NR3C1 – Glucocorticoid receptor geassocieerd met CVS

Bij de eerder vermelde genetische studies bij CVS door het CDC maar ook bij andere, komt regelmatig het NR3C1 gen, coderend voor de de glucocorticoid receptor, naar voor. Hieronder volgt een samenvatting van wat wetenschappelijke artikels daaromtrent…

Een transcriptie-factor is een eiwit dat bindt op specifieke DNA-sequenties en zo de transfer (of transcriptie) controleert van genetische informatie van DNA naar RNA.

SNP = single nucleotide polymorfisme; kleine wijziging van slechts één bouwsteentje in het DNA van een gen.

Het eiwit waartoe dit gen aanleiding heeft is een receptor voor glucocorticoïden die als transcritpie-factor (bindend op ‘glucocorticoid response elements’, GRE) én als een regulator voor andere transcriptie-factoren kan werken. (Tussen de genen in zitten stukken DNA die niet voor eiwitten coderen. In deze stukken niet-coderend DNA liggen gebieden die de activiteit van genen regelen, de zogenaamde promotors. Voor ieder gen zit zo’n promotor. Aan deze promotor kan het RNA-polymerase binden met behulp van andere eiwitten, de zogenaamde transcriptie-factoren.) Het kan ook worden gevonden in heteromere cytoplasmatische complexen samen met o.a. ‘heat shock’ factoren. Het eiwit komt typisch in het cytoplasma voor totdat het bindt met een ligand (molekule die past op de bindplaats van een receptor), waarna het complex naar de cel-kern verhuist. NR3C1 is betrokken bij de glucocorticoïde feedback bij uitdagende omstandigheden en medieert ook cortisol-effekten op de immuun-funktie. Onevenwichten in het aantal, verwerking en funktie van NR3C1 gen-produkten kan het niveau van de negatieve feedback invloed op de HPA-as aktiviteit en op het immuunsysteem veranderen.

Sommigen vinden dat de nadruk te sterk wordt gelegd op dergelijke stress- en stemmingsgebonden genen bij de pathogenese van CVS. Het moet echter worden benadrukt dat de er een nauwe communicatie verloopt tussen de HPA-as en het immuunsysteem (waarover later meer).

Er moet ook worden opgemerkt dat sommige researchers ‘chronisch vermoeiden’ samen nemen met CVS. Voorzichtigheid blijft dus geboden bij de interpretatie. Er zijn aanwijzingen voor een verband met CVS maar verder onderzoek blijft aangewezen.

Neem gerust contact voor meer uitleg of voor discussie!

————————-

NR3C1

nucleaire receptor subfamilie 3, groep C, lid 1

glucocorticoid receptor gen

In één van de eerder ingeleide Pharmacogenomics studies (2006 7: 387-394) – ‘Polymorphisms in genes regulating the HPA-axis associated with empirically delineated classes of unexplained chronic fatigue’ – rapporteerden Rajeevan et al. (Centres for Disease Control and Prevention, Division of Viral and Rickettsial Diseases, National Centre for Infectious Diseases) dat het glucocorticoid receptor gen (NR3C1) een potentiële mediator voor CVS is.

Chronische Vermoeidheid Syndroom wordt gekarakteriseerd door aanhoudende of terugkerende vermoeidheid die niet weggaat met rust, een aanzienlijke vermindering van aktiviteiten veroorzaakt en vergezeld gaat met een verscheidenheid aan symptomen. De onbekende etiologie wou kunnen weerspiegelen dat CVS een heterogene aandoening is. ‘Latent class analyse’ [zie ‘ Inflammatoire Immuun-signalisering’] van symptomen en fysiologische systemen werden gebruikt om subgroepen af te bakenen in een staal uit de bevolking van vermoeide en niet-vermoeide individuen. De studie onderzocht of genetische verschillen aan de basis liggen van de subgroepen. Polymorfismen in 11 kandidaat-genen gerelateerd met hypothalamus-hypofyse-bijnier (HPA) as funktie en stemmings-gerelateerde neurotransmitter-systemen werden geëvalueerd door elk van de vijf [door hen zelf bedachte] ziekte-klassen (Klasse 1, n = 33; Klasse 3, n = 22; Klasse 4, n = 22; Klasse 5, n =17; Klasse 6, n = 11) van [medisch onverklaarde] vermoeide invividuen [CVS en andere] te vergelijken met individuen die als gezond werden beschouwd (Klasse 2, n = 35). Van de vijf klassen individuen met onverklaarde vermoeidheid werden drie klassen onderscheiden d.m.v. gen-polymorfismen betrokken bij HPA-as funktie of neurotransmitter-systemen, inclusief proopiomelanocortine (POMC), nucleaire receptor subfamilie 3, groep C, lid 1 (NR3C1), monoamine-oxidase A (MAOA), monoamine-oxidase B (MAOB) en tryptofaan-hydroxylase 2 (TPH2). Deze gegevens ondersteunen de hypothese dat medisch onverklaarde vermoeidheid heterogeen is en geven preliminair bewijs van de genetische mechanismen aan de basis van de aandoeningen [niet enkel CVS dus] liggen.

In een ander artikel o.l.v. Rajeevan (‘Glucocorticoid receptor polymorphisms and haplotypes associated with Chronic Fatigue Syndrome’ in in Genes Brain Behav. 2007 Mar;6(2):167-76) werd de aandacht toegespitst op die belangrijke factor van de HPA-as, het glucocorticoid receptor-gen (NR3C1). In deze studie werd onderzocht of er een verband is tussen sequentie-variaties in het glucocorticoid receptor-gen (NR3C1) en CVS. Er waren 137 deelnemers (40 met CVS, 55 met onvoldoende symptomen of vermoeidheid – ISF, en 42 niet-vermoeide controles); deze werden klinisch geëvalueerd en waren afkomstig uit de algemene bevolking van Wichita, Kansas. Er werden negen ‘single nucleotide’ polymorfismen (SNPs) in NR3C1 getest op een mogelijk verband met CVS.

Men stelde een associatie vast van meerdere SNPs met chronische vermoeidheid [CVS maar ook andere vermoeiden] in vergelijking met niet-vermoeide (NF) individuen (P < 0.05); en men vond gelijkaardige associaties met kwantitatieve bepalingen van funktionele beperking (via de ‘SF-36’) [met lichamelijke pijn, algemene gezondheid, vitaliteit en sociaal funktioneren maar NIET met emotionele en mentale gezondheid], met vermoeidheid (via de ‘Multidimensional Fatigue Inventory’) en met symptomen (via de ‘Centres for Disease Control Symptom Inventory’). Het belangrijkste allel [Verschillende vorm van een gen dat op een bepaalde plaats (= locus) van homologe chromosomen kan voorkomen. Allelen coderen voor dezelfde eigenschap.] kwam frequenter voor bij vermoeide individuen en zij die homozygoot voor dit belangrijkste allel (van alle geassocieerde SNPs) waren, hadden een verhoogd risico op ISF of CVS. Vijf SNPs, in een gebied van ongeveer 80 kb [kilo-baseparen; maat voor de grote van een stuk DNA], toonde een hoog ‘linkage-disequilibrium’ (LD) [Allelen op verschillende loci erven niet onafhankelijk van elkaar over. Bij een ziekte wordt verwacht dat het geassocieerde allel in een verhoogde frequentie aanwezig is in een steekproef van patiënten vergeleken met een steekproef van controlepersonen. De term ‘linkage disequilibrium’ geeft aan dat een allel van een ziekte-gen gekoppeld overerft met specifieke allelen van naburige genen.] in CVS aan maar dit LD daalde geleidelijk aan bij ISF- en NF-individuen. [Dit zou een genetische basis voor klassificatie van individuen met CVS, ISF en NF kunnen betekenen.]. Bovendien toonde haplotype-analyse [haplotype = combinatie van allelen zoals die voorkomen op een chromosoom] van het gebied met LD, twee geassocieerde haplotypes aan met tegengestelde allelen: één beschermend en het ander risico-houdend voor CVS.

Deze resultaten tonen aan dat NR3C1 een potentiële mediator voor chronische vermoeidheid [N.B.: ook hier is dit niet noodzakelijk CVS] is en impliceren variaties in het DNA van NR3C1 als een mogelijk mechanisme waarlangs de veranderingen in regulering van de HPA-as bij CVS zich kan manifesteren.

Ook een team o.l.v. Benjamin N Goertzel (Virginia Tech, National Capital Region, Arlington, VA, USA) vroeg zich af of de aanwezigheid van CVS nauwkeuriger kan worden voorspeld d.m.v. ‘single nucleotide’ polymorfisme (SNP) profielen (Pharmacogenomics. 2006 Apr;7(3):475-83: ‘Combinations of single nucleotide polymorphisms in neuro-endocrine effector- and receptor-genes predict Chronic Fatigue Syndrome’). Ze zochten naar regels om a.h.v. SNP-profielen te kunnen voorspellen of een patient CVS had. Analyse van de SNPs die meest frequent werden gebruikt gaf aanleiding tot een lijst van ‘belangrijkste SNPs’ (wat niet hetzelfde is als ‘meest differentiërende SNPs’). De top drie genen die de SNPs bevatten die meest belangrijk zijn, waren neuronaal tryptofaan-hydroxylase (TPH2, betrokken bij het serotonine-metabolisme), catechol-O-methyltransferase (COMT, betrokken bij de methylatie van norepinefrine) en nucleaire receptor subfamilie 3, groep C, member 1 glucocorticoid receptor (NR3C1, betrokken bij corticosteroïden-gevoeligheid via signaal-transductie en transcriptie via de RNA-polymerase II promotor). [De combinatie van de ‘corticotropin releasing hormone’ receptor (CRHR)1 en CRHR2 bleek ook relatief belangrijk, wat een potentieel significante rol voor corticotropine-afgevende hormonen suggereert.] Uit de meerdere miljoen mogelijke SNPs waren er slechts 28 die, met een nauwkeurigheid van 76%, voorspellen of een persoon CVS heeft. Dit wijst er op dat CVS een genetische component heeft die sommige aspekten van de ziekte kan helpen verklaren.

Naast het feit dat genetische en milieu-factoren een rol spelen, dienen we te onthouden dat dit ook ondersteunend bewijs is voor een polygeen eerder dan een monogeen overervingspatroon en voorbestemdheid voor CVS. Voor de meeste gewone ziekten met erfelijke componenten is het trouwens zo dat niet één enkel of enkele ‘single nucleotide’ polymorfismen (SNPs) het overgrote deel van de variantie verklaren. Veel van de variantie kan worden veroorzaakt door interakties (epistasis) [Het onderdrukken of belemmeren van het tot uiting komen van een eigenschap door een andere factor welke niet tot hetzelfde factoren-set behoort.] tussen meerdere SNPs of interakties met milieu-condities.

NR3C1 blijft alvast verder het voorwerp van onderzoek…

Aan de Universiteit Antwerpen was in de onderzoeksgroep ‘Toegepaste Molekulaire Genomica’ tot eind 2008 een studie aangekondigd met de titel ‘Molekulair-genetische analyse van het Chronische Vermoeidheid Syndroom’. Men meldde daaromtrent “Er zijn aanwijzingen dat de kwetsbaarheid voor het Chronisch Vermoeidheids Syndroom (CVS) deels genetisch bepaald is. Molekulair genetisch onderzoek kan bijdragen tot inzicht in de pathogenese van CVS en kan leiden tot de identifikatie van biomerkers en therapeutische doelwitten. De doelstelling van het genetisch luik van dit onderzoek bestaat erin de betrokkenheid van 3 funktionele kandidaat-genen (TPH2, COMT en NR3C1) te onderzoeken in relatie tot CVS.”. Contact met het Departement Molekulaire Genetica van de UA leerde dat de criteria voor de diagnostiek deze volgens Fukuda et al. (1994) zijn. Het genetisch onderzoek werd nog niet aangevat en er worden geen resultaten of publikaties verwacht in de nabije toekomst. [januari 2009]

Maar ook elders blijft dit gen de aandacht van onderzoekers houden:

Pharmacogenomics. 2009 Jan;10(1):35-42

A Bayesian approach to gene-gene and gene-environment interactions in Chronic Fatigue Syndrome

Lin E [1], Hsu SY [2]

[1] Vita Genomics, Inc., 7th floor, No. 6, Sec. 1, Jung-Shing Road, Wugu Shiang, Taipei, Taiwan

[2] Department of Psychiatry, Chi Mei Medical Centre, Liouying, Tainan, Taiwan

Inleiding: Bij genoom-onderzoek, is het essentieel om gen-gen en gen-milieu interakties te bekijken voor het beschrijven van de complexe kenmerken betrokken bij ziekte-gerelateerde mechanismen. In dit werk was ons doel gen-gen en gen-milieu interakties te detekteren via de analyse van genetische en demografische factoren – inclusief SNPs, leeftijd, geslacht en BMI – van patiënten met Chronische vermoeidheid Syndroom.

Materialen & methoden: We benutten de data-set uit een eerdere studie uitgevoerd door de ‘Centres for Disease Control and Prevention Chronic Fatigue Syndrome Research Group’. Om gen-gen en gen-milieu interakties te onderzoeken, implementeerden we een methode voor het identificeren van significante interakties tussen factoren: een twee-staps Bayesiaanse variabelen-selektie methodologie gebaseerd op Markov Chain Monte Carlo benaderingen.

[Bayesiaanse statistiek is een benaderingswijze die veel wordt gebruikt in de medische statistiek. De Bayesiaanse methodiek is gebaseerd op de stelling van Bayes die kwantificeert wat de nieuwe a posteriori onzekerheden zijn, gegeven een verzameling van a priori onzekerheden en nieuwe gegevens. Met behulp van de stelling van Bayes kunnen verschillende bronnen van informatie worden gecombineerd. Markov-keten Monte Carlo is een algemene computer-techniek die op grote schaal gebruikt wordt in de natuurkunde, chemie, biologie, statistiek en informatica.]

Resultaten: Door het toepassen van onze benadering, vonden we NR3C1 significant in het twee-locus gen-gen effekt-model, zowel als in het twee-factor gen-milieu effekt-model. Verder werd een significante gen-milieu interaktie geïdentificeerd tussen NR3C1 en geslacht. Deze resultaten ondersteunen de hypothese dat NR3C1 en geslacht een rol kunnen spelen in biologische mechanismen geassocieerd met Chronische Vermoeidheid Syndroom.

Besluit: We toonden aan dat onze benadering een veelbelovende methode is om de gen-gen en gen-milieu interakties te bepalen bij patiënten met Chronische Vermoeidheid Syndroom door genetische factoren (SNPs) en demografische factoren zoals leeftijd, geslacht en BMI te gebruiken.

[Voor nog meer over het detekteren van gen-gen interakties en de SNPs (NR3C1 e.a.) uit de data-set verkregen door de ‘CDC Chronic Fatigue Syndrome Research Group’ kunnen geïnteresseerden terecht in het artikel ‘Odds ratio based multifactor dimensionality reduction method for detecting gene-gene interactions’ (Bioinformatics. 2006 Nov 08.) van het team van Chung (Korea). Het is een stuk over een methode om combinaties van multi-locus genotypes en afzonderlijke omgevingsfactoren, geassocieerd met een bepaalde ziekte, te identificeren. Men gebruikt de bovengenoemde set gegevens als voorbeeld.]

Voor de toekomst: bekijken van de interakties tussen de Glucocorticoid Receptor en ‘Nuclear Factor-κB’

<<De glucocorticoid receptor (GR) is een ligand-bindende transcriptie-factor in het cytoplasma, een enorm proteïne-complex met meerdere chaperones, adaptor- en inhibitor-molekulen. Na aktivatie door ligand-binding wordt GR vrijgegeven van dit complex en reist het naar de cel-kern, waar het als een echte DNA-gebonden transcriptie-factor of als een niet-DNA-gebonden co-factor voor gen-inductie of -repressie werkt.

Voor de meeste van de typische glucocorticoid-responsieve genen geldt dat GR als een homodimere factor bindt op het DNA via de zogenaamde GR-responsieve elementen en de nodige co-factoren recruteert voor het remodelleren van chromatine en aktivatie van de basale transcriptie-machinerie. Dit alles te samen leidt tot specifieke, glucocorticoid-gemedieerde gen-transcriptie.

In het geval van gen-repressie geldt dat GR niet bindt op het DNA maar, meest waarschijnlijk als een monomere factor, interfereert met andere DNA-bindende transcriptie-factor complexen om zo gen-transcriptie af te sluiten. Dit GR-effekt is zeer belangrijk bij vele fysiologische aandoeningen en ziekten.>>

Prof. Guy Haegeman, LEGEST (Laboratory for Eukaryotic Gene Expression and Signal Transduction)