Associação de genes da resposta imune na hanseníase e episódios reacionais / Association of immune response genes in leprosy and leprosy reactions

A hanseníase é uma doença infecciosa causada pelo Mycobacterium leprae, umabactéria intracelular obrigatória. Estudos demonstram que a genética do hospedeiro podeinfluenciar no desfecho da doença em pelo menos em três etapas distintas: na hanseníaseper se, no desenvolvimento das formas clínicas e nos episódios reacionais. Genes queparticipam da via principal de ativação da resposta imune inata a micobactérias tais comoTRL1/2 e NOD2, foram apontados como associados à hanseníase em diferentespopulações, alguns desses estudos avaliando os episódios reacionais como desfecho.Entretanto, o efeito dessas associações na população brasileira merece maior investigação.Assim o objetivo geral desse projeto foi estudar a associação dos genes TRL1 e NOD2 nasusceptibilidade à hanseníase per se, e a associação de sete genes candidatos da respostaimune nos episódios reacionais. Inicialmente foram realizados estudos caso-controle e emfamílias, conduzidos em quatro populações de diferentes regiões do Brasil, para verificar oefeito de SNPs do TLR1 na hanseníase. Os resultados mostraram a associação entre o TLR1+743A>G (equivalente à troca N248S) e risco à hanseníase per se, o que foi confirmadoem todas as populações estudadas (ORGG= 1,51, p<0,001). Em seguida, a correlaçãogenótipo-fenótipo foi avaliada, e o alelo +743G foi relacionado à redução da razãoTNF/IL10, bem como à alteração no perfil eletrostßtico protéico (diminuição daeletronegatividade) em estudos in silico. Na segunda etapa do trabalho, foi desenvolvidoum estudo multicêntrico incluindo cinco populações brasileiras de regiões distintas, ondeforam avaliados genes candidatos à associação com a hanseníase, escolhidos com base noprimeiro estudo de associação do genoma completo conduzido em chineses...

Leprosy is an infectious disease caused by Mycobacterium leprae, an obligatoryintracellular bacterium. Studies have shown that genes are able to influence the diseaseoutcome in at least three distinct steps: leprosy per se, clinical forms development, andleprosy reactions. Genes in the major pathway of innate immune response againstmycobacteria such as TRL1/2 and NOD2, have been pinpointed as associated with leprosyin different populations, some studies including leprosy reaction as outcome. However, theeffect of such associations in Brazilian population deserves further investigation.Therefore, the aim of this project was to study the association of TRL1 and NOD2 genes insusceptibility to leprosy per se and also the association of seven immune responsecandidate genes in leprosy reactions. First, case-control and family-based studies wereperformed in four populations from different regions of Brazil, to investigate the effect ofTLR1 SNPs in leprosy. The results indicated an association between +743A>G (amino acidexchange N248S) and leprosy risk, which was confirmed in all populations used (ORGG=1.51, p<0.001). In addition, we evaluated the genotype-phenotype correlation, and foundthe +743 G allele related to lower TNF/IL10 ratio, and also modifying the electrostaticprofile (reducing the electronegativity) at TLR1 protein by in silico approach. In the secondstep of our work, we performed a multicentric study including five Brazilian populations,to evaluate the association of candidate genes with leprosy...

Toll-like receptor 1 N248S single-nucleotide polymorphism is associated with leprosy risk and regulates immune activation during mycobacterial infection.

Conflicting findings about the association between leprosy and TLR1 variants N248S and I602S have been reported. Here, we performed case-control and family based studies, followed by replication in 2 case-control populations from Brazil, involving 3162 individuals. Results indicated an association between TLR1 248S and leprosy in the case-control study (SS genotype odds ratio [OR], 1.81; P = .004) and the family based study (z = 2.02; P = .05). This association was consistently replicated in other populations (combined OR, 1.51; P < .001), corroborating the finding that 248S is a susceptibility factor for leprosy. Additionally, we demonstrated that peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) carrying 248S produce a lower tumor necrosis factor/interleukin-10 ratio when stimulated with Mycobacterium leprae but not with lipopolysaccharide or PAM3cysK4. The same effect was observed after infection of PBMCs with the Moreau strain of bacillus Calmette-Guerin but not after infection with other strains. Finally, molecular dynamics simulations indicated that the Toll-like receptor 1 structure containing 248S amino acid is different from the structure containing 248N. Our results suggest that TLR1 248S is associated with an increased risk for leprosy, consistent with its hypoimmune regulatory function.

Toll-like receptor 1 N248S single-nucleotide polymorphism is associated with leprosy risk and regulates immune activation during mycobacterial infection

Conflicting findings about the association between leprosy and TLR1 variants N248S and I602S have been reported. Here, we performed case-control and family based studies, followed by replication in 2 case-control populations from Brazil, involving 3162 individuals. Results indicated an association between TLR1 248S and leprosy in the case-control study (SS genotype odds ratio [OR], 1.81; P = .004) and the family based study (z = 2.02; P = .05). This association was consistently replicated in other populations (combined OR, 1.51; P < .001), corroborating the finding that 248S is a susceptibility factor for leprosy. Additionally, we demonstrated that peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) carrying 248S produce a lower tumor necrosis factor/interleukin-10 ratio when stimulated with Mycobacterium leprae but not with lipopolysaccharide or PAM3cysK4. The same effect was observed after infection of PBMCs with the Moreau strain of bacillus Calmette-Guerin but not after infection with other strains. Finally, molecular dynamics simulations indicated that the Toll-like receptor 1 structure containing 248S amino acid is different from the structure containing 248N. Our results suggest that TLR1 248S is associated with an increased risk for leprosy, consistent with its hypoimmune regulatory function.

Leprosy susceptibility: genetic variations regulate innate and adaptive immunity, and disease outcome

The past few years have been very productive concerning the identification of genes associated with leprosy. Candidate gene strategies using both case-control and family-based designs, as well as large-scale approaches such as linkage and gene-expression genomic scans and, more recently, genome-wide association studies, have refined and enriched the list of genes highlighting the most important innate and adaptive immune pathways associated with leprosy susceptibility or resistance. During the early events of host-pathogen interaction identified genes are involved in pattern recognition receptors, and mycobacterial uptake (TLRs, NOD2 and MRC1), which modulate autophagy. Another gene, LTA4H, which regulates the levels of lipoxin A4 and possibly interacts with lipid droplet-related events, also plays a role in the early immune responses to Mycobacterium leprae. Together, the activation of these pathways regulates cellular metabolism upon infection, activating cytokine production through NF-κB and vitamin D-vitamin D receptor pathways, while PARK2 and LRRK2 participate in the regulation of host-cell apoptosis. Concomitantly, genes triggered to form and maintain granulomas (TNF, LTA and IFNG) and genes involved in activating and differentiating T-helper cells (HLA, IL10, as well as the TNF/LTA axis and the IFNG/IL12 axis) bridge immunological regulation towards adaptive immunity. Subtle variations in these genes, mostly single nucleotide polymorphisms, alter the risk of developing the disease or the severity of leprosy. Knowing these genes and their role will ultimately lead to better strategies for leprosy prevention, treatment and early diagnosis. Finally, the same genes associated with leprosy were also associated with autoimmune (Crohn's disease, rheumathoid arthritis, psoriasis) or neurodegenerative diseases (Parkinson's and Alzheimer's). Thus, information retrieved using leprosy as a model could be valuable to understanding the pathogenesis of other complex diseases.

Estudo de associação entre o gene VDR e a hanseníase / Study of association between the VDR gene and leprosy

A hanseníase é uma doença infecciosa crônica causada por uma bactéria intracelular obrigatória, a Mycobacterium leprae. O sucesso da infecção se dá pela capacidade da bactéria em subverter o sistema imune, proliferando-se lentamente em macrófagos de pele e células de Schwann nos nervos periféricos. Sabe-se que a maioria das pessoas expostas ao bacilo não desenvolve a hanseníase, e evidências epidemiológicas têm demonstrado conclusivamente que genes influenciam o desfecho da doença. Nesse sentido, diversos estudos têm buscado variações presentes em genes envolvidos na resposta imune ao M. leprae, que poderiam explicar a susceptibilidade/resistência de determinados indivíduos à hanseníase. O presente estudo teve como objetivo analisar a possível associação entre marcadores genéticos no gene do VDR (Receptor da Vitamina D) e a hanseníase. Esse gene tem sido relacionado a doenças infecciosas, devido a sua importante participação em vias antimicrobianas mediadas pela vitamina D. Para tal fim, foi utilizado um estudo populacional do tipo caso-controle em 416 pacientes e 587 controles, bem como um estudo replicativo utilizando-se famílias em 365 indivíduos, formados por 90 núcleos familiares. Foram avaliados os polimorfismos Fok, Taq e rs4760658, obtendo-se as frequências alélicas, genotípicas e haplotípicas, que foram comparadas entre casos e controles. No estudo familiar, foi utilizado o teste de desequilíbrio de transmissão (TDT), avaliando-se a transmissão dos alelos dos SNPs Fok e Taq bem como dos haplótipos para filhos afetados e a associação com a hanseníase. Através de uma revisão sistemática foram reunidos os estudos informativos de associação entre o polimorfismo Taq no VDR e a hanseníase, visando um estudo de meta-análise. Nossos resultados indicam que o genótipo CT do SNP Fok está associado com proteção a hanseníase, exibindo valor de OR (Odds Ratio) igual a 0,77, mas com nível de significância considerado borderline (p=0,05). Para os SNPs rs4760658 e Taq as frequências entre pacientes e controles não foram estatisticamente diferentes, com valores de OR iguais a 0,96 (p=0,85) e 0,79 (p=0,35) respectivamente. Em concordância, o estudo TDT indicou não haver associação entre os marcadores Taq e Fok com a hanseníase, este último exibindo um p-valor igual a 0,09. entretanto, no estudo caso-controle, a análise dos haplótipos da combinação Fok/re4760658/Taq indicou que o haplótipo C/C/C possui associação a proteção com a hanseníase (OR=0,46, P=0,02), ao passo que o haplótipo T/T/T mostrou proteção boderline (OR=0,62, p=0,04). O estudo do haplótipo Fok/Taq no TDT embora tenha indicado associação boderline do haplótipo T/T (p=0,05), seguiu na mesma direção que o haplótipo do caso-controle, sugerindo proteção à doença. Embora tenham sido encontrados quatro estudos na revisão sistemática todos foram excluídos, seja por desviarem do equilíbrio de Hardy-Winberg ou por possuírem desenho experimental diferente, impossibilitando a meta-análise. Assim, esse trabalho permite concluir uma associação do haplótipo C/C/C do VDR com proteção a hanseníase, bem como associações marginais a proteção do haplótipo T/T/T com a doença, o que requer ainda confirmação seja por novos estudos genéticos ou por avaliação de um maior número de marcadores ao longo do locus.