pre súbor génov hlavného histokompatibilného komplexu. Alela HLA‑DRB1 je považovaná za jednu z najvýznamnejších známych rizikových alel pre sklerózu multiplex. Medzi najperspektívnejšie potenciálne kauzálne genetické varianty patria v nedávnej dobe identifikované IL2RA, IL7RA, MGAT1, CYP27B1, CD6 a TYK2. Moduláciou funkcie produktov niektorých protektívnych génových variácií je možné ovplyvniť imunologické mechanizmy, čím sa odkrýva cesta potenciálnej génovej terapie sklerózy multiplex. V súčasnej dobe pribúdajú dôkazy o významných interakciách medzi genetickými, epigenetickými a environmentálnymi faktormi. Zistilo sa, že vitamín D je schopný modulovať expresiu viacerých génov asociovaných so sklerózou multiplex. A naopak, podarilo sa identifikovať gény, ktorých variácie ovplyvňujú hladinu celkového vitamínu D. Napríklad mutácia génu CYP27B1 spôsobuje významné zníženie hladín aktívneho vitamínu D, na základe čoho dochádza k potenciácii predispozície ku skleróze multiplex. Možno očakávať, že budúce štúdie prinesú nové dôležité informácie o kauzálnych alelách, zúčastnených mechanizmoch, ako aj o epigenetických faktoroch zapojených do patogenézy sklerózy multiplex.

Klíčová slova:
skleróza multiplex – rizikové variácie génov – rizikový lokus – hlavný histokompatibilný komplex – vitamín D

Úvod

Skleróza multiplex (SM) je chronické zápalové demyelinizačné ochorenie centrálneho nervového systému s podielom neurodegenerácie, v patogenéze ktorého sa uplatňujú interakcie genetických, epigenetických a environmentálnych faktorov. Epidemiologické štúdie podporujú teóriu polygénnej (nemendelovskej) dedičnosti. Analýzou ľudského genómu sa podarilo identifikovať množstvo rizikových lokusov vo vzťahu k SM. Nie je prekvapením, že väčšinu rizikových génov tvoria práve gény zapojené do regulácie imunitného systému [1]. Variácie alel týchto rizikových génov zodpovedajú za variabilitu imunitných pochodov najmä vo vzťahu k regulácii diferenciácie T‑lymfocytov. Je známe, že jeden rizikový lokus prispieva relatívne malou mierou k celkovému riziku, preto je náchylnosť k SM určená nie jedným, ale mnohopočetnými vzájomne interagujúcimi lokusmi [2]. Podstata imunopatogenézy SM spočíva v uvoľnení autoantigénov centrálneho nervového systému, ktoré sú po naviazaní na molekuly hlavného histokompatibilného komplexu druhej triedy prezentované autoreaktívnym T‑lymfocytom. Klonálna expanzia cytotoxických T‑lymfocytov, disrupcia hemato‑ encefalickej bariéry a nadmerná tvorba prozápalových cytokínov v aktívnych léziách podporujú rozvoj a udržiavanie zápalu centrálneho nervového systému. V patogenéze SM sa negatívne podieľajú subpopulácie Th‑ 1 a Th‑ 17 lymfocytov. Hoci pôvodná koncepcia imunopatogenézy spočívala v prevahe Th‑ 1 lymfocytov tvoriacich interferón γ (IFNγ), v súčasnosti sa považuje za rozhodujúcu v iniciácii i udržiavaní imunopatologickej reakcie práve subpopulácia Th‑ 17. Subpopulácia Th‑ 17 lymfocytov produkuje skupinu prozápalových cytokínov, ako IL‑17, IL‑6, IL‑21, IL‑22, IL‑23 a tumor necrosis factor α (TNFα). Autoreaktívne T‑lymfocyty sú regulované prostredníctvom imunoregulačných Th‑ 2 lymfocytov, ktoré prostredníctvom protizápalových cytokínov (transforming growth factor β, IL‑10 a IL‑35, IL‑4, IL‑5) tlmia zápalovú reakciu centrálneho nervového systému [3].

Asociácia génov MHC so sklerózou multiplex

Genetická oblasť definitívne najviac asociovaná s SM je oblasť hlavného histokompatibilného kompexu (MHC). Súbor génov MHC, kódujúci informácie o špecifických antigénoch HLA (Human Leukocyte Antigens) sa nachádza na krátkom ramienku 6. chromozómu. Gény prvej triedy (HLA‑A, HLA‑B, HLA‑C) kódujú MHC molekuly prvej triedy, nachádzajúce sa na všetkých jadrových bunkách organizmu. Gény druhej triedy (HLA‑DR, HLA‑DQ a HLA‑DP) kódujú MHC molekuly druhej triedy nachádzajúce sa len na bunkách imunitného systému [4]. Ich hlavnou funkciou je modulácia imunitných odpovedí a rozpoznávanie telu vlastných a cudzorodých antigénov. MHC molekuly prvej triedy prezentujú peptidy, fragmenty antigénov endogénneho pôvodu CD8+ T cytotoxickým lymfocytom. MHC molekuly druhej triedy prezentujú peptidy a antigény exogénneho pôvodu CD4+T helper lymfocytom. Jednotlivé sekvencie HLA alel určujú individuálnu reaktivitu imunitného systému. Práve v rámci MHC boli potvrdené asociácie alel so zvýšením rizika SM a takisto bolo potvrdené, že určité variácie génov sú protektívne. Pilotné štúdie identifikovali asociáciu génov HLA‑A3 [5] a HLA‑B7 [6], neskôr sa potvrdila i asociácia génov MHC druhej triedy HLA‑DR2 so zvýšením rizika SM [7]. Signifikantná asociácia s SM bola potvrdená v prípade lokusov génov DRB5, DRB1 and DQB1. Najdôležitejším známym haplotypom, ktorý významne zvyšuje náchylnosť k SM u potomkov severných Európanov, je DR2 haplotyp HLA‑DQB1*0602- DQA1*0102- DRB1*1501- DRB5*0101 [8].Tento haplotyp sa spája so zvýšeným relatívnym rizikom na úrovni 3, v prípade homozygotného stavu až 6. Inak povedané, u jeho nositeľov dochádza k zvýšeniu rizika vzniku SM troj‑ , resp. šesťnásobne v porovnaní s nenositeľmi tohto haplotypu [9].

Alela HLA‑DRB1 je považovaná za jednu z najvýznamnejších známych rizikových alel pre SM. Haplotypy nesúce túto alelu sú však značne heterogénne v závislosti od prítomnosti ostatných alel. Hoci je teda alela HLA‑DRB1*1501 súčasťou rizikového haplotypu, na zvýšenie náchylnosti k SM sú nevyhnutné ďalšie epistatické interakcie či epistatické modifikácie haplotypov [10]. Epistatické interakcie génov v oblasti regiónu MHC významnou mierou prispievajú k zvyšovaniu, resp. k redukcii náchylnosti k SM. Napríklad protektívna alela HLA‑DRB1*14 je schopná do určitej miery eliminovať riziko, ktoré nesie alela HLA‑DRB1*1501. V prípade, že sú súčasťou haplotypu obidve tieto alely, dochádza k redukcii relatívneho rizika vzniku SM na riziko všeobecnej populácie, teda 1 [11]. Alela HLA‑DRB1*08 sama o sebe nemá významný vplyv na zvýšenie rizika, avšak v prípade, že je súčasťou rizikového haplotypu s alelou HLA‑DRB1*1501, zdvojnásobuje riziko vzniku SM [11].

Až 60 % pacientov s SM zo severnej Európy je HLA‑DRB1*1501 pozitívnych, v porovnaní s kontrolami, kde sa tento haplotyp vyskytuje u 30 % osôb [12]. Hoci európska populácia vykazuje najsilnejšiu asociáciu alely HLA‑DRB1*1501 so zvýšením rizika SM, táto alela bola potvrdená aj na prípadoch SM v mimoeurópskych regiónoch, napríklad v ázijskej, afro‑americkej, austrálskej populácii, či na Sicílií [13– 16]. Bola povrdená autormi i v českej populácii [17]. HLA‑DRB1*17 a HLA‑DPB1*03 sú ďalšími známymi rizikovými alelami [11,18]. V rámci MHC boli zistené aj protektívne variácie génov. V tejto súvislosti sa potvrdili alely HLA prvej triedy: HLA‑A*02 a HLA‑B*44 [19] i HLA druhej triedy: HLA‑DRB1*01, HLA‑DRB1*10 [20] a HLA‑DRB1*14 [11].

V neeurópskych populáciách boli zistené asociácie s odlišnými alelami. V oblasti Stredomoria bola potvrdená signifikantná asociácia s HLA‑DR4 haplotypom, konkrétne boli zaznamenané asociácie alel DRB1*0405, DQB1*0301 a DQA1*0501 na sardínskej populácii [21] a taktiež alel DRB1*04 a DQB1*0302 na sicílskej populácii [14]. V mexickej populácii sa potvrdila asociácia alely DRB1*0403 a DRB1*0802 so zvýšením rizika vzniku SM [22].

Známe genetické asociácie so sklerózou multiplex – asociačné štúdie

Kľúčovú úlohu génov v patogenéze SM odhalila doposiaľ najväčšia štúdia „Genome‑ Wide Association Studies (GWAS)“, realizovaná medzinárodným združením International Multiple Sclerosis Genetics Consortium [1]. Cieľom GWAS bola identifikácia génových polymorfizmov asociovaných so zvýšenou náchylnosťou k SM. Výsledkom bolo potvrdenie doteraz známych 23 lokusov asociovaných s SM a identifikácia 29 nových, doposiaľ nepoznaných lokusov (tab. 1) [1,23]. Medzi novo identifikované rizikové lokusy patria napríklad lokusy génov IL2RA (α‑ podjednotka receptora pre interleukín‑ 2), IL7RA (α‑ podjednotka receptora pre interleukín‑ 7) [24], EVI5 (ekotropná vírusová integrujúca časť 5) [25], KIF1B (člen kinezínovej rodiny 1B) [26], integrínový ligand EDIL3, TOX, NSMAF (faktor aktivujúci neutrálnu sfingomyelinázu) a POU2AF1 (B‑ bunkový špecifický transkripčný faktor) [27].

Známe genetické asociácie so sklerózou multiplex – funkčné štúdie

Funkčná genetika zodpovedá otázky týkajúce sa funkcie DNA na úrovni génov, RNA transkriptov a proteínových produktov. Funkčné genetické štúdie vychádzajú z dát genómových asociačných štúdií a ich cieľom je stanoviť funkcie a vzájomné interakcie génov a génových produktov. Pomocou týchto štúdií boli v nedávnej dobe odhalené aj potenciálne kauzálne príčiny SM na genetickej úrovni.

IL2RA a IL7RA, MGAT1 a CTLA‑4

Vo vzťahu s SM boli identifikované viaceré gény, ktorých variácie sa považujú za rizikové. Jedná sa o varianty génov IL2RA a IL7RA, MGAT1 a CTLA‑ 4 zapojených do procesu N‑ glykozylácie [28]. N‑ glykánové vetvenie glykozylovaných proteínov je dôležitý enzymatický proces v Golgiho aparáte, kontrolujúci proliferáciu a endocytózu aktivovaných T‑lymfocytov, zabraňujúci T bunkovej hyperaktivácii. Narušenie tohto procesu v animálnom modeli sa spája s hyperaktiváciou Th‑ 1 lymfocytov, s endocytózou ihnibičného CTLA‑ 4 a so vznikom spontánnej inflamačnej demyelinizácie [29].

IL‑2R a IL‑7R sú členmi cytokínovej receptorovej rodiny so spoločným znakom gama reťazcov, ktoré transmembránovou signalizáciou, prostredníctvom faktora STAT5, podporujú proliferáciu T- a B-lymfocytov. Jednou z hlavných funkcií IL‑2 je inhibícia polarizácie T‑lymfocytov na subpopuláciu Th17. Deficiencia IL‑2 alebo jeho transkripčného faktora STAT5 spôsobuje inhibíciu regulačných T- buniek v prospech expanzie subpopulácie Th‑ 17 lymfocytov [30]. IL‑7R je exprimovaný na povrchu nediferencovaných lymfocytov, jeho signalizácia je dôležitá z hľadiska proliferácie T- a B-lymfocytov.

Práve alterácie signalizačných kaskád IL‑2 a IL‑7 môžu zasahovať do imunitných odpovedí v patogenéze SM. Medzi jednoznačne potvrdené rizikové alely vo vzťahu k SM patria IL2RA*T (rs2104286) a IL7RA*C (rs6897932), okrem toho boli identifikované ďalšie bodové polymorfizmy génu IL2RA (rs2256774, rs3118470, rs12722489) korelujúce s IL2RA expresiou [31,32]. Tieto alely sa asociujú so sekréciou solubilných receptorov, ktoré narúšajú proces transmembránovej signalizácie IL‑2, resp. IL‑7. Blokáda signalizačných kaskád IL‑2 a IL‑7 vedie k redukcii expresie MGAT1 s následkom redukcie N‑ glykánového vetvenia v CD25+ CD4+ regulačných T‑lymfocytoch [29].

Gén CTLA‑ 4 (cytotoxický T‑lymfocytový antigén‑ 4) kóduje povrchový antigén T‑lymfocytov, ktorý má kľúčovú úlohu pri down‑ regulácii T‑lymfocytov. Identifikovaná riziková alela „G“ je asociovaná so zvýšeným rizikom progresie SM [33].

Interakciu génov a environmentálnych faktorov na molekulárnej úrovni potvrdzuje fakt, že viaceré rizikové genetické variácie sú modulované prostredníctvom vitamínu D. Napríklad je známe, že vitamín D indukuje expresiu MGAT1 v T‑lymfocytoch, a podporuje tak N‑ glykánové vetvenie v bunkách s prítomnosťou dvoch a viac rizikových alel. Deficiencia vitamínu D tak v súčinnosti s genetickými variantami IL‑7RA, IL‑2RA, MGAT1 a CTLA‑ 4 môže viesť k významnejšej dysregulácii procesu N‑ glykozylácie v Golgiho aparáte [29].

LAG3, CD6, TYK2

Ďalší z identifikovaných kandidátnych génov, ktorých variácie boli asociované so zvýšením rizika SM, je gén LAG3 (gén aktivujúci lymfocyty‑ 3) na chromozóme 12. Gén LAG3 exprimujúci proteín CD223 na povrchu T‑lymfocytov zabezpečuje inhibíciu aktivovaných T‑lymfocytov. Identifikovaný bodový polymorfizmus tohto génu (rs870849) spôsobuje zníženie väzobnej afinity CD223 povrchu T‑lymfocytov s dôsledkom T‑ bunkovej hyperaktivácie [34].

Rizikový polymorfizmus zistený na lokuse génu CD6 (rs17824933) je asociovaný so znížením expresie CD4+ T‑ buniek s následkom zníženia aktivácie a proliferácie subpopulácie regulačných Th‑ 2 lymfocytov [35].

Ďalší významný bodový polymorfizmus bol identifikovaný na lokuse génu TYK2 (rs34536443). Nositelia protektívnej alely C majú zníženú tyrozín‑ kinázovú aktivitu, čo je spojené s tvorbou protizápalových cytokínov, ktoré podporujú tvorbu subpopulácie Th‑ 2 lymfocytov. Naopak u nositeľov rizikovej alely G (najmä genotyp GG) dochádza k stimulácii kinázovej funkcie s dôsledkom tvorby cytokínov, ktoré podporujú polarizáciu T‑ buniek smerom k Th‑ 1. Modulácia tyrozínkinázovej aktivity TYK2 s dôsledkom zabránenia diferenciácie Th‑ 1 lymfocytov v prospech Th‑ 2 tak predstavuje potenciálny terapeutický cieľ liečby SM [36].

Analýza ľudského genómu – štúdie génových väzieb

Gény lokalizované na tom istom chromozóme majú tendenciu dediť sa ako celok, a to tým viac, čím sa ich lokusy nachádzajú bližšie pri sebe. O takýchto génoch hovoríme, že sú vo väzbe a tvoria väzbovú skupinu. Zaujímavé výsledky poskytujú analýzy génových väzieb v prípadoch rodinného výskytu SM. Génové väzby v rámci MHC boli identifikované na chromozóme 6q27, 6p21 [37]. Genetickou analýzou rodín s familiárnym výskytom SM bola potvrdená signifikantná asociácia s haplotypom HLA‑Dw2 [38] a HLA‑DR2 [2]. Okrem génov MHC bola popísaná asociácia aj s inými oblasťami ľudského genómu. Fínska štúdia analýzou genómu odhalila génové väzby na chromozóme 17q22– q24 [39], pričom táto genetická asociácia bola nezávisle potvrdená Sawcerom et al (1996) na postihnutých rodinách s SM vo Veľkej Británii [40]. Identifikované génové väzby na chromozóme 3q21– q24, 18p11 boli potvrdené u postihnutých rodín v Amerike, Kanade, Fínsku i Austrálii. Metaanalýzou genómu americkej, kanadskej a britskej populácie bola zistená silná génová väzba na chromozóme 17p11 [37]. D’Netto et al (2009) odhalili rizikové alely v sporadických i familiárnych prípadoch IL2RA, IL7R, EVI5, KIAA0350 a CD58, ktoré čiastočne zodpovedajú aj za zvýšený rodinný výskyt SM vo Veľkej Británii [41].

Genetické faktory podieľajúce sa na vyššej predispozícii sklerózy multiplex u žien

Polymorfizmy génov, ktoré ovplyvňujú expresiu IFNγ, môžu prispievať k rozdielnej náchylnosti na vznik SM a k rozdielnemu priebehu SM u mužov a žien. Vo všeobecnosti zvýšená expresia IFNγ vedie k zvýšeniu Th‑ 1 a k potlačeniu Th‑ 2 bunkovej odpovede. Nízka expresia IFNγ dokonca predikuje priaznivý efekt liečby interferónom  β. Genetické varianty ovplyvňujúce expresiu IFNγ tak môžu modulovať priebeh choroby. Genetické varianty IFNγ asociované s rizikom SM boli dokumentované u mužov, avšak neboli potvrdené u žien [42].

Predominantný výskyt SM u žien čiastočne vysvetľuje rozdielna expresia IFNγ u obidvoch pohlaví. Štúdie cytokínových profilov in vitro izolovaných mononukleárnych buniek po stimulácii antigénom (proteolipidovým proteínom, myelínovým bázickým proteínom, či oligodendrocytovým glykoproteínom) demonštrovali výrazný rozdiel v cytokínovej odpovedi u žien a u mužov. Ženy s SM v reakcii na myelínové peptidy zvýšene exprimovali IFNγ a naopak produkcia protizápalového cytokínu IL‑5 bola výrazne potlačená, čo viedlo k podpore diferenciácie T‑lymfocytov v prospech subpopulácie Th‑ 1, v porovnaní s mužmi s SM alebo so zdravými ženami. Zaujímavé je, že aj zdravé ženy vykazovali vyššiu expresiu IFNγ v porovnaní so zdravými mužmi, čo je v súlade s pozorovaním, že autoimunitné ochorenia predilekčne postihujú ženy [43,44]. Mužské pohlavie postihnutého probanda je navyše asociované so zvýšeným rizikom vzniku SM u dcér. Vysvetľuje to tzv. Carterov efekt. Podstatou Carterovho efektu je, že muži majú vyššiu fyziologickú rezistenciu voči SM a vyžadujú oveľa vyššiu genetickú predispozíciu na manifestáciu ochorenia v porovnaní so ženami. Na druhej strane však vyššia genetická záťaž u mužov vedie k relatívnej prevahe paternálnej dedičnosti, čo znamená, že postihnutí muži prenášajú ochorenie častejšie na svoje deti v porovnaní s postihnutými ženami [45].

Vplyv génov na priebeh a progresiu sklerózy multiplex

Napriek tomu, že náchylnosť k SM má jasný genetický podklad, výsledky štúdií hľadajúcich genetický determinant klinického priebehu SM sú zatiaľ inkonzistentné. V kontraste so silnou asociáciou génov MHC s rizikom vzniku SM, významná asociácia medzi génmi MHC a klinickým priebehom alebo závažnosťou ochorenia nebola potvrdená [46]. U postihnutých jedincov „nositeľov“ alely HLA‑DRB1*1501 bol však preukázaný signifikantne nižší vek vzniku ochorenia v porovnaní s postihnutými jedincami „nenositeľmi“ tejto alely [47]. Alela HLA‑B*44 bola asociovaná s nižším stupňom mozgovej atrofie a T2 hyperintenzívnych lézií [19]. HLA‑DRB1*04 and B7 korelovala s vyšším stupňom T2 hyperintenzívnych lézií na MR [48]. Z non‑HLA génov bola niektorými štúdiami vyslovená priaznivejšia prognóza ochorenia u určitých bodových polymorfizmov génu IL‑1RA [49]. V prípade variantu génu CTLA‑ 4 bola pozorovaná asociácia so zvýšeným rizikom progresie SM [33].

Asociácie génov s klinickým priebehom SM boli potvrdené v genetických štúdiách renín‑angiotenzín‑ aldosterónového systému. O významnej úlohe tohto systému v patogenéze SM svedčí napríklad zistenie, že jeho inhibíciou na rôznych úrovniach dochádza k modulácii imunitných odpovedí, modulácii funkcie T‑lymfocytov, ako aj antigén‑ prezentujúcich buniek [50]. Nedávne sledovania pacientov s SM poukazujú na poruchu intratékálneho renín‑angiotenzín‑ aldo­sterónového systému s redukciou angiotenzínu II v mozgovomiešnom moku [51]. Genetické štúdie renín‑angiotenzín‑ aldosterónového systému odhaľujú na tejto úrovni potenciálne genetické bio­markery predikcie a progresie SM. Napríklad štatisticky signifikantná asociácia s progresiou ochorenia bola zaznamenaná u polymorfizmu génu pre angiotenzinogén M235T, pričom najrýchlejšia progresia ochorenia bola zaznamenaná u TT homozygotov [52].

Hlavné environmentálne faktory zapojené do etiopatogenézy sklerózy multiplex

Medzi hlavné environmentálne rizikové faktory SM sa v súčasnosti radí slnečné žiarenie a vitamín D, infekčné faktory, chemické agens, nikotinizmus a diétne faktory.

Epstein‑Barrovej vírus

Spomedzi infekčných faktorov boli skúmané asociácie s viacerými, predovšetkým vírusovými faktormi: herpes simplex vírus (HSV), roseola vírus (HHV 6), Epstein‑Barrovej vírus (EBV), cytomegalovírus či vírus rubeoly [53]. EBV je aktuálne považovaný za jeden z hlavných environmentálnych spúšťacích faktorov SM, začína sa na neho vzhliadať aj ako na možný kauzálny faktor uplatňujúci sa v etiopatogenéze SM. EBV je B‑lymfotropný ľudský herpes vírus, ktorý expresiou génov, spôsobujúcich selektívnu supresiu imunitného systému hostiteľa, má schopnosť dlhodobo perzistovať v B‑lymfocytoch formou latentnej infekcie. Svedčí pre to vyššia prevalencia protilátok proti jadrovému antigénu (anti‑EBNA), ako aj častejší výskyt infekčnej mononukleózy u osôb, u ktorých sa neskôr rozvinulo demyelinizačné ochorenie [54]. Je známe, že EBV je schopný indukovať autoimunitnú reakciu mechanizmom molekulárnych mimikry. Podstatou molekulárnych mimikry je skrížená reaktivita vznikajúca na báze vírusovej infekcie. Špecifické vírusové antigény aktivujú klony T‑lymfocytov, ktoré následne skrížene reagujú s autoantigénmi CNS (myelínový bázický proteín, myelínový oligodendrocytárny glykoproteín, alfaB‑ kryštalín), a vedú tak ku tkanivovej deštrukcii [55]. Niektoré teórie predpokladajú prítomnosť interakcie EBV a deficiencie vitamínu D. Vitamín D by mohol významnou mierou regulovať imunitné odpovede na infekciu EBV. Je známe, že ako imunosupresor podporuje subpopuláciu T-regulačných lymfocytov. Táto teória predpokladá, že v prítomnosti euvitaminózy D, a teda i primeranej aktivity T‑ regulačných lymfocytov dôjde v prípade infekcie EBV ku kontrolovanej primárnej infekcii a ku subklinickej manifestácii infekcie EBV. Naopak pri zlyhaní týchto imunologických protektívnych mechanizmov dochádza k manifestácii EBV infekcie formou infekčnej mononukleózy [56]. Anamnéza prekonanej infekčnej mononukleózy signifikantne zvyšuje riziko neskoršieho rozvoja SM [57]. Ďalší dôkaz podporujúci interakciu EBV a vitamínu D spočíva v schopnosti proteínu EBNA‑ 3 viazať sa na receptor pre vitamín Da blokovať expresiu receptora pre vitamín D‑ dependentných génov [58].

Vitamín D

V súlade s geografickou distribúciou SM v posledných rokoch pribúdajú dôkazy najmä o kľúčovej úlohe slnečného žiarenia a vitamínu D. Významnú úlohu vitamínu D3 v patogenéze SM podporujú viaceré zistenia. Zvýšené hladiny aktívnej formy vitamínu D3 sú u ľudí bielej rasy asociované so znížením rizika vzniku SM [59]. Protektívny efekt na riziko vzniku SM má vyšší príjem vitamínu D [60]. Zvýšený príjem vitamínu D a vyššie hladiny sérového vitamínu D v priebehu gravidity sú asociované so zníženým rizikom vzniku SM u dcér [61]. U SM pacientov bola detekovaná vyššia prevalencia deficiencie vitamínu D a redukcie kostnej denzity [62]. Hypovitaminóza D je jednoznačne asociovaná s rizikom SM [63]. Znížená expozícia ultrafialovému žiareniu počas prvého trimestra gravidity bola asociovaná s neskorším zvýšeným rizikom SM u potomkov [64]. Zodpovedá tomu fakt, že štatisticky signifikantne menej ľudí s SM sa rodí v novembri a štatisticky signifikantne viac ľudí s SM sa rodí v máji. Efekt mesiaca narodenia je najevidentnejší v Škótsku, kde je aj najvyššia prevalencia SM [65].

Za normálnych okolností sa prekurzor vitamínu D tvorí v koži. Pôsobením ultrafialového žiarenia dochádza fotolýzou 7- dehydrocholesterolu k vzniku cholekalciferolu. Táto látka je bio­logicky inertná a vyžaduje hydroxyláciu v pečeni na 25- hydroxyvitamín D3 (25(OH)D). Cirkulujúca forma 25(OH)D je hydroxylovaná v obličkách na bio­logicky aktívnu formu 1,25- dihydroxyvitamín D3 (1,25(OH)2D) prostredníctvom enzýmu 25- hydroxyvitamínD‑ 1‑alfa‑hydroxyláza. Zistilo sa, že tento enzým je syntetizovaný aj v iných tkanivách vrátane mozgu, imunitných buniek, či buniek týmusu, čo znamená, že tieto tkanivá sú schopné produkovať 1,25(OH)2D lokálne. Biologický efekt 1,25(OH)2D je sprostredkovaný receptorom pre vitamín D, ktorý je exprimovaný aj T‑ bunkami a antigén prezentujúcimi bunkami [66]. 1,25(OH)2D je tak zapojený do regulácie imunitného systému. Zabezpečuje supresívnu funkciu regulačných T‑lymfocytov, znižuje maturáciu, proliferáciu a diferenciáciu T‑lymfocytov a dendritických buniek, zabezpečuje rovnováhu medzi Th‑ 1 a Th‑ 2 lymfocytmi v prospech Th‑ 2.

Na rozhraní genetických a environmentálnych faktorov

Zistilo sa, že expresia značného množstva génov asociovaných s SM je regulovaná prostredníctvom vitamínu D [67]. Vitamín D moduluje expresiu rizikovej alely HLA‑DRB1*1501 [68]. Genetické faktory „vice versa“ podmieňujú hladinu cirkulujúceho vitamínu D v organizme.

Genetické prediktory hladín vitamínu D a ich asociácia s rizikom SM

Na základe dostupných poznatkov existuje predpoklad, že nositelia určitých bodových polymorfizmov predikujúcich vyššie hladiny vitamínu D by mohli mať znížené riziko vzniku SM. Súčasné štúdie sa preto zamerali na identifikáciu nových génov predikujúcich hladinu cirkulujúceho vitamínu D a zistenie ich asociácie s rizikom SM. Na základe dostupných údajov z viacerých štúdii môžeme diferencovať skupinu genetických variantov, ktoré síce predikujú hladinu vitamínu D, avšak ich asociácia so zvýšeným rizikom SM nebola potvrdená. Na druhej strane skupinu sľubných genetických variantov, predikujúcich hladiny vitamínu D ako aj riziko SM (tab. 2).

Genetické determinanty nedostatku vitamínu D a zvýšenia rizika SM

Jedným z týchto génov je gén DHCR7, kódujúci 7- dehydrocholesterol, ktorý bol identifikovaný španielskymi autormi. Riziková „G“ alela je asociovaná so signifikantným znížením hladín vitamínu D. Gén DHCR7 je považovaný za genetický determinant nedostatku vitamínu D a rovnako zvýšeného rizika vzniku SM [69].

Sekvenovaním všetkých proteín‑ kódujúcich regiónov genómu probandov zo 43 rodín bol identifikovaný zriedkavý variant génu CYP27B1. Zistená mutácia génu na 12. chromozóme CYP27B1 spôsobuje zmenu arginínu za histidín na pozícii 389 (R389H), čo vedie k úplnej strate funkcie CYP27B1 kódovaného enzýmu 25- hydroxyvitamínD‑ 1‑alfa‑hydroxylázy. Hlavnou funkciou tohto enzýmu je konverzia 25(OH)D na 1,25(OH)2D. Signifikantné zníženie hladín 1,25(OH)2D následkom CYP27B1 mutácie vedie k potenciácii predispozície k SM. Celkovo bolo definovaných päť mutácií génu CYP27B1 asociovaných so zvýšením rizika SM [70].

Uvedené asociácie génov predikujúcich hypovitaminózu D a zvýšené riziko SM sú v súlade s predošlými epidemiologickými štúdiami, ktoré potvrdili zvýšené riziko vzniku SM u osôb s nízkymi cirkulujúcimi hladinami vitamínu D. Sú dôkazom významnej interakcie medzi génmi a faktormi vonkajšieho prostredia.

Epigenetické faktory a skleróza multiplex

Pod pojmom epigenetika rozumieme funkčne relevantné modifikácie genómu, ktoré nezahŕňajú zmeny sekvencie nukleotidov. Epigenetické mechanizmy slúžia na reguláciu expresie génov bez zmeny v sekvencii príslušnej DNA. Takéto zmeny môžu byť dedičné. Najčastejšie popisované abnormality v epigenetických faktoroch pri autoimunitných ochoreniach sú zmeny metylácie DNA alebo modifikácia histónov, ktoré vedú k priestorovým aj časovým zmenám v regulácii génov [73]. Informácií o význame epigenetických modifikácií pri rozvoji a priebehu SM zatiaľ nie je veľa [74]. Keďže epigenetické faktory môžu byť menené prostredím, predpokladá sa, že v prípade SM môžu predstavovať most medzi vonkajším prostredím a vnútorným genetickým systémom [75].

Pri metylácii DNA nastáva kovalentné naviazanie metylových skupín na cytozíny v reťazci DNA. V kontexte s SM poukázali viaceré štúdie na možnú úlohu metylácie DNA na určitých špecifických miestach genómu. Napríklad hypometylácia DNA môže vyústiť do zvýšenej expresie a aktivity jedného z myelínových enzýmov, čo môže následne viesť k demyelinizácii [75]. Najlepšie rozpoznaná modifikácia histónov je ich acetylácia. V prípade SM je modifikácia histónov veľmi dôležitá v procese remyelinizácie [75].

Ďalšie epigenetickým mechanizmom, ktorý bol skúmaný v súvislosti s SM, je mikroRNA. Nedávne štúdie demonštrovali významný vplyv krátkych sekvencií nukleových kyselín, tzv. mikroRNA na expresiu génov modulujúcich aktiváciu T‑lymfocytov. U pacientov s SM bola zachytená signifikantná up‑ regulácia plazmatických mikroRNA (miR‑ 614, miR‑ 572, miR‑ 648, miR‑ 1826, miR‑ 422a a miR‑ 22) a down‑ regulácia miRNA (miR‑ 1979). Cirkulujúce mikroRNA v krvnej plazme predstavujú potenciálne prognostické a dia­gnostické bio­markery SM [76].

Ako už bolo uvedené, epigenetické faktory poskytujú styčnú plochu medzi genetickými faktormi a faktormi vonkajšieho prostredia. Hlavné environmentálne rizikové faktory SM, teda vitamín D či vírusové faktory, vyvolávajú svoje účinky prostredníctvom ovplyvnenia epigenetických mechanizmov (obr. 1) [75,77]. Hoci je táto oblasť možných patogenetických faktorov SM dosiaľ len málo objasnená, možno predpokladať jej veľký význam.

Záver

SM je jedným z ochorení, v patogenéze ktorých sa uplatňujú interakcie genetických a environmentálnych faktorov. Napriek objavu viacerých genetických asociácií so sklerózou multiplex je nimi možné vysvetliť len nepatrný zlomok heritability tohto ochorenia. Napriek sľubným výsledkom tak ostáva definitívne určenie genetickej náchylnosti k SM stále otvorenou otázkou a výzvou pre ďalší výskum.

Autoři deklarují, že v souvislosti s předmětem studie nemají žádné komerční zájmy.

Redakční rada potvrzuje, že rukopis práce splnil ICMJE kritéria pro publikace zasílané do biomedicínských časopisů.

MUDr. Lucia Krížová

I. neurologická klinika

LF UK a UN Bratislava

Mickiewiczova 13

813 69 Bratislava

e-mail: lucia.krizova@gmail.com

Prijato k recenzii: 11. 12. 2012

Prijato do tlače: 27. 3. 2013