Korelace genových polymorfizmů IL-4 a IL-4R alfa s HRCT skóre, histomorfologickými a molekulárními změnami v plicní tkáni u idiopatické plicní fibrózy

Úvod:

Idiopatická plicní fibróza (IPF) je závažným onemocněním plic se středním přežitím 2,5–3,5 roku. Patogenetickým podkladem IPF je patologický vzor hojení alveolárního poškození, který vzniká zřejmě u geneticky disponovaných jedinců po vystavení inzultu poškozujícího alveolární epitel. Nepochybnou roli zde hraje i porucha regenerace způsobená stárnutím. Z genetických faktorů je zvažována účast polymorfizmů řady genů pro cytokiny, chemokiny, mucin, telomerázy, surfaktantové proteiny aj.

Nad diagnózou IPF se potkává klinik s radiologem a patologem poměrně často, a to hlavně v situacích netypických klinických či radiologických nálezů. Z hlediska histopatologického v těchto případech jde o histomorfologickou diagnostiku bez nutnosti využití molekulárních metod. Molekulární diagnostika v patologii ale hraje kruciální roli ve výzkumu patogeneze IPF, kdy se změny v genomu pacienta s IPF mohou zrcadlit nejen ve fenotypu klinické a radiologické podoby nemoci, ale i v morfologických a molekulárních změnách v plicní tkáni. Tímto způsobem lze pak při spolupráci klinika-výzkumníka a patologa-výzkumníka testovat hypotézy o vlivu genetické informace vyvolávající změnu produkce či charakteru molekul účastnících se v procesu patogeneze na morflologické a molekulární změny v plicní tkáni.

Cíle studie:

V naší studii jsme se zaměřili na vliv genových polymorfizmů IL-4 na fenotyp IPF určený rozsahem a charakterem radiologických a histopatologických změn. Interleukin 4 se totiž velice pravděpodobně významně podílí na vzniku a rozvoji patologického vzorce hojení plicní tkáně, a to přímým potencováním fibroproliferativní odpovědi a potencováním tzv. Th2 typu imunitní odpovědi, která patologické hojení podporuje. V našem předchozím výzkumu jsme prokázali vyšší výskyt alely T v promotorové oblasti genu pro IL-4 v lokusech -33, -592 a -1098 u pacientů s IPF oproti zdravé populaci. Pomocí radiologických změn na CT hrudníku s vysokou rozlišovací schopností (HRCT) a histopatologických změn jsme pak chtěli prokázat přímý vliv těchto polymorfizmů na výsledný obraz, fenotyp, nemoci.

Metody:

Do studie bylo zavzato 46 pacientů s IPF, kteří podstoupili genotypizaci genů pro IL-4 a jeho receptor- IL-4R podjednokta alfa. 43 z těchto pacientů podstoupilo HRCT a 14 z těchto pacientů podstoupilo chirurgickou plicní biopsii. Rozsah změny na HRCT byl hodnocen s pomocí tzv. alveolárního (AS) a intersticiálního (IS) skóre, přičemž AS reprezentuje změny spíše zánětlivé či změny odpovídající počáteční fibróze a I S změny pokročilé, fibrotické. Histopatologické hodnocení zahrnovalo kvantitativní hodnocení myofibroblastických fokusů (MF), intenzity zánětu a fibrózy (Ashcroftovo skóre) a zastoupení eosinofilů a granulomů. Pro imunohistochemické hodnocení byly použity primární protilátky proti PAR - 2 (s proteinázou asociované receptory), CD124 (receptor pro IL-4, podjednotka alfa), TGF beta (transformující růstový faktor beta), YY -1 (Ying- Yang- transkripční faktor pravděpodobně mající účast ve fibroproliferativních procesech) a TSLP (thymický stromální lymfopoetin). Výsledky: Prokázali jsme pozitivní korelaci mezi zastoupením eosinofilů v plicní tkáni a A S. Ashcroftovo skóre bylo významně vyšší u nosičů haplotypu IL-4 HA 2 G CC a zastoupení myofibroblastů bylo častější u nosičů hyplotypu IL-4 HA 2 TCC. U pacientů s IPF s alelou T na pozici IL-4 (−1098) A2 T byla zvýšena exprese PAR -2 v plicní tkáni a u nosičů alely T na pozici IL-4 (−590) A1 a haplotypu IL-4 HA1TTT byla zvýšena exprese CD124. AS bylo významně nižší u pacientů s alelou C na pozici IL-4 (−590) A1, u pacientů a hyplotypem IL-4 HA1 TCC a u nosičů alely A na pozici IL-4RA (+1902) A1.

Závěr:

Na základě naší pilotní studie jsme prokázali pravděpodobný vliv genových polymorfizmů genů pro IL-4 a I L-4R-alfa na rozsah a charakter změn v radiologickém a histopatologickém obraze u pacientů s IPF. Geny pro IL-4 a jeho receptory tedy mohou ovlivňovat fenotyp nemoci a tudíž i prognózu pacientů s IPF. Histomorflologické hodnocení spolu s molekulárně patologickými metodami nám dává do rukou nástroj pro měření změn v plicní tkáni pacientů s IPF, a to jak kvalitativní, tak i kvantitativní, navíc umožňuje ověřit hypotézy o vlivu genetických faktorů na změny v plicní tkáni.

Studie byla podpořena grantem IGA MZČR NR- 9131, NS10423-3/2009 a NT 13433-4/2012

Literatura

1. Vasakova M., Sterclova M., Matej R., OlejarT., Kolesar L., Skibova J., Striz I. IL-4 polymorphisms, HRCT score and lung tissue markers in idiopathic pulmonary fibrosis. Human Immunology 2013;74 (10): 1346-51. doi: 10.1016/j.humimm.2013.07.011. Epub 2013 Jul 31.
2. Vasakova M, Striz I, Slavcev A, et al. Th1/Th2 cytokine gene polymorphisms in patients with idiopathic pulmonary fibrosis. Tissue Antigens, 2006; 67: 229–232.
3. Vasakova M., Striz I., Dutka J., et al. Cytokine gene polymorphisms and high-resolution- computed tomography score in idiopathic pulmonary fibrosis. Respiratory Medicine 2007 (101); 5: 944–950.