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Polimorfismi in LMNA e vicino a un cluster di geni Serpina sono associate con funzioni cognitive nelle persone anziane Riepilogo Un recente studio genome-wide associazione (GWA) di malattia di Alzheimer ad esordio tardivo (LOAD) identificato 15 nuovi polimorfismi a singolo nucleotide (SNP) indipendente ApoE. Abbiamo ipotizzato che varianti associate con carico sono anche associati con scarsa funzione cognitiva nelle popolazioni anziane. Abbiamo misurato le associazioni additivi tra i cinque SNP carico più fortemente associati e raggruppati Mini Mental State Examination (MMSE) punteggi. Varianti sono stati genotipizzati in intervistati (media 79yrs di età) dal progetto Oxford Healthy Aging (ohap) e altri siti della Funzione MRC cognitiva e Aging Study (MRC-CFAS). In modelli logistici ordinali aggiustati, due varianti sono stati associati con più povera funzione cognitiva: rs11622883 (OR1.14, 95CI: 1,01-1,28, p0.040) e rs505058 (OR1.29, 95 CI: 1,02-1,64, p0.036). Questi SNP sono vicini a un cluster genico Serpina e all'interno LMNA rispettivamente. I meccanismi alla base delle associazioni con deterioramento cognitivo e LOAD richiedono ulteriore delucidazione, ma entrambi i geni sono candidati interessanti per il coinvolgimento in deficit cognitivo età-correlate. Parole chiave: tardiva della malattia di Alzheimer, la demenza, la funzione cognitiva, deficit cognitivo, gene, polimorfismo a singolo nucleotide, ApoE. LMNA 1. Introduzione malattia di Alzheimer a esordio tardivo (LOAD) è una condizione comune caratterizzata da cambiamenti degenerativi del cervello in età avanzata, e si crede di avere una componente genetica sostanziale (Farrer et al. 1991). Diversi studi hanno tentato di identificare il gene varianti contribuire ad aumentato rischio di malattia, ma thusfar solo una variante, ApoE 15 dell'ereditarietà LOAD (Bennett et al. 1995 Daw et al. 2000 Farrer et al. 1991 Rao et al., 1996, Slooter et al. 1998). Mentre il carico rappresenta l'estremo di deterioramento cognitivo, non vi è evidenza di una componente genetica moderata in tutta la gamma delle capacità cognitive visto nelle popolazioni anziane. Le stime per l'ereditabilità delle funzioni cognitive generali nelle persone anziane vanno da 26 62 (McClearn et al., 1997, McGue e Christensen, 2001). Anche il relativamente semplice test Mini Mental State Examination (MMSE) per la funzione cognitiva mostra una ereditabilità di 60 nei gemelli anziani (Swan et al. 1990). Diversi studi di associazione genetica o di collegamento che mirano ad identificare nuovi marcatori per LOAD o il declino cognitivo sono stati effettuati (Baune et al. 2008 Harris et al., 2007, Seshadri et al., 2007, Yaffe et al. 2007). Il più grande studio recente GWA (Grupe et al. 2007) testati oltre 17.000 SNP, la maggior parte dei quali erano varianti funzionali putativi. Associazioni sono stati testati in una serie a più livelli di cinque campioni, per un totale di 1808 casi di carico e 2062 controlli sani. Tre varianti sul cromosoma 19, in linkage disequilibrium con il locus ApoE, ha raggiunto significatività genome-wide. Altri 15 SNP indipendenti sono stati identificati in p5 attraverso le cinque serie di campioni, fornendo prove suggestive di associazione con il carico, anche se questi non hanno raggiunto la significatività genome-wide. Nel nostro studio abbiamo voluto esaminare le associazioni tra i cinque più fortemente associati nuovi SNP CARICO suggerite dallo studio GWA (Grupe et al., 2007) e la funzione cognitiva in uno studio basato sulla popolazione degli anziani. 2. Metodi 2.1 studiare le popolazioni I campioni sono stati elaborati dalla popolazione sulla base delle funzioni cognitive e MRC Aging Study (MRC CFAS, www. cfas. ac. uk). Si tratta di uno studio di coorte di sei sito con sede a siti geograficamente delimitato in Cambridgeshire, Galles del Nord, Newcastle, Nottingham, Oxford e Liverpool, tutte nel Regno Unito. I primi cinque di questi siti utilizzati identica metodologia per il campionamento e interviste, con gli strumenti e la formazione comuni. Abbiamo quindi incluso i dati di questi primi cinque siti in nostre analisi, tra cui il sito di Oxford (chiamato anche Oxford Healthy Aging progetto ohap). Un colloquio di screening di base che contiene il MMSE è stata seguita da un colloquio diagnostico più intenso a 20 del campione, con eccessiva presenza di coloro che sono stati cognitivo compromessa. Questo è stato ripetuto a due anni di follow-up. Durante un periodo di sei anni di follow-up, un sotto-campione di tutti coloro che avevano avuto una valutazione più dettagliata è stato ri-intervistato. Tutti i partecipanti erano di bianco, discendenza europea. 2.2. Sangue Collection genotipizzazione Nel sito ohap, tutti gli intervistati che hanno partecipato ai due anni di incidenza ri-schermo (escluso il sottogruppo che erano stati valutati in modo più dettagliato al basale) sono stati invitati a donare campioni di sangue. Negli altri quattro siti MRC-CFAS, i campioni di sangue sono stati richiesti dai intensamente intervistati sub-campioni, che sono stati ponderati a un eccesso di rappresentare le persone con cognizione compromessa (dalla prevalenza e due interviste di valutazione di incidenza anno). campioni di DNA da 1566 intervistati ohap e 1202 altri intervistati sito erano disponibili per la genotipizzazione (n2768 aggregato). La genotipizzazione in entrambi gli studi è stata effettuata utilizzando un saggio TaqMan PCR con sonde specifiche progettate da Applied Biosystems e la chiamata genotipo automatizzato utilizzando il software Klustercaller (KBioscience). sono stati genotipizzati cinque varianti: rs3745833 (GALP), rs1554948 (TNK1), rs11622883 (SERPINA13 / GSC), rs8192708 (PCK1) e rs505058 (LMNA). tassi di chiamata per questi SNP sono stati vicini al 95 per entrambi gli studi. Non ci sono state deviazioni significative da Hardy-Weinberg (P0.01) sia in studio insieme di dati o all'interno del campione composito. genotipi ApoE sono stati precedentemente descritti in questi quattro siti (Yip et al. 2002) 2.3. Fenotipizzazione La funzione cognitiva è stata misurata utilizzando la versione clinica del MMSE (Brayne et al. 2006). punteggi MMSE possono variare da 0 a 30, con i punteggi più alti che riflettono meglio la funzione cognitiva. punteggi MMSE raggio entrambe le popolazioni erano altamente asimmetrica, con grandi proporzioni del punteggio campione all'estremità superiore della gamma. Abbiamo quindi raggruppato punteggi in quattro categorie che riflettono cut-punti ampiamente utilizzati nel modo seguente: Gruppo 1 (punteggi 2617), dove il gruppo 4 inclusi quelli con i più poveri funzione cognitiva 2.4. Analisi statistica ordinato modelli di regressione logistica sono stati usati per stimare le associazioni tra il numero di alleli di rischio carico (0, 1, 2) presenti per ogni gruppo di SNP e MMSE. I ordinale odds ratio (OR) risultati di questi modelli stimano le relative probabilità del gruppo a rischio di essere in un gruppo esito di un livello superiore rispetto al gruppo di confronto rischio. livelli di significatività sono stati calcolati utilizzando i due lati convenzione, che è conservatore dato che stavamo testando per le associazioni nella stessa direzione come nel Grupe et al. (2007) CARICO GWA. I modelli sono stati aggiustati per età, sesso e anni di istruzione. frequenze alleliche sono stati controllati utilizzando un test di Hardy-Weinberg equilibrio con la funzione GTAB. Tutte le analisi sono state effettuate utilizzando STATA SE 9.2. 2.5. L'etica approvazione La raccolta dei dati fenotipo e l'analisi per tutti i siti MRC-CFAS rientra nel campo di approvazione etica MREC, così come la raccolta di sangue per i siti diversi da Oxford (Comitato Cambridgeshire rif 99/5/22). La raccolta del sangue ohap è stata effettuata allo schermo incidenza e ha ricevuto l'approvazione etico locale a Oxford. L'analisi in corso e genotipizzazione sono stati approvati dal comitato etico PMCD. 3. Risultati ohap Agli intervistati è stato un po 'più giovani (77,9 vs 79,9 anni) e aveva punteggi MMSE più elevati rispetto al resto del MRC-CFAS (Tabella 1). Il numero di intervistati in ciascun allele SNP e gruppo MMSE sono presentati nella tabella 2. Distribuzione della popolazione per genotipo e punteggi MMSE raggruppati. Nei modelli di regressione logistica ordinata, aggiustati per età, sesso, anni di istruzione e di studio (Tabella 3), c'erano associazioni significative tra l'allele rischio LOAD e scarsa funzione cognitiva sia per il Serpina - cluster SNP adiacente (OR1.14, 95 CI : 1.011.64, p0.036). Così il carico associato alleli di rischio di rs505058 e rs11622883 sono stati associati con più povera funzione cognitiva nei nostri anziani campioni di popolazione, e questi effetti erano nella stessa direzione come previsto dalla Grupe et al. (2007) di studio. Non c'era alcuna associazione tra stato di ApoE e sia rs505058 (coefficiente di correlazione r0.0016) o rs11622883 genotipo (r0.0044). Odds ratio per gli alleli di rischio carico contro bassi punteggi MMSE raggruppate. 4. Funzione Discussione cognitive in età avanzata è un tratto moderatamente ereditabile, ma in precedenza solo il genotipo ApoE è stato chiaramente dimostrato di essere associati con la funzione cognitiva nella popolazione generale anziana. In questo studio abbiamo esaminato i cinque più promettenti nuovi polimorfismi identificati in un recente studio a livello di genoma di LOAD. Nella nostra analisi che copre 2768 le persone anziane da parte della popolazione coorti rappresentative, abbiamo dimostrato che due dei cinque polimorfismi implicati sono associati a più poveri funzioni cognitive, valutate con il punteggio MMSE raggruppati. I rs505058 polimorfismo sinonimo si trova in esone 7 del gene LMNA, che codifica per la proteina Lamina A / C. La famiglia lamin di proteine ​​interagiscono per rendere la matrice 2-dimensionale della lamina nucleare, adiacente alla membrana interna nucleare (Moir e Spann, 2001). Durante la mitosi la matrice lamina è reversibile decostruito a causa di fosforilazione proteica e quindi la struttura è pensato per essere coinvolti nella stabilità nucleare, la struttura della cromatina e anche l'espressione genica (Bridger et al., 2007, Moir e Spann, 2001). Le mutazioni nel gene portare a numerose malattie, tra cui forme di distrofia muscolare (Raffaele Di Barletta et al. 2000), cardiomiopatia (Araujo-Vilar et al. 2007) e familiare Lipodistrofia (Cao e Hegele, 2000). Inoltre, LMNA mutazioni sono implicati nella sindrome progeria di Hutchinson-Gilford (Denecke et al. 2006), una malattia rara con un fenotipo somigliante inizio di invecchiamento accelerato durante l'infanzia. (Huang et al. 2007) ha osservato che cellule sovra-espressione di LMNA provoca un tasso accelerato di perdita dei telomeri e diminuito la durata della vita replicativa nei fibroblasti. Questo è supportato da evidenze sperimentali che il gene è inattivato in alcuni tumori (Agrelo et al. 2005), per le sue caratteristiche soppressori come tumorali, che sono ipotizzabili per ridurre la proliferazione dei tessuti e la riparazione (Sharpless e DePinho, 2007) insieme, questa evidenza indica un possibile ruolo per LMNA mutazioni in invecchiamento fenotipi tramite forme proteina mutante, sovraespressione di wild-type LMNA o attraverso azioni tumore soppressione benefici. Inoltre la rara allele rs505058 è stata recentemente associata al diabete ad esordio tardivo in uno studio su larga scala (Duesing et al. 2008), che fornisce un'ulteriore prova che il gene è coinvolto in processi generali di invecchiamento. Il rs11622883 SNP non è una variante intragenica ma si trova nei pressi di un cluster di geni Serpina, più vicina alla SERPINA13. Il ruolo dei comuni serpine è nell'inibizione peptidasi, ma alcuni serpine può agire in ruoli nettamente diversi. Ad esempio, Maspin è considerato come un soppressore del tumore (Shams et al. 2006) e svolge un ruolo fondamentale nella prevenzione delle metastasi in seno e della prostata (Schaefer e Zhang, 2003). È interessante notare che il INK4 / locus ARF, che controlla sia la p53 e percorsi di soppressione del tumore Rb, è legato anche a invecchiamento fenotipi (Sharpless e DePinho, 2007). Inoltre GSC è il 3 gene più vicino all'interno della regione rs11622883 circostante, ed è un fattore di trascrizione homeobox. Il topo omologa di GSC è coinvolto nello sviluppo craniofacciale (Boucher et al. 2000), ma è interessante notare il gene umano è stato collegato al cancro, essere sovraespresso nella maggior parte dei tumori al seno umani (Hartwell et al. 2006). I risultati degli studi di associazione genetica dovrebbero essere considerati robusti solo se vengono replicati in popolazioni indipendenti. Punti di forza di associazione per il rs11622883 e rs505058 SNPs erano vicino studio ampio significato nel Grupe et al. (2007) studio GWA (p rispettivamente 0.000094 e 0,0002). Come deterioramento cognitivo è la caratteristica principale del carico, la probabilità a priori di questi polimorfismi essere associati con cognizione era relativamente alta. I nostri risultati sono coerenti con l'Grupe et al. (2007) lo studio e sono quindi suscettibili di essere robusto. Ulteriore lavoro è necessario per identificare il significato di queste associazioni in popolazioni indipendenti. Il punteggio MMSE è un indicatore semplice ma ben convalidato di funzioni cognitive, ampiamente utilizzato nella pratica clinica. Il punteggio MMSE mostra ereditabilità moderata (Swan et al. 1990), che lo rende una misura potenzialmente utile per esplorare gli effetti delle varianti genetiche comuni. I punteggi sono tipicamente asimmetrica, con la maggior parte degli intervistati segnando nel normale funzionamento fine della scala: il nostro raggruppamento dei punteggi nelle quattro raggruppamenti clinici consolidati avrebbe dovuto fornire una misura di esito valido che riflette scarsa funzione cognitiva. Dati in tutti i siti CFAS sono stati raccolti usando un protocollo di studio identici, ma i campioni di DNA sono stati raccolti a diverse onde di follow-up: in ohap circa tre anni nello studio, e negli altri quattro siti durante il sesto anno di follow-up. Le differenze di funzione cognitiva tra Oxford e gli altri siti possono riflettere differenze nella selezione dei partecipanti hanno chiesto di donare campioni di sangue (vedi Metodi). Nonostante le differenze nelle proporzioni di gruppi cognitivamente intatti e deteriorate inseriti nei vari sottocampioni ponderate, l'intera popolazione invecchiamento si riflette nei due set di campioni. Il Grupe et al. (2007) ha dimostrato che il GWA LMNA e Serpina associati SNPs erano indipendenti dallo stato ApoE. Nel nostro studio, non vi era alcuna correlazione tra ApoE e SNP stato per entrambi rs505058 (r0.0016) e rs11622883 (r0.0044). Tuttavia l'associazione della Serpina SNP associato a scarsa funzione cognitiva non era più significativa dopo aggiustamento per stato di ApoE (OR1.11, 95 CI: 0.981.27, p0.110), mentre il SNP associato LMNA è risultato essere robusta contro questa regolazione (OR1.33, 95 CI: 1.03, 1.72, P0.03). L'effetto sulla rs11622883 è probabilmente dovuto alla mancanza di potere piuttosto che un reale effetto, come la stima di dimensione dell'effetto per questo SNP ed il p-value sono stati solo marginalmente cambiato, ma questo dato richiede ulteriori studi in grandi popolazioni. Dopo aver identificato queste nuove varianti, il lavoro futuro dovrebbe mirare a chiarire i meccanismi di azione dei geni implicati. La comprensione di questi meccanismi di azione dovrebbe rivelare elementi della eziologia del danno cerebrale, con l'invecchiamento e LOAD. E 'probabile che molti più marcatori associati al deterioramento cognitivo emergeranno da successivi studi genome-wide, e dovranno essere stimati effetti combinati. Polimorfismi in LMNA e vicino il cluster genico Serpina sono associati con la funzione cognitiva nei campioni di popolazione più anziani studiati. Data l'elevata probabilità a priori di associazioni con LOAD è probabile questi risultati sono robusti, ma sono necessarie ulteriori replica. Meccanismi d'azione rimangono poco chiari, ma LMNA è stato implicato in un fenotipo di invecchiamento accelerato di progeria. Ringraziamenti Questo lavoro è sostenuto dal Peninsula College di Medicina e Odontoiatria Fondazione e concedere R01AG24233 dal National Institute on Aging. MRC CFAS è supportato da importanti riconoscimenti da parte del Medical Research Council e il Dipartimento della Salute. La raccolta di sangue per il Progetto Aging Oxford sano sono stati sostenuti dalla Fondazione Clothworkers. DCR è un Wellcome Trust Senior Fellow clinica. I finanziatori avevano alcun ruolo nel disegno dello studio, la raccolta e l'analisi dei dati, la decisione di pubblicare, o preparazione del manoscritto.