disease with special consideration of
NOD2/CARD15 gene polymorphism.
ARTICLE
in
GASTROENTEROLOGIA POLSKA · JANUARY 2007
CITATIONS2
DOWNLOADS98
VIEWS53
5 AUTHORS
, INCLUDING:
Jacek Szeliga
Nicolaus Copernicus University
19PUBLICATIONS
150
CITATIONS
SEE PROFILE
Joanna Maria Jarkiewicz-Tretyn
Wojewódzki Szpital Zespolony im. L. Rydyg…
6PUBLICATIONS
9
CITATIONS
SEE PROFILE
Andrzej Tretyn
Nicolaus Copernicus University
190PUBLICATIONS
1,039
CITATIONS
SEE PROFILE Available from: Andrzej Tretyn Retrieved on: 02 August 2015
Zarys immunopatogenezy choroby Leniowskiego-Crohna
Choroba Leniowskiego-Crohna (ileitis terminalis, ch. L-C) jest, obok wrzodziej¹cego zapalenia jelita grubego (colitis ulcerosa), jedn¹ z dwóch g³ównych postaci przewlek³ej choro-by zapalnej jelit. Mo¿e ona obejmowaæ swoim zasiêgiem ka¿-dy obszar przewodu pokarmowego, od jamy ustnej do odbytu. Jednak najczêciej koncentruje siê w okolicach koñcowego od-cinka jelita krêtego i okrê¿nicy. Uwa¿a siê, ¿e na pocz¹tku obe-cnego wieku, na ró¿ne postacie ch. L-C choruje ok. 2 milionów amerykanów w wieku 15-35 lat, po równo mê¿czyzn i kobiet (1). W Polsce brak jest danych na ten temat.
Mimo wieloletnich badañ, etiologia i patogeneza ch. L-C wci¹¿ pozostaje nieznana. Wród przyczyn jej rozwoju wymie-nia siê czynniki zakane, genetyczne i immunologiczne, które w mechanizmie powstawania choroby wydaj¹ siê wzajemnie wspó³dzia³aæ i uzupe³niaæ.
Istnieje ca³y szereg danych mog¹cych wiadczyæ o zaka-nym pod³o¿u ch. L-C. Pewne bowiem elementy patomorfolo-giczne spotykane w obrêbie dotkniêtej chorob¹ ciany jelita, takie jak: owrzodzenia, ropnie ródcienne czy ziarniniaki (z³o-¿one m.in. z makrofagów), przypominaj¹ w swoim obrazie zmiany spotykane w chorobach infekcyjnych jelit yersiniozie, salmonellozie i shigellozie (2). Istniej¹ tak¿e przes³anki wiad-cz¹ce o potencjalnej mo¿liwoci rozwoju ch. L-C pod wp³ywem zaka¿enia b³ony luzowej jelita szczepem bakterii Escherichia coli LF82, okrelanym w pimiennictwie jako AIEC (ang. adhe-rent and invasive E. coli), a maj¹cym zdolnoci wi¹zania siê z komórkami nab³onka jelitowego (3, 4). Bakterie te
rozmna-¿aj¹ siê w obrêbie makrofagów pobudzaj¹c je do nadproduk-cji czynnika martwicy nowotworów (tumor necrosis factor TNF). Mog¹ one przenikaæ w g³êbsze warstwy ciany jelita, wy-wo³uj¹c w ten sposób reakcje tkankowe, polegaj¹ce na tworze-niu charakterystycznych dla ileitis ziarniniaków (5). Kolejnym dowodem na infekcyjn¹ etiologiê choroby jest obecnoæ wspo-mnianych komórek bakteryjnych w resekowanych fragmentach jelita cienkiego u pacjentów z rozpoznan¹ ch. L-C (6). Wród in-nych spotykain-nych w przypadku ch. L-C patogenin-nych szczepów bakteryjnych wymienia siê: Yersinia enterocolica, Listeria mo-nocytogenes oraz Mycobacterium avium (1, 7). Bior¹c pod uwagê infekcyjne pod³o¿e ch. L-C, rozpatruje siê dwie drogi po-wstawania zmian patologicznych: reakcjê immunologiczn¹ na swoisty patogen bakteryjny i jej konsekwencje, b¹d uszkodze-nie bariery ochronnej nab³onka jelitowego i przez to nadmier-n¹ ekspozycjê tkanek na swoisty antygen b¹d toksyny bakte-ryjne (7, 8).
Kolejnym czynnikiem, który przez wielu badaczy uznany zo-sta³ za mechanizm spustowy dla ch. L-C, mo¿e byæ nadmier-na odpowied immunologicznadmier-na nadmier-na patogeny znadmier-najduj¹ce siê w obrêbie jelita, lub te¿ podwy¿szona reakcja na antygeny fi-zjologicznej flory jelitowej (9). O funkcjonowaniu tego drugie-go mechanizmu mo¿e wiadczyæ fakt obserwacji podwy¿szo-nego poziomu przeciwcia³ IgG, wi¹¿¹cych bia³ka komórek bak-terii jelitowych u pacjentów z rozpoznan¹ ch. L-C (10). Podsta-wowym typem reakcji immunologicznej w przebiegu tego zapa-lenia jest odpowied T-komórkowa, w wyniku której produko-wane s¹ cytokiny wywo³uj¹ce typowe dla choroby zmiany
pa-PRACE POGL¥DOWE / Review articles
'
Zarys immunopatogenezy choroby Leniowskiego-Crohna
ze szczególnym uwzglêdnieniem roli polimorfizmu genu NOD2/CARD15
The outline of immunopathogenesis of Crohns disease with special consideration
of NOD2/CARD15 gene polymorphism
Jacek Szeliga
1, Zbys³aw Soñdka
2, Marek Jackowski
1, Joanna Jarkiewicz-Tretyn
3, Andrzej Tretyn
21Katedra i Klinika Chirurgii Ogólnej, Gastroenterologii i Onkologii Collegium Medicum w Bydgoszczy, Uniwersytet Miko³aja Kopernika w Toruniu 2Zak³ad Biotechnologii Instytutu Biologii Ogólnej i Molekularnej Uniwersytetu Miko³aja Kopernika w Toruniu
3Pracownia Genetyki Nowotworów Niepublicznego Zak³adu Opieki Zdrowotnej w Toruniu
Adres do korespondencji: Prof. dr hab. Andrzej Tretyn
Uniwersytet Miko³aja Kopernika, Zak³ad Biotechnologii Instytutu Biologii Ogólnej i Molekularnej
ul. Gagarina 9; 87-100 Toruñ; tel./fax (056) 611 45 59; e-mail: prat@uni.torun.pl
Copyright © 2007 Cornetis; www.cornetis.com.pl
Streszczenie
Choroba Leniowskiego-Crohna jest przewlek³¹ chorob¹ zapaln¹ przewodu pokarmowego atakuj¹c¹ ró¿ne jego odcinki. Mimo intensywnych ba-dañ, jak dot¹d nie uda³o siê ustaliæ dok³adnie jej patogenezy. W pracy przedstawiono najnowsze pogl¹dy na temat mechanizmów powstawania tej choroby obejmuj¹ce wp³yw czynników infekcyjnych, neuroendokrynnych, immunologicznych i innych. Szczególny nacisk po³o¿ono na znacze-nie uwarunkowañ genetycznych. Omówiono rówznacze-nie¿ biologiczne funkcje oraz kluczow¹ rolê genu NOD2/CARD15 w procesie powstawania prze-wlek³ych chorób zapalnych przewodu pokarmowego.
S³owa kluczowe: NOD2, CARD15, polimorfizm genu, choroba Leniowskiego-Crohna Abstract
Crohns disease is a chronic inflammatory disease affecting different parts of digestive tract. Despite the extensive research, there is still no exact explanation of its pathogenesis. In the paper we present modern views on the origin of the disorder, concerning the influence of infectious, immu-nological, neuroendocrine and molecular factors on the disease development. We pay special attention to the role of NOD2/CARD15 gene in the pathogenesis of inflammatory bowel disease. (Gastroenterol. Pol., 2007, Vol. 14, No. 2, p. 129-133)
Key words: NOD2, CARD15, gene polymorphism, Crohns disease
Gastroenterologia Polska 2007, 14 (2): 129-133 ISSN 1232-9886
tomorfologiczne (11, 12). W niektórych badaniach dotycz¹cych istoty przewlek³ych zmian w obrêbie ciany jelita, wykrywano znaczne podwy¿szenie miana interleukin typu 2, 4, 12 i 18, TNF i IFNg, przy czym wzajemne zale¿noci pomiêdzy ich po-ziomami waha³y siê w zale¿noci od etapu ch. L-C (13, 14). In-nym czynnikiem mog¹cym mieæ wp³yw na mechanizm powsta-wania przewlek³ego zapalenia jelita jest nadekspresja czynni-ka transkrypcyjnego T-bet, produkowanego przez limfocyty Th-1, a odpowiedzialnego za kontrolê równowagi produkcji cytokin pro- i przeciwzapalnych (15). Wreszcie, w bioptatach luzówki jelita pobranych od osób dotkniêtych chorob¹ stwierdzono zde-cydowany wzrost liczby komórek produkuj¹cych czynnik TNF. Jego wp³yw na rozwój procesów zapalnych w cianie jelita jest wielokierunkowy i polega m.in. na aktywacji czynników adhe-zyjnych i aktywacji makrofagów (16).
Istotnym czynnikiem mog¹cym dodatnio wp³ywaæ na roz-wój przewlek³ego zapalenia jelita jest stres, a w³aciwie jego efekty neuroendokrynne w organizmie. Pod wp³ywem stresu mo¿e dochodziæ do istotnych zaburzeñ w uk³adzie podwzgórzo-wo-przysadkowo-nadnerczowym, a w wyniku tego do zachwia-nia prawid³owej przepuszczalnoci b³ony luzowej jelita, która w warunkach fizjologii stanowi bardzo skuteczn¹ barierê przed szkodliwymi czynnikami. Mechanizm wp³ywu na ni¹ opiera siê o czynniki neuroendokrynne (czynnik uwalniaj¹cy kortykotro-pinê; corticotropin-releasing factor CRF) i wegetatywny uk³ad nerwowy (17). Zaburzenie czynnoci bariery jelitowej mo¿e po-wodowaæ penetracje ciany jelita przez rozmaite antygeny, wywo³uj¹ce charakterystyczne dla ch. L-C reakcje immunolo-giczne (17).
Istniej¹ tak¿e doniesienia o udziale reakcji stresu oksyda-cyjnego w patomechanizmie powstawania zapaleñ jelita, w tym typu Leniowskiego-Crohna. Dysmutaza nadtlenkowa, glutation i katalaza w warunkach fizjologicznych przeciwdzia-³aj¹ stresowi oksydacyjnemu w luzówce jelita. W momencie pojawienia siê stanu zapalnego obserwuje siê zdecydowany wzrost zapotrzebowania na te czynniki i przy ich braku mo¿e dochodziæ do zaburzeñ równowagi pro- i antyoksydacyjnej, i przez to do uszkodzeñ tkanki jelita (1). Znaleziono tak¿e bez-poredni zwi¹zek pomiêdzy tymi reakcjami a produkcj¹ immu-nologicznych czynników wyzwalaj¹cych reakcje zapalne. Oka-za³o siê, ¿e reaktywne formy tlenu, pobudzaj¹ j¹drowy czynnik transkrypcyjny kB (NF-kB), który z kolei stymuluje wzrost eks-presji genów koduj¹cych TNF i interleukinê 1b (1).
Przyczyn ch. L-C poszukuje siê tak¿e w analizach pewnych stanów towarzysz¹cych, jak trombocytoza, hiperhomocysteine-mia czy dysfunkcja mitochondriów. Ten ostatni mo¿e byæ efek-tem dzia³ania TNF, który poprzez NF-kB wp³ywa hamuj¹co na ekspresjê mitochondrialnego RNA (18).
Podsumowuj¹c przedstawione powy¿ej informacje dotycz¹-ce powstawania ch. L-C mo¿na uznaæ, ¿e wspólnym mianow-nikiem istoty tej choroby wydaj¹ siê byæ zaburzenia naturalnej bariery jelitowej. Czy jednak wynikaj¹ one z pierwotnego sta-nu zapalnego, czy te¿ s¹ wtórne do zaburzeñ na pod³o¿u ge-netycznym, nie zosta³o ostatecznie rozstrzygniête.
W ostatnim czasie naukowcy prowadz¹cy badania nad mechanizmami powstawania przewlek³ych chorób o pod³o¿u zapalnym coraz czêciej odwo³uj¹ siê do pierwotnych uwarun-kowañ genetycznych. W 2004 r. Peltekova i wsp. (19) sklono-wali gen SLC22 (ang. solute carrier family 22), który koduje bia³ko pe³ni¹ce funkcjê transportera kationów organicznych. Wykazano, ¿e u nosicieli mutacji w tym genie, obserwuje siê podwy¿szon¹ zapadalnoæ na ch. L-C (19). Z kolei Costello i wsp. (20), stosuj¹c technikê mikromacierzy, zidentyfikowali po-nad 500 genów, których ekspresja podlega³a zmianom w trak-cie przebiegu omawianej choroby. Dotyczy³y one genów zaan-ga¿owanych w kontrolê reakcji immunologicznej, reakcji zapal-nej, a tak¿e w strukturê i przepuszczalnoæ ciany jelitowej.
Pierwszym i do tej pory najlepiej scharakteryzowanym ge-nem, którego mutacjê uznano za czynnik patogenetyczny w ch. L-C, okaza³ siê zlokalizowany na chromosomie szesnastym gen NOD2/CARD15 (21).
Biologiczna funkcja genu NOD2/CARD15
W roku 2001 trzy niezale¿ne zespo³y badawcze wykaza³y, ¿e bia³ko kodowane przez NOD2 jest czêci¹ systemu odpor-noci wrodzonej (21-23). U ssaków i cz³owieka wspomniany uk³ad reguluje odpowied organizmu na patogenne mikroor-ganizmy. Pocz¹tkowo uwa¿ano, ¿e system ten indukowany jest w wyniku rozpoznania specyficznych patogenów przez re-ceptory wystêpuj¹ce na powierzchni komórek immunologicz-nych. Odkrycie NOD2, a nastêpnie ca³ej rodziny spokrewnio-nych z nim genów, doprowadzi³o do rewizji tych pogl¹dów. Ustalono, ¿e bia³ka NOD1 i NOD2 pe³ni¹ funkcjê wewn¹trzko-mórkowych receptorów bakterii i produktów ich rozpadu. Wiel-kim zaskoczeniem by³o stwierdzenie, ¿e NOD1 i NOD2 posia-daj¹ strukturê homologiczn¹ zarówno do bia³ka Apaf-1 (regu-latora procesu apoptozy), jak i do rolinnych polipeptydów R, produktów genów warunkuj¹cych wrodzon¹ odpornoæ rolin na patogenne mikroorganizmy (24). O istotnej roli, jak¹ bia³ko NOD2 pe³ni w organizmie cz³owieka i zwierz¹t, wiadczy jego wysoka konserwatywnoæ, jako ¿e homolog tego bia³ka pocho-dz¹cy od myszy, jest w ponad 80% identyczny z ludzkim NOD2. Bia³ko NOD2 zbudowane jest z trzech domen. Na jego N--koñcu zlokalizowane s¹ dwie domeny typu CARD (ang. Caspa-se Recruitment Domain), rodek zajmuje wi¹¿¹ca nukleotydy domena NOD (ang. Nucleotide Oligomerization Domain), na-tomiast C-koñcowy odcinek tego polipeptydu zbudowany jest z dziesiêciu powtarzaj¹cych siê sekwencji aminokwasowych bogatych w leucynê (Leucine-Rich Repeats LRR) (24). Bia³-ko NOD1 posiada podobn¹ budowê jak NOD2, z t¹ ró¿nic¹, ¿e pierwsze z nich ma jedn¹, natomiast drugie dwie domeny ty-pu CARD. W nowszych opisach, geny koduj¹ce bia³ka NOD1 i NOD2 czêsto wystêpuj¹ pod nazw¹ CARD4 i CARD15 (24).
Pocz¹tkowo uwa¿ano, ¿e ekspresja NOD2 zachodzi wy³¹cz-nie w monocytach. Ostatnio wykazano jednak, ¿e poza tymi ko-mórkami NOD2 podlega równie¿ ekspresji w luzowce jelita cienkiego i grubego (24, 25).
NOD1 i NOD2 bior¹ udzia³ w rozpoznawaniu sk³adników ciany komórkowej bakterii: lipopolisacharydu (LPS) i peptydo-glikanu (PGN), przy czym pierwsze z nich rozpoznaje zwi¹zki uwalniane w czasie rozpadu cian komórkowych bakterii Gramm-dodatnich, natomiast NOD2 zarówno Gramm-dodat-nich, jak i Gramm-ujemnych (25). W bezporednim lub pore-dnim wi¹zaniu LPS i PGN uczestnicz¹ C-koñcowe (bogate w LRR) domeny obydwu bia³ek receptorowych. Zwi¹zanie odpo-wiedniego ligandu przez NOD2 prowadzi do uruchomienia re-akcji obronnej przeciw rozpoznanym bakteriom, poprzedzonej aktywacj¹ j¹drowego czynnika transkrypcyjnego kB (NF-kB), sty-muluj¹cego ekspresjê genów koduj¹cych prozapalne cytokiny oraz cz¹steczki adhezyjne (24).
Wraz z po¿ywieniem do wiat³a przewodu pokarmowego dostaj¹ siê olbrzymie iloci bakterii, grzybów, wirusów, w tym wiele o w³aciwociach patogennych. Mikroorganizmy te iden-tyfikowane s¹ w jelicie cienkim przez odpowiednie receptory, które odpowiadaj¹ za uruchomienie syntezy i uwalniania do wiat³a jelita ró¿nego typu bia³ek o dzia³aniu antybakteryj-nym, antymykotycznym i antywirusowym. Sprawne funkcjono-wanie opisanych mechanizmów powoduje, ¿e treæ jelita cien-kiego staje siê w du¿ej mierze sterylna, a zawarte w pokarmie potencjalne patogeny nieszkodliwe dla organizmu.
Od lat wiadomo, ¿e komórki nab³onkowe przewodu pokar-mowego maj¹ zdolnoæ do syntezy defensyn i innych cz¹ste-czek o charakterze antybiotyków. Defensyny to niskocz¹stecz-kowe (3-5 kDa), bogate w argininê bia³ka zasadowe, które ze Szeliga J., Soñdka Z., Jackowski M. et al.
NOD2/CARD15 gene polymorphism and Crohns disease Gastroenterol. Pol., 2007, 14 (2), 129-133
wzglêdu na ich molekularn¹ budowê klasyfikowane s¹ jako fensyny typu a i b. Do pierwszej klasy zaliczane s¹ ludzkie de-fensyny 5 (HD-5) i 6 (HD-6), odpowiedzialne za wytwarzanie w komórkach nab³onkowych jelita bariery antybakteryjnej. Ustalono, ¿e u osób zdrowych w trakcie wywo³anego przez bak-terie stanu zapalnego wzrasta ekspresja genów HD-5 i HD-6. Tego typu reakcji nie obserwuje siê u pacjentów ze zmutowa-nym genem NOD2 (26).
Defensyny typu a wykazuj¹ szerokie spektrum dzia³ania. Docelowo mog¹ dzia³aæ na ró¿ne mikroorganizmy, w tym grzy-by i wirusy. Ich dzia³anie polega na w³¹czaniu siê w b³ony komór-kowe tych mikroorganizmów i tworzenie porów. HD-5 i HD-6 pro-dukowane s¹ w komórkach Panetha jelita cienkiego (27, 28). Obserwuje siê wzrost ekspresji tych defensyn w luzówce jeli-ta grubego podczas sjeli-tanów zapalnych tego narz¹du (27).
Rola polimorfizmu genu NOD2
w patogenezie choroby Leniowskiego-Crohna
W 1996 r. Hugot i wsp. zmapowali locus genu zwi¹zanego z ch. L-C w 16 chromosomie ludzkim. Piêæ lat póniej, równole-gle Hugot i wsp. (21), Ogura i wsp. (22) oraz Hampe i wsp. (23) sklonowali gen (nazwany NOD2), znajduj¹cy siê we wspomnia-nym locus, i okrelili budowê powstaj¹cego na jego bazie bia³-ka. Okaza³o siê, ¿e w obrêbie wspomnianego genu dochodzi do wielu mutacji, z których czêæ mo¿e zwiêkszaæ prawdopodobieñ-stwo wyst¹pienia u ich nosicieli stanu zapalnego jelita (21-23). Identyfikacja podstawowego genu zwi¹zanego z ch. L-C po-zwoli³a na zbadanie jego polimorfizmu i identyfikacjê alleli zwi¹zanych ze zwiêkszon¹ podatnoci¹ na tê dolegliwoæ. Ze-spó³ Hugota przeprowadzi³ dok³adn¹ analizê genu CARD15 u 612 pacjentów wywodz¹cych siê z tzw. rasy kaukaskiej (mie-szkañców Belgii, Danii, Francji, Hiszpanii, Irlandii, Niemiec, Szwecji i W³och) (29). Sporód 67 odnalezionych ró¿nic w se-kwencji genu, trzy: R702W, G908R i 1007fs okaza³y siê byæ czynnikami niezale¿nie zwi¹zanymi z wystêpowaniem ch. L-C. Obecnie w bazie danych polimorfizmów pojedynczego nu-kleotydu (single nucleotide polymorphism SNP) znajduje siê 125 ró¿nych SNP, wystêpuj¹cych w genie NOD2. Dla kilkuna-stu z nich zosta³ wykazany zwi¹zek z chorobami o pod³o¿u ge-netycznym, takimi jak: ch. L-C, syndrom Blaua, czy m³odzieñ-cza sarkoidoza (21-23), natomiast trzy wi¹¿¹ siê szczególnie z podwy¿szonym ryzykiem rozwoju ch. L-C. SNP8 (R702W), jest zlokalizowany pomiêdzy domen¹ NOD a pierwsz¹ sekwencj¹ LRR. SNP12 (G908R) oraz SNP13 (1007fs) umiejscowione s¹ odpowiednio w obrêbie szóstej i dziesi¹tej sekwencji LRR. Je-li która z tych mutacji wystêpuje w obu allelach genu (homo-zygotycznoæ) lub wystêpuj¹ ró¿ne mutacje w obrêbie jedne-go lub obu alleli (heterozyjedne-gotycznoæ z³o¿ona), ryzyko ch. L-C wzrasta ok. 40-krotnie. Posiadanie pojedynczej mutacji w jed-nym allelu (heterozygotycznoæ) wi¹¿e siê od 2- do 4-krotnie wiêkszym ryzykiem zachorowania (21, 25).
Zaobserwowano tak¿e czêstsze wystêpowanie polimorfi-zmu P268S (SNP5) u chorych na ch. L-C, gdzie reszta cytozy-ny w pozycji 802 zosta³a zast¹piona tymin¹. Jest to jeden z naj-czêciej wystêpuj¹cych polimorfizmów jednonukleotydowych omawianego genu. Jego czêstoæ w populacji europejskiej wy-nosi ok. 30%, natomiast u cierpi¹cych na ch. L-C pacjentów z Belgii, Danii, Francji, Hiszpanii, Irlandii, Niemiec, Szwecji i W³och dotyczy 41% przypadków (29). W polskiej populacji po-limorfizm P268S w genie NOD2 znaleziono u 49,5% badanych chorych (30). Ponadto jego obecnoæ w obu allelach genu wi¹-¿e siê z wczeniejszym wyst¹pieniem objawów choroby oraz wiêkszym prawdopodobieñstwem pojawienia siê dolegliwoci spoza uk³adu pokarmowego zmian stawowych, zapalenia tê-czówki oraz rumienia guzowatego. Wszyscy badani chorzy, u których stwierdzono mutacjê 1007fs (14,9%), byli tak¿e no-sicielami polimorfizmu P268S (30).
Wystêpowanie mutacji w genie NOD2 mo¿e wp³ywaæ na fe-notyp ch. L-C. Radford-Smith i Pandeya (31) dokonali analizy piêtnastu przeprowadzonych do tej pory badañ nad istnieniem zale¿noci pomiêdzy wystêpowaniem tych mutacji, a fenotypem choroby. Wykazali oni, ¿e u pacjentów posiadaj¹cych zmutowa-ny NOD2, czêstsza jest penetruj¹ca forma ch. L-C. Ponadto za-uwa¿ono zale¿noæ pomiêdzy wystêpowaniem niedro¿noci je-lit, a jelitow¹, b¹d jelitowo-okrê¿nicz¹ lokalizacj¹ choroby, które to obserwacje sugeruj¹ istnienie innych wa¿nych czynni-ków patogenetycznych poza mutacjami w NOD2 (31).
Pojawi³y siê tak¿e doniesienia o wp³ywie poszczególnych zwi¹zanych z ch. L-C wariantów NOD2 na lokalizacjê ch. L-C. Wy-stêpowanie mutacji 1007fs (szczególnie w obu allelach genu) wi¹za³o siê w badanej grupie z ¿o³¹dkowo-dwunastniczym umiej-scowieniem choroby. Dodatkowo homozygotycznoæ 1007fs predysponowa³a do zachorowania w m³odszym wieku (32).
Przypuszcza siê, ¿e mamy równie¿ do czynienia ze zró¿ni-cowanym populacyjnie oddzia³ywaniem mutacji w NOD2 na fe-notyp ch. L-C. Karban i wsp. (33, 34) wykazali, ¿e wystêpowa-nie mutacji w omawianym gewystêpowa-nie wystêpowa-nie ma znacz¹cego wp³ywu na zachorowalnoæ na ch. L-C u mieszkañców Izraela pochodze-nia arabskiego. W przypadku pacjentów z ch. L-C pochodzepochodze-nia ¿ydowskiego, obserwowano natomiast zwiêkszony odsetek nosicieli tych mutacji, szczególnie wród ¯ydów aszkenazyj-skich. Nie znaleziono natomiast ró¿nic w fenotypie choroby po-miêdzy badanymi populacjami o ró¿nej czêstoci wystêpowa-nia polimorfizmu NOD2, co sugeruje brak wp³ywu genotypu NOD2 na objawy kliniczne choroby. W populacji belgijskiej Louis i wsp. (35) nie stwierdzili natomiast zwi¹zku pomiêdzy warian-tami omawianego genu, a penetruj¹c¹ form¹ choroby, ani jej wczesnym rozwojem.
Badania przeprowadzone w Europie, Ameryce Pó³nocnej i Australii wykaza³y tak¿e istnienie geograficznego zró¿nicowa-nia czêstoci wystêpowazró¿nicowa-nia wariantów NOD2 zwi¹zanych z ch. L-C (36). Najmniejszy ich odsetek zanotowano w Finlandii i Au-stralii, natomiast najwiêkszy w Belgii i Kanadzie, przy czym od-setek zachorowañ na ch. L-C jest w Belgii i Australii podobny. Obserwuje siê tak¿e ró¿nice w czêstotliwoci wystêpowania po-szczególnych alleli NOD2 zwi¹zanych z ch. L-C w ró¿nych popu-lacjach. Wród ¯ydów aszkenazyjskich allel 908R wystêpuje czêciej ni¿ u innych przedstawicieli rasy Kaukaskiej, gdzie wy-krywany jest on sporadycznie (36).
W Europie liczba przypadków ch. L-C tworzy obecnie gra-dient malej¹cy z pó³nocy na po³udnie. Badania genetyczne nie potwierdzi³y jednak istnienia podobnego gradientu w czêsto-ci wystêpowania polimorfizmu NOD2. Zaobserwowano nato-miast ró¿nice w czêstoci wystêpowania poszczególnych alleli tego genu pomiêdzy populacjami krajów europejskich, po-wsta³e prawdopodobnie w rezultacie lokalnych efektów za³o-¿yciela (36). Allele NOD2 zwi¹zane z podatnoci¹ na ch. L-C obecne s¹ u mniejszego odsetka badanych Szkotów, Irlandczy-ków i Skandynawów, w porównaniu do mieszkañców Anglii, Ameryki Pó³nocnej oraz centralnej Europy. W przypadku Finlan-dii mamy do czynienia z relatywnie du¿¹ iloci¹ przypadków ch. L-C i jednoczenie stosunkowo nisk¹ czêstoci¹ wystêpowania zwi¹zanych z podatnoci¹ na tê chorobê alleli NOD2. Impliku-je to istnienie innych loci zwi¹zanych z predyspozycj¹ do ch. L-C lub udzia³ czynników rodowiskowych.
Wydaje siê, ¿e udzia³ mutacji R702W, G908R i 1007fs w patogenezie ch. L-C dotyczy g³ównie przedstawicieli rasy bia-³ej. Analiza genu NOD2 przeprowadzona w grupie 95 osób ra-sy bia³ej, 95 rdzennych Ghanijczyków oraz 53 Azjatów (tab. I) wykaza³a, ¿e mutacje w tym genie prawie wy³¹cznie wystêpu-j¹ u przedstawicieli rasy bia³ej (37). O braku zale¿noci pomiê-dzy obecnoci¹ mutacji w genie NOD2 a ch. L-C u przedstawi-cieli rasy ¿ó³tej wiadcz¹ równie¿ wyniki Inoue i wsp. (38). Ba-dacze ci u pacjentów pochodzenia azjatyckiego cierpi¹cych na Polimorfizm genu NOD2/CARD15 a choroba Leniowskiego-Crohna
!
Gastroenterol. Pol., 2007, 14 (2), 129-133ch. L-C, z colitis ulcerosa oraz w grupie kontrolnej nie znaleli ¿adnej z trzech wy¿ej wymienionych mutacji NOD2. Tak¿e lejne badania populacji wschodnioazjatyckich (japoñskiej, ko-reañskiej oraz chiñskiej Han), wykaza³y nieobecnoæ alleli NOD2 zwi¹zanych z ch. L-C u Europejczyków (39).
Mo¿liwe wyjanienie tych ró¿nic miêdzyrasowych poda³ Hugot (40). Pocz¹tków trzech charakterystycznych dla rasy bia-³ej mutacji w genie NOD2 (R702W, G908R i 1007fs) doszuka³ siê on w redniowiecznej Europie, systematycznie pustoszonej przez epidemie d¿umy, choroby wywo³ywanej przez pa³eczkê Yersinia pestis. Hugot uwa¿a, ¿e podczas powtarzaj¹cych siê epidemii, mutacje te dawa³y swoim nosicielom przewagê, po-woduj¹c wystêpowanie silniejszej reakcji immunologicznej na obecnoæ Yersinia w organizmie (40).
Praca powsta³a podczas realizacji grantu pomostowego (552 CM/B) Rektora Uniwersytetu Miko³aja Kopernika w Toruniu
Pimiennictwo
1. Head K., Jurenka J.S.: Inflammatory bowel disease. Part II: Crohns disease-pathophysiology and conventional and alternative treatment options. Al-tern. Med. Rev., 2004, 9, 360-401.
2. Boudeau J., Glasser A.L., Masseret E., Joly B., Darfeuille-Michaud A.Invasive ability of an Escherichia coli strain isolated from the ileal mucosa of a patient with Crohns disease. Infect. Immun., 1999, 67, 4499-4509.
3. Darfeuille-Michaud A., Neut C., Barnich N., Lederman E., Di Martino P., De-sreumaux P., Gambiez L., Joly B., Cortot A., Colombel J.F.: Presence of adhe-rent Escherichia coli strains in ileal mucosa of patients with Crohns disea-se. Gastroenterology, 1998, 115, 1405-1413.
4. Darfeuille-Michaud A., Boudeau J., Bulois P., Neut C., Glasser A.L., Barnich N., Bringer M.A., Swidsinski A., Beaugerie L., Colombel J.F.: High prevalence of adherent-invasive Escherichia coli associated with ileal mucosa in Crohns disease. Gastroenterology, 2004, 127, 412-421.
5. Cartun R.W., Van Kruiningen H.J., Pedersen C.A., Berman M.M.: An immuno-cytochemical search for infectious agents in Crohns disease. Mod. Pathol., 1993, 6, 212-219.
6. Chen W., Li D., Paulus B., Wilson I., Chadwick V.S.: Detection of Listeria mo-nocytogenes by polymerase chain reaction in intestinal mucosal biopsies from patients with inflammatory bowel disease and controls. J. Gastroente-rol. Hepatol., 2000, 15, 1145-1150.
7. Sartor R.B.: Enteric microflora in IBD: pathogens or commensals? Inflamm. Bowel Dis., 1997, 3, 230-235.
8. Hollander D., Vadheim C.M., Brettholz E., Petersen G.M., Delahunty T., Rotter J.I.: Increased intestinal permeability in patients with Crohns disease and their relatives. A possible etiologic factor. Ann. Intern. Med., 1986, 105, 883--885.
9. Borody T.J., Leis S., Warren E.F., Surace R.: Treatment of severe Crohns dise-ase using antimycobacterial triple therapy approaching a cure? Dig. Liver Dis., 2002, 34, 29-38.
10. MacPherson A., Khoo U.Y., Forgacs I., Philpott-Howard J., Bjarnason I.: Muco-sal antibodies in inflammatory bowel disease are directed against intestinal bacteria. Gut, 1996, 38, 365-375.
11. MacDonald T.T., Murch S.H.: Etiology and pathogenesis of chronic inflamma-tory bowel disease. Baillieres Clin. Gastroenterol., 1994, 8, 1-34.
12. Dohi T., Fujihashi K., Kiyono H., Elson C.O., McGhee J.R.: Mice deficient in Th1-and Th2-type cytokine develop distinct forms of hapten-induced colitis. Ga-stroenterology, 2000, 119, 724-733.
13. Rutgeerts P., Geboes K.: Understanding inflammatory bowel disease the cli-nicians perspective. Eur. J. Surg. Suppl., 2001, 586, 66-72.
14. Desreumaux P., Brandt E., Gambiez L., Emilie D., Geboes K., Klein O., Ectors N., Cortot A., Capron M., Colombel J.F.: Distinct cytokine patterns in early and chronic ileal lesions of Crohns disease. Gastroenterology, 1997, 113, 118--126.
15. Neurath M.F., Weigmann B., Finotto S., Glickman J., Nieuwenhuis E., Iijima H., Mizoguchi A., Mizoguchi E., Mudter J., Galle P.R., Bhan A., Autschbach F., Sul-livan B.M., Szabo S.J., Glimcher L.H., Blumberg R.S.: The transcription factor T-bet regulates mucosal T cell activation in experimental colitis and Crohns disease. J. Exp. Med., 2002, 195, 1129-1143.
16. Breese E.J., Michie C.A., Nicholls S.W., Murch S.H., Williams C.B., Domizio P., Walker-Smith J.A., MacDonald T.T.: Tumor necrosis factor alpha-producing cells in the intestinal mucosa of children with inflammatory bowel disease. Gastroenterology, 1994, 106, 1455-1466.
17. Collins S.M.: Stress and the gastrointestinal tract IV. Modulation of intestinal inflammation by stress: basic mechanisms and clinical relevance. Am. J. Phy-siol. Gastrointest. Liver PhyPhy-siol., 2001, 280, G315-G318.
18. Cogswell P.C., Kashatus D.F., Keifer J.A., Guttridge D.C., Reuther J.Y., Bristow C., Roy S., Nicholson D.W., Baldwin A.S. Jr: NF-kappa B and I kappa B alpha are found In the mitochondria. Evidence for regulation of mitochondrial ge-ne expression by NF-kappa B. J. Biol. Chem., 2003, 278, 2963-2968. 19. Peltekova V.D., Wintle R.F., Rubin L.A., Amos C.I., Huang Q.: Functional
va-riants of OCTN cation transporter genes are associated with Crohn disease. Nat. Genet., 2004, 36, 471-475.
20. Costello C.M., Mah N., Hasler R., Rosenstiel P., Waetzig G.H., Hahn A., Lu T., Gurbuz Y., Nikolaus S., Albrecht M., Hampe J., Lucius R., Kloppel G., Eickhoff H., Lehrach H., Lengauer T., Schreiber S.: Dissection of the inflammatory bo-wel disease transcriptome using genome-wide cDNA microarrays. PLoS Med., 2005, 2, 199.
21. Hugot J.P., Chamaillard M., Zouali H., Lesage S., Cezard J.P.: Association of NOD2 leucine-rich repeat variants with susceptibility to Crohns disease. Na-ture, 2001, 411, 599-603.
22. Ogura Y., Bonen D.K., Inohara N., Nicolae D.L., Chen F.F., Ramos R., Britton H., Moran T., Karaliuskas R., Duerr R.H., Achkar J.P., Brant S.R., Bayless T.M., Kirschner B.S., Hanauer S.B., Nunez G., Cho J.H.: A frameshift mutation in NOD2 associated with susceptibility to Crohns disease. Nature, 2001, 411, 603-606.
23. Hampe J., Cuthbert A., Croucher P.J., Mirza M.M., Mascheretti S., Fisher S., Frenzel H., King K., Hasselmeyer A., MacPherson A.J., Bridger S., van Deven-ter S., Forbes A., Nikolaus S., Lennard-Jones J.E., Foelsch U.R., Krawczak M., Lewis C., Schreiber S., Mathew C.G.: Association between insertion mutation in NOD2 gene and Crohns disease in German and British populations. Lan-cet, 2001, 357, 1925-1928.
24. Soñdka Z., Tretyn A., Szeliga J., Jackowski M.: Udzia³ bia³ek zawieraj¹cych po-wtórzenia bogate w leucynê (LRR) w molekularnych mechanizmach odpor-noci wrodzonej rolin i zwierz¹t. Post. Biol. Kom., 2006, 33, 635-655. 25. Inohara N., Nunez G.: NODs: intracellular proteins involved in inflammation
and apoptosis. Nat. Rev. Immunol., 2003, 3, 371-382.
26. Wehkamp J., Harder J., Weichenthal M., Schwab M., Schaffeler E., Schlee M., Herrlinger K.R., Stallmach A., Noack F., Fritz P., Schroder J.M., Bevins C.L., Fel-lermann K., Stange E.F.: NOD2 (CARD15) mutations in Crohns disease are associated with diminished mucosal alpha-defensin expression. Gut, 2004, 53, 1658-1664.
27. Lala S., Ogura Y., Osborne C., Hor S.Y., Bromfield A., Davies S., Ogunbiyi O., Nunez G., Keshav S.: Crohns disease and NOD2 gene: a role for Paneth cells. Gastroenterology, 2003, 125, 47-57.
28. Ayabe T., Ashida T., Kohgo Y., Kono T.: The role of Paneth cells and their anti-microbial peptides in innate host defence. Trends Microbiol., 2004, 12, 394-398.
29. Lesage S., Zouali H., Cezard J.P., Colombel J.F., Belaiche J., Almer S., Tysk C., OMorain C., Gassull M., Binder V., Finkel Y., Modigliani R., Gower-Rousseau C., Macry J., Merlin F., Chamaillard M., Jannot A.S., Thomas G., Hugot J.P.: CARD15/NOD2 mutational analysis and genotype-phenotype correlation in 612 patients with inflammatory bowel disease. Am. J. Hum. Genet., 2002, 70, 845-857.
30. Dobrowolska-Zachwieja A., Kaczmarek M., Hoppe-Go³êbiewska J., Kalak R., S³omski R., Linke K.: Wp³yw wariantu mutacji NOD2/CARD15 na wystêpowa-nie objawów spoza przewodu pokarmowego u chorych z chorob¹ Leniow-skiego-Crohna w populacji polskiej. Now. Lek., 2004, 73, 337-348. 31. Radford-Smith G., Pandeya N.: Associations between NOD2/CARD15
geno-type and phenogeno-type in Crohns disease Are we there yet? World J. Gastro-enterol., 2006, 12, 7097-7103.
Szeliga J., Soñdka Z., Jackowski M. et al.
NOD2/CARD15 gene polymorphism and Crohns disease Gastroenterol. Pol., 2007, 14 (2), 129-133
!
TABELA I: Czêstoæ wystêpowania mutacji R702W, G908R i 1007fs w genie NOD2 u pacjentów z trzech grup etnicznych: europejskiej (Amery-kanów rasy kaukaskiej), afrykañskiej (mieszkañców Ghany) oraz azjatyckiej (Chiñczyków). Na podstawie (37)
TABLE I: The frequency of R702W, G908R and 1007fs mutation occurren-ce in NOD2 gene in patients of three ethnical groups: European (American Caucasian), African (Ghanaian), and Asian (Chinese). Based on (37)
Mutacja
Mutation Czêstoæ wystêpowania NOD2 [%]NOD2 variants frequency [%]
R702W G908R 1007fs Europejczycy European 2 3 3 Afrykanie African 0 1 0 Azjaci Asian 0 0 0
32. Mardini H.E., Gregory K.J., Nasser M., Selby L., Arsenescu R., Winter T.A., de Villiers W.J.: Gastroduodenal Crohns disease is associated with NOD2/CARD15 gene polymorphisms, particularly L1007P homozygosity. Dig. Dis. Sci., 2005, 50, 2316-2322.
33. Karban A., Atia O., Leitersdorf E., Shahbari A., Sbeit W., Ackerman Z., Mua-lem R., Levine A., Nesher S., Safadi R., Eliakim R.: The relation between NOD2/CARD15 mutations and the prevalence and phenotypic heterogene-ity of Crohns disease: lessons from the Israeli Arab Crohns disease cohort. Dig. Dis. Sci., 2005, 50, 1692-1697.
34. Karban A., Waterman M., Panhuysen C.I., Pollak R.D., Nesher S., Datta L., We-iss B., SuWe-issa A., Shamir R., Brant S.R., Eliakim R.: NOD2/CARD15 genotype and phenotype differences between Ashkenazi and Sephardic Jews with Crohns disease. Am. J. Gastroenterol., 2004, 99, 1134-1140.
35. Louis E., Michel V., Hugot J.P., Reenaers C., Fontaine F., Delforge M., El Yafi F., Colombel J.F., Belaiche J.: Early development of stricturing or penetrating pattern in Crohns disease is influenced by disease location, number of flares, and smoking but not by NOD2/CARD15 genotype. Gut, 2003, 52, 552-557.
36. Cavanaugh J.: NOD2: ethnic and geographic differences. World J. Gastroen-terol., 2006, 12, 3673-3677.
37. Marsh S., McLeod H.L.: Crohns disease: ethnic variation in CARD15 genoty-pes. Gut, 2003, 52, 770.
38. Inoue N., Tamura K., Kinouchi Y., Fukuda Y., Takahashi S., Ogura Y., Inohara N., Nunez G., Kishi Y., Koike Y., Shimosegawa T., Shimoyama T., Hibi T.: Lack of common NOD2 variants in Japanese patients with Crohns disease. Gastro-enterology, 2002, 123, 86-91.
39. Hugot J.P., Alberti C., Berrebi D., Bingen E., Cezard J.P.: Crohns disease: the cold chain hypothesis. Lancet, 2003, 362, 2012-2015.
40. Hugot J.P.: CARD15/NOD2 mutations in Crohns disease. Ann. N.Y. Acad. Sci., 2006, 1072, 9-18.
Praca wp³ynê³a do Redakcji: 2006-07-20. Zaakceptowano do druku: 2007-02-08.
Konflikt interesów: nie zg³oszono
Polimorfizm genu NOD2/CARD15 a choroba Leniowskiego-Crohna Gastroenterol. Pol., 2007, 14 (2), 129-133
