Βιταμίνη D και ευπάθεια στις λοιμώξεις των βρεφών

Abstract

Background: The role of Vitamin D in innate and adaptive immunity has been recently demonstrated. The biologic effects of vitamin D on target genes are exerted through its receptor (VDR). Vitamin D undergoes two activation processes; the first hydroxylation is conducted by the enzyme CYP2R1 and the second one by the enzyme CYP27B1. The metabolites circulate in plasma mainly bound to the vitamin D binding protein (VDBP). VDR and CYP27B1 are expressed on the majority of immune cells. Vitamin D pathway has recently been correlated to susceptibility to infections in different age groups. Infections constitute one of the major causes of morbidity and mortality in infancy. However, only a few data are published concerning the role of vitamin D in susceptibility to infections in this age group. The purpose of this study was to explore the potential association of genetic variances in vitamin D pathway, vitamin D and VDBP serum levels and infections in infancy. Methods: Τhis prospective case-control study included infants 0-24 months with infection and age-matched healthy controls. The single nucleotide polymorphisms (SNPs) of vitamin D receptor (VDR) gene (BsmI, FokI, ApaI, TaqI), vitamin D binding protein (VDBP) (Gc gene, rs7041, rs4588) and CYP27B1-1260 promoter(rs10877012) were genotyped by polymerase chain reaction and restriction fragment length polymorphism analysis. Serum vitamin D and VDBP levels were determined using Enzyme-linked Immunosorbent Assay (ELISA). Statistical analysis was conducted with non-parametric tests (two-tailed Fisher exact test, Mann-Whiney test and Kruskal-Wallis tests) and Spearman’s correlation coefficient. Results: In total 132 infants were enrolled, of whom 40 with bacterial and 52 with viral infection, and 40 healthy controls. As compared to controls, ΤaqI was more frequent in infants with viral infection compared to controls (p= 0.03, OR 1.96, 95% CI 1.1 to 3.58). Moreover, Gc1F was more frequent in the control group compared to infants with viral infection (p=0.007, OR 2.7, 95%CI 1.3 to 5.6). No significant differences were found regarding the genetic profile for VDR and VDBP in infants with bacterial infection compared to the controls and also regarding CYP27B1 (rs10877012) between the studied groups. Serum 25(OH)Vitamin D and VDBP levels did not differ significantly between infants with viral infection compared to the control group neither between infants with bacterial infection compared to the control group. No significant difference was observed regarding serum 25(OH)Vitamin D and VDBP levels among infants with different genotypes for the studied SNPs of VDR, Gc and CYP27B1 genes. No significant correlation was revealed between serum 25(OH)Vitamin D and VDBP levels in the infants of the study. Conclusion: In this study we demonstrated that genetic variances in vitamin D pathway may modulate susceptibility to and severity of viral infections, in particular of viral respiratory tract infections, in infancy. TaqI was significantly more frequent in infants with acute viral infections compared to controls and Gc1F was more frequent in the control group compared to infants with acute viral infections. No significant difference was revealed regarding vitamin D and VDBP serum levels in the studied groups. Our findings further elucidate genetic susceptibility to viral infections and detection of SNPs of VDR and genetic variances of VDBP might help determine high-risk infants.

Εισαγωγή: Ο ρόλος της βιταμίνης D στην έμφυτη και επίκτητη ανοσία έχει αποδειχθεί πρόσφατα. Οι βιολογικές της δράσεις καθορίζονται μέσω του υποδοχέα της βιταμίνης D (VDR). Η βιταμίνη D υφίσταται δύο διαδικασίες ενεργοποίησης, η πρώτη υδροξυλίωση πραγματοποιείται από το ένζυμο CYP2R1 και η δεύτερη από το ένζυμο CYP27B1. Οι μεταβολίτες κυκλοφορούν στο πλάσμα συνδεδεμένοι κυρίως με τη δεσμευτική πρωτεΐνη της βιταμίνης D (VDBP). Το μονοπάτι της βιταμίνης D έχει συσχετιστεί με ευπάθεια σε λοιμώξεις. Ταυτόχρονα, οι λοιμώξεις αποτελούν κύρια αιτία νοσηρότητας και θνησιμότητας στα βρέφη. Ωστόσο, τα βιβλιογραφικά δεδομένα που αφορούν την ηλικιακή αυτή ομάδα είναι περιορισμένα. Σκοπός της μελέτης ήταν η διερεύνηση της ύπαρξης πιθανής συσχέτισης μεταξύ των γενετικών διαφορών στο μονοπάτι της βιταμίνης D, των επιπέδων της βιταμίνης D και της VDBP στον ορό και των λοιμώξεων στη βρεφική ηλικία. Μεθοδολογία: Πρόκειται για μια προοπτική μελέτη ασθενών-μαρτύρων που πραγματοποιήθηκε σε βρέφη ηλικίας 0-24 μηνών με λοίμωξη και σε αντιστοιχισμένα με βάση την ηλικία βρέφη στην ομάδα ελέγχου. Η γονοτύπηση των μονονουκλεοτιδικών πολυμορφισμών του γονιδίου του VDR (BsmI, FokI, ApaI, TaqI), της VDBP (γονίδιο Gc, rs7041, rs4588) και του υποκινητή του γονιδίου CYP27B1-1260 (rs10877012), πραγματοποιήθηκε με αλυσιδωτή αντίδραση πολυμεράσης (PCR) και ανάλυση μήκους θραύσματος εκ περιορισμού (RFLP). O προσδιορισμός των επιπέδων της 25-ΟΗ-βιταμίνης D (25(ΟΗ)D) και της VDBP στον ορό πραγματοποιήθηκε με την ανοσοενζυμική μέθοδο ELISA. Η στατιστική ανάλυση έγινε για τα ποιοτικά δεδομένα με πίνακες συχνοτήτων και τη μη παραμετρική δοκιμασία Fischer exact (two-tailed), ενώ η ανάλυση των ποσοτικών δεδομένων πραγματοποιήθηκε με τις μη παραμετρικές δοκιμασίες Mann-Whitney (two-tailed) και Kruskal Wallis. Η συσχέτιση των επιπέδων 25(ΟΗ)D και VDBP στον ορό των βρεφών έγινε με τη μέθοδο Spearman’s Correlation Coefficient. Αποτελέσματα: Συνολικά εντάχθηκαν στη μελέτη 132 βρέφη, από τα οποία 40 με βακτηριακή λοίμωξη και 52 με ιογενή λοίμωξη, και 40 υγιή βρέφη στην ομάδα ελέγχου. Ο πολυμορφισμός του υποδοχέα VDR ΤaqI ήταν σημαντικά συχνότερος στα βρέφη με ιογενή λοίμωξη σε σύγκριση με τα βρέφη από την ομάδα ελέγχου (p= 0.03, OR 1.96, 95% ΔΕ 1.1-3.58). Επίσης, η παραλλαγή του γονιδίου της VDBP Gc1F ήταν σημαντικά συχνότερη στα βρέφη στην ομάδα ελέγχου σε σύγκριση με τα βρέφη με ιογενή λοίμωξη (p=0.007, OR 2.7, 95% ΔΕ 1.3-5.6). Δε βρέθηκαν στατιστικά σημαντικές διαφορές από τη μελέτη των γενετικών πολυμορφισμών του υποδοχέα VDR και της VDBP μεταξύ των βρεφών με βακτηριακή λοίμωξη σε σύγκριση με την ομάδα ελέγχου. Επίσης, δε βρέθηκαν στατιστικά σημαντικές διαφορές από την μελέτη του πολυμορφισμού του υποκινητή του γονιδίου CYP27B1-1260 (rs10877012) μεταξύ των ομάδων που μελετήθηκαν. Τα επίπεδα της 25(OH)D και της VDBP στον ορό δε διέφεραν σημαντικά μεταξύ των βρεφών με ιογενή λοίμωξη συγκριτικά με την ομάδα ελέγχου ούτε μεταξύ των βρεφών με βακτηριακή λοίμωξη σε σύγκριση με την ομάδα ελέγχου. Επίσης, δεν παρατηρήθηκε σημαντική διαφορά αναφορικά με τα επίπεδα της 25(OH)D και της VDBP στον ορό μεταξύ των βρεφών με διαφορετικούς γονότυπους για τους πολυμορφισμούς των γονιδίων VDR, Gc, και CYP27B1 που μελετήθηκαν. Ακόμα, δε βρέθηκε σημαντική συσχέτιση μεταξύ των επιπέδων 25(OH)D και της VDBP στον ορό στα βρέφη της μελέτης. Συμπεράσματα: Σε αυτή τη διδακτορική διατριβή δείξαμε ότι οι γενετικές διαφορές στο μονοπάτι της βιταμίνης D μπορεί να ρυθμίζουν την ευαισθησία και τη σοβαρότητα των ιογενών λοιμώξεων, ιδιαίτερα των ιογενών λοιμώξεων του αναπνευστικού συστήματος, στη βρεφική ηλικία. Ο πολυμορφισμός του υποδοχέα TaqI ήταν σημαντικά συχνότερος στα βρέφη με οξείες ιογενείς λοιμώξεις σε σύγκριση με τα βρέφη στην ομάδα ελέγχου και η παραλλαγή του γονιδίου της δεσμευτικής πρωτεΐνης της βιταμίνης D Gc1F ήταν πιο συχνή στην ομάδα ελέγχου σε σύγκριση με τα βρέφη με οξείες ιογενείς λοιμώξεις. Δεν αναδείχθηκαν σημαντικές διαφορές στα επίπεδα της 25(OH)D και της VDBP στον ορό μεταξύ των βρεφών της μελέτης. Τα ευρήματά μας διευκρινίζουν περαιτέρω την ύπαρξη γενετικής ευαισθησίας στις ιογενείς λοιμώξεις και η ανίχνευση των γενετικών πολυμορφισμών για τον υποδοχέα VDR και τη δεσμευτική πρωτεΐνη της βιταμίνης D μπορεί να βοηθήσουν στον προσδιορισμό των βρεφών υψηλού κινδύνου.