Genetika
Genetická predispozice
- Vznik celiakie je geneticky podmíněná trvalá intolerance lepku s rysy autoimunitního onemocnění.
- Vliv genetických dispozic na vznik celiakie je výrazný.
- Téměř všichni pacienti trpící celiakií mají alespoň jeden ze dvou známých rizikových (a v populaci častých) genotypů.
- Pomocí genetického vyšetření lze snadno detekovat cca 60% celé populace, které cca s 98% jistotou v průběhu života nehrozí vznik celiakie. [1]
- Za predispozici k celiakii většiny pacientů jsou zodpovědné níže jmenované alely, které jsou součástí MHC (hlavního histokompatibilního komplexu) na 6. chromozomu, kódující povrchové glykoproteiny HLA 2. třídy.
Glykoproteiny HLA
- Vysoká různorodost
- Vzájemné odlišnosti mezi jeidnci v populaci
- Zajištění chemické (imunologické a transplantační) individuality každého jedince
- Přežití člověka jako biologického druhu v měnících se podmínkách životního prostředí
- Skladba HLA-antigenů
- Způsob zpracování různých antigenů
- Adekvátnost imunitní reakce
- Rychle, aby zabránila vzniku určitého onemocnění
- Pomalu, vyúsťující do chronického chorobného stavu
- HLA-antigeny
- Klíčové při rozpoznávání jak cizích, tak vlastních antigenů
- Různé HLA asociovány se zvýšeným rizikem vzniku některých nemocí [3]
- HLA komplex
- Na 6. chromozómu lidské DNA
- Kóduje více než 200 genů
HLA-DQ popis
- Buněčný povrchový receptor "anitgen prezentujících buněk" (APC)
- Z retězců alfa a beta = heterodimer
- Řetězce alfa a beta kódují na DNA 6. chromozomu 2 lokusy, které leží poblíž sebe:
- HLA-DQA1
- HLA-DQB1
- Každý lokus kóduje mnoho typů alel
- Většina jedinců jsou nositelé cis-haplotypů
- Každý člověk většinou produkuje:
- 2 varianty řetězce alfa
- 2 varianty beta
- Celkem 4 izoformy DQ řetězců, z toho dvě bývají majoritní
- Důležité je, že různé varianty řetězců umí:
- Vázat různé typy antigenů
- Prezentovat imunitním buňkám různé sekvence anitgenů i autoantigenů odlišným způsobem
- Vyjímky z různorodosti:
- Oba beta řetězce / oba alfa řetězce jsou si tak podobné, že jejich struktura i funkce je shodná
HLA-DQ význam
- Prezentace antigenů na DQ molekulách
- Na povrchu antigen prezentujících buněk (APC):
- Makrofágů
- Dendritických buněk
- B - lymfocytů aj.
- CD4+ Th-buňkám (tzv. pomocným T-buňkám)
- Stimulace CD4+ vede k aktivaci B-buněk
- Produkci protilátek++ proti antigenům
- Prezentace autoantigenů na DQ molekulách
- T-supresorovým buňkám
- Rozvíjí imunitní toleranci
- Role při
- rejekci transplantátu
- reakci štěpu proti hostiteli
Sérotypy:
- HLA-DQ2 až 9
- Vazebná místa protilátek při serotypizaci jsou na beta řetězcích
- Řetězec beta-2 byl nazýván DQ2
- Ne všechny varianty DQ2 souvisí s onemocněním
- HLA-DQ1
- Vykazuje pouze slabou protilátkovou vazbu na alfa řetězce
- Bývá překryta serologickými rekacemi DQ5 a DQ6.
- Pro přesné určení DQ se proto dnes preferuje metoda PCR.
HLA-DQ a celiakie
- Průkaz rizikového haplotypu (kombinací zděděných HLA) neznamená stanovení diagnózy celiakie.
- Pouze u geneticky predisponovaných jedinců může po kontaktu s gliadinem dojít k rozvoji zánětlivého procesu ve sliznici tenkého střeva, který vede k atrofii sliznice.
- Je potvrzena úzká genetická vazba celiakie na HLA-DQ2 a DQ8
- Mezi příbuznými 1. stupně je výskyt celiakie 10-15%
- Mezi monozygotními dvojčaty okolo 75%
- HLA asociace přispívá k rozvinutí příznaků celiakie mezi sourozenci cca až ve 36% [13, 42]
HLA-DQ2 glykoproteiny (= HLA-DQB1*02xx:HLA-DQA1)
- Jsou serotypovou skupinou HLA-DQ systému
- Všechny DQ2 heterodimery souvisí s vyšším rizikem celiakie, ale vztah DQ2 a celiakie je komplexní pro jeho mnohé izoformy a jejich kombinace vedou k různě vysokému riziku vzniku celikaie.
- Sérotyp receptorů HLA-DQ2 je dán antigenním místem tvořeným různými typy beta řetězců:
- Beta řetězec je kodován na HLA-DQB1 lokusu DNA alelami HLA-DQB1*02.
- Alely mají dvě varianty DQB1*0201 a DQB1*0202.
- HLA-DQ2 beta řetězce se kombinují s alfa řetězci, které jsou kódovány HLA-DQA1 alelami.
- HLA-DQ2 představuje druhý nejvyšší rizikový faktor pro vznik celiakie.
- Především izoforma DQ2, která je částečně kódována DQB1*02 geny u „HLA-DQ2 pozitivních“ jedinců.
- Nejvyšší rizikový faktor je být příbuzným celiaka 1. stupně.
- Jedinci s cleiakií s vyšší pravděpodobností předávají svům potomkům mnohem častěji než zbylá populace v genetické informaci celé haplotypy, které souvisí s rizikem onenmocnění. [42]
- Téměř 95% pacietnů s celiakií má DQ2 serotyp
- 30% z nich jsou homozygoté pro DQ2.
- Homozygoté kteří jedí celoživotně přenici, maji riziko vzniku celiakie mezi 20-40% proti ostatní populaci.
- Dle kombinací různých variant řetězců alfa a beta v HLA-DQ2 receptoru rozlišujeme jeho různé fenotypové haplotypy, heterodimery DQ2.
- Ve vztahu k celiakii jsou významné například:
DQ2.5 izoforma - heterodimer - haplotyp (= DQB1*0201 : DQA1*0501)
- Je zkratkou pro označení buněčných povrchových receptorů (antigenů) HLA-DQ alfa 5, beta 2.
- Je nejčastějším podkladem izoformy DQ2.5 nazývaného DQ2.5 cis (=na totožném chromozomu). Běžně se mluví pouze o DQ2.5 haplotypu. [41]
- Varianta beta 2 řetězce kódovaná alelou DQB1*0201 je ve vazbě s variantou alfa 5 řetězce kódovanou alelou DQA1*0501 a tvoří tak spolu haplotyp DQ2.5.
- DQ2.5 je jedním z běžných heterodiemrů a je silně asociován se vznikem celiakie a autoimunitními chorobami. [3]
- DQ2.5 se nachází u 90–95 % pacientů s celiakií. [13,15]
- Zároveň je však nalézán asi u 20% zdravých kontrol [7], dle jiných studií 25–30% zdravé populace [13], kdy mluvíme pouze o tzv. potenciální celiakii.
- Přítomnost tohoto heterodimeru zvyšuje riziko vzniku celiakie asi 50x oproti zbylé populaci.
- DQ2.5 se všeobecně více vyskytuje v severních částech Evropy - ve Sknadivnávii, ale i v severní části Španělka.
- Nejvyšší frkevence výskytu byla zjištěna v určtiých oblastech Irska, kde dosahuje až 50%. [41]
- Izoforma DQ2.5 se vyskytuje asi u 25% amerických bělochů, zatímco více než 90% celiaků je jejími nositeli.
- DQ2.5 se také časteji vyskytuje u jedicnů trpících gluten-senzitivní idiopatickou neuropatií. [41]
- Deaminovaný gliadin s enzymem transglutinázou se obzvláště velmi silně váže na 33-merní vazebné místo s 6 přesahujícími epitopy na receptorech DQ2.5, odolně i vúči proteázám.
- Výsledkem je vyšší schopnost aktivace T-buňěk a spuštění T-buněřné imunologické reakce. [41]
- DQ2.5 je asociován se vznikem juvenilního diabetu typu 1 a zároveň s celiakií.
- Anti-transglutaminázové protilátky byly nalezeny asi u 1/3 pacientů s diebatem 1. typu. [32, 33]
- DQ2.5 homozygoté mají nadbytek těchto receptorů na povrchu T-buněk
- Dvojití homozygoté DQ2.5 (pro DQA1 a DQB1) = (chromozom DQ2.5 cis od obou rodičů)
- Zatímco většina lidí může produkovat 2 nebo 4 různé izoformy DQ, dvojití homozygoté mají pouze formu DQ2.5 cis (cis = na totožném chromozomu).
- Asi 90% celiaků nosí DQ2.5 izoformu a pouze 4% produkují DQ2.5 párovými alelami ze sesterského chromozomu 6. = DQ2.5 trans (=na nestejném chromozomu) a liší se v jedné aminokyselině od DQ2.5cis.
- DQ2.5/DQ2
- Zvyšuje riziko život ohrožujících komplikací.
- DQ2.5/DQ2 homozygoté mají vyšší riziko celiakie proti jedincům s DQ2.5/DQX. [37]
- DQ2/DQ2 homozygoté mají vyšší riziko vážných komplikací nemoci. [38]
- Většina DQ2 homozygotů jsou:
- homozygoté pro DQ2.5 haplotyp nebo
- haplotypy DQ2.5 a DQ2.2
- Tito DQ2 homozygoté mají tendenci k:
- Silnějšímu poškození střevní mukózy
- Výraznější degeneraci sliznice
- Vážnějším komplikacím jako je refrakterní celiakie a enteritida asociovaná s T- buněčnými lymfomy (EATL). [41]
- 25% celiaků jsou DQ2 homozygoté (= homozygoté pro HLA DQB1*02)
- Pouze malé % není nositelem DQ2.5cis. [39]
- Tato menšina(asi 1.1% celiakiů) [41] je pak tvořena především DQ2.2cis homozygoty (= DQA1*0201 : DQB1*0202)
DQ2.2/DQ2.5
- Jedinci s tímto fenotypem produkují cca 4 různé izoformy alfa a beta řetězců.
- Frakce DQ2.5 může být cca 25%, díky podobné funkci výsledných proteinů alel DQB1*0201 a *0202 se jedná však o 50% proteinových izoform, které souvisí s rozvojem celiakie [26, 27] a pravděpodobně i komplikací jako jsou refrakterní forma celiakie a lymfomy. [28]
DQ2.2 / DQ2.5 cis haplotyp (= DQA1*0501 : DQB1*0201 cis = na totožném chromozomu [6]
- Je kódován dvěmi podobnými alelami: DQA1*0501:DQB1*0201 cis
- Alela DQB1*0201 se častěji vyskytuje v Centrální Azii s maximem v Kazachstánu.
- Genotyp DQA1*0501:DQB1*0201. DQ2.5 je jednou z nejvíce predisponujcích variant kódu HLA k autoimunitním chorobám včetně celiakie. [41]
DQ2.5 trans (= DQ2.2 : DQ7.5 na nestejných chromozomech)
- Atypicky asi 3% celiaků je nositeli proteinové izoformy DQ2.5 díky velmi podobným alelám na odlišných chromozomech (DQA1*0505:DQB1*0301) (DQ7.5).
DQ7.5 haplotyp (= DQA1*0505 : DQB1*0301)
- Alela DQA1*0505 je podobná alele DQA1*0501 z haplotypu DQ2.5.
- Když jsou proteiny kódované alelami DQA1*0505 nebo DQA1*0501 vystaveny na buněčném povrchu, jsou upraveny a stávají se řetězci alfa 5.
- Proteiny kódvané alelou DQB1*0202 a DQB1*0201 jsou téměř identické a fungují podobně.
- Výsledkem je shodný fenotyp přesto, že se geneticky jedná o dva různé haplotypy.
DQ2.2/DQ7.5
- Je také HLA DQ alfa 5, beta 2
- Malé procento celiaků má tento haplotyp. [41]
DQ2.2 (= DQA1*0201 : DQB1*0202) ev. málo často (= DR7 : DQA1*0201 : DQB1*0303) [41]
- Téměř výlučně kódována haplotypem DQA1*0201:DQB1*0202
- Tento haplotyp je spojen s DR7.
- Malé procento pacientů s celiakií má tento haplotyp.
- Tento haplotyp se vyskytuje s vysokou frekvencí ve Středomoří, Západní Africe.
- Alely HLA DQB1*0202 a DQA1* neprodukují podjednotku alfa 5.
- DQ2.2 heterodimer neumí efektivně prezentovat alfa-2 gliadin, ale umí jako účinný antigen prezentovat T-buňkám jiné gliadiny.
- DQ2.2 souvisí pravděpodobně s celiakií asi 1% pacientů, kteří jsou homozygotní pro DQ2.2.
- Nejméně 1% celiaků s DQ2.2 získá adaptivní immunitu na gliadin a následnou celiakii. [41]
DQ2.5 a asociované DR3
- Souvisí pravděpodobně s nejvyšší frekvencí asociovaných autoimunitních chorob v porovnání s ostatními haplotypy.
- Na rozsáhlé studii evropských států (Itálie, Francie a Skandinávie) byl pozorován nárůst četnosti HLA haplotypů DR3 od jihu směrem k severu, zatímco DR7/5 haplotypy klesaly. [23]
DQ2.5 a DR3 v kombinaci
- Jsou asociovány pravděpodobně s nejvyšší četností vzniku autoimunitních chorob proti provnání s jinými haplotypy.
- Tento haplotyp je pozitivně asociován s celiakií, dermatitis herpetiformis Duhring, juvenilním diabetes mellitus, Lambert-Eaton myasthenickým syndrlomem (LEMS), Sjögrenovým syndromem a autoimunitní hepatitidou.
- DR3 a/nebo DQ2.5 mají dále vazbu k Moreenovým ulceracím [29], časné roztroušené skleroze [30], Gravesově chorobě [31], a systémovému lupus erytematoideus.
- Největší podíl všech souvisejících autoimunit však zaujímá asociace s celiakií. [41]
- DQ2 spojené s DR3 má druhou nesjilnější asociaci s diabetem 1. typu. [41]
- HLA-DR3 hraje prominentní roli ve vzniku autoimuntního diabetu mellitu 1. typu, v kombinaci s HLA DQ2 však vzniká v mladším věku s agresivnějším průběhem. [36]
DR5/DR7 hapotyp
- Znamenal 2x vyšší riziko vzniku celiakie proti populaci s haplotypy DR3/DRX. [23]
- Byly vytipovány i další podeřelé genové polymorfizmy, které souvisí s vyšším rizikem celiakie. I jiné haplotypy DQ2 jsou úzce asociovány s celiakií. [41]
DQ2.2/DQ8
- Mezi DQ8 pozitivními celiaky bez DQ2.5, je 1/3 s DQ2.2 haplotypy, což je asi 3 vyšší výskyt než u náhodně vybrané populace. [41]
HLA-DQ8.1 (DQA1*0301 : DQB1*0302)
- Asi u 5–10 % (dle některých autorů méně než 5%) pacientů s celiakií [7], především v Evropské a židovské populaci. [13,15]
- Přestavuje také nejčastější variantu všech DQ8 haplotypů.
- Pacienti s DQ8 jsou často také nosiči alely HLA-DR B1*04. [7]
- Částečná asociace je potvrzena též u chromozomu 15q26 – lokusu vnímavosti k DM I. Typu. [13]
DQ2 : DQ8
- Oba prezentují kyselé peptidy
- Souvisí s vyšším rizikem adult on set diabetes mellutus 1. typu a diabetu type 1- type 2. [34, 35]
- DQ2 s HLA-DQ8 je nejčastějším fenotypem nalézaným u diabetu mellitu s pozdním násutpem “late onset type1-type2” diabetes mellitus type 1.
- S incidencí celiakie souvisí asi u 1% pacientů.
- Tato kombinace se však vyskytuje I u jiných autoimunitních chorob. [41]
DQ8
- Rozšířen především mezi nativním američany v centrální Americe a mezi kmeny původních východních Američanů, kde si udržela dominanci kukuřičná strava. [42]
- Simoons (1981) pozoroval negativní korelaci mezi frekvencí HLA-B8 a tradicí v pěstování obilí v dané oblasti. [42]
- HLA-DQ8 je asociován s výskytem Duhringovy herpetiformní dermatitidy. [42]
- Ve velké finské studii roku 1969 na 1018 pacientech s Duhringovou dermatitidou se ukázalo, že z 999 nepříbuzných pacientů má 10,5% z nich ještě několik postižených příbuzných 1. řádu (4,4 dermatitidou a 6,1 celiakií).
Prováděné genetické vyšetření dispozic k celiakii
Méně než 0,5% pacientů s celiakií nemají ani DQ2 ani DQ8. Genetické vyšetření lze využít k zamítnutí diagnózy celiakie, protože nepřítomnost HLA-DQ2 nebo HLA-DQ8 vylučuje celiakii z 99%. [3] Existují zřejmě i jiné dispozice k celiakii, zřejmě jeden nebo dva non HLA geny. [13]
- Genetické vyšetření vykazuje méně falešně negativních výsledků
- Zejména u dětí mladších 2 let
- U pacientů s pouze mírnou enteropatií
- U pacientů na bezlepkové dietě
- U pacientů s IgA či IgG deficity
- Toto vyšetření je zvlášť efektivní u osob s pozitivní rodinnou anamnézou.
- Vyšetření lze využít při vylučování diagnózy celiakie v případě nejasného onemocnění.
- Jedná se o neinvazivní vyšetření z bukálních buněk získaných stěrem bukální sliznice. [7, 12]
