M.E.(cvs)-wetenschap

juli 15, 2012

Overmaat aan KIRs & tekort aan HLA-Bw4 bij CVS

Filed under: Genetica,Immunologie — mewetenschap @ 6:16 am
Tags: , , ,

Op deze paginas werd al meermaals gerapporteerd over de abnormaliteiten van Natural Killer cellen bij M.E.(cvs). Zie: Immuniteit- en haemorheologische wijzigingen bij CVS; ‘Natural Killer’ Cel Funktie & Dipeptidyl Peptidase IV/CD26 – biomerkers voor CVS?’); Immunologische abnormaliteiten als potentiele biomerkers bij M.E.(cvs); Cytotoxische lymfocyten microRNAs – merkers voor M.E.(cvs)?; enz.

De groep van Professor Mariaclara Cuccia ondernam genetisch onderzoek naar zgn. KIR’s (‘Killer Cell Immunoglobulin-like Receptors’; behoren tot de immunoglobuline super-familie en binden specifiek met MHC klasse-I eiwitten die voorkomen élke cel van het lichaam met een kern) bij M.E.(cvs). Het ‘Major Histocompatability Complex’ (MHC) omvat genen die coderen voor eiwitten op de membranen van de meeste cellen en een rol spelen bij de herkenning van ‘eigen’ (‘self’) en ‘niet-eigen’ (‘non-self’) elementen (antigenen).

Door de eigenschap van virussen om T-cellen te infekteren, worden peptide-splitsing-produkten van veel van hun gecodeerde eiwitten opgenomen in ontluikende klasse-I transplantatie-antigenen (‘major histocompatibility complex’; MHC molekulen), en gepresenteerd op het cel-oppervlak van CD8 (cytotoxische) T-cellen die T-cel-receptoren (TCR) dragen die specifiek zijn voor het peptide-MHC complex.

Ten einde een pathogen uit te schakelen, tonen de antigen-presenterende cellen (APC) deze aan de NK- en cytotoxische T-cellen. Daartoe dienen de APC een proteïne, HLA (‘human leukocyte antigen’; het ‘herkenningspunt’ of zgn. ‘ligand’), op hun oppervlak te dragen, waardoor de NK-cel een onderscheid kan maken tussen ‘self’ (eigen aan het organisme) en ‘non-self’ (vreemd). De verbinding tussen de NK-cel en het HLA-proteïne op de APC is een KIR.

De resultaten uit onderstaande studie zouden kunnen verklaren waarom de NK-cellen bij M.E.(cvs) slecht werken.

————————-

Mol Med Report. 2011 4 (3): 535-40

Excess of activating killer cell immunoglobulin-like receptors and lack of HLA-Bw4 ligands: A two-edged weapon in Chronic Fatigue Syndrome

Pasi A, Bozzini S, Carlo-Stella N, Martinetti M, Bombardieri S, De Silvestri A, Salvaneschi L, Cuccia M

HLA Laboratory, Immunohaematology and Transfusion Centre, Pavia, Italy

Samenvatting

Chronische Vermoeidheid Syndroom (CVS) is een inflammatoire ziekte met onbekende etiologie. Researchers hebben infekteueze, neurologische en immunologische oorzaken voor dit syndroom voorgesteld. […] Er is één vastgesteld aspekt van de ziekte: een gedaalde efficiëntie qua lytische aktiviteit van de NK-cellen bij CVS-patiënten.

Hier analyseerden we de genomische polymorfismen van ‘killer cell’ immunoglobuline-achtige receptoren (KIRs) en hun HLA klasse-I verwante liganden bij patiënten met gecertificeerde CVS. Er werd een overmaat aan KIR3DS1 gevonden bij CVS-patiënten t.o.v. controles, alsook een toegenomen frequentie van het genotype waar KIR2DS5 ontbreekt.

44 CVS-patiënten en 50 controles ondergingen ook genoom-typering voor de HLA-liganden. Bij de patiënten werd een groot deel KIR3DL1 en KIR3DS1 receptoren gevonden waar hun HLA-Bw4Ile80 bindend motief ontbrak.

We hypothiseren dat een overmaat aan KIR3DS1, gecombineerd met een overmaat aan ligand-vrije KIR3DL1 en KIR3DS1 receptoren, de verwijdering van een pathogen via NK-cellen zou kunnen hinderen, wat de chroniciteit van de infektie begunstigt.

Inleiding

[…]

Verschillen qua aanvang van symptomen (acuut of geleidelijk; na een a virale infektie zoals influenza of mononucleose, of zonder enige prodromale episode [verslechtering qua funktie voor de aktieve fase van een aandoening]), m.b.t. het verloop van de ziekte (cyclisch, bestendig, langzaam verslechterend of geleidelijk verbeterend tot een normale gezondheid) en de frequente psychiatrische en allergische co-morbiditeit; suggereren dat CVS verscheidene etiologieën heeft. Researchers hebben infekueuze, neurologische of immunologische oorzaken voor het syndroom voorgesteld.

[…]

Een overzicht van de literatuur heeft macroscopische abnormaliteiten qua aantallen immuun-cellen uitgesloten maar er is controverse omtrent andere aspekten van de werking van het immuunsysteem. Onze gegevens onthulden een pro-inflammatoir genotype bij patiënten met CVS […] [Carlo-Stella N, Badulli C, De SA, Bazzichi L, Martinetti M, Lorusso L et al. A first study of cytokine genomic polymorphisms in CFS: Positive association of TNF-857 and IFNgamma 874 rare alleles. Clin Exp Rheumatol. 2006; 24(2):179-182; zie ook ‘Circadiaans ritme voor cytokine-secretie]. Daarom evalueerden we de aanwezigheid van auto-antilichamen om de onderliggende genetische en immunologische factoren op te helderen die bijdragen tot de pathogenese van CVS [Ortega-Hernandez OD, Cuccia M, Bozzini S et al. Auto-antibodies, polymorphisms in the serotonin-pathway and human leukocyte antigen class II alleles in Chronic Fatigue Syndrome: Are they associated with age at onset and specific symptoms? Ann N Y Acad Sci (2009) 1173:589-599]. Er werd een hoge prevalentie van anti-endotheliale en anti-neuronale cel antilichamen geobserveerd. In tegenstelling daarmee werden geen anti-NMDA antilichamen bij de patiënten gedetekteerd. Bovendien bestudeerden we het HLA klasse-II gen DRB1 [histocompatibiliteit-antigen] en twee polymorfismen van de RAGE [receptor die ‘advanced glycation endproduct (AGE) kan binden] gen-promoter [Carlo-Stella N, Bozzini S, De Silvestri A et al: Molecular study of receptor for advanced glycation endproduct gene promoter  and identification of specific HLA haplotypes possibly involved in Chronic Fatigue Syndrome. Int J Immunopathol Pharmacol (2009) 22: 745-754] in verband met CVS, en vonden merkwaardige RAGE-HLADRB1 haplotypes bij patiënten met dit syndroom; suggestief voor een betrokkenheid van het MHC-gebied.

Onderzoekers hebben bijkomend ook twee andere gewijzigde factoren gevonden in het immuunsysteem van CVS-patiënten: verhoogde expressie van CD28+ T-lymfocyten en verminderde NK-cel funktie [Klimas N, Salvato F, Morgain R, Fletcher MA: Immunologic abnormalities in Chronic Fatigue Syndrome. J Clin Microbiol 1990, 28:1403-1410]. NK-cellen spelen een essentiële rol bij het raakvlak tussen aangeboren en adaptieve immuniteit. Onder normale omstandigheden, via de inhiberende subset ‘killer immunoglobulin-like receptors’ (KIRs) die op hun oppervlak tot expressie komen, herkennen NK-cellen ‘self’ MHC klasse-I molekulen (KIR-liganden) op het cel-oppervlak en zenden ze een inhiberend signaal om de eliminatie van normale cellen te voorkomen. Wanneer KIRs echter een beschadigde cel met ontbrekende of te weinig tot expressie komende MHC klasse-I molekulen tegenkomen, worden NK-cellen niet geïnhibibeerd en doden ze de beschadigde cel. Dit concept staat bekend als de ‘missing-self’ hypothese. De prestaties van NK-cellen wordt gegarandeerd door een behoorlijk funktionerende HLA/KIR-interaktie en we vermoeden een ontregeling op dit niveau bij CVS. Daarom analyseerden we de variabiliteit qua aan-/afwezigheid van KIR-genen en HLA klasse-I liganden in een Italiaanse populatie om dit polymorfisme, wat een mogelijke oorzaak van de NK-cel lytische dysfunktie bij CVS is, te onderzoeken

Materialen en methodes

Individuen. Patiënten gerecruteerd via 3 Italiaanse referentiecentra voor CVS (‘Oncologic Reference Centre’, Aviano, Professor U. Tirelli; ‘Department of Infectious Diseases’, Universiteit van Chieti, Professor E. Pizzigallo; ‘Department of Rheumatology’, Universiteit van Pisa, Dr L. Bazzichi). Gecertificeerde diagnose van CVS. […].

Controles: 217 gezonde individuen […].

KIR-typering. 46 willekeurig geselekteerde [CVS-]patiënten; KIR molekulaire typering [16 KIR genen] m.b.v PCR-sequentie specifieke primers (PCR-SSP) – commercële kit (Pel-Freez, Brown Deer, WI, USA) […].

HLA klasse-I ligand typering. 44 CVS-patiënten en 50 willekeurig geselekteerde controles; KIR ligand genotypering m.b.v. PCR-SSP – commercële kit (Olerup SSP AB, Hasselstigen, Saltsjobaden, Sweden) – onderzoek naar de aanwezigheid van de polymorfismen HLA-Cwasparagine80, HLA-Cwlysine80, HLA-BBw4+threonine80, HLA-BBw4+isoleucine80 en HLA-ABw4+. […].

Statistische analyse. […]

Resultaten

Prevalentie van KIR3DS1 dragers bij CVS-patiënten. […] Er werden controle-gegevens verkregen via een nationaal samenwerking-netwerk waaraan onze groep ook deelnam […]. We bevestigden de aanwezigheid van het kader KIR2DL4, KIR3DL2 en KIR3DL3 genen bij alle patiënten en bij 96-100% van de controles.

In termen van gen-inhoud (de aan- of afwezigheid van één of meerdere KIR-genen), was het percentage van dragers van meer dan 3 aktivator KIR-genen algemeen hoger bij CVS-patiënten (45,7%) dan bij controles (35,6%), hoewel het verschil niet significant was. De frequentie patiënten die het KIR3DS1 gen dragen, was significant verhoogd in vergelijking met de controles (54,3 vs. 35,4%; p = 0.017); hoewel dit resultaat niet significant was na Bonferroni correctie [statische methode ter aanpassing/verbetering van de significantie wanneer meerdere statistische testen gelijktijdig worden uitgevoerd op één set gegevens => pc] […]. Niettemin was er een trend die een associatie aangaf tussen het KIR3DS1 gen en CVS. Dus besloten we de genotypes verder te onderzoeken.

Prevalentie van het genotype van alle genen buiten het KIR2DS5-gen bij CVS-patiënten. De aan-/afwezigheid van de KIR-genen werd geanalyseerd bij CVS-patiënten t.o.v. de controles. Bijna 40 KIR-genotypes (exclusief pseudo-genen) werden in de literatuur beschreven. […]

De CVS-patiënten vertoonden 19 verschillende genotype-combinaties waarvan de haplotypes [genetische varianten; combinaties van allelen zoals die voorkomen op een chromosoom] niet ondubbelzinnig vastgesteld waren, aangezien er geen familie-analyse werd uitgevoerd. Daarvan waren er 10 eerder beschreven […] en 7 kwamen voor bij Italiaanse controles; de genotypes van 9 CVS-patienten en 29 controles moeten echter nog in de literatuur worden beschreven. Het genotype dat alle genen buiten KIR2DS5 bevat, bleek significant meer frequent voor te komen bij patiënten t.o.v. controles: 15,2 vs. 3,7% (p = 0.003, pc = 0.038).

Negatief ‘linkage-disequilibrium’ tussen KIR3DS1 en KIR2DL5 of KIR2DS5. Twee-punts analyse tussen de verschillende KIR-genen bij patiënten openbaarde gelijkaardige resultaten als de controles […] en bevestigt de aanwezigheid van een ‘linkage-disequilibrium’ tussen bepaalde KIR-genen. [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 controle-personen. De term ‘linkage disequilibrium’ geeft aan dat een allel van een ziekte-gen gekoppeld overerft met specifieke allelen van naburige genen.] Dit maakt de evaluatie van de onafhankelijke bijdrage van afzonderlijke KIR-genen met betrekking tot gevoeligheid of bescherming tegen de ziekte moeilijker. De meest interessante data zijn waarden [Δ; verschillen tussen de geobserveerde haplotype-frequentie en de verwachte frequentie] voor het KIR3DS1 gen, dat in positief ‘linkage-disequilibrium’ was met KIR2DS1 (Δ = 0,012; p = 0.001, pc = 0.04), zoals in de controle-populatie; maar in negatief ‘linkage-disequilibrium’ met KIR2DL5 (Δ = -0,014; p = 0.005) en KIR2DS5 (Δ = -0,001; p = 0.020); in tegenstelling tot de controles en tot de verwachte resultaten, aangezien de KIR3DS1, KIR2DL5 en KIR2DS5 genen zeer dicht bij het telomeer deel [aan het uiteinde van een chromosoom] van het KIR-gebied op de lange arm van chromosoom 19. Deze resultaten waren echter niet significant na Bonferroni correctie.

Geen verschillen tussen de HLA-ligand verdeling bij CVS-patiënten en controles. Bij de HLA klasse-I molekulen is er een dimorfisme dat een andere ligand-affiniteit voor verschillende KIR-receptoren veroorzaakt. Dit dimorfisme ligt op positie 80, waar isoleucine vervangen kan zijn door threonine in de HLA-B molekulen en asparagine door lysine in de HLA-C dimeren. Hier werd de verdeling van de HLA aminozuur-motieven bij 44/46 Italiaanse CVS-patiënten en 50/217 controles geanalyseerd […]. De verdeling van HLA-ligand motieven toonden geen statistisch significant verschil tussen patiënten en controles.

Overmaat van ligand-vrij KIR3DS1 en KIR3DL1 bij CVS-patiënten. De interaktie tussen HLA-liganden en KIR-receptoren werd onderzocht. KIR2DL1 en KIR2DS1 interageren met HLA-Cwlysine80 terwijl KIR2DL2, KIR2DL3 en KIR2DS2 met het HLA-Cwasparagine80 aminozuur-motief interageren. KIR3DL1 en KIR3DS1 interageren met HLA-BBw4+, terwijl KIR3DL2 interageert met een aantal HLA-A sequentie-motieven. De verschillende combinatie-frequenties van KIRs met hun liganden werden bepaald. Er werden belangrijke resultaten verkregen over KIR3DS1/3DL1 en HLA verwante liganden. De frequentie van individuen met een KIR3DS1-receptor vrij van zijn HLA-ABw4+Ile80 ligand was verhoogd in de CVS-groep vergeleken met de controles (36 vs 16%; p = 0.024, pc = NS). De frequentie van KIR3DL1-receptoren die hun HLA-ligand (met het Ile80 motief) missen, was ook significant hoger bij CVS-patiënten dan bij controles (79,5 versus 52%; p = 0.005, pc = 0.04). Bovendien werd een significante toename van de frequentie individuen met KIR3DS1 waar het hun HLAIle80-motief ontbreekt, waargenomen in de CVS-groep vergeleken met de controles (50 vs 22%; p = 0.004, pc = 0.032).

Bespreking

Het KIR gen-systeem bestaat uit een familie van polymorfe genen (16 funktionele en 2 pseudo-genen) die op chromosoom 19q13.4 liggen in een 1Mb gebied dat bekend staat als de leukocyten receptor complex (LRC). Associaties tussen de aanwezigheid van bepaalde KIR-genen en ziekten, zoals Reumatoïde Artritis, psoriatische artritis, sclerodermie en p-ANCA positieve vasculitis, werden beschreven. Het is echter hun specifieke interaktie met HLA-liganden die hun mogelijke betrokkenheid verklaart bij het voorkomen van immuun-gemedieerde ziekten, bij kanker-progressie, het verwijderen van een pathogeen of transplantatie-ent. Door de interaktie tussen KIR/HLA, vertegenwoordigen NK-cellen de koppeling tussen het aangeboren en adaptieve immuniteit.

Op basis van de resultaten van de huidige studie, hypothiseren we dat de aanwezigheid van het aktiverende gen KIR3DS1 gevoeligheid voor CVS kan opleveren. Dit lijkt een scenario te ondersteunen waarin het risico op het ontwikkelen van CVS bestaat, via een reeks gebeurtenissen, afhankelijk van het niveau van NK-cel aktivatie.

KIR3DS1 wordt verondersteld te behoren tot de familie van KIR3DL1, en HLA-Bw4 is zijn ligand. KIR3DS1 is opgenomen in het ‘B-haplotype’ en uitgesloten van het ‘A-haplotype’. Het is geweten dat terwijl het KIR-A haplotype relatief homogeen genetisch georganiseerd is, gekenmerkt door een hoge graad aan inhiberende genen, en het B-haplotype veel meer variabel is en een groot aantal aktiverende genen omvat. Er lijken meer akiverende KIR-genen aanwezig te zijn bij CVS-patiënten: 45,7% van de patiënten bezitten meer dan 3 aktiverende KIR-genen, vergeleken met 35,6% bij de controles. Daarom als we enkel het KIR-profiel afzonderlijk (d.w.z. zonder ligand) beschouwen, is het redelijk te argumenteren dat dit syndroom wordt veroorzaakt door ontoereikende inhibiterende regulering zoals werd gehypothiseerd bij bepaalde auto-immune ziekten (bv. insuline-afhankelijke diabetes mellitus). Een eenvoudige interpretatie zou suggereren dat KIR3DS1 stimulatie van de produktie van inflammatoire cytokinen door NK-cellen bijdraagt tot het doen opflakkeren en voortduren van een inflammatoire aandoening.

De NK-cellen bij CVS zijn echter nogal anergisch [weinig of geen reaktie op indringers],wat een zeer lage inhiberende én aktiverende werking aantoont. De sleutel voor de interpretatie zou bij de KIR/HLA-interaktie kunnen liggen, eerder dan in één enkel genetisch systeem. In feite lijken CVS-patiënten een overmaat of KIR3DL1- en KIR3DS1-receptoren vrij van hun HLA-Bw4 isoleucine-80 ligand te vertonen, suggestief voor ten minste twee mogelijke scenarios: i) de ziekte kan afhangen van de aanwezigheid van de KIR3DL1 inhiberende receptor in afwezigheid van zijn corresponderend ligand, een toestand die een ernstig onenvenwicht in de immuun-respons genereert bij stressvolle gebeurtenissen; of ii) het gebrek aan KIR3DL1/KIR3DS1 aanverwante liganden zou verantwoordelijk kunnen zijn voor de lage aktiviteit van de NK-cellen, wat werd aangetoond bij patiënten en hier wordt verklaard.

Deze studie was beperkt door het gering aantal patiënten, voornamelijk te wijten aan de moeilijkheden bij het stellen van de CVS-diagnose. Deze is gebaseerd op een constellatie van symptomen en klinische indicatoren, aangezien er geen pathognomische testen [kenmerkend of indicatief voor een bepaalde ziekte] beschikbaar zijn en slechts enkele medische centra in Italië die in staat zijn de diagnose te stellen. De grootte van onze groep was echter voldoende, gebaseerd op de geobserveerde frequentie in onze controle-populatie.

Deze studie kan helpen bij het ophelderen van de pathogenese van CVS. De bevindingen wijzen er op dat CVS veroorzaakt zou kunnen worden door een gedeeltelijk deficiënte interaktie tussen aangeboren (KIR) en adaptieve (HLA) immuniteit.

Geef een reactie »

Nog geen reacties

RSS feed for comments on this post. TrackBack URI

Geef een reactie

Vul je gegevens in of klik op een icoon om in te loggen.

WordPress.com logo

Je reageert onder je WordPress.com account. Log uit / Bijwerken )

Twitter-afbeelding

Je reageert onder je Twitter account. Log uit / Bijwerken )

Facebook foto

Je reageert onder je Facebook account. Log uit / Bijwerken )

Google+ photo

Je reageert onder je Google+ account. Log uit / Bijwerken )

Verbinden met %s

Maak een gratis website of blog op WordPress.com.

%d bloggers op de volgende wijze: