A D-vitamin receptor génpolimorfizmusainak jelentosége krónikus betegségek kialakulásában

A D-vitamin receptor génpolimorfizmusainak jelentosége krónikus betegségek kialakulásában Dr Gyorffy Balázs Doktori (Ph.D.) értekezés Témavezeto: Dr Szabó András Készült a Semmelweis Egyetem Krónikus betegségek gyermekkori prevenciója címu programjának keretében Programvezeto: Prof. Dr. Tulassay Tivadar, egyetemi tanár Budapest, 2004 1

Összefoglalás cím: A D-vitamin receptor génpolimorfizmusainak jelentosége krónikus betegségek kialakulásában szerzo: Dr Gyorffy Balázs témavezeto: Dr Szabó András SOTE I. Gyermekklinika, 2003 Endokrinológiai vizsgálatok arra utalnak, hogy a D-vitamin nagydózisú preventív adásával a T1DM rizikóját nagymértékben csökkenteni lehet. A D-vitamin receptor (VDR) polimorfizmusok összefüggése a fiatalkori diabétesz (T1DM) pathogenezisével nem tisztázott. A Tru9I polimorfizmus és T1DM kapcsolatát eddig egyáltalán nem vizsgálták. Vizsgálataim során ezért célul tuztem ki az öt VDR polimorfizmus prevalenciájának, prognosztikai szerepének és klinikai paraméterekkel (HbA Ic, diabétesz kezdete, BMI, mikoralbuminuria) való kapcsolatának vizsgálatát egyes típusú diabéteszes gyermekekben. Eredményeim arra utalnak, hogy a VDR gén BsmI, ApaI és Tru9I polimorfizmusainak együttes jelenléte nagymértékben növeli a diabétesz rizikóját magyar lányokban, de fiúkban nem. A VDR-nak a calcitrol hatásának közvetítése miatt központi szerepe van a PTH szintézis irányításában. Dializált betegekben ellentmondásos adatok jelentek meg a VDR polimorfizmusok lehetséges hatásairól. Vizsgálataim során célul tuztem ki az öt VDR polimorfizmus prevalenciájának, hatásainak és a mellékpajzsmirigy funkcióval való kapcsolatának a vizsgálatát hemodializált vesebetegekben. Az egyes polimorfizmusok prevalenciájában nem találtam különbséget a kontrollhoz viszonyítva. Az ApaI polimorfizmus nem teljesíti a Hardy-Weinberg feltételt, ami az "a" allél hordozóállapot és a veseelégtelenség rizikója közötti kapcsolatot valószínusít. A szérum ipth és a BsmI, ApaI és Tru9I polimorfizmusok kombinációja között nemfüggo összefüggést találtam a hemodializált betegekben. Az egyes VDR genotípusok egymásra, és a diabétesz, valamint a krónikus veseelégtelenség szövodményeinek kialakulására való együttes hatásának vizsgálatához a VDR 2

polimorfizmus haplotípusok, és az egyes allélok közötti linkage disequilibriumok vizsgálatát tuztem ki célul. Eredményeim alapján a BsmI, az ApaI és a Tru9I VDR polimorfizmusok linkage disequilibriumban vannak egymással. A két vizsgálati csoportban ezen SNP-k kombinációi vezetnek a kimutatott eltérésekhez, míg a linkage-ben levo egyes polimorfizmusok önmagukban nem rendelkeznek kimutatható hatással. Ezen lelet a linkage disequilibrium biológiai jelentoségére hívja fel a figyelmet. A VDR polimorfizmusok vizsgálata mellett in silico kutatásokat is végeztem, amelyek során a Hardy-Weinberg equilibriumot vizsgáltam. Mendeli öröklodésu genetikai polimorfizmusokat vizsgáló populációgenetikai vizsgálatok esetén mindig ellenorizni kell, hogy a Hardy-Weinberg feltétel teljesül-e. Tapasztalataim alapján számos szakcikkben nem közlik a HWE számolás eredményeit. Célul tuztem ki annak vizsgálatát, hogy tudományos közleményekben a kontroll csoportban a Hardy-Weinberg feltétel vizsgálatának elmaradása milyen mértékben kérdojelezi meg az eredményeket, illetve befolyásolja-e a levont következtetéseket. Tíz folyóiratból 540 cikkben számoltam újra a Hardy-Weinberg equilibriumot valamennyi csoportban, valamennyi genotípus megoszlásra. Összesen 211 olyan eltérést találtam 102 cikkben, ahol ezen eltérést a szerzok nem jelezték az adatok feldolgozása során. Ezen eltérésekbol 69 olyan, ahol a kontroll csoportban a számítás vagy elmaradt, vagy hibás volt. Ezen közleményekben nem teljesül a null-hipotézis, így valamennyi leírt következtetést egy új kontroll csoport bevonásával újra kell ellenorizni. Amennyiben a Hardy-Weinberg equilibrium nem teljesül egy adott betegcsoportban, a genotípus kapcsolatban állhat a betegséggel. Célom volt annak a vizsgálata, hogy a HWE számításának elmaradása a bi-allélikus, Mendeli öröklodésü polimorfizmusok esetén milyen mértékben befolyásolja a helyes összefüggések kimutatását. Az elemzés során a fenti cikkek között 142 olyan polimorfizmust találtam, ahol vagy az asszociációs vizsgálat genotípus eloszlása, vagy a betegcsoport nem teljesítette a Hardy-Weinberg feltételt. Ezen polimorfizmusok esetén a HWE számításával a következtetés függvényében a betegséggel való kapcsolatot megerosíteni, illetve új kapcsolatokat lehet kimutatni. 3

Summary title: The significance of the Vitadmin-D receptor gene polymorphisms in chronic diseases author: Balázs Gyorffy MD tutor: András Szabó MD DSc. SOTE Ist Department of Pediatrics, 2003 Recent publications suggest, that high dose Vitamin-D treatment can reduce the risk of the development of type I diabetes (T1DM). However, the role of the Vitamin D receptor (VDR) polymorphisms in the pathogenesis of T1DM is not determined. My aim was to determine the prevalence of the five known VDR polymoprhisms, and their correlation with clinical parameters (HbAIc, age at T1DM diagnosis, BMI, microalbuminuria), and their prognostical value in T1DM children. My results suggest, that the common presence of the BsmI, ApaI and Tru9I polymorphisms highly increases the risk of T1DM in girls, but not in boys. The VDR as a mediator of the effects of calcitriol has a central role in the regulation of the PTH synthesis. In dialysed patients controversary data is available about the influence of VDR polymorphisms on disease complications. My aim was to deremine the prevalence, effects and correlation with parathyroid function of the VDR polymorphisms in hemodialysed patients. No prevalence of a single polymorphism was different compared to the reference group. The ApaI polymorphism misses the HW law in patients, which suggests a correlation between carrier state of the a allele and risk on renal failure. The serum ipth was correlated to a combination of the BsmI, ApaI and Tru9I polymorphisms in male patients. My third aim was to calculate linkage disequilibrium between the VDR polymorphism alleles to assess the correlation between the combinations of VDR polymorphism haplotypes and T1DM and complications in renal failure. My results indicate a linkage disequilibrium between the BsmI, ApaI and Tru9I polymorphisms. In the investigated conditions the combinations of these polymorphisms were related to the increased risk, whereas no single 4

polymorphism alone had a significant effect. This finding demonstrates the biological importance of the linkage disequilibrium. I have extended my experimental investigations with the in silico study of the Hardy- Weinberg equilibrium. Population genetic studies investigating polymorphisms with Mendelian inheritance should always test the Hardy-Weinberg (HW) law. According to my experience several publications fail to present the results of the HW calculation. My aim was to determine, how the missing HW calulation in the control group of scientific publications questions the published results. I have re-calculated HW equilibrium for all sub-genotypes in 540 publications from 10 different journals. I have found all together 211 genotypes in 102 publications, where the deviation from the HW-law was not mentioned by the authors. 69 of these errors were in the control group, where the published results do not meet the null-hypothesis. Therefore the conclusion of these papers needs to be validated by investigating new reference groups. The missing HW equilibrium among the investigated patients indicate a relation between genotype and disease. My aim was to determine, how the missing HW calculation in bi-allelic polymorphisms reduces the detected correlations between genotype and disease. Among the above publications I have found 142 genotypes, where the distribution in an association study, or in the patient group do not fulfill the HW criteria. In these polymorphisms the calculation of the HW law can approve or detect a new correlation with the disease. 5

Tartalomjegyzék Összefoglalás 2 Summary 4 Rövidítésjegyzék 9 1. Irodalmi áttekintés 10 1.1. A D-vitamin receptor polimorfizmusai 10 1.1.1. A D-vitamin metabolizmusa és biológiai szerepe 10 1.1.2. A D-vitamin receptor 10 1.1.3. Egy nukleotidra kiterjedo génpolimorfizmusok (SNP) 11 1.1.4. A D-vitamin receptor gén polimorfizmusai 12 1.1.4.1. VDR gén-polimorfizmusok és a csontháztartás 14 1.1.4.2. VDR gén-polimorfizmusok és a parathormon szintézis szabályozása 16 1.1.4.3. VDR gén-polimorfizmusok és az immunrendszer 17 1.1.4.4. VDR gén-polimorfizmusok és a rosszindulatú daganatok 18 1.1.4.5. VDR gén-polimorfizmusok és az autoimmun diabetes 18 1.2. A Hardy-Weinberg equilibrium 20 1.3. Linkage disequilibrium génpolimorfizmusok között 22 2. Célkituzések 24 3. Módszerek 26 3.1. Betegcsoportok a genotípus vizsgálatokhoz 26 6

3.1.1. Diabéteszes betegek 26 3.1.2. Dializált betegek 26 3.1.3. Kontroll csoportok 27 3.2. Genotipizálás 27 3.2.1. DNS izolálás 27 3.2.2. PCR protokoll 27 3.2.3.1. Fok I polimorfizmus 28 3.2.3.2. Apa I és Taq I polimorfizmusok 29 3.2.3.3. Bsm I polimorfizmus 31 2.2.3.4. Tru9 I polimorfizmus 31 3.3. Vesebetegek PTH szintjének meghatározása 32 3.4. Adatgyujtési módszerek a Hardy-Weinberg equilibrium meghatározásához 33 3.5. A Hardy-Weinberg equilibrium számítása 33 3.6. A standardizált linkage disequilibrium koefficiens számítása 35 3.7. Statisztikai analízis 36 4. Eredmények 37 4.1. A VDR polimofizmusok eloszlása 37 4.1.1. Diabéteszes betegek 37 4.1.2. Dializált betegek 40 4.2. Hardy-Weinberg equilibrium 45 4.2.1. HWE vizsgálata a borbetegségekben 59 4.2.2. HWE vizsgálata a gasztroenterológiában 61 7

5. Diszkusszió 63 5.1. VDR polimorfizmusok szerepe 63 5.1.1. VDR polimorfizmusok diabéteszes gyermekekben 65 5.1.2. A BsmI polimorfizmus ismétlodésének jelentosége 65 5.1.3. VDR polimorfizmusok dializált betegekben 65 5.2. Hardy-Weinberg equilibrium 66 6. Eredmények összefoglalása 68 Köszönetnyilvánitás 70 Irodalomjegyzék 71 Saját közlemények jegyzéke 93 Függelék A: Eur J Endocrinol 2002 Függelék B: Orv Hetil 2003 FA FB Függelék C: J Invest Dermatol 2004 Függelék D: Kidney Int 2004 FC FD Függelék E: Gut 2004 FE Függelék F: J Am Soc Nephrol 2002 (absztrakt) FF 8

Rövidítésjegyzék BMD: csont ásványianyag tartalom BMI: testtömegindex CD: Crohn betegség CRC: kolorektális rák ESRD: végstádiumú vesebetegség HW: Hardy-Weinberg HWE: Hardy-Weinberg equilibrium IBD: gyulladásos bélbetegség ICA: szigetsejt-autoantitest ICU: intenzív osztály ipth: intakt parathormon JDF: Juvenile Diabetes Foundation LD: linkage disequilibrium LPL: lipoprotein lipáz MTHFR: methylentetrahydrofolát reduktáz PBC: primer biliáris cirrhosis PTH: parathormon RFLP: restrikciós fragmens hossz-polimorfizmus RXR: retinoid X receptor SNP: single nukleotid polimorfizmus T1DM: egyes típusú diabétesz T2DM: kettes típusú diabétesz UTR: át nem írt régió VDR: D vitamin receptor VDRE: D vitamin response element 9

1. Irodalmi áttekintés 1.1. A D-vitamin receptor polimorfizmusai 1.1.1. A D-vitamin metabolizmusa és biológiai szerepe A borben 7-dehidrokoleszterinbol a napfény hatására D 3 previtamin keletkezik. Ez D 3 -vitaminná alakul tovább, mely a májba szállítódik, ahol 25-hidroxi-vitamin-D 3 -á alakul. A vesében az 1-alfa-hidroxiláz segítségével 1,25-dihidroxi-vitamin-D 3 (calcitriol) keletkezik belole, míg a 24-hidroxiláz által 24,25-dihidroxi-vitamin-D3. A D-vitamin aktív metabolitja az 1,25-dihidroxi-vitamin-D 3. Fo hatása, hogy fokozza a kalcium és a foszfát felszívódását a belekbol, valamint a pajzsmirigyre hatva gátolja a parathormon (PTH) szekrécióját és a mellékpajzsmirigy proliferációját. A 24,25-dihidroxi-vitamin-D3 fiziológiás koncentrációban a porcnövekedésben valamint a csontátépülésben játszik eddig még nem teljes mértékben tisztázott szerepet. A D-vitamin fontos immunológiai hatásokkal is rendelkezik. In vitro kísérletekben immunoszuppresszív hatásait igazolták: redukálja a limfocita-aktivációt, proliferációt és a citokin produkciót [178]. Számos növekedési faktor szintézisét is szabályozza, az immunrendszert stimuláló és szuprimáló hatásait in vitro és in vivo vizsgálatok is bizonyítják. Epidemiológiai vizsgálatok az alacsony D-vitamin szint és tuberkolózis, rheumatoid arthritis, sclerosis multiplex, és az IBD közötti kapcsolatot írtak le [198]. Intervenciós vizsgálatok során bebizonyosodott, hogy a D-vitamin adás a fenti kórképekben a betegség lefolyását kedvezoen befolyásolja [198]. A D-vitamint pleiotrop hatásai miatt az immunrendszer és az endokrin rendszer találkozása -ként is jellemezhetjük [113]. 1.1.2. A D-vitamin receptor A calcitriol az intracelluláris D-vitamin receptoron keresztül (VDR) fejti ki hatását a gén-transzkripcióra [144] [23] (lásd 1. ábra). VDR-t eddig több mint harminc különbözo szövetben írtak le [198]. A VDR N-terminálisa DNS-köto domainként cink-ujj mintázatot tartalmaz, míg a C-terminális rész a ligand (a calcitriol) kötodéséért felelos. A calcitriol a sejtbe jutva kötodik a VDR-hez, majd a VDR aktív formája a retinoid X receptorral (RXR) 10

heterodimert alkotva jön létre. Ezt követoen lehetové válik a genomhoz való kapcsolódás, megindul a transzkripció. A calcitriol azonnali hatásaiért genomon kívüli mechanizmusok felelosek, melyek közül a cgmp akkumulációja és a VDR reorganizáció megjelenése bizonyított. A magi VDR receptorok mellett Normann és mtsai feltétlezik, hogy az azonnali hatásokat a D-vitamin egy feltételezett, a plazmamembránban elhelyezkedo receptora közvetíti [133] [135]. Továbbra is kérdéses azonban, hogy ez a receptor mely szövetekben helyezkedik el. A D-vitamin endokrin rendszer felépítését és a különbözo VDR-ek szerepét az 1. ábrán foglaltam össze. 1.1.3. Egy nukleotidra kiterjedo génpolimorfizmusok (SNP) A teljes humán genom szekvenciájának megismerése nyomán nyilvánvalóvá vált, hogy az eredmény csak egyetlen egyed teljes génállományát tárja fel, az egyes emberek ettol jelentosen eltéro nukleotid-sorrenddel rendelkeznek. Az egy konkrét helyen elhelyezkedo, egy nukleotidra kiterjedo, a populációban legalább 1%-os elofordulási gyakoriságot eléro variációkat nevezzük single nucleotide polymorphism (SNP) -nak. Ezekbol ma 4,5 millió ismert, számuk a hatékony módszereknek köszönhetoen naponta 5-10 ezerrel no. Várhatóan 10-15 millió lesz a teljes humán genomban lévo összes SNP-k száma. Ezeknek a polimorfizmusoknak nagy része nem kódoló területre esik. Mivel a meiózis során a crossing over nem random módon akárhol, hanem csak bizonyos helyeken fordul elo, ezért sok polimorfizmus egymással kapcsoltan fordul elo. Ez azonban nem jelenti feltétlenül, hogy a két polimorfizmus egymás mellett, vagy egy génen belül van, inkább egyes haplotípusokra, vagyis SNP-kombinációkra vonatkozik. Várható, hogy a linkage -nek köszönhetoen a 10-15 millió polimorfizmusból ki lehet majd szurni kb. 100-150 ezret, amelyeknek jelentosége lehet a különbözo betegségek kialakulása szempontjából. 11

1. ábra A D-vitamin - endokrin rendszer felépítése D 3 vitamin máj 25(OH)D 3 extrarenális 1,25(OH) 2D3 termelés a vese mint endokrin szerv: 25(OH)D3 24-a-hidroxiláz 1-a-hidroxiláz 24,25(OH) 2D 3 1,25(OH) 2D 3 gyors visszacsatolás PTH 24,25(OH) 2D 3 a keringésben 1,25(OH) 2D 3 a keringésben magi 1,25(OH) 2D 3 receptor (VDR) feltételezett membránreceptorok (24,25(OH) 2D3 és 1,25(OH) 2D3) további biológiai válaszok GENOMIKUS HATÁSOK GYORS HATÁSOK lassú visszacsatolás klasszikus célszervek: csont, bél, vese Ca 2+ és Pi szint emelkedés A szaggatott nyilak gátlást jelentenek. 1.1.4. A D-vitamin receptor gén polimorfizmusai 12

A D-vitamin receptor génjében eddig 5 olyan polimorfizmust azonosítottak, amelyek a VDR expresszióját befolyásolhatják. Elméletileg figyelembe véve a polimorfizmusok általános suruségét az emberi genomban, valamint a VDR gén méretét a VDR génjében még fel nem fedezett polimorfizmusok száma a 100-at is elérheti [180]. A VDR-ral dimereket alkotó RXR génjében eddig még nem írtak le funkcionális polimorfizmust. A VDR gén sematikus struktúráját, valamint az SNP helyeket a 2. ábrán mutatom be. A FokI SNP ("f") a második exonban található, eredményeként megváltozik a transzkripció iniciációs hely, és az "f" allélt hordozó egyénekben három aminosavval hosszabb VDR fehérjetermék készül a génrol [103] [122] [125]. A BsmI ("b"), az ApaI ("a") és a Tru9I ("u") polimorfizmusok intronokban helyezkednek el, azonban szekvenciaváltozások az intronokban befolyásolhatják a fehérje expresszióját. A TaqI polimorfizmus aminosavsorrend változással nem járó T / C szubsztitúció a kilencedik exon 1055-ös aminosavhelyén ("t" allél) [94] [139] [207]. A 3. ábrán összefoglaltam, hogy az egyes szervezeti szinteken milyen paramétereket befolyásolhatnak a VDR polimorfizmusok. A génbank szekvenciák tanulmányozása során kimutattam, hogy egy nagyobb, a BsmI polimorfizmust tartalmazó génszakasz a VDR génen belül repetitíven van jelen. Ezért PCR- RFLP módszerrel nem lehet eldönteni, hogy heterozigóta egyénekben egy vagy ketto BsmI restrikciós hely van-e jelen. Sok korábbi közlemény a BsmI polimorfizmus ezen jellegzetességét nem említette az adatok interpretációja során [57] [112] [139] [169] [171]. 13

2. Ábra A D-vitamin receptor génjének vázlatos felépítése Polimorfizmus BsmI FokI @45123 VDR DNS BsmI @110658 ApaI Tru9I TaqI C12q 1A 1B 1C 2 3 4 5 6 7 8 9 3 -UTR Az exonokat alul számokkal, az ismert restrikciós helyeket pedig felül jelöltem. [42] [54] [102] [111] [112] [117] [122] A VDR génjének 3 nem transzlált régiójában (3 untranslated region: 3 -UTR) 13 további variációt írtak le, amelyek jórészt a poly(a) ismétlodések számában különböznek [180], ezeknek azonban nincs eddig kimutatott összefüggése a klinikai kórállapotokkal. 3. ábra A VDR polimorfizmusok lehetséges hatásai [180] Szint VDR polimorfizmusok által befolyásolható paraméterek? mrns? mennyiség, stabilitás, splicing, izoformák, transzláció? fehérje? mennyiség, stabilitás, izoformák, protein-protein interakció (pld. RXR)? transzkripciós aktivitás (VDRE kötodés)? sejt? sejtnövekedés gátlása, T-sejtek és makrofágok aktivitása? szervezet? szérumparaméterek (pl. PTH, osteocalcin, kalcium)? a D-vitamin hatásai 14

A VDR génjében a haplotípusok azonosítása még nem történt meg. A jelenleg vizsgált polimorfizmusok anonymok, vagyis nem rendelkeznek direkt hatással. Emiatt valószínuleg további funkcionális jelentoséggel bíró polimorfizmusokkal kapcsoltan fordulnak elo, amelyek a VDR génjében akárhol elhelyezkedhetnek [180]. 1.1.4.1. VDR génpolimorfizmusok és a csontháztartás A D-vitaminnak kulcsfontosságú szerepe van a csontok normális kalcium-tartalmának fenntartásában, elsosorban a szérum kalcium-szint biztosításán keresztül. A D-vitamin receptor polimorfizmusok összefüggésben vannak mind a plazma calcitriol szinttel [140] [112], mind a vizeletbe való kalcium ürítéssel [136]. Ames és mtsai a FokI "FF" genotípus esetén "ff"-el szemben 41,5%-kal nagyobb kalcium-felszívódást mértek, ami 8,2%-kal nagyobb csont ásványianyag-tartalommal társult [5]. Dawson-Hughes és mtsai a BsmI "BB" variánsában alacsonyabb kalcium felszívódást mértek, mint a "bb" variáns esetén. Vizsgálataik szerint azonban ezt a különbséget magasabb kalcium-bevitellel csökkenteni lehetett [29]. A VDR polimorfizmusok ennek következtében összefügghetnek a csonttömeggel és a csontok ásványianyag tartalmával (BMD), amint azt több vizsgálat is bizonyította [40] [94] [104] [145] [168] [169]. A vizsgálatok az alábbi három klinikai következményt kutatták intenzíven: a csontnövekedés mértékét, a rachitis kialakulását és az osteoporosist. Lorentzon és mtsai a BsmI és a TaqI polimorfizmusok növekedésre kifejtett hatását vizsgálták [101] kaukázusi rasszhoz tartozó férfiakban. A "BB" genotípusúak születési hossza kisebb volt. Predikciós modelljük szerint a születési és prenatális hossz, a születési súly és a VDR polimorfimusok együtt a felnottkori magasságot 39%-ban befolyásolják, ahol a VDR polimorfizmusok izolált hatása 8% [101]. Minamitani és mtsai japán lányokban a TaqI polimorfizmus "Tt" genotípusában 4,4 cm-el magasabb növekedést találtak, mint a "TT" genotípussal rendelkezokben [122]. Más tanulmányok azonban [9] nem találtak összefüggést a VDR polimorfizmusok és a csontnövekedés között. Ferrari és mtsai a különbözo munkacsoportok eredményei közötti különbséget a környezeti faktorok figyelembevételével 15

magyarázták [39]: diétás kalciumfelvétel és kor szerint standardizálva mutattak ki összefüggést a BsmI polimorfizmus és a BMD között. Fischer és mtsai nigériai gyermekekben vizsgálták a rachitisre való hajlam összefüggéseit az ApaI, a TaqI, a BsmI és a FokI polimorfizmussal [42]. Eredményeik szerint a FokI "FF" alléllal rendelkezo gyermekekben körülbelül 10%-kal nagyobb valószínuséggel alakul ki rachitis csökkeno diétás kalciumbevitel alatt. A VDR polimorfizmusok és az osteoporosis kapcsolatát kiterjedten vizsgálták a nagy betegszámra való potenciális prognosztikai jelentoség felderítésére. Japán, fertilis korú nokön a "bbaatt" haplotípus 9,3%-kal magasabb BMD-vel jár, mint a leggyakoribb "BbAATt" haplotípus [179]. Ötven év feletti alanyokban Gomez és mtsai a VDR polimorfizmusok és a csonttömeg-csökkenés között mutattak ki összefüggést nok esetén, de azonos korú férfiakon nem [50]. Gross és mtsai szintén postmenopausalis nokön a FokI és a medencecsonttömegcsökkenés között találtak összefüggést [54]. Egyes tanulmányok nemcsak a csonttömeg-csökkenést vizsgálták, hanem a klinikai következményeket is: Langdahl és mtsai a BsmI polimorfizmus és az osteoporotikus csonttörések elofordulása között találtak kapcsolatot [94]. Sheehan és mtsai ír felnottekben a TaqI "tt" és a FokI "ff" genotípusok esetén nagyobb csont-turnovert találtak, ami alacsony BMD-hez vezet, és növelheti az osteoporosisra való hajlamot [166]. További tanulmányaikban [167] a "tt" genotípus esetén magasabb osteocalcin szintet igazoltak szintén ír betegeken. A VDR polimorfizmusok és az osteoporosis kapcsolatát vizsgáló más vizsgálatok nem találtak összefüggést a BsmI polimorfizmussal [168], illetve megállapították, hogy a kalciumfelvétel és a szérum calcidiol (25(OH)-vitamin-D3) jelentosen befolyásolja a BsmI polimorfizmus hatásait [10]. Az ellentmondások feloldására Gong és mtsai 75, korábban az osteoporosissal foglalkozó cikk adatait dolgozták fel egy meta-analízisben [51]. Megállapították egyrészt, hogy a VDR polimorfizmusok a BMD-re rendkívül eros hatással vannak, másrészt felhívták a figyelmet, hogy a hatást a nem genetikai faktorok és a genetikai heterogenitás nagymértékben befolyásolják. 16

1.1.4.2. VDR gén-polimorfizmusok és a parathormon szintézis szabályozása Több VDR polimorfizmusról is leírták, hogy hatással van a szérum PTH szintre: Carling és mtsai [19] a "bb" az "aa" és a "TT" genotípusokban magasabb PTH szintet találtak. Lorentzon és mtsai az "Aa" genotípusban magasabb PTH és alacsonyabb osteocalcin szintet mértek [155]. Más szerzok azonban [24] a BsmI polimorfizmus "BB" genotípusa esetén mértek magasabb PTH szintet. A FokI polimorfizmus és a mellékpajzsmirigy-funkció között nem találtak összefüggést [25]. Összefüggést találtak a mellékpajzsmirigy kalcium-terhelésre adott válasza [207] és a kalcium-érzékelo fehérje, valamint a VDR polimorfizmusok között [20] [19]. Vesebetegségben a vezeto halálok a cardiovascularis morbiditás [12], amelyben szerepet játszik az emelkedett foszfát szint is. A hyperfoszfatémia fokozott arteria coronaria - és szívbillentyu-meszesedéshez [151], arritmia-hajlamhoz, vezetési zavarokhoz [157], myocardialis fibrosishoz [99] és más szövetek calcificatiojához vezet [88]. A hiperfoszfatémia gátolja a 25(OH)-vitamin D 3 átalakulását aktív kalcitriollá [146]. A csökkent kalcitriol és a magasabb foszfor szintek a D-vitamin - PTH feedback mechanizmus zavarához, a mellékpajzsmirigy proliferációjához és a PTH szekréció fokozódásához vezetnek, végül másodlagos hiperparathyreosis alakul ki. A VDR polimorfizmusok prognosztikai szerepe vesebetegeknél a legjelentosebb, mivel a vesefunkció beszukülése foszfátretencióhoz is vezet. Bár primer hyperparathyreosisban a mellékpajzsmirigy funkciója és a VDR polimorfizmusok között egyértelmu összefüggést találtak [169], a végstádiumú vesebetegekben (ESRD) végzett kutatások alapján ellentmondásos a BsmI polimorfizmus és a PTH szintézis kapcsolata. Míg Chudek és mtsai a BsmI és a hyperparathyreosis között [24], mások éppen a hypoparathyreosissal figyeltek meg korrelációt. Fernandez és mtsai a "BB" genotípussal rendelkezo betegekben alacsonyabb ipth szintet mértek [37]. Yokoyama és mtsai az ApaI fontosságát hangsúlyozták a BsmI-el szemben ESRD páciensekben [208]. Vizsgálataikban az "aa" genotípus és a PTH válasz között találtak összefüggést. Nemrég Marco és mtsai összefüggést mutattak ki a dialízis kezelésben részesülo betegek túlélése és a BsmI polimorfizmus között. Ok a FokI polimorfizmust is vizsgálták, de nem találtak kapcsolatot a klinikai paraméterekkel [111]. 17

1.1.4.3. VDR gén-polimorfizmusok és az immunrendszer A D-vitamin fontos immunmoduláló hatásokkal is rendelkezik. Eddig kimutatták, hogy csökkenti a limfocita aktivációt, proliferációt és a citokin produkciót, bár a pontos hatásmechanizmus még nem ismert [178]. Idos emberekben és urémiás betegeknél a kalcitriol immunrendszert stimuláló hatását írták le. Az aktivált makrofágok által termelt D-vitamin egy negatív-feedback mechanizmus részeként szabályozhatja a gyulladást [62]. Nemcsak az alacsony D-vitamin szint, illetve bizonyos VDR allélok és a mycobacteriális fertozés között mutattak ki összefüggést, hanem akkor is javult az antitest-mediálta immunitás, amikor a D- vitamint oltások során adjuvánsként alkalmazták [62]. Mindezek arra is utalnak, hogy a D- vitamin-vdr komplex transzkripciós aktivitása a CD4+ T-helper sejtek által irányított sejtes immunválaszban is szerepet játszhat [62]. A VDR polimorfizmusok kapcsolatát kimutatták Graves betegséggel [7]. Két magyar tanulmányban [57] [89] a VDR polimorfizmusok és a primer biliáris cirrhosis (PBC) között találtak kapcsolatot. PBC-ben a celluláris és a humorális immunitás zavarai együtt lépnek fel - csökkent T-suppressor sejt funkció, IgM és IgG emelkedés, - és vezetnek a kis intrahepaticus epeutak gyulladásához, majd az epeutak pusztulása után a cirrhosishoz. 1.1.4.4. VDR gén-polimorfizmusok és a rosszindulatú daganatok A VDR polimorfizmusok szerepét kutató kiterjedt tumorgenetikai vizsgálatok során Hamasaki és mtsai japán férfiakban a TaqI polimorfizmus és a prosztatarák, valamint a benignus prosztata hiperplázia között mutattak ki összefüggést [58]. Egy német kutatócsoport nemcsak a TaqI-el, de a FokI-el is talált kapcsolatot [26]. Kim és mtsai a colorectalis adenomáknak a BsmI polimorfizmus "BB" genotípusával járó csökkent rizikóját írták le [83]. Speer és mtsai magyarországi kutatásai az erbb-/her-2 oncogének expressziójával, valamint a végbélrák prognózisával mutattak ki összefüggést [171]. Eközben más vizsgálatok [143] nem találtak összefüggést a colorectalis adenomák elofordulása és a FokI polimorfizmus jelenléte között. 18

Ingles és mtsai [77] az emlorák és a BsmI és a FokI polimorfizmus között mutattak ki összefüggést. Egy másik vizsgálatban az ApaI és a TaqI szerepét emelik ki a FokI-el szemben [28]. Egy olasz kutatócsoport a BsmI polimorfizmus "bb" genotípus ában négyszer nagyobb valószínuséggel talált emlorákos betegekben metasztázist, mint a "BB" genotípusban [158]. 1.1.4.5. VDR gén-polimorfizmusok és az autoimmun diabétesz A Diabetes Epidemiology Research International Group vizsgálatai során 22 országból 50 millió gyermeket vizsgáltak meg 1978 és 1980 között [31]. Fordított összefüggést találtak az egyes típusú diabetes (T1DM) és az éves napsütéses órák száma között: az egyenlítotol távolodva fokozatosan nott a T1DM elofordulása. Hasonló földrajzi eloszlást figyeltek meg két másik autoimmun betegség a reumatoid arthritis és a multiplex sclerosis esetén is. Három további populációvizsgálatban tanulmányozták a csecsemokori D-vitamin-adás és a T1DM kapcsolatát. Az EURODIAB [35] vizsgálatban az élet elso évében adott D- vitamin és a 15 éves korig kialakuló T1DM közötti kapcsolatot vizsgálták 820 T1DM-es betegben és 2335 kontrollban. A szerzok azon gyermekek között, akik D-vitamin pótlásban részesültek, alacsonyabb T1DM prevalenciát találtak. A Stene és mtsai által közölt második tanulmányban [172] az anya által a terhesség során fogyasztott tokehalmáj-olaj és a 15 éves korig kialakuló T1DM között mutattak ki fordított összefüggést norvég gyermekekben. Ezekben a vizsgálatokban azonban nem mérték a kapott D-vitamin mennyiségét. A harmadik vizsgálatba 10821 gyermeket vontak be Finnországban [76]. A protokollok változása miatt Finnországban 1964 és 1975 között folyamatosan csökkent az ajánlott D-vitamin mennyisége. A szerzok a kapott napi D-vitamin mennyisége alapján három csoportba osztották a gyermekeket (alacsony<2000 IU, közepes ~2000 IU és magas>2000iu). Fordított összefüggést találtak nemcsak a D-vitamin-adás gyakorisága, hanem a kapott D-vitamin mennyisége és a 30 éves kor elott kialakuló T1DM kockázata között is. A több mint 20 év alatt kifejlesztett nem-obes diabéteszes (NOD) egérmodellben az egerekben kialakuló diabétesz oka a pancreas béta-sejtek T-sejt mediált autoimmun pusztulása. Az emberi betegségre jellemzo keringo autoantitestek és a leukocita-infiltráció (insulitis) is jelen van ezekben az egerekben. A diabétes tünetei, így a polidipszia, poliuria és a 19

súlyvesztés kizárólag külso inzulin adásával védheto ki. Mathieu és mtsai 1992-ben írták le eloször [114], hogy 1,25(OH) 2 D 3 -al sikerült az insulitis kialakulását gátolni: míg a kezeletlen egerek 75%-ában 100 napos kor elérése elott kialakul, addig a D-vitamin-kezelteknek erre a korra mindössze 42%-a betegszik meg. További vizsgálataikban nemcsak a D-vitamint, de hiperkalcémiát nem okozó analógját, az 1,25(OH) 2-20-epi-22-oxa-24,26,27- triszhomovitamin D (KH1060)-t is vizsgálták [115]. A KH1060 dózisának 0,4? g/kg-ra való emelésével végül a diabetes kialakulását 11%-ra tudták csökkenteni [116]. Zella és mtsai [196] NOD egerekben a T1DM kialakulását 100%-osan meg tudták akadályozni, amikor az orálisan kapott napi 50ng D-vitamin adagot rögtön a szoptatás végétol alkalmazták. Továbbra is kérdés, hogy mely D-vitamin koncentrációk szükségesek a T1DM megelozéséhez. A jelenlegi amerikai ajánlás (5-25? g/nap) felso értéke például a finnországi vizsgálatban hatásosnak talált mennyiségnek mindössze a fele [61]. Ezen alacsonyabb dózisok hatásosságát eddig nem sikerült bebizonyítani. Fennáll a lehetoség, hogy a különbözö VDR genotípusok különbözo D-vitamin koncentrációk esetén vezethetnek fokozott, vagy csökkent rizikóhoz. Egyes feltételezések szerint a D-vitamin módosíthatja a pancreas ß sejtek immunmediált pusztulását. Intervenciós vizsgálatok során bebizonyosodott, hogy a D-vitamin adás javítja a glükóz-homeosztázist cukorbetegekben [198]. Az eredményeket az is alátámasztja, hogy állatkísérletes és humán vizsgálati eredmények szerint a D-vitamin hiány az inzulin elválasztást rontja, amely hatás D-vitamin adásával reverzibilis [15] [16] [134]. In vitro a D vitamin immunszuppresszív hatással rendelkezik, redukálja a limfocita aktivációt, proliferációt és citokin produkciót [160] [178], így befolyásolhatja a pancreas ß-sejtek immun-mediált pusztulását is. A pancreas ß-sejtek aktív VDR-t expresszálnak, igazolva a D vitamin közvetlen hatását a sejtekre [95]. A VDR polimorfizmusok hatással vannak az inzulin-elválasztásra [68]. A kettes típusú diabetes (T2DM) és a BsmI polimorfizmus között mutattak ki összefüggést [170], bár egy másik tanulmány [203] nem talált korrelációt a T2DM és a BsmI, ApaI és a Tru9I VDR polimorfizmusok között. 20

A T1DM-re való hajlam és a BsmI, ApaI, valamint a TaqI polimorfizmusok kombinációi között találtak összefüggést európai német [139] és ázsiai indiai [117], illetve tajwani [22] populációkban. Pani és mtsai eredményei szerint az "At", a "Bt" és a "BAt" növelték a T1DM rizikóját, míg az "AT" és az "at" csökkentették. [139]. Ban és mtsai [8] japán populációban találtak kapcsolatot a FokI és a T1DM rizikója között. Továbbra sem tisztázott azonban, hogy a VDR polimorfizmusok milyen mértékben járulnak hozzá a T1DM kialakulásához, illetve, hogy az egyes allélok mekkora rizikót jelentenek. 1.2. A Hardy-Weinberg equilibrium Az elmúlt években a génpolimorfizmus vizsgálatokkal foglalkozó tudományos közlemények száma ugrásszeruen megnott. Sok vizsgálatban azonban egymással akár teljesen ellentétes eredményt találtak. Ennek a hátterében a genotipizálás során fellépo technikai hiba, a statisztikai feldolgozás során fellépo értékelési hiba, vagy a vizsgálati anyag különbözo megválasztása állhat. Egy gyakran fellépo általános statisztikai hiba a Hardy-Weinberg szabály vizsgálatának elhagyása. "A Mendeli öröklodés lehetové teszi a fenotípusvariációk fennmaradását a populációban, és a genetikai folyamatok önmagukban Mendeli öröklodés során nem vezetnek a populációban a génfrekvenciák változásához"- ezen elméletet Hardy és Weinberg egymástól függetlenül publikálták 1908-ban [60] [187]. A Hardy-Weinberg szabály [173] egy olyan matematikai állítás, amely a génfrekvenciák és a genotípusfrekvenciák kapcsolatát írja le. Egy véletlenszeruen párosodó diploid populációban a génfrekvenciák és genotípus frekvenciák generációról generációra nem változnak, ha a párosodás véletlenszeru, és mutáció, szelekció (valamely genotípus több utódot hagy, mint egy másik genotípus, ennek oka vagy a szaporodás vagy az életesélyek javulása lehet) és migráció (egyedek mozgása egyébként izolált populációk között), valamint az úgynevezett random drift (egy gén elofordulásának véletlenszeru változása a populációban, jellegzetes példája, amikor az alanyok egy csoportja valamilyen természeti akadály révén szeparálódik a populáció többi tagjától) nem jelentkezik. A szabály a populációgenetika egyik alappillére, amely megközelítloleg igaz egy kis létszámú populációra, és a populáció méretének növekedésével no a pontossága. Amennyiben a 21

frekvenciák valamilyen oknál fogva megváltoznak, a várt equilibrium egyetlen generációnyi véletlen párosodás során helyreáll. A Hardy-Weinberg equilibrium (HWE) számolása lehetové teszi a panmixia és az evolúciós állandóság bizonyítását, valamint képviseli a null hipotézist, amihez populációgenetikai vizsgálatokban a genotípus frekvenciákat viszonyítani kell. A HW törvény alapján ki lehet számitani, hogy mennyi heterozigóta lesz a populációban (lásd 4. ábra). Ha egy allél gyakori, akkor a genotípusok eloszlása a megfelelo homozigóta variáns javára eltolódik. 4. ábra Az allél- és a génfrekvenciák közötti kapcsolat a populációban a Hardy-Weinberg törvény alapján 1 0,8 AA BB genotipusfrekvencia 0,6 0,4 0,2 0 AB 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 allélfrekvencia A HWE egy génen belül több lokuszban való vizsgálata teszi lehetové, hogy egy bonyolult betegség esetén az oki polimorfizmust a betegség hátterében megtaláljuk. Ez az egyes gének közötti, linkage disequilibrium által létrehozott eltérés azonban csak heterogén genetikai hátteru betegségek esetén jöhet létre. A kettonél több alléllal rendelkezo polimorfizmusok esetén a 22

HWE-tol való eltérés nem feltétlenül bizonyíték a polimorfizmus és a betegség közötti kapcsolatra, ezért ebben az esetben a HWE számolása sem indokolt [132]. 1.3. Linkage disequilibrium génpolimorfizmusok között Egy polimorfizmusnak önmagában nem biztos, hogy van szerepe egy adott kórkép kialakulásában. Sok polimorfizmus kapcsoltságban (linkage disequilibriumban - LD) áll egy vagy több másik polimorfizmussal. A több allél által alkotott haplotípusok általában jelentos biológiai hatással rendelkeznek. Az LPL génjében például több tanulmány [131] [154] is LD szigeteket mutatott ki, ahol az egymással kapcsoltságban elhelyezkedo polimorfizmusok koncentrálódnak. Ennek elonye, hogy a haplotípusok azonosítása után már csak néhány polimorfizmust kell vizsgálni, hogy megadjuk az egyed genetikai ujjlenyomatát. Azonban az, hogy a kapcsolt allélok közül ki tudjuk választani a valóban oki tényezot, további funkcionális vizsgálatokat igényel. 5. ábra Az eloszló haplotípusok jelentosége egy képzeletbeli gén esetén gén: promoter kódoló terület 3 -UTR allélok: + / - + / - + / - alany A B haplotípusok: 1: - / - / - 2: + / + / + 3: - / - / + 4: + / + / - mrns 11 22222222 33333 44444 Három SNP kombináció két alanyban, akik mindketten heterozigóták mindhárom polimorfizmusra, azonban két különbözo haplotípussal rendelkeznek. A + egy pozitív 23

hatású (pld. sok mrns képzodik), míg a - negatív hatású allélt jelöl. A promoter terület szabályozza a termelést, míg a 3 -UTR terület szabályozza a stabilitást. Az A alanynak kevesebb lehet az adott fehérjébol, mint a B alanynak. Mindezt egyetlen genotípus vizsgálatával nem lehetne kimutatni. Az 5. ábrán egy képzeletbeli gén szerkezete látható, amely rendelkezik promoter, kódoló és egy 3 -UTR területtel. A promoter és a 3 -UTR terület befolyásolhatják az mrns szintjét (a produkciót, illetve a stabilitást), a kettojük interakciója pedig befolyásolja a fehérjekészítéshez rendelkezésre álló mrns mennyiségét. Az 5. ábrán csak egy bizonyos allélkombináció teszi lehetové a biztosan elegendo fehérje szintézisét. Fontos kiemelnem, hogy itt az egyes genotípusokban nincsen különbség, minden hatásért kizárólag a haplotípusok a felelosek. 24

2. Célkituzések 1. VDR polimorfizmusok az egyes típusú diabetes pathogenesisében A VDR polimorfizmusok szerepe a fiatalkori diabétesz pathogenezisében nem tisztázott. A Tru9I polimorfizmus és T1DM kapcsolatát eddig egyáltalán nem vizsgálták. Eközben endokrinológiai vizsgálatok arra utalnak, hogy a D-vitamin nagydózisú adásával a T1DM rizikóját nagymértékben csökkenteni lehet. Vizsgálataim során ezért célul tuztem ki az öt VDR polimorfizmus prevalenciájának, prognosztikai szerepének és klinikai paraméterekkel (HbA Ic, diabétesz kezdete, BMI, mikoralbuminuria) való kapcsolatának vizsgálatát egyes típusú diabéteszes gyermekekben. 2. VDR polimorfizmusok és a dializált betegek szövodményei A D-vitamin receptornak (VDR) a kalcitrol hatásának közvetítése miatt központi szerepe van a PTH szintézis irányításában. Dializált betegekben ellentmondásos adatok jelentek meg a VDR polimorfizmusok lehetséges hatásairól. Emellett jelenleg még nincsenek adatok az újabban felfedezett Tru9I és TaqI polimorfizmusok mellékpajzsmirigyre gyakorolt hatásáról. Vizsgálataim során célul tuztem ki az öt VDR polimorfizmus prevalenciájának, hatásainak és a mellékpajzsmirigy funkcióval való kapcsolatának vizsgáltát hemodializált vesebetegekben. 3. Hardy-Weinberg equilibrium mint null-hipotézis Mendeli öröklodésu genetikai polimorfizmusokat vizsgáló populációgenetikai vizsgálatok esetén mindig ellenorizni kell, hogy a Hardy-Weinberg feltétel teljesül-e. Tapasztalataim alapján azonban számos szakcikkben nem közlik a HWE számolás eredményeit. Célul tuztem ki annak a vizsgálatát, hogy tudományos közleményekben a kontroll 25

csoportban a Hardy-Weinberg feltétel vizsgálatának elmaradása milyen mértékben kérdojelezi meg az eredményeket, illetve, hogy ez hogyan befolyásolja az adott vizsgálat konkluzióit. 4. Hardy-Weinberg equilibrium jelentosége a betegség - genotípus kapcsolatban Amennyiben a Hardy-Weinberg equilibrium nem teljesül az adott betegcsoportban, a genotípus kapcsolatban van a betegséggel. Célul tuztem ki annak vizsgálatát, hogy a HWE számításának elmaradása a bi-allélikus, Mendeli öröklodésü polimorfizmusok esetén milyen mértékben befolyásolja a helyes összefüggések kimutatását. 26

3. Módszerek 3.1. Betegcsoportok a genotípus vizsgálatokhoz 3.1.1. Diabéteszes betegek A T1DM vizsgálatához a Semmelweis Egyetem I-es Gyermekklinikájára járó 107 gyermektol (57 fiú/50 lány) vettünk mintát. A betegek már legalább öt éve diabéteszesek voltak. Valamennyi beteg ICA autoantitest pozitív volt (JDF egység >10). A diabetes kezdetekor a betegek életkora 1 és 14 év között mozgott, az átlag 5,8±3,2 év volt. Az átlagos BMI 17±2,3 kg/m 2 volt. A BMI értékeket a korspecifikus percentilis görbékhez viszonyítva valamennyi gyermek a 25-75 percentilis tartományban volt. Mikroalbuminuria a betegek 34%- ában fordult elo, a szérum HbAIc szint 7,87±1,05 volt. A fiúk és a lányok között nem voltak különbségek. 3.1.2. Dializált betegek A dializált betegek vizsgálatába 99 (57 férfi/42 no), a budapesti Bajcsy-Zsilinszky kórházban dializált vesebeteget vontunk be. A betegeket Haemophan membránnal (Gambro, Svédország) dializálták heti három alkalommal négy órán át. Az ESRD okai voltak: diabetikus glomerulopáthia (n=17), pyelonephritis (n=13), glomerulonephritis (n=15), polycisztás vesebetegség (n=14), vaszkuláris vesebetegség (n=17) és egyebek (n=23). A dialízis kezdetekor a kor 56±14 év volt. A betegek átlagos BMI értéke 25,0±4,3 kg/m 2 volt. A betegek calcitriol ellátottsága a PTH szinttol függo volt, a terápia során a kóros értéket meghaladó betegek heti három alkalommal 0,5 µg kalcitriol kezelést kaptak. A mintagyujtés kezdetén a betegek tájékoztatás után írásbeli beleegyezésüket adták a minták diagnosztikus és tudományos célú felhasználásához. Az adatfeldolgozás során minden minta egy háromjegyu kódot kapott, a további analízisek során ezt használtam, a beteg nevének említése nélkül. Egy független intézeti etikai bizottság jóváhagyta a vizsgálatsorozatokat. 27

3.1.3. Kontroll csoportok A genetikai variánsok prevalenciájához a kontroll értéket 183 egészséges véradó mintája szolgáltatta (98 férfi és 85 no). Valamennyi beteg és kontroll magyar állampolgár, valamint budapesti vagy Pest megyei lakos volt. 3.2. Genotipizálás 3.2.1. DNS izolálás A vért EDTA-K3 csövekben gyujtöttük, és -20 C-on tartottuk a DNS izolálásáig. A DNS-t standard proteináz K emésztés, fenol-kloroform extrakció és ethanol precipitáció segítségével izoláltuk [121]. 3.2.2. PCR protokoll A DNS-t standard PCR technikával amplifikáltam. A 4 perces 94 C fokos kezdo denaturálás után a mintákat 35 cikluson át sokszorosítottam, amely ciklusok 30 másodperces 94 fokos denaturálásból, 30 másodperces annealingbol (a homérsékleteket lásd lent) és 30 másodperces 72 fokos extenziós fázisból álltak. Egy 4 perces 72 fokos szakasz volt a program végso lépése. A restrikciós endonukleázokkal való emésztés után a végterméket 0,4 mg/l ethidium bromidot tartalmazó 2%-os agaróz gélen futtattam meg. A polimorfizmusokat UV fénnyel való megvilágítás alatti fotóval dokumentáltam. Az emésztés hatásfokának ellenorzését egy belso kontrollal végeztem. Akey és mtsai véletlenszeru tesztek segítségével bebizonyították [3], hogy már néhány százalékos genotipizálási hiba is drámai következményekkel járhat az asszociációs vagy kapcsoltsági vizsgálatok eredményére. Ezért egy véletlenszeruen kiválasztott csoportot (a minták kb 10%-át) ismételten is megmértünk, hogy ellenorizzük a méréseket. Nagybetuvel jelöltük a hasítóhely jelenlétét, kisbetuvel a hiányát. Az egyes allélokat a restrikciós endonukleázok elso betujével jelöltük, kivéve a Tru9Iet, ahol u -t használtunk. 28

3.2.3. Fok I polimorfizmus Az egyik primer szekvenciája: 5-AGC TGG CCC TGG CAC TGA CTC TGC TCT- 3, a második primer szekvenciája: 5-ATG GAA ACA CCT TGC TTC TTC TCC CTC-3 [122] volt, a primer kapcsolódási homérséklet 60 C. Öt egység Fok I restrikciós endonukleázt (Promega Corp., Madison, WI, USA) és 1,5 µl buffert adtam 10 µl PCR termékhez. Az emésztés 37 C-on, egy éjszakán át zajlott. A FokI allélokat F -el és f -el jelöltem (lásd 6.ábra). 6. ábra. A FokI restrikciós endonukleázzal emésztett PCR termékek gélelektroforetikus futtatás utáni inverz képe. A mintáknak megfelelo genotípust a megfelelo betukombinációval jelöltem, ahol a kisbetu a restrikciós hely jelenlétét, a nagybetu pedig hiányát jelöli. 29

A felsokszorozott szakasz a Genbank (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/) AC004466 -es accession jelu [128] szekvencia 11963-as pozíciójánál kezdodik, a hossza 265 bázispár. A FokI enzim a 12019-es pozíciónál kötodik (GGATG(N)9^). 3.2.4. Apa I és Taq I polimorfizmusok 7. ábra. Az ApaI restrikciós endonukleázzal emésztett PCR termékek gélelektroforetikus futtatás utáni inverz képe. A mintáknak megfelelo genotípust a megfelelo betukombinációval jelöltem, ahol a kisbetu a restrikciós hely jelenlétét, a nagybetu pedig hiányát jelöli. 30

Az Apa I és a Taq I polimorfizmusok detektálására két közös primert használtam: 5- CAG AGC ATG GAC AGG GAG CAA-3 és 5-GCA ACT CCT CAT GGC TGA GGT CTC-3. A primerek kapcsolódási homérséklete 70 C volt. Az Apa I-el (GGGCC^C, F. Hoffmann-La Roche Inc., Nutley, New Jersey, USA) való emésztés során 10 egység enzimet adtam 10µl PCR termékhez, majd 4 órán át 30 C-on inkubáltam a keveréket. Az Apa I allélokat "A"-val és "a"-val jelöltem (lásd 7.ábra). A Taq I enzimbol (T^CGA, MBI Fermentas Inc., St.Leon-Rot, Germany) 3 egységet adtam a PCR termékhez, majd 4 órán át 65 C-on inkubáltam a keveréket [155]. A Taq I allélokat T -vel és t -vel jelöltem (lásd 8.ábra). A 740 bázispár hosszú amplifikált szekvencia AC004466-es Genbank bejegyzés 111403-as pozíciójánál kezdodik, és a 112143-s pozíciónál végzodik. Apa I-es emésztés 31

után egy 530 és egy 210 bázispár hosszú szakasz keletkezik. A Taq I két kötohellyel is rendelkezik, az egyik egy 495 és 245 bázispár hosszú fragmenst hoz létre, a másik amelyik az SNP helyen van- hatására a 495-ös szakasz tovább bomlik egy 290 és egy 205 bázispár hosszú szakaszra. 8. ábra. A TaqI restrikciós endonukleázzal emésztett PCR termékek gélelektroforetikus futtatás utáni inverz képe. A mintáknak megfelelo genotípust a megfelelo betukombinációval jelöltem, ahol a kisbetu a restrikciós hely jelenlétét, a nagybetu pedig hiányát jelöli. 3.2.5. Bsm I polimorfizmus Az egyik primer szekvenciája: 5-AGT GTG CAG GCG ATT CGT AG-3, a második primer szekvenciája: 5-ATA GGC AGA ACC ATC TCT CAG-3 volt, a primer kapcsolódási homérséklet 65 C volt. Öt egység Bsm I restrikciós endonukleázzal (GAATGCN^, Qbiogene Inc., Heidelberg, Germany) emészttettem 65 C-on 4 órán át [169]. A Bsm I allélokat B -vel és b -vel jelöltem (lásd 9.ábra). A felsokszorozott szakasz a AC004466-es Genbank bejegyzés 45007-es és 45198- as illetve a 110543-as és a 110734-es pozíciói között található. A teljes mérete 191 bázispár, sikeres emésztés után egy 115-ös és egy 76-os fragmens keletkezik. Az egyik BsmI vágóhely (GAACTGgg^) a 45123-as, a másik a 110658-as pozíciónál van. 32

9. ábra. A BsmI restrikciós endonukleázzal emésztett PCR termékek gélelektroforetikus futtatás utáni inverz képe. A mintáknak megfelelo genotípust a megfelelo betukombinációval jelöltem, ahol a kisbetu a restrikciós hely jelenlétét, a nagybetu pedig hiányát jelöli. 3.2.6. Tru9 I polimorfizmus Az egyik primer szekvenciája: 5-TGA GGT TTC TTG CGG GCA GGG TA-3, a második primer szekvenciája: 5-CAG GGC CGC CCC TCT TTG GA-3 volt, a primer kapcsolódási homérséklet 72 C volt. Öt egység Tru9 I restrikciós endonukleázzal (Promega Corp., Madison, WI, USA) emésztettem 65 C-on 4 órán át. A primereket a Primer3 software (http://www-genome.wi.mit.edu/genome_software/other/primer3.html) segítségével terveztem a AC004466-as Genbank szekvenciára [128] [186]. A felsokszorozott szakasz 212 bázispár hosszú, és a 90260-as pozíciónál kezdodik. A Tru9 I allélokat U -val és u - val jelöltem (lásd 10.ábra). 33

10. ábra. A Tru9I restrikciós endonukleázzal emésztett PCR termékek gélelektroforetikus futtatás utáni inverz képe. A mintáknak megfelelo genotípust a megfelelo betukombinációval jelöltem, ahol a kisbetu a restrikciós hely jelenlétét, a nagybetu pedig hiányát jelöli. 3.3. Vesebetegek PTH szintjének meghatározása A genotipizáláshoz a vérmintát a többi laborparamé ter meghatározásához levett vérrel egyidejuleg, 1999 és 2002 között négyhavonta gyujtöttük. Az emberi intakt PTH meghatározásához a szendvics-immunlumineszcenciás immunanalitikai módszert használtuk [11], a módszer szenzitivitása 0.5 pmol/l. Átlagosan 6 (5-7) alkalommal mértük meg ezt a paramétert minden betegnél. A mérések átlagát viszonyítottam a genotípushoz. A PTH értékek alapján a betegeket három csoportba osztottam: alacsony (<12 pmol/l), közepes (12 és 60 pmol/l között) és magas Ipth (>60 pmol/l) csoportok [37]. (Laboratóriumunkban az egészséges kontrollérték 5,6 pmol/l alatti). A szérum foszfor, kalcium és egyéb rutin laboratóriumi paramétereket egy Hitachi 712 klinikai kémiai automatával határoztuk meg. 3.4. Adatgyujtési módszerek a Hardy-Weinberg equilibrium meghatározásához Az egyes folyóiratokból eloször kigyujtöttük az 1998 és 2003 májusa között megjelent, a genetikai polimorfizmusok pathogenetikai szerepét vizsgáló cikkeket. Ezek közül azon cikkeket választottuk ki, amelyek bi-allélikus, Mendeli öröklodésu génpolimorfizmusokat vizsgáltak. További feltétel volt a rendelkezésre álló genotípus eloszlási adat. A polimorfizmusok adatainak kigyujtése mellett azt is ellenoriztük, hogy a szerzok számoltak-e HWE-t. Vizsgálataim során tíz különbözo szakterületet reprezentáló, az adott területen vezeto 34

lapban (a Gut ", a Diabetes, a Stroke, a Journal of Investigative Dermatology, a Neurology, a Critical Care Medicicne, a Kidney International, az Atherosclerosis, a Human Molecular Genetics és a Journal of Human Genetics ) ellenoriztem az 1998 és 2003 közötti cikkekben, hogy a vizsgált polimorfizmusok teljesítik-e a HW feltételt. A Gut és a Journal of Investigative Dermatology -ból kiválasztott tizennégy cikkben részletesen elemeztem, hogy a megjelent, az eredmények alapján levonható következtetéseket hogyan módosítja az, ha a HW-értéket minden szubpopulációra kiszámolták volna a szerzok. 3.5. A Hardy-Weinberg equilibrium számítása A Hardy-Weinberg szabály alapján várható genotípus eloszlást a párosodási táblával lehet kiszámolni, amelyen a párosodások során keletkezett új génfrekvenciák lehetséges variációit kombináljuk. Feltetélezzük, hogy a szülok genotípusainak frekvenciája: P (=AA)+Q (=AB)+R (=BB) =1,0, valamint "a" az egyik allél prevalenciája: a=aa+0.5 AB, és "b"a másik allél prevalenciája: b=bb+0.5 AB. Ebben a konstellációban a párosodási frekvenciák: P 2 +2PQ+2PR+Q 2 +2QR+R 2 = (P+Q+R) 2 =1 A lehetséges kombinációk prevalenciája: AA: P 2 +0.5PQ+0.5PQ+0.25Q 2 = (P+0.5Q) (P+0.5Q) = (a) (a) = a 2 AB: 0.5PQ+PR+0.5PQ+0.5Q 2 +0.5QR+PR+0.5RQ = PQ+2PR+0.5Q 2 +QR = 2(0.5PQ+PR+0.25Q 2 +0.5QR) = 2(P+0.5Q) (0.5Q+R) = 2(a) (b) = 2ab BB: 0.25Q 2 +0.5QR+0.5QR+R 2 = (0.5Q+R) (0.5Q+R) = (b) (b) = b 2 35