HLA-DR

Class II HLA-DR Region Genes

Badania nad genami regionu HLA-DR klasy II zostały ostatnio poddane przeglądowi. Silna nierównowaga powiązań istnieje między HLA-DRB1∗1501 (kodującym HLA-DR2b), HLA-DRB5∗0101 (kodującym HLA-DR2a) i HLA-DQB1∗0702 (kodującym HLA-DQ6), co sprawia, że przypisanie ryzyka genetycznego do indywidualnego locus i allelu jest bardzo trudne. Niemniej jednak, potężne badania genetyczne sugerują, że HLA-DRB1∗1501 jest najsilniejszą genetyczną determinantą ryzyka zachorowania na SM, szczególnie u osób pochodzących z Europy Północnej. Allel ten był związany z wcześniejszym początkiem choroby i cięższym przebiegiem, szczególnie u kobiet. W jednym z rodów o stale wysokiej penetracji w ciągu czterech pokoleń, badania nad powiązaniami zidentyfikowały jedynie HLA-DRB1∗1501 jako potencjalny allel podatności. Inne allele HLA-DRB1 odpowiadają za niewielką część ryzyka zachorowania na SM w innych populacjach (iloraz szans ∼ 1,7 do 2,2). Złożone interakcje epistatyczne między allelami HLA-DRB1 modyfikują ryzyko MS. Na przykład, dziedziczenie HLA-DRB1∗01 z HLA-DRB1∗1501 zmniejsza względne ryzyko MS do ≤1 (dominująca epistaza ujemna), podczas gdy dziedziczenie HLA-DRB1∗08 z HLA-DRB1∗1501 zwiększa względne ryzyko MS do ≥6 (epistaza synergistyczna). Silny związek między HLA-DRB1∗1501 a ryzykiem MS wymaga dokładnego zbadania kontroli ekspresji genu HLA-DRB1∗1501 i funkcji białka HLA-DR2b w kontekście procesów patofizjologicznych podejrzewanych w chorobie MS.

Nowe dowody genetyczne i biologiczne sugerują, że 1,25(OH)2D3 może pozytywnie wpływać na ekspresję genu HLA-DRB1∗1501, zapowiadając nowy paradygmat interakcji gen-środowisko w określaniu ryzyka MS. Skanowanie sekwencji DNA w obrębie i przed i za genami DRB1, DQA1 i DQB1 ujawniło potencjalne VDRE bezpośrednio 5′ do miejsca startu transkrypcji DRB1∗1501. Sekwencja ta, 5′-GGGTGGAGGGTTCA-3′, była obecna bez zmian u 322 homozygotycznych osobników DRB1∗1501 i nieobecna u 98% osobników będących nosicielami alleli DRB1∗04, DRB1∗07 i DRB1∗09, niezwiązanych z MS. Metodami biochemicznymi wykryto specyficzne wiązanie białka VDR do oligonukleotydu o tej sekwencji. Ponadto, 1,25(OH)2D3 umiarkowanie (1,6-krotnie) zwiększał ekspresję konstrukcji genu reporterowego VDRE i białka HLA-DR2b w homozygotycznych komórkach limfoblastoidalnych B DRB1∗1501. Tak więc sekwencja ta działała jako słabe VDRE in vitro. Dla porównania, dwa VDRE w promotorze genu Cyp24a1 pięciokrotnie zwiększały ekspresję genu reporterowego w odpowiedzi na 1,25(OH)2D3. Potwierdzenie potencjalnego VDRE będzie wymagać dowodów, że status witaminy D3, 1,25(OH)2D3 i VDR pozytywnie wpływają na ekspresję HLA-DR2b in vivo w tkankach, które wyrażają cząsteczki MHC klasy II i mają znaczenie dla MS.

Badanie uzupełniające zidentyfikowało potencjalne VDRE w dodatkowych genach o znaczeniu choroby autoimmunologicznej. Obłożenie VDR w całym genomie, określone przez immunoprecypitację chromatyny z masywnym równoległym sekwencjonowaniem (ChIP-seq), zostało zbadane w liniach komórkowych limfoblastoidów B przed i po leczeniu 1,25(OH)2D3. Następnie wykorzystano mikromacierze do pomiaru obfitości transkryptów i wybrano do dalszych badań regiony o wysokiej zajętości VDR i odpowiedzi transkrypcyjnej na leczenie 1,25(OH)2D3. Wreszcie, te regiony zainteresowania zostały porównane z genomowymi loci mającymi znaczenie dla chorób autoimmunologicznych, jak określono w badaniach asocjacyjnych obejmujących cały genom. Analiza ta podkreśliła szereg genów autoimmunologicznych, które mogą być regulowane transkrypcyjnie przez 1,25(OH)2D3 i VDR, na przykład IRF8 mający znaczenie dla MS i PTPN2 związany z chorobą Crohna i cukrzycą typu 1.

Mechanizm(y) zaangażowane w ryzyko MS związane z DRB1∗1501 i jak witamina D może modyfikować ryzyko, nie są znane. Gen HLA-DRB1 koduje łańcuch polipeptydowy HLA-DR2b hetero-dimerycznej cząsteczki MHC klasy II. Cząsteczki MHC klasy II prezentują limfocytom T peptydy pochodzące z białek gospodarza (własnych) podczas indukcji tolerancji oraz prezentują limfocytom T peptydy pochodzące z białek obcych (nieswoich) podczas odpowiedzi immunologicznej. Mechanizmy indukcji tolerancji zachodzą na styku matka-płód, w embrionalnej i postnatalnej grasicy oraz w obwodowych tkankach limfoidalnych u dorosłych. Mechanizmy zaangażowane w obronę gospodarza występują we wszystkich wtórnych tkankach limfoidalnych. Ponieważ witamina D3 jest czynnikiem ochronnym, a 1,25(OH)2D3 zwiększała ekspresję HLA-DRB1∗1501, powstaje pytanie, w jaki sposób zmniejszona ekspresja witaminy D3 i genu HLA-DRB1∗1501 może przyczynić się do procesu patologicznego istotnego dla SM.

Jedna z możliwości dotyczy tolerancji grasicy. Podczas tymopoezy w grasicy ssaków występuje złożony i krytyczny etap eliminacji potencjalnie patogennych, swoistych dla białka własnego komórek T helpera i rozwoju potencjalnie swoistych dla białka własnego naturalnych komórek regulatorowych T (Treg). Niedostateczna ilość witaminy D3 i zmniejszona ekspresja HLA-DRB1∗1501 w grasicy może spowodować, że z rozwijającego się repertuaru komórek T nie zostaną usunięte te komórki T CD4+, które rozpoznają peptydy neuronalne prezentowane przez cząsteczki HLA-DR2. Alternatywnie, może to uniemożliwić rozwój naturalnych Treg o podobnej specyficzności. Efekt miesiąca urodzenia w MS jest zgodny z tym modelem. Nadmiar pacjentów z MS rodzi się na wiosnę (nadir dostaw witaminy D3), a mniej na jesieni (szczyt dostaw witaminy D3), asymetria ta jest najbardziej wyraźna na wysokich szerokościach geograficznych i wśród osób z allelem HLA-DRB1∗1501 . Dane dotyczące bliźniąt są również zgodne z tym modelem. Wśród bliźniąt jednojajowych największą zgodność zachorowań zaobserwowano u osób o pochodzeniu skandynawskim/celtyckim (wysoka częstość DRB1∗1501), wysokiej szerokości geograficznej zamieszkania i wczesnym początku choroby. Dysonans chorobowy u żeńskich bliźniąt monozygotycznych korelował z różnicami w ekspozycji na słońce w dzieciństwie. Trzy badania łączące młodzieńczą ekspozycję na słońce z obniżonym ryzykiem MS są również zgodne z tym modelem. Niektóre dane strukturalne TCR również wspierają ten model. Analiza TCR Ob.1A12 i Ob.2F3, które zostały sklonowane z komórek T pacjenta z MS, wykazała cechy, których można by się spodziewać po TCR, które uniknęły delecji grasicy. Te TCR miały wyraźnie nietypową topologię wiązania do peptydu mieliny prezentowanego przez cząsteczki HLA-DRB1∗1501-encoded HLA-DR2. Były one zorientowane asymetrycznie, kontaktowały się tylko z N-końcem peptydu mielinowego i wiązały się z niskim powinowactwem. Łącznie, badania te wskazują na czynnik ryzyka związany z szerokością geograficzną i porą roku, który oddziałuje z HLA-DRB1∗1501 podczas procesu biologicznego, który jest najbardziej wyraźny u młodych osób. Indukcja tolerancji grasicy jest jedną z możliwości, ale inne wyjaśnienia są również zgodne z danymi .