Untersuchung der Gen-Umwelt Interaktion in der Pathogenese allergischer Erkrankungen am Beispiel des CD 14 Gens - Hasemann, Kathrin; Justus Liebig University Giessen (My University, 2006)
Atopie ist eine komplexe Erkrankung des Immunsystem, die durch erhöhte IgE-Spiegel gekennzeichnet ist und Symptome wie Asthma, Ekzem und allergische Rhinitis aufweist. Die chromosomale Region 5q31 zeigt genetische Kopplung mit Asthma und anderen allergiebezogenen Phänotypen. Diese Region enthält ein Cytokin-Gencluster und andere Kandidatengene wie CD14. CD14 ist ein wichtiger Rezeptor, der vor allem auf der Membran von Monozyten, Makrophagen und neutrophilen Granulozyten exprimiert wird. CD14 spielt eine entscheidende Rolle in der Entwicklung des angeborenen Immunsystems sowie in der Bindung von Liposaccharid (LPS) an TLR4. Lipopolysaccharid (LPS)-induzierte Aktivierung von antigenpräsentierenden Zellen hat Einfluss auf die Entwicklung einer nachfolgenden TH1-Antwort. Genetische Kopplungs- und Assoziationsstudien wiesen darauf hin, dass genetische Varianten des CD14 Gens die Entwicklung einer TH2-gesteuerten allergischen Immunantwort regulieren. In einer ersten explorativen Studie wurden zur Überprüfung dieser Hypothese 200 Probanden untersucht. Alle Probanden wurden in einem Fragebogen zu ihrer Allergieanamnese befragt. Als intermediäre Atopiephänotypen wurden der IgE-Spiegel und der sCD14-Spiegel im Serum bestimmt. Zur Kartierung der CD14 Promotor-Region wurden folgende SNPs (single nucleotide polymorphisms) genotypisiert: CD14-159C>T (rs2569190), CD14-1145A>G (rs2569191) und CD14-1359G>T (rs3138078). Zusätzlich wurde CD14+1443T>G (rs2563298) aus dem 2. Exon der CD14-Genregion untersucht. Die Genotypen wurden mit den IgE- und sCD14-Spiegeln im Serum assoziiert. Träger der Genotypen CD14-159TT und CD14-1145GG zeigten signifikant höhere IgE-Spiegel im Serum als Träger der anderen Genotypen. Die Genotypen CD14-159TT, CD14-1145GG und CD14-1359GG zeigten signifikant erhöhte sCD14-Spiegel im Serum. Die CD14-159C>T (rs2569190) Genotypen waren nicht signifikant mit den in der Anamnese ermittelten, distalen Phänotypen (Anamnesedaten) assoziiert. Der CD14-159C>T (rs2569190) SNP zeigte die höchste Assoziation zum IgE- und sCD14-Spiegel im Serum. In einer Replikationsstudie mit insgesamt 690 Probanden wurde die Assoziation des CD14-159C>T (rs2569190) SNP zum Gesamt-IgE-Spiegel im Serum untersucht. Es zeigte sich keine signifikante Assoziation zwischen Genotypen und Gesamt-IgE-Spiegeln im Serum, weder in der Gesamtgruppe noch nach Stratifizierung nach Alter, Geschlecht und Jahreszeit der Blutentnahme. Der CD14-159C>T (rs2569190) SNP war nicht mit den IgE-Spiegeln von gesunden Probanden assoziiert. Es zeigte sich eine Assoziation mit der Höhe des sCD14-Spiegels, die möglicherweise eine Rolle in der Kontrolle der LPS-Empfindlichkeit von Immunzellen spielt. Dies hat jedoch keine Auswirkung auf die Gesamt-IgE-Spiegel im Serum. In dieser Studie konnte kein Nachweis über einen Zusammenhang zwischen dem CD14-159C>T (rs2569190) SNP mit Atopiephänotypen und dem intermediären Phänotyp IgE-Spiegel im Serum erbracht werden. Die Ergebnisse dieser Studie weisen darauf hin, dass der CD14-159C>T (rs2569190) SNP keine signifikante Rolle in der Regulation atopischer und asthmatischer Erkrankungen spielt. Er hat ebenfalls keinen Einfluss auf die Regulation des IgE-Spiegels im Serum. Die Ergebnisse dieser Untersuchung stehen damit im Widerspruch zu zahlreichen anderen genetischen Assoziationsstudien, die einen Zusammenhang zwischen CD14 Genvarianten und Atopiephänotypen beschreiben. Zur Vermeidung falsch positiver Resultate in genetischen Assoziationsstudien (Typ I-Fehler) sollte die untersuchte Kohorte ausreichend groß und das Signifikanzniveau im Bereich von 10-4 bis 10-6 liegen (Colhoun et al. 2003, Freimer und Sabatti 2004, Thomas und Clayton 2004, Wacholder et al. 2004). Eine der wichtigsten Voraussetzungen für den Nachweis einer wahren Assoziation zwischen Polymorphismus und Phänotyp bei komplexen Erkrankungen ist die Replikation des Befundes in einer unabhängigen Kohorte.

Atopy is a complex immune disorder characterized by heightened IgE levels. It leads to asthma, eczema and allergic rhinitis. The chromosomal region 5q31 consistently shows linkage to asthma and allergy related phenotypes. This region contains a cytokine gene cluster and other candidate genes like CD14. CD14 is an important myeloid pattern recognition receptor that is predominantly expressed on the surface of monocytes, macrophages and neutrophils. CD14 plays an important role in the development of innate immunity and it presents lipopolysaccharid (LPS) to toll-like receptor 4 (TLR-4). LPS-induced activation of antigen presenting cells has been implicated in the development of an adaptive TH1 response. Linkage and association studies suggested that genetic variations of the CD14 gene may modulate the development of the TH2 driven allergic immunresponse. To investigate this hypothesis 200 individuals were examined in a first explorative study. All individuals were interviewed in a structured questionnaire about their allergic anamnesis. IgE and sCD14 levels in serum were determined as intermediated allergic phenotypes. To map the CD14 promoter region we genotyped the following SNPs (single nucleotide polymorphisms): CD14-159C>T (rs2569190), CD14-1145A>G (rs2569191), CD14-1359G>T (rs3138078). Additionally we examined CD14+1443T>G (rs2563298) from the second exon of the CD14 gene. The genotypes were associated with IgE and sCD14 levels in serum. Carrier of the genotypes CD14-159TT and CD14-1145GG showed significant higher serum IgE levels than carrier of the other genotypes. The genotypes CD14-159TT, CD14-1145GG and CD14-1359GG showed significant increased sCD14 levels. There was no significance between the CD14-159C>T (rs2569190) genotypes and distal phenotypes (anamnesis data from the questionnaire). Compared to the other genotypes CD14-159C>T (rs2569190) showed the highest association with IgE and sCD14 levels in serum. In a replication study we genotyped the CD14-159C>T (rs2569190) SNP in 690 individuals. Significant association of genotype and total serum IgE levels was not either observed in the whole group or after stratification for age, sex and season of blood sampling. The CD14-159C>T (rs2569190) polymorphism was not associated with the IgE levels in healthy individuals. It was associated with the height of serum sCD14 levels which may probably control LPS sensitivity of immune cells. However, this does not influence total serum IgE levels in serum. The lack of association between CD14-159C>T (rs2569190), atopic phenotypes and the intermediate phenotype IgE level in serum indicates that CD14-159C>T (rs2569190) plays no significant role in the pathogenesis of atopy and asthma. It has as well no influence upon the regulation of IgE levels in serum. The results of this study differ to many other genetic association studies who describe an association between CD14 SNPs und atopic phenotypes. To avoid false-positive findings in genetic association studies the sample size should be large enough and statistical significance levels should be in the range of 10-4 to 10-6 (Colhoun et al. 2003, Freimer and Sabatti 2004, Thomas and Clayton 2004, Wacholder et al. 2004). One of the most important preconditions to show association between polymorphism and phenotype by complex diseases is replication in an independent sample.
Keywords: ddc:610