Papel de los polimorfismos de los genes hemo-oxigenasa 1 y 2 en el riesgo de desarrollo de esclerosis múltiple

Abstract

La esclerosis múltiple (en adelante EM) muestra una susceptibilidad genética conocida desde las primeras descripciones de la enfermedad y, aunque los esfuerzos para desentrañar y comprender las bases genéticas de la enfermedad han sido contínuos, tanto con abordajes poblacionales como moleculares, los resultados son hasta la fecha modestos. La susceptibilidad genética se confirma en hechos incuestionables como la existencia de un riesgo étnico diferente, la agregación familiar y la asimetría entre géneros. La EM posee un comportamiento no mendeliano y un modelo de herencia poligénico. Se han desarrollado tanto estudios de asociación como de ligamiento, de análisis de microsatélites o de genoma completo y hasta la fecha la señal más consistente y potente identificada es la que confiere el conjunto de genes del antígeno leucocitario humano (en adelante HLA), en concreto al haplotipo DRB1*1501- DQA1*0102-DQB1*0602, que podría llegar a explicar casi el 50% del componente genético de la enfermedad. Actualmente el mayor conocimiento alcanzado, nos hace ver cómo el genoma humano está jalonado de polimorfismos de nucleótido único (SNPs del inglés “single nucleotide polymorphism”) que junto con otros mecanismos como el “splicing alternativo” pueden justificar la gran variabilidad fenotípica que apreciamos no solo en la EM si no en cualquier condición. Además dichos SNPs han sido el objetivo de los sucesivos estudios de vastas regiones del genoma (o GWAS del inglés “Genome Wide Association Studies”) y con el advenimiento de nuevas técnicas de análisis genético y reclutamiento de mayor número de casos se han realizado numerosos estudios. Sin embargo hasta la fecha solo se han demostrado unas 80 variantes genéticas relacionadas con la EM aunque con un riesgo muy modesto (odds ratios de 1,1-1,3) por lo que se supone que otros factores como variaciones estructurales o modificaciones epigenéticas puedan contribuir a la susceptibilidad genética de la EM. Los loci genéticos implicados en la EM no correspondientes a la señal de los genes del HLA comparten como características su implicación en funciones de estimulación celular (como las interleuquinas 2 y 7) y su participación en otras enfermedades autoinmunes. El tipo de SNP puede condicionar de modo muy significativo diferentes resultados en la transcripción de ácido ribonucleico (o RNA) o en la proteína codificada. Así los polimorfismos codificantes no sinónimos, junto con los polimorfismos en las regiones regulatorias de un gen, son considerados como los SNPs con mayor potencial de influencia fenotípica(508) y hay algunos ejemplos en los que un único SNP determina la actividad final de la proteína como el SNP rs1695 del gen de la glutatión transferasa pi 1 (o GSTP1). El progresivo conocimiento fisiopatogénico de la EM a través de una multitud de vías (metabolómica, proteómica,…) nos bosqueja nuevos agentes que han podido no evidenciarse en los sucesivos estudios GWAS. Dentro de estos nuevos agentes los sistemas antioxidantes cobran un interés muy especial. La implicación fisiopatogénica del estrés oxidativo en la EM está muy constatada a lo largo de numerosis estudios por lo que modificaciones genéticas en los sistemas antioxidantes podrían, teóricamente, incrementar el efecto nocivo del estrés oxidativo en la EM. De hecho se ha constatado la implicación fisiopatogénica en la EM de las vías antioxidantes de NADPH dehidrogenasa quinona 1 (NQO1) y de las diferentes glutation-S-transferasas (GST) no identificadas como señales genéticas en los estudios GWAS. No obstante, los diferentes estudios de asociación de polimorfismos concretos de las vías de GST y NQO1 con la EM han obtenido resultados ambíguos. Probablemente factores como modificaciones postranscripcionales, asociaciones epigenéticas o el diferente origen étnico de los casos puedan contribuir a la ambigüedad de los resultados. Consideramos que la búsqueda de asociaciones genéticas con la enfermedad es sumamente importante ya que la demostración del efecto, incluso modesto, de un gen en el desarrollo o en el curso de la EM podría fundamentalmente modificar los conceptos establecidos de la EM y potencialmente crear nuevas posibilidades para el tratamiento o prevención de la enfermedad. Las hemo-oxigenasas (HO) son enzimas esenciales en el catabolismo de los grupos hemos presentes de modo casi ininterrumpido a lo largo de la evolución. En el ser humano existen dos isoformas: la hemo-oxigenasa 1 (HO-1) y la hemo-oxigenasa 2 (HO-2) codificadas por los genes HMOX1 (cromosoma 22q13.1) y HMOX2 (cromosoma 16p13.3) respectivamente. Ambas metabolizan la misma reacción generando, a partir del grupo hemo, hierro libre, biliverdina y monóxido de carbono (CO). La principal diferencia entre ambas isoformas HO-1 y HO-2 reside en la amplia y rápida inducibilidad del gen de HO-1 (HMOX1) cuyo promotor responde a una muy amplia variedad de estímulos oxidantes(349,365,394,448). En cambio HO-2 es una enzima constitutiva que puede aportar cierto nivel de protección contra el grupo hemo libre aunque al no modificarse su expresión en respuesta al estrés oxidativo es menos probable que juegue un rol determinante en la citoprotección frente al grupo hemo libre. Probablemente participe en otras funciones como la síntesis de antioxidantes endógenos como bilirrubina/biliverdina y de CO como señalizador intracelular. Las dos isoformas de HO, HO-1 y HO-2, con sus grandes diferencias, constituyen un importante eslabón de la respuesta antioxidante con un mecanismo de acción pleiotrópico. Se ha demostrado una sobreexpresión muy marcada de HO-1 en la EM, al igual que en varias enfermedades neurodegenerativas, probablemente secundaria a la liberación masiva de grupos hemo y vehiculizada por la respuesta del factor de transcripción Nfr2/ARE. A nivel histopatológico la presencia de HO-1 ha sido demostrada en astrocitos de modo precoz e incluso en placas agudas en formación. Aunque la vía donde más evidencia está depositada es en la implicación de HO en la modulación de la microglía activada. Los metabolitos del catabolismo del grupo hemo producen una acción antiinflamatoria como la inhibición de la NADPH oxidasa y que intentaría frenar la activación de la microglía en respuesta a estímulos inmunes aunque la acción de éstos pudiera haber sido ya controlada. Los estudios genéticos de los polimorfismos de los genes HMOX1 y HMOX2 con diferentes enfermedades neurológicas neurodegenerativas han concluido que los SNP rs2071746 del gen HMOX1 así como el número de repeticiones de dinucleótidos GT (GTn)a nivel del promotor del gen HMOX1 se asocian con la enfermedad de Parkinson probablemente por un mecanismo de hiperfunción y depósito de hierro a nivel mitocondrial conllevando una insuficiencia energética y muerte neuronal. Solo hay un estudio, en nuestro conocimiento, donde Zborníková y cols demuestran la ausencia de relación entre el polimorfismo GTn y el riesgo de desarrollo y progresión de la EM en una muestra de 338 sujetos. En esta tesis nos proponemos estudiar la influencia de polimorfismos comunes tipo SNP de los genes HMOX1 y HMOX2 en el riesgo de desarrollo de EM. Concretamente analizaremos los SNP rs2071746 y rs2071747 del gen HMOX1 y rs2271363 y rs1051308 del gen HMOX2 en una población de pacientes afectos de EM y controles de origen caucasiano de nuestro país. Para ello incluimos, tras la firma de consentimiento informado, 292 pacientes que cumplían los criterios de Mc Donald de EM según sus revisiones de 2001 y 2005 y 533 controles pareados por sexo procedentes de varios centros en nuestro país. No se estableció restricción en cuanto al tipo clínico de EM, duración de la misma o acceso a diferentes tratamientos. Se recogieron variables clínicas y referentes a la enfermedad como la edad al diagnóstico, el tipo clínico de EM y la discapacidad a la inclusión en el estudio medida por la escala EDSS (“Expanded Disability Severity Score” de Kurtzke). Además se obtuvo una muestra de sangre periférica para ela determinación de los polimorfismos mediante la tecnología TaqMan. Dicha secuenciación fue realizada en la Universidad de Extremadura. Las frecuencias de los genotipos y sus variantes alélicas de los SNPs rs2071746 y rs2071747 del gen HMOX1 y rs2271363 y rs1051308 del gen HMOX2 cumplían el equilibrio de Hardy-Weinberg. Las frecuencias del genotipo HMOX2 rs1051308AA y de los alelos HMOX2 rs1051308A y HMOX1 rs2071746A se encontraron significativamente más frecuentes en pacientes que en controles en la muestra global aunque ninguno resistió el análisis de comparaciones múltiples. Cuando se segregó la muestra por sexos, el genotipo HMOX2 rs1051308AA y el alelo HMOX2 rs1051308A fueron más frecuentes en hombres mientras que el alelo HMOX1 rs2071746A fue entre mujeres; solo el alelo HMOX2 rs1051308A continuó mostrando significación estadística tras el análisis de correcciones múltiples. Ninguno de los genotipos o variantes alélicas de los SNP analizados de los genes HMOX1 y HMOX2 influyó en la edad de inicio de la enfermedad o mostró preferencia por una forma clínica. Los resultados globales podemos definirlos como positivos aunque débilmente. La vía de la HO ha sido implicada en numerosas patologías como cardiovasculares, autoinmunes y neurodegenerativas ya que es un mecanismo defensivo contra el estrés oxidativo. Probablemente HO-2 al ser una enzima constitutiva y no modificable por la presencia de estrés oxidativo cumpla otra función en el organismo diferente o complementaria frente a la defensa del grupo hemo. La producción de moléculas antioxidantes como CO y biliverdina puede ser una función importante para HO-2. En nuestra serie el SNP rs1051308 solo mostró significación entre los hombres. Aunque la EM es una enfermedad con un marcado dimorfismo sexual no se conoce con certeza el significado de dicho hallazgo. El SNP rs2071746 de HMOX1, aunque no resistió el análisis de comparaciones múltiples, casi mantuvo la significación. Probablemente en una muestra con un mayor número de pacientes pudiera alcanzarse dicha significación. Independientemente de dicha ausencia de asociación, la vía HMOX1/HO-1 está muy implicada en la EM por dos mecanismos principales. EL primero de ellos es la síntesis de interleuquina-6 (IL-6) ya que los portadores del alelo A expresan una menor cantidad de IL-6 lo que determina una menor exposición de los linfocitos T a estímulos de diferenciación hacia la línea Th17 fuertemente implicada en la pérdida de tolerancia inmunológica frente a los autoantígenos. El segundo mecanismo consiste en la sobrerregulación mantenida del eje HMOX1/HO-1 (favorecida en los portadores del alelo A) ya que probablemente condicionen mayor depósito de hierro a nivel mitocondrial conllevando génesis de radicales libres y el colapso energético a nivel celular. Aun con numerosas limitaciones nuestro estudio confirma que los polimorfismos de la hemo-oxigenasa, especialmente el alelo A del SNP rs1051308 del gen HMOX2, participan de la susceptibilidad genética de la esclerosis múltiple.