HLA-DR

Geni della regione HLA-DR di classe II

La ricerca sui geni della regione HLA-DR di classe II è stata recentemente rivista. Esiste un forte disequilibrio di collegamento tra HLA-DRB1∗1501 (che codifica HLA-DR2b), HLA-DRB5∗0101 (che codifica HLA-DR2a), e HLA-DQB1∗0702 (che codifica HLA-DQ6) rendendo molto difficile l’assegnazione del rischio genetico a un singolo locus e allele. Tuttavia, potenti studi genetici hanno suggerito che l’HLA-DRB1∗1501 è il più forte determinante genetico del rischio di SM, in particolare negli individui di discendenza nord europea. Questo allele è stato associato a un esordio più precoce della malattia e un decorso più grave, in particolare nelle donne. In una parentela con penetranza costantemente alta su quattro generazioni, gli studi di linkage hanno identificato solo HLA-DRB1∗1501 come allele di suscettibilità candidato. Altri alleli HLA-DRB1 rappresentano una modesta proporzione del rischio di SM in altre popolazioni (odds ratio ∼1.7 a 2.2). Complesse interazioni epistatiche tra gli alleli HLA-DRB1 modificano il rischio di SM. Per esempio, ereditare HLA-DRB1∗01 con HLA-DRB1∗1501 riduce il rischio relativo di SM a ≤1 (epistasi negativa dominante), mentre ereditare HLA-DRB1∗08 con HLA-DRB1∗1501 aumenta il rischio relativo di SM a ≥6 (epistasi sinergica). La forte associazione tra HLA-DRB1∗1501 e il rischio di SM richiede un attento studio del controllo dell’espressione genica HLA-DRB1∗1501 e della funzione della proteina HLA-DR2b nel contesto dei processi fisiopatologici sospettati nella malattia SM.

Nuove evidenze genetiche e biologiche suggeriscono che 1,25(OH)2D3 può influenzare positivamente l’espressione genica HLA-DRB1∗1501, annunciando un nuovo paradigma di interazioni gene-ambiente nella determinazione del rischio di SM. Una scansione delle sequenze di DNA all’interno e a monte dei geni DRB1, DQA1, e DQB1 ha rivelato un potenziale VDRE immediatamente 5′ al sito di inizio trascrizionale DRB1∗1501. Questa sequenza, 5′-GGGTGGAGGGGTTCA-3′, era presente senza variazioni in 322 individui omozigoti DRB1∗1501, e assente nel 98% degli individui portatori degli alleli DRB1∗04, DRB1∗07 e DRB1∗09 non associati alla SM. I metodi biochimici hanno rilevato il legame specifico della proteina VDR a un oligonucleotide con questa sequenza. Inoltre, l’1,25(OH)2D3 ha aumentato modestamente (1,6 volte) l’espressione di un costrutto del gene VDRE-reporter e la proteina HLA-DR2b in cellule linfoblastoidi B omozigoti DRB1∗1501. Così, questa sequenza ha funzionato come una VDRE debole in vitro. Per confronto, le due VDRE nel promotore del gene Cyp24a1 hanno aumentato l’espressione del gene reporter di cinque volte in risposta a 1,25(OH)2D3 . La conferma del potenziale VDRE richiederà la prova che lo stato della vitamina D3, 1,25(OH)2D3 e il VDR influenzano positivamente l’espressione HLA-DR2b in vivo nei tessuti che esprimono le molecole MHC di classe II e hanno rilevanza per MS.

Uno studio di follow-up ha identificato potenziali VDRE in altri geni di importanza della malattia autoimmune. L’occupazione genomica dei VDR, definita mediante immunoprecipitazione della cromatina con sequenziamento parallelo massivo (ChIP-seq), è stata esaminata in linee cellulari linfoblastoidi B prima e dopo il trattamento con 1,25(OH)2D3. Successivamente, i microarray sono stati utilizzati per misurare l’abbondanza dei trascritti e le regioni con un’elevata occupazione del VDR e le risposte trascrizionali al trattamento 1,25(OH)2D3 sono state selezionate per ulteriori studi. Infine, queste regioni di interesse sono state incrociate con loci genomici importanti per la malattia autoimmune, come definito da studi di associazione genome-wide. Questa analisi ha evidenziato un certo numero di loci genici autoimmuni che possono essere regolati trascrizionalmente da 1,25(OH)2D3 e il VDR, per esempio IRF8 di rilevanza per MS e PTPN2 associato con la malattia di Crohn e diabete di tipo 1.

I meccanismi coinvolti nel rischio DRB1∗1501-associato MS, e come la vitamina D potrebbe modificare il rischio, non sono noti. Il gene HLA-DRB1 codifica la catena polipeptidica HLA-DR2b della molecola etero-dimerica MHC di classe II. Le molecole MHC di classe II presentano peptidi derivati da proteine dell’ospite (self) ai linfociti T durante l’induzione della tolleranza, e presentano peptidi derivati da proteine straniere (non-self) ai linfociti T durante una risposta immunitaria. I meccanismi di induzione della tolleranza si verificano nell’interfaccia materno-fetale, nel timo embrionale e postnatale e nei tessuti linfoidi periferici adulti. I meccanismi coinvolti nella difesa dell’ospite si verificano in tutti i tessuti linfoidi secondari. Poiché la vitamina D3 è un fattore protettivo e l’1,25(OH)2D3 ha aumentato l’espressione dell’HLA-DRB1∗1501, la domanda è come una ridotta espressione del gene della vitamina D3 e dell’HLA-DRB1∗1501 possa contribuire a un processo patologico rilevante per la SM.

Una possibilità riguarda la tolleranza timica. Durante la timopoiesi, nel timo dei mammiferi si verifica una fase complessa e critica per eliminare le cellule T helper potenzialmente patogene specifiche per le proteine self e sviluppare cellule T regolatrici (Treg) naturali specifiche per le proteine self. Una vitamina D3 insufficiente e una ridotta espressione timica di HLA-DRB1∗1501 potrebbero comportare una mancata eliminazione dal repertorio delle cellule T in via di sviluppo delle cellule T CD4+ che riconoscono i peptidi neurali presentati dalle molecole HLA-DR2. In alternativa, potrebbe impedire lo sviluppo di Treg naturali con una specificità simile. L’effetto del mese di nascita nella SM è coerente con questo modello. Un eccesso di pazienti con SM nasce in primavera (il nadir delle forniture di vitamina D3) e un minor numero nasce in autunno (l’apice delle forniture di vitamina D3), un’asimmetria che è più pronunciata alle alte latitudini e tra gli individui con l’allele HLA-DRB1∗1501 . Anche i dati dei gemelli sono coerenti con questo modello. Tra i gemelli monozigoti, la più grande concordanza della malattia è stata osservata tra quelli con ascendenza scandinava/celtica (alta frequenza di DRB1∗1501), un’alta latitudine di residenza e un esordio precoce della malattia. La discordanza della malattia nei gemelli monozigoti di sesso femminile era correlata alle differenze nell’esposizione al sole dell’infanzia. Tre studi che collegano l’esposizione giovanile al sole con un ridotto rischio di SM sono anche coerenti con questo modello. Anche alcuni dati strutturali del TCR supportano questo modello. L’analisi dei TCR Ob.1A12 e Ob.2F3 che sono stati clonati dalle cellule T di un paziente con SM ha mostrato caratteristiche che ci si aspetterebbe per TCR sfuggiti alla delezione timica. Questi TCR avevano una topologia di legame marcatamente atipica per un peptide mielinico presentato da molecole HLA-DRB1∗1501 codificate HLA-DR2. Erano orientati asimmetricamente, contattavano solo l’N-terminale del peptide mielinico e si legavano con bassa affinità. Collettivamente, questi studi indicano un fattore di rischio legato alla latitudine e alla stagione che interagisce con HLA-DRB1∗1501 durante un processo biologico che è più pronunciato nei giovani. L’induzione della tolleranza timica è una possibilità, ma anche altre spiegazioni sono coerenti con i dati.