Μελέτη γενετικών παραγόντων στην εμφάνιση νεφροπάθειας σε ασθενείς με σακχαρώδη διαβήτη τύπου 2

Abstract

Diabetes mellitus (DM) and especially DM type 2 consists a global pandemic with its incidence and prevalence continuously rising. Major issues of DM2 include morbidity, mortality, cost and complications of D2, with Diabetic Nephropathy (DN) being one of the most important ones. Addressing them requires knowledge of the causes that lead to DM2 complications and environmental and genetic factors are the most prominent.DM2 leads to DN through a variety of mechanisms and pathways. The complexity of DN and the conflicting results in bibliography call for further investigation regarding the pathways and the genes involved in DN manifestation in DM2 patients. An important pathogenetic mechanism of DN appearance in type 2 diabetics is the oxidative stress (OS) pathway, which through inflammation and fibrosis leads to DN.Numerous studies attempt to identify the genes associated with the pathogenesis of DM2 and especially that of OS leading to DN. Many polymorphisms in different populations have been associated with DN, but no genome wide association study has been conducted in the Greek population. The purpose of our study was to identify those genes and polymorphisms that could be related to the occurrence of diabetic nephropathy in type 2 diabetics. In 101 diabetic patients with DN and 229 type 2 diabetics without DN, we studied the effect of genetic polymorphisms on the oxidative stress pathway. Specifically, the studied polymorphisms were found in the genes: ANGPTL7, GPX7, DHCR24, CSDE1, PRDX6, NCF2, GLRX2, TPO, MPV17, GGCX, TTN, SGO2, AOX1, STK25, OXSR1, GPX1, GPR156, RNF7, ADIPOQ, SOD3, SPP1, NFKB1,SEPP1, GPX8, NME5, GPX3, ATOX1, DUSP1, GPX6, GPX5, TNF, AGER, VEGFA, GSTA7P, GSTA2, GSTA1, GSTA5, GSTA3, GSTA4, IPCEF1, SOD2, NUDT1, IL6, GTF2I, NCF1, CALU, NOS3, MSRA, EPHX2, CLU, SCARA3, OXR1, MBL2, SFTPD, PDLIM1, BNIP3, CAT, PRG3, PRDX5, RELA, CCS, MTL5, FOXM1, MGP, KRT1, GPX2, DUOX2, DUOXA1, DUOX1, NOX5, VKORC1, MT3, CYBA, ALOX12, CCL2, CCL5, EPX, MKS1, LPO, MPO, CYGB, GPX4, PRDX2, SIRT2, APOE, PNKP, SRXN1, PRNP, GSS, SGK2, PREX1, SOD1, TXNRD2 και DGKK.22 genes were correlated with a statistical important significance of p<0.05 and in ascending chromosome order were: in chromosome (chr.) 2 the gene of thyroid peroxidase (TPO), Titin gene (TTN), Shugoshin 2 gene (SGO2) and Aldehyde Oxidase 1 gene (AOX1), in chr. 4 Secreted Phosphoprotein 1 gene (SPP1), in chr. 5 Glutathione Peroxidase 3 gene (GPX3), in chr. 6 Interaction Protein for Cytohesin Exchange Factors 1 gene (IPCEF1), Soluble glutathione serine transferase alpha genes -GSTA- Α2, Α1, Α5, Α3, Α4 and pseudogene 7Ρ (GSTA2, GSTA1, GSTA5, GSTA3, GSTA4 and GSTA7P) and Glutathione Peroxidase 6 (GPX6), in chr. 7 Nitric Oxidase Synthase 3 gene (NOS3), in chr. 8 Epoxide Hydroxylase 2 gene (EPHX2), clusterin gene (CLU) and Oxidation Resistance 1 gene (OXR1), in chr. 10 PDLIM domain 1 gene (PDLIM1), in chr. 11 Copper Chaperone for Superoxide Dismutase gene (CCS) and Tesmin gene or Metallothionein-Like Protein 5 gene (MTL5), in chr. 16 Vitamin K Epoxide Reductase Complex Subunit 1 gene (VKORC1), in chr. 17 Eosinophil Peroxidase gene (EPX), in chr.17 Arachidonate 12-Lipoxygenase gene (ALOX12), in chr. 19 Glutathione Peroxidase 4 gene (GPX4), in chr. 20 Prion Protein gene (PRNP) and in chr. 22 Thioredoxin Reductase 2 gene (TXNRD2). In order of ascending statistical significance the polymorphisms possibly correlated with DN in diabetics type 2 were: rs7685225-SPP1 (p=0.001, possible protective role from DN appearance), rs6588678-TPO (p=0.002, possibly contributing to DN), rs56307213-TTN (p=0.002, possibly contributing to DN), rs72648987-TTN (p=0.002, possibly contributing to DN), rs9678469-TPO (p=0.002, possibly contributing to DN), rs72650006-TTN (p=0.005, possibly contributing to DN), rs17532665-SGO2 (p=0.005, possibly contributing to DN), rs7830-NOS3 (p=0.005, possibly contributing to DN), rs45458497-PDLIM1 (p=0.005, possibly contributing to DN), rs17448235-SGO2 (p=0.010, possibly contributing to DN), rs11780592-CLU (p=0.013, possibly contributing to DN), rs1567919-TPO and rs13431646-TPO (p=0.018 και p=0.013 respectively, possible protective role from DN appearance), rs72677233-TTN and rs72646855-TTN (both with a p-value of 0.019, possibly contributing to DN), rs486584-CCS (p=0.019, possible protective role from DN appearance), rs201633492-GPX4 (p=0.019, possibly contributing to DN), rs201971987-TXNRD2 (p=0.019, possibly contributing to DN) and rs737866-TXNRD2 (p=0.02, possibly contributing to DN), rs2725236-SPP1 (p=0.026, possible protective role from DN appearance), rs6732480-TPO (p=0.028, possibly contributing to DN), rs2741335-EPHX2 (p=0.031, possibly contributing to DN), rs3019593-MTL5 (p=0.033, possibly contributing to DN), rs2048727-TPO (p=0.035, possibly contributing to DN), rs9904720-EPX (p=0.035, possibly contributing to DN), rs2230303-GPX3 (p=0.036, possibly contributing to DN), rs6833161-SPP1 (p=0.037, possible protective role from DN appearance), rs8177413-GPX3 (p=0.037, possibly contributing to DN), rs7824574-CLU (p=0.039, possible protective role from DN appearance), rs12106549-TXNRD2 (p=0.039, possibly contributing to DN), rs14309-ALOX12 (p=0.04, possible protective role from DN appearance), rs1293928-IPCEF1 (p=0.041, possible protective role from DN appearance), rs6905523-GSTA7P (p=0.041, possibly contributing to DN), rs10087808-OXR1 (p=0.042, possible protective role from DN appearance), rs35062161-GPX6 (p=0.044, possibly contributing to DN), rs10109171-OXR1 (p=0.044, possibly contributing to DN), rs2465661-AOX1 (p=0.046, possible protective role from DN appearance), rs75586809-VKORC1 (p=0.047, possibly contributing to DN), rs6947821-NOS3 (p=0.048, possible protective role from DN appearance), rs10108813-OXR1 (p=0.048, possible protective role from DN appearance), rs72944451-GSTA4 (p=0.049, possibly contributing to DN), rs1503573-OXR1 (p=0.049, possible protective role from DN appearance), rs11652709-EPX (p=0.049, possibly contributing to DN) and rs6052780-PRNP (p=0.049, possible protective role from DN appearance).In conclusion, in the literature genome wide association studies still remain inconclusive, making it particularly difficult to find a common genetic basis for DN in type 2 diabetic patients. A combination of genetic, environmental factors, and cellular changes, may promote those pathophysiologic mechanisms that lead to renal impairment in DM2. Our study revealed genomic polymorphisms that may either contribute to the appearance of DN or prevent from DN manifestation in Greek type 2 diabetic patients who suffered from DM2 for more than 10 years.

Ο Σακχαρώδης Διαβήτης και ειδικότερα ο ΣΔ τύπου 2 (ΣΔ2) αποτελεί μία σύγχρονη παγκόσμια πανδημία με τον επιπολασμό και την επίπτωσή του συνεχώς να αυξάνονται. Μείζονα ζητήματα που χρήζουν αντιμετώπισης αποτελούν η νοσηρότητα, η θνητότητα, το κόστος και οι επιπλοκές του ΣΔ2, με τη Διαβητική Νεφροπάθεια (ΔΝ) να αποτελεί μία από τις σημαντικότερες. Η αντιμετώπισή τους προϋποθέτει γνώση των αιτιών που οδηγούν στις επιπλοκές του ΣΔ2 με περιβαλλοντικούς και γενετικούς παράγοντες να κατέχουν πρωταρχική θέση. Ο ΣΔ2 οδηγεί σε ΔΝ μέσω ποικίλων μηχανισμών και παθογενετικών οδών. Η πολυπλοκότητα και η ιδιαιτερότητα της ΔΝ και τα αντικρουόμενα αποτελέσματα των μελετών της επιβάλλουν περαιτέρω διερεύνηση των παθογενετικών οδών και των γονιδίων που εμπλέκονται στην εκδήλωση ΔΝ στους διαβητικούς ασθενείς τύπου 2. Ένας κύριος μηχανισμός εμφάνισης ΔΝ στους διαβητικούς τύπου 2 είναι η οδός του οξειδωτικού στρες, η οποία μέσω φλεγμονής και ίνωσης οδηγεί σε ΔΝ.Πληθώρα μελετών προσπαθούν να ταυτοποιήσουν εκείνα τα γονίδια που σχετίζονται με τις παθογενετικές οδούς του ΣΔ2, ειδικά με την οδό του ΟΣ, που οδηγούν σε ΔΝ. Πολλοί πολυμορφισμοί σε διαφορετικούς πληθυσμούς έχουν συσχετιστεί με την εμφάνιση ΔΝ, καμία όμως μελέτη ευρείας γονιδιωματικής συσχέτισης δεν έχει διενεργηθεί στον ελληνικό πληθυσμό. Ο σκοπός της μελέτης μας ήταν η αναγνώριση εκείνων των γονιδίων και γονιδιακών τόπων που πιθανώς σχετίζονται με την εμφάνιση διαβητικής νεφροπάθειας σε ασθενείς με διαβήτη τύπου 2 για πάνω από 10 έτη. Στην παρούσα μελέτη, σε 101 διαβητικούς με ΔΝ και σε 229 διαβητικούς τύπου 2 χωρίς ΔΝ, εκτιμήθηκε η επίδραση γενετικών πολυμορφισμών των γονιδίων που εδράζονται στο μονοπάτι του οξειδωτικού στρες. Πιο συγκεκριμένα μελετήθηκαν πολυμορφισμοί που βρίσκονται στα γονίδια: ANGPTL7, GPX7, DHCR24, CSDE1, PRDX6, NCF2, GLRX2, TPO, MPV17, GGCX, TTN, SGO2, AOX1, STK25, OXSR1, GPX1, GPR156, RNF7, ADIPOQ, SOD3, SPP1, NFKB1,SEPP1, GPX8, NME5, GPX3, ATOX1, DUSP1, GPX6, GPX5, TNF, AGER, VEGFA, GSTA7P, GSTA2, GSTA1, GSTA5, GSTA3, GSTA4, IPCEF1, SOD2, NUDT1, IL6, GTF2I, NCF1, CALU, NOS3, MSRA, EPHX2, CLU, SCARA3, OXR1, MBL2, SFTPD, PDLIM1, BNIP3, CAT, PRG3, PRDX5, RELA, CCS, MTL5, FOXM1, MGP, KRT1, GPX2, DUOX2, DUOXA1, DUOX1, NOX5, VKORC1, MT3, CYBA, ALOX12, CCL2, CCL5, EPX, MKS1, LPO, MPO, CYGB, GPX4, PRDX2, SIRT2, APOE, PNKP, SRXN1, PRNP, GSS, SGK2, PREX1, SOD1, TXNRD2 και DGKK.Τα 22 γονίδια που συσχετίστηκαν με στατιστικά σημαντικό p<0,05 κατά αύξουσα σειρά χρωμοσώματος ήταν: στο χρωμόσωμα (χρωμ.) 2 το γονίδιο της Θυρεοειδικής Υπεροξειδάσης (TPO - thyroid peroxidase), το γονίδιο της Titin (TTN), το γονίδιο της Shugoshin 2 (SGO2) και το γονίδιο της οξειδάσης της αλδεΰδης 1 (Aldehyde Oxidase 1- AOX1), στο χρωμ. 4 το γονίδιο της εκκρινόμενης Φωσφοπρωτεΐνης 1 (Secreted Phosphoprotein 1- SPP1), στο χρωμ. 5 το γονίδιο της Υπεροξειδάσης της Γλουταθειόνης 3 (Glutathione Peroxidase 3- GPX3), στο χρωμ. 6 το γονίδιο της πρωτεΐνης που αλληλεπιδρά με παράγοντες ανταλλαγής της κυτοχεσίνης 1 (Interaction Protein for Cytohesin Exchange Factors 1- IPCEF1), το σύμπλεγμα γονιδίων και ψευδογονιδίου της διαλυτής τρανσφεράσης της γλουταθειόνης της σερίνης άλφα τάξης (Soluble glutathione serine transferase alpha genes -GSTA- Α2, Α1, Α5, Α3, Α4 and pseudogene 7Ρ, GSTA2, GSTA1, GSTA5, GSTA3, GSTA4 and GSTA7P) και το γονίδιο της Γλουταθειόνης της Υπεροξειδάσης 6 (Glutathione Peroxidase 6- GPX6), στο χρωμ. 7 το γονίδιο της Συνθετάσης της Νιτρικής Οξειδάσης 3 (Nitric Oxidase Synthase 3- NOS3), στο χρωμ.8 το γονίδιο της υδροξυλάσης του εποξειδίου 2 (Epoxide Hydroxylase 2- EPHX2), το γονίδιο της κλαστερίνης (CLU-clusterin) και το γονίδιο της αντίστασης στην οξείδωση 1 (Oxidation Resistance 1- OXR1), στο χρωμ. 10 το γονίδιο με τον PDZ and LIM τομέα 1 (PDLIM domain 1- PDLIM1), στο χρωμ. 11 το γονίδιο του σαπερονίου του χαλκού για την δισμουτάση του υπεροξειδίου (Copper Chaperone for Superoxide Dismutase gene - CCS) και το γονίδιο της τεσμίνης (Tesmin gene or Metallothionein-Like Protein 5 gene - MTL5), στο χρωμ. 16 το γονίδιο της ρεδουκτάσης του εποξειδίου της βιταμίνης Κ - σύμπλεγμα υποομάδας 1 (Vitamin K Epoxide Reductase Complex Subunit 1 - VKORC1), στο χρωμ. 17 το γονίδιο της Ηωσηνοφιλικής Υπεροξειδάσης (Eosinophil Peroxidase - EPX), στο χρωμ. 17 το γονίδιο της λιποξυγενάσης 12 του αραχιδονικού οξέος (Arachidonate 12-Lipoxygenase - ALOX12), στο χρωμ. 19 το γονίδιο της Υπεροξειδάσης της γλουταθειόνης 4 (Glutathione Peroxidase 4 - GPX4), στο χρωμ. 20 το γονίδιο της πρωτεΐνης Prion (Prion Protein - PRNP) και στο χρωμ. 22 το γονίδιο της Ρεδουκτάσης της Θειορεδοξίνης 2 (Thioredoxin Reductase 2 - TXNRD2). Κατά σειρά δε στατιστικής σημαντικότητας οι πολυμορφισμοί που πιθανώς εμπλέκονται ή προστατεύουν από την εκδήλωση ΔΝ στους ασθενείς με ΣΔ2 περιλαμβάνουν: τον rs7685225-SPP1 (p=0.001, πιθανός προστατευτικός ρόλος από την εμφάνιση ΔΝ), τους rs6588678-TPO (p=0,002, πιθανώς συμβάλλει στη εκδήλωση ΔΝ), rs56307213-TTN (p=0,002, πιθανώς συμβάλλει στη εκδήλωση ΔΝ), rs72648987-TTN (p=0,002, πιθανώς συμβάλλει στη εκδήλωση ΔΝ), rs9678469-TPO (p=0,002, πιθανώς συμβάλλει στη εκδήλωση ΔΝ), rs72650006-TTN (p=0,005, πιθανώς συμβάλλει στη εκδήλωση ΔΝ), rs17532665-SGO2 (p=0,005, πιθανώς συμβάλλει στη εκδήλωση ΔΝ), τον rs7830-NOS3 (p=0,005, πιθανώς συμβάλλει στη εκδήλωση ΔΝ), τον rs45458497-PDLIM1 (p=0,005, πιθανώς συμβάλλει στη εκδήλωση ΔΝ), τον rs17448235-SGO2 (p=0,010, πιθανώς συμβάλλει στη εκδήλωση ΔΝ), τον rs11780592-CLU (p=0,013, πιθανώς συμβάλλει στη εκδήλωση ΔΝ), τους rs1567919-TPO και rs13431646-TPO (p=0,018 και p=0,013 αντίστοιχα, πιθανός προστατευτικός ρόλος από την εμφάνιση ΔΝ), rs72677233-TTN και rs72646855-TTN (και τα δύο με τιμή p=0,019, πιθανώς συμβάλλει στη εκδήλωση ΔΝ), τον rs486584-CCS (p=0,019, πιθανός προστατευτικός ρόλος από την εμφάνιση ΔΝ), τον rs201633492-GPX4 (p=0,019, πιθανώς συμβάλλει στη εκδήλωση ΔΝ), τους rs201971987-TXNRD2 (p=0,019, πιθανώς συμβάλλει στη εκδήλωση ΔΝ) και rs737866-TXNRD2 (p=0,02, πιθανώς συμβάλλει στη εκδήλωση ΔΝ), τον rs2725236-SPP1 (p=0,026, πιθανός προστατευτικός ρόλος από την εμφάνιση ΔΝ), rs6732480-TPO (p=0,028, πιθανώς συμβάλλει στη εκδήλωση ΔΝ), τον rs2741335-EPHX2 (p=0,031, πιθανώς συμβάλλει στη εκδήλωση ΔΝ), τον rs3019593-MTL5 (p=0,033, πιθανώς συμβάλλει στη εκδήλωση ΔΝ), τον rs2048727-TPO (p=0,035, πιθανώς συμβάλλει στη εκδήλωση ΔΝ), τον rs9904720-EPX (p=0,035, πιθανώς συμβάλλει στη εκδήλωση ΔΝ), τον rs2230303-GPX3 (p=0,036, πιθανώς συμβάλλει στη εκδήλωση ΔΝ), τον rs6833161-SPP1 (p=0,037, πιθανός προστατευτικός ρόλος από την εμφάνιση ΔΝ), τον rs8177413-GPX3 (p=0,037, πιθανώς συμβάλλει στη εκδήλωση ΔΝ), τον rs7824574-CLU (p=0,039, πιθανός προστατευτικός ρόλος από την εμφάνιση ΔΝ), τον rs12106549-TXNRD2 (p=0,039, πιθανώς συμβάλλει στη εκδήλωση ΔΝ), τον rs14309-ALOX12 (p=0,04, πιθανός προστατευτικός ρόλος από την εμφάνιση ΔΝ), τον rs1293928-IPCEF1 (p=0,041, πιθανός προστατευτικός ρόλος από την εμφάνιση ΔΝ), τον rs6905523-GSTA7P (p=0,041, πιθανώς συμβάλλει στη εκδήλωση ΔΝ), τον rs10087808-OXR1 (p=0,042, πιθανός προστατευτικός ρόλος από την εμφάνιση ΔΝ), τον rs35062161-GPX6 (p=0,044, πιθανώς συμβάλλει στη εκδήλωση ΔΝ), τον rs10109171-OXR1 (p=0,044, πιθανώς συμβάλλει στη εκδήλωση ΔΝ), τον rs2465661-AOX1 (p=0,046, πιθανός προστατευτικός ρόλος από την εμφάνιση ΔΝ), τον rs75586809-VKORC1 (p=0,047, πιθανώς συμβάλλει στη εκδήλωση ΔΝ), τον rs6947821-NOS3 (p=0,048, πιθανός προστατευτικός ρόλος από την εμφάνιση ΔΝ), τον rs10108813-OXR1 (p=0,048, πιθανός προστατευτικός ρόλος από την εμφάνιση ΔΝ), τον rs72944451-GSTA4 (p=0,049, πιθανώς συμβάλλει στη εκδήλωση ΔΝ), τον rs1503573-OXR1 (p=0,049, πιθανός προστατευτικός ρόλος από την εμφάνιση ΔΝ), τον rs11652709-EPX (p=0,049, πιθανώς συμβάλλει στη εκδήλωση ΔΝ) και τον rs6052780-PRNP (p=0,049, πιθανός προστατευτικός ρόλος από την εμφάνιση ΔΝ).Συμπερασματικά, στη βιβλιογραφία οι μελέτες γενετικής συσχέτισης σε γονιδιωματική κλίμακα παραμένουν ακόμα χωρίς καθοριστικά αποτελέσματα, με αποτέλεσμα να είναι ιδιαιτέρως δυσχερής η ανεύρεση κοινής γενετικής βάσης στην οποία να αποδίδεται η ανάπτυξη ΔΝ στους διαβητικούς τύπου 2. Ένας συνδυασμός γενετικών, περιβαλλοντικών παραγόντων, και αλλαγών σε κυτταρικό επίπεδο, μπορεί να προάγουν μέσω παθοφυσιολογικών μηχανισμών τη νεφρική βλάβη στο ΣΔ2. Η μελέτη μας ανέδειξε γονιδιακούς πολυμορφισμούς που πιθανώς είτε συμβάλλουν στην εμφάνιση ΔΝ είτε προφυλάσσουν από την εκδήλωση ΔΝ στους Έλληνες διαβητικούς ασθενείς τύπου 2 με διάρκεια ΣΔ2 πάνω από 10 έτη.