Ludzkie koronawirusy - autor: Krzysztof Pyrć z Zakładu Mikrobiologii, Wydział Biochemii, Biofizyki i Biotechnologii, Uniwersytet Jagielloński, Kraków

Zastanawiasz się, jak wydać pracę doktorską, habilitacyjną lub monografię? Chcesz dokonać zmian w stylistyce i interpunkcji tekstu naukowego? Nic prostszego! Zaufaj Wydawnictwu Borgis – wydawcy renomowanych książek i czasopism medycznych. Zapewniamy przede wszystkim profesjonalne wsparcie w przygotowaniu pracy, opracowanie dokumentacji oraz druk pracy doktorskiej, magisterskiej, habilitacyjnej. Dzięki nam nie będziesz musiał zajmować się projektowaniem okładki oraz typografią książki.

Poniżej zamieściliśmy fragment artykułu. Informacja nt. dostępu do pełnej treści artykułu tutaj
© Borgis - Nowa Pediatria 1/2005, s. 25-29
Aleksandra Szczepankiewicz
Farmakogenetyka astmy – przegląd badań genetyczno-molekularnych i ich zastosowanie
pharmacogenetics of asthma – review of genetic and molecular studies and their application
z Kliniki Pneumonologii, Alergologii Dziecięcej i Immunologii Klinicznej III Katedry Pediatrii Akademii Medycznej w Poznaniu
Kierownik Kliniki: prof. dr hab. n. med. Jerzy Alkiewicz
Streszczenie
Aim. Progress in the genetics of atopic asthma has been outlined with reference to the pharmacogenetics of the disease. Two approaches are used in the research: the linkage analysis (whole genome srceening) and the candidate gene method. This paper presents important findings that determine the relationship between polymorphisms in candidate genes, which products participate in drug metabolism, and the treatment response. Review. A strong association between variable response to a-agonists and antyleukotrienes treatment and the genotype of asthma patients was found. Described relationships include polymorphisms in b2-adrenoreceptor gene and the response to b-agonist treatment and the polymorphism in the promoter region of lipooxygenase 5 gene and the response to antileukotriene medication. Conclusions. Findings described in this paper indicate the significant role of genotype of patients in asthma treatment and emphasize the need of developing asthma pharmacogenetics.
WSTĘP
Astma oskrzelowa jest najczęściej występującą przewlekłą chorobą dziecięcą w krajach rozwiniętych. Zachorowalność na astmę wynosi 15% wśród dzieci i 5% wśród dorosłych (1). Astma i pośrednie fenotypy atopowe są w znacznym stopniu (30-70%) uwarunkowane genetycznie (2), a ryzyko zachorowania znacząco wzrasta u chorych z obciążeniem rodzinnym. Astma oskrzelowa jest chorobą złożoną, uwarunkowaną wielogenowo. Wskazuje się na udział wielu genów o relatywnie niewielkim wpływie, których efekt działania kumuluje się, jednakże dokładny mechanizm dziedziczenia nie jest znany. Oprócz czynników genetycznych o ujawnieniu choroby decydują także czynniki środowiskowe (3).
Dzięki identyfikacji regionów chromosomowych zawierających geny leżące u podstaw astmy i atopii, wytypowano kilkanaście genów kandydujących, w których zmiany zwiększają ryzyko wystąpienia astmy i wpływają na różnorodność przebiegu klinicznego tej choroby. Ponadto ustalono, że różnorodność reakcji pacjentów na leczenie wynika z różnic genetycznych (4). Jak dotąd, zidentyfikowano różne geny, w których mutacje wpływają na zmianę odpowiedzi na różne grupy leków stosowanych w astmie, jednakże najistotniejsze klinicznie okazały się polimorfizmy (warianty tego samego genu występujące w populacji) w genie receptora b2-adrenergicznego modulujące odpowiedź na leczenie b2-mimetykami i w genie lipooksygenazy 5 zmieniające odpowiedź na terapię lekami antyleukotrienowymi (5). Badania nad wpływem poszczególnych wariantów genetycznych na odpowiedź pacjenta na leczenie, jak również na przebieg kliniczny choroby pozwolą na zindywidualizowanie terapii i dobór odpowiednich leków.
STRATEGIE BADAŃ GENETYCZNYCH W ASTMIE
Polimorfizm genetyczny jest wariantem tego samego genu występującego w populacji z częstością powyżej 1%. Jeżeli polimorfizm jest obecny rzadziej niż w 1% w populacji to taka zmiana nazywana jest mutacją (6). Najprostszą klasą polimorfizmów są zmiany pojedynczych nukleotydów w sekwencji DNA spowodowane substytucją (zamianą) jednej pary zasad inną i określane mianem polimorfizmów pojedynczonukleotydowych (SNP – single-nucleotide polymorphism) (7). SNP-y mogą znajdować się w rejonie kodującym genu, wpływając w ten sposób na jego funkcjonowanie i ekspresję. Jednakże większość polimorfizmów tego typu nie wpływa ani na strukturę, ani na funkcjonowanie genu, ale może być sprzężona (dziedziczy się razem) z fenotypem chorobowym, będąc znacznikiem informującym pośrednio o wystąpieniu choroby (8).
Polimorfizmy pojedynczonukleotydowe (SNPs) są najczęstszymi zmianami obserwowanymi w genomie człowieka i występują na każde 300-1000 par zasad sekwencji DNA (9). Ze względu na miejsce występowania, SNP-y mogą występować w eksonach (sekwencji kodującej genu odpowiedzialnej za powstanie białka), jak i w części niekodującej (introny, promotor, regiony 5´ i 3´ nieulegające translacji) pełniącej funkcje regulatorowe (10). Osoby posiadające dwa identyczne allele (formy tego samego genu zajmujące to samo miejsce w chromosomie) są nazywane homozygotami, natomiast posiadacze dwóch różnych alleli to heterozygoty.
Badania nad rolą czynników genetycznych w powstawaniu astmy i ich wpływu na leczenie obejmują dwie metody: analizę sprzężeń polimorfizmów pojedynczonukleotydowych (SNP-LD tj. single-nucleotide polymorphism linkage disequilibrium) oraz analizę genów kandydujących (11).
Analiza sprzężeń jest jedną z najczęściej stosowanych strategii badań molekularnych w astmie i polega na przeszukiwaniu całego genomu celem znalezienia genów warunkujących chorobę poprzez analizę wcześniej zmapowanych polimorficznych markerów DNA (12). Przeprowadzone dotychczas badania wskazują na wiele rejonów chromosomów mogących zawierać geny zwiększające ryzyko zachorowania. Badania typu metaanalizy wskazują na silne sprzężenie astmy z następującymi rejonami chromosomowymi: 5q23-q31, 6p21.1-p23, 7q35, 11q13, 12q14-q24.33, 14q11.2-q13, 16p12.1 i 20p13 (13).
Drugą metodą wykorzystywaną w badaniach jest analiza genu kandydującego. Polega ona na wybraniu a priori genu, który zgodnie z hipotezą patogenezy choroby mógłby mieć na nią wpływ. W badaniach tych porównuje się częstość występowania określonych alleli danego genu w grupie osób chorych i zdrowych. Dany allel może mieć związek z chorobą, gdy występuje on znacznie częściej u osób chorych. Analiza asocjacji jest stosowana w przypadku genów o niewielkim wpływie na badany fenotyp, stąd jej duża przydatność w badaniach chorób wielogenowych.
Najczęściej opisywane w literaturze są geny, których produkty białkowe są zaangażowane w powstawanie stanu zapalnego o podłożu alergicznym. W farmakogenetyce badane są geny, których mutacje powodują zmianę reakcji chorego na farmakoterapię. Większość analiz farmakogenetycznych bada związek genotypu z następującymi zjawiskami: tolerancja leków z grupy a-agonistów, oporność na sterydy, efektywność antagonistów receptorów dla leukotrienów, skuteczność teofiliny, leków antycholinergicznych oraz farmakogenetyka metabolizmu leków przeciwastmatycznych (14).
GENY KANDYDUJĄCE W FARMAKOGENETYCE ASTMY
Farmakogenetyka to badanie zróżnicowanej odpowiedzi na leki spowodowanej czynnikami genetycznymi (15), a jej celem jest przewidywanie reakcji danego pacjenta na podawany lek tak, by zwiększyć jego skuteczność, a obniżyć ryzyko wystąpienia skutków ubocznych (16). Badane są polimorfizmy w genach kandydujących związane z funkcjonalną zmianą działania ich produktów i, co się z tym wiąże, zmienioną odpowiedzią na leczenie. Oszacowano, że w populacji kaukaskiej do 80% zróżnicowania odpowiedzi na leki przeciwastmatyczne ma podłoże genetyczne (17). W badaniach farmakogenetycznych astmy brane pod uwagę są geny dla: receptora b2-adrenergicznego, receptora dla glikokortykosteroidów, geny szlaku syntezy leukotrienów, fosfodiesterazy, receptorów muskarynowych i cytochromu P450 (18).
TOLERANCJA I SKUTECZNOŚĆ LEKÓW Z GRUPY b-AGONISTÓW
Leki działające jako selektywni agoniści receptora b2-adrenergicznego są głównymi czynnikami bronchodylatacyjnymi stosowanymi w leczeniu astmy (19). Oddziaływanie z receptorami zlokalizowanymi na powierzchni komórek mięśni gładkich dróg oddechowych aktywuje cyklazę adenylanową poprzez mechanizm związany z białkami G, co prowadzi do wzrostu stężenia wewnątrzkomórkowego cAMP i rozluźnienia mięśni gładkich dróg oddechowych (20). Długotrwała ekspozycja na leki z grupy b-agonistów uniemożliwia związanie się ze szlakiem efektorowym prowadząc do odwrażliwienia receptora i wytworzenia tolerancji na lek. Efektywność stosowanych przewlekle długo- i krótkodziałających b-mimetyków oraz przebieg choroby zależy od genetycznej różnorodności receptora (21). Gen receptora b2-adrenergicznego jest kodowany przez chromosom 5q31-32. Białko należy do rodziny receptorów wiążących przekaźnikowe białka G i zawiera domenę zewnątrzkomórkową, 7 helis transbłonowych, 3 pętle wewnątrzkomórkowe i 3 zewnątrzkomórkowe oraz domenę wewnątrzkomórkową (22). W części kodującej genu zidentyfikowano 9 polimorfizmów pojedynczonukleotydowych, z których 4 prowadzą do zmiany sekwencji aminokwasów. Są to zmiany w pozycjach (kodonach): 16 (Arg>Gly), 27 (Gln>Glu), 34 (Val>Met) i 134 (Thr>Ile). Polimorfizm w pozycji 34 jest bardzo rzadki i nie wpływa na funkcjonalność receptora (23). Kodon 164, znajdujący się w czwartej domenie transbłonowej, jest miejscem wiązania liganda i wystąpienie zmutowanego allelu kodującego aminokwas izoleucynę powoduje znaczne obniżenie powinowactwa receptora do katecholamin i, wskutek tego, obniżoną odpowiedź na leki z grupy b2-agonistów (5, 24). Wariant Gly w kodonie 16 sprzyja wzmożonemu odwrażliwieniu receptora na działanie leku (down regulation) w odpowiedzi na leki z grupy b-agonistów, podczas gdy polimorfizm Glu27 wykazuje działanie przeciwne (25). Ponadto, allel Gly16 występuje częściej u chorych z astmą nocną (26) i wiąże się z cięższym przebiegiem astmy (23), co jednak nie zostało potwierdzone przez innych badaczy (27). Wariant Glu27 w kodonie 27 zmniejsza nadreaktywnosć dróg oddechowych na metacholinę (28), natomiast allel Gln27 jest związany z podwyższonym stężeniem całkowitych IgE (29). Badania nad wpływem różnych genotypów na odpowiedź na leki z grupy b-agonistów wykazały, że osoby homozygotyczne pod względem Gly16 w genie receptora wykazują obniżoną odpowiedź na leczenie przy przewlekłym stosowaniu tych leków (30, 31, 32). Oba polimorfizmy występują z podobną częstością u astmatyków i osób zdrowych (27), nie są zatem bezpośrednią przyczyną astmy, mają jednak wpływ na fenotyp astmatyczny i odpowiedź na leczenie. Oprócz wyżej wymienionych, zidentyfikowano także osiem polimorfizmów w obrębie promotora genu receptora, z których jeden, znajdujący się w części 5´ niekodującej w pozycji 19 (Arg-Cys) genu receptora (BUP), jest kluczowym czynnikiem wpływającym na translację (syntezę białka) receptora. Zbadano, że allel kodujący cysteinę powoduje 2-krotny wzrost ekspresji receptora (33, 34).
OPORNOŚĆ NA STEROIDY
Steroidy są lekami najskuteczniej kontrolującymi zapalenie w astmie. Jednakże, dla niewielkiej grupy pacjentów zaobserwowano brak odpowiedzi na podawane leki sterydowe – oporność na sterydy (35). Biochemicznie, glikokortykoidy wiążą się ze swoimi receptorami zlokalizowanymi w cytoplazmie. Receptory dla glikokortykoidów posiadają zewnątrzkomórkową domenę N-końcową, centralną wiążącą DNA i wewnątrzkomórkową C-końcową, z którą wiążą się glikokortykoidy powodując zmiany konformacyjne receptora.

Powyżej zamieściliśmy fragment artykułu, do którego możesz uzyskać pełny dostęp.

Płatny dostęp do wszystkich zasobów Czytelni Medycznej

Aby uzyskać płatny dostęp do pełnej treści powyższego artykułu oraz WSZYSTKICH około 7000 artykułów Czytelni, należy wprowadzić kod:

Kod (cena 30 zł za 30 dni dostępu) mogą Państwo uzyskać, przechodząc na tę stronę.
Wprowadzając kod, akceptują Państwo treść Regulaminu oraz potwierdzają zapoznanie się z nim.

Piśmiennictwo
1. Lin H., Wasale T.B.: Treatment of allergic asthma. Am. J. Med., 2002, (16), 113 Suppl. 9A: 8S-16S. 2.Edfors´lub M.: Allergy in 7000 twin pairs. Acta Alergol., 1971, 26, 249-85. 3.Tattersfield A.E., et al.: Asthma. Lancet 2002, 350, 1313-1322. 4.Cookson W.O.C.: Asthma genetics. Chest., 2002, 121, 7-13. 5.Liggett S.B.: Pharmacogenetics of relevant targets in asthma. Clin. Exp. Allergy, 1998, 28, 77-79. 6.Roses A.D.: Pharmacogenetics. Hum. Mol. Genet., 2001, 10, 2261-2267. 7.Marth G.T., et al.: A general approach to single-nucleotide polymorphism discovery. Nat Genet., 1999, 23 (4), 452-6. 8.Palmer L.J., et al.: Pediatrics of asthma. Pulmonary Perspective 2002, 165, 861-866. 9.Schork N.J., et al.: Single nucleotide polymorphisms and the future of genetic epidemiology. Clin. Genet., 2000, 58 (4), 250-64. 10.Campbell D.A., et al.: Making drug discovery a SN(i)P. Drug Discovery Today (DDT) 2000, 5 (9), 388-396. 11.Fenech A., Hall I.P.: Pharmacogenetics of asthma. J. Clin. Pharmacol, 2002, 53, 3-15. 12.Lindpaintner K.: Pharmacogenetics and the future of medical practice. J. Clin. Pharmacol., 2002, 54, 221-230. 13.Barnes K.C.: Atopy and asthma genes-where do we stand? Allergy 2000, 55 (9), 803-17. 14.Dewar J.C., Hall I.P.: Personalised prescribing for asthma - is pharmacogenetics the answer? J Pharmacy Phamacotherapy (JPP) 2003, 55, 279-289. 15.Nebert D.W.: Pharmacogenetics and pharmacogenomics: why is this relevant to the clinical geneticist? Clin. Genet., 1999, 247-258. 16.Spear B.B., et al.: Clinical application of pharmacogenetics. Trends in Molecular Medicine 2001, 7 (5), 201-204. 17.Palmer L.J., et al.: 2003. Pharmacogenomics of asthma treatment. Pharmacogenomics: The search for indyvidualized therapies. Published online. Edited by: Licinio J and Wong M-L, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA., p.215-234. 18.Hall I.P.: Pharmacogenetics, pharmacogenomics and airway disease. Respir. Res., 2002, 3 (1), 1-6. 19.Anon The British Guidelines on Astma management Thorax 1997, 52, S1. 20.Liggett S.B., Raymond J.: 1993. Pharmacology and molecular biology of adrenergic receptors. Catecholamines. London, Balliere´s Clinical Endocrinology and Metabolism. In: Boulox, PM (editors), p.279-306. 21.Liggett S.B.: b2-adrenergic receptor pharmacogenetics. AM J. Respir. Crit. Care Med., 2000, 161, S197-S201. 22.Hjoberg J., et al. Pharmacogenetics of asthma therapies. Immunol Allergy Clin. N. Am., 2002, 22, 223-241. 23.Reishaus E., et al.: Mutations in the gene coding for the b2-adrenergic receptor in normal and asthmatic subjects. Am, J, Respir. Cell Mol. Biol., 1993, 8, 334-339. 24.Green S.A., et al.: Sustained activation of a G protein coupled receptor via ´anchored´ agonist binding: Molecular localization of the salmeterol exosite within the b2-adrenergic receptor. J. Biol. Chem., 1996, 271, 24029-35. 25.Green S.A., et al.: Aminoterminal polymorphisms of the human b2-adrenergic receptor impart distinct agonist-promoted regulatory properties. Biochemistry 1994, 33: 9414-9419. 26.Turki J., et al.: Genetic polymorphisms of the b2-adrenergic receptor in nocturnal and non-nocturnal asthma: evidence that Gly 16 correlates with the nocturnal phenotype. J. Clin. Invest., 1995, 95: 1635-1641. 27.Dewar J.C., et al.: Beta2-adrenoreceptor polymorphisms are in linkage disequilibrium, but are not associated with asthma in an adult population. Clin. Exp. Allergy, 1998, 28, 442-448. 28.Hall I.P., et al.: Association of Glu 27 b2adrenoreceptor polymorphism with lower airway reactivity in asthmatic subjects. Lancet 1995, 345, 1213-1214. 29.Dewar J., et al.: Association of the Gln-Glu27 b2adrenoreceptor polymorphism with total IgE in families with asthma. J. Allergy Clin. Immunol., 1997, 100, 261-265. 30.Martinez F.D.: Present and future treatment of asthma in infants and young children. J. Allergy Clin. Immunol., 1999, 104: 169-74. 31.Tan S., et al.: Association bewteen beta 2-adrenoreceptor polymorphism and susceptibility to bronchodilator desensitization in asthmatics. Lancet 1997, 350, 995-999. 32.Lipworth B., et al.: Beta2adrenoreceptor polymorphism and bronchoprotective sensitivity with regular short and long acting beta2 agonist therapy. Clin. Sci., 1999, 96, 253-259. 33.McGraw D.W., et al.: Polymorphism of the 5´ leader cistron of the human b2-adrenergic receptor regulate receptor expression. J. Clin. Invest., 1998, 102, 1927-1932. 34.Scott M.G., et al.: Identification of novel polymorphisms within the promoter region of the human beta-2-adrenergic receptor gene. Br. J. Pharmacol., 1999, 126, 841-844. 35.Szefler S.J., Leung D.Y.: Glucocorticoid resistant asthma: pathogenesis and clinical implications for management. Eur. Respir. J., 1997, 10, 1640-1647. 36.Koper J.W., et al.: Lack of association between five polymorphisms In the human glucocorticoid receptor gene and blucocorticoid resistance. Hum. Genet., 1997, 99, 663-668. 37.Ruiz M., et al.: Characterisation of two novel mutations in the glucocorticoid receptor gene in patients with primary cortisol resistance. Clin. Endocrinol., 2001, 55, 363-371. 38.Hurley D.M., et al.: Point mutation causing a single amino amid substitution in the hormone binding domain of the glucocoricoid receptor gene in familial glucocorticoid resistance. J. Clin. Invest., 1991, 87, 680-686. 39.Malchoff D.M., et al.: A mutation of the glucocorticoid receptor in primary corisol resistance. J. Clin. Invest., 1993, 91, 1981-1925. 40.Piper P.J.: Leukotrienes and the airways.Eur. J. Anaesthesiol., 1989, 6, 241-255. 41.Drazen J.M., et al.: Recovery of leukotriene E4 from the urine of patients with airway obstruction. Am. Rev. Respir. Dis., 1992, 146, 104-108. 42.Bach M.K., et al.: Solubilisation and characterisation of the leukotriene C4 synthetase of rat basophil leukaemia cells: a novel particulate glutathione S-transferase. Arch. Biochem. Biophys., 1984, 230, 455-465. 43.Drazen J.M., et al.: Heterogeneity of therapeutic responses in asthma. Br. Med. Bull., 2000, 56 (4), 1054-70. 44.Funk C.D., et al.: Characterization of the human 5-lipooxygenase gene. Proc Natl Acad Sci USA 1989, 86, 2587-2591. 45.Silverman E.S., Drazen J.M.: Genetic variations In the 5-lipooxygenase core promotor. Description and functional implications. Am. J. Respir. Crit. Care. Med., 2000, 161, S77-S80. 46.Drazen J.M., et al.: Pharmacogenetic association between ALOX-5 promoter genotype and the response to anti-asthma treatment. Nat. Genet., 1999, 22, 185-190. 47.Palmer L.J.: Linkages and associations to intermediate phenotypes underlying astma and allergic disease. Curr. Opin. Allergy Clin. Immunol., 2001, 1, 393-398. 48.Sanak M., et al.: Leukotriene C4 synthase promotor polymorphism and pisk of aspiryn induced astma. Lancet 1997, 350, 1599-1600. 49.Sanak M., et al.: Upregulation of peptidoleukotrienes pathway in aspirin-intolerant asthmatics is related to a constitutive activation of altered leukotriene C4 synthase promoter. Am. J. Respir. Crit. Care. Med., 1999, 159, A650. 50.Van Sambeek R., et al.: 5´ flanking region polymorphism of the gene encodong leukotriene C4 synthase does not correlate with the aspirin-intolerant asthma phenotype in the United States. J. Allergy 2000, 106, 72-76. 51.Cowburn A.S., et al.: Overexpression of leukotriene C4 synthase in bronchial biopsies from patients with aspirin-tolerant asthma. J. Clin. Invest., 1998, 101, 1-13. 52. Sanak M., et al.: Enhanced expression of the leukotriene C4 synthase due to overactive transcription of an allelic wariant associated with aspirin-induced asthma. Am. J. Respir. Cell. Mol. Biol., 2000, 23, 290-296. 53.Bergstrand H.: Phosphodiesterase inhibition and theophylline. Eur. J. Respir. Dis. Suppl., 1980, 109, 37-44. 54.Schmidt D., et al.: Selective phosphodiesterase inhibitors for the treatment of bronchial asthma and chronic obstructive pulmonary disease. Clin. Exp. Allergy. 1999, 29 Suppl 2, 99-109. 55.Fenech A.G., et al.: Mutation screening of the muscarinic M2 and M3 receptor genes In norma and astmatic subjects. British J. Pharmacol., 2001, 133, 43-48. 56.Prandota J.: Podstawy farmakogenetyki i farmakogenomiki w praktyce klinicznej. Jak leczyć skuteczniej i bardziej bezpiecznie. Wrocław, Wyd. Medyczne Urban & Partner, 2003. 57.Nakajima M., et al.: Phenotyping of CYP1A2 in Japanese population by analysis of caffeine urinary metabolites: absence of mutation prescribing in the phenotype in the CYP1A2 gene. Cancer Epidemiol. Biomarkers. Prev., 1994, 3, 413-421. 58.Sachse C., et al.: Functional significance of a C>A polymorphism in intron 1 of the cytochrome P450 CYP1A2 gene tested with caffeine. Br. J. Clin. Pharmacol., 1999, 47, 445-449. 59.Wandel C., et al.: CYP3A4 activity in African American and European American men: population differences and functional effect of the CYP3A4 1B4 1B5´-promoter region polymorphism. Clin. Pharmacol. Ther., 2000, 68, 82-91. 60.Goldstein D.B., et al.: Pharmacogenetics goes genomic. Nature Reviews., 2003, 4, 937-947. 61.Roses A.D.: Pharmacogenetics and the practice of medicine. Nature 2000, 405, 857-865. 62.Quinzii C., et al: Predictive genetic testing - new possibilities in determination of risk of complex diseases. Croatian Medical J. 2001, 42 (4), 458-462.
Nowa Pediatria 1/2005
Strona internetowa czasopisma Nowa Pediatria