DISTRIBUCIÓN DE POLIMORFISMOS GENÉTICOS DE INTERLEUQUINA-1 EN INDIVIDUOS DE LA REGIÓN CENTROCCIDENTAL DE VENEZUELA

Distribution of Interleukin-1 Genetic Polymorphisms in Central-Western Region Individuals of Venezuela

YEINMY MORAN¹, B.Sc.; MIRYAN CAÑAS¹, Biólogo; PEDRO GRIMÁN¹, B.Sc.; MARÍA CAMARGO¹, TSU; MARÍA BELÉN RIVERO¹, Ph. D.; MIGUEL ANGEL CHIURILLO¹, Ph. D.

¹ Laboratorio de Genética Molecular Dr. Jorge Yunis-Turbay. Decanato de Ciencias de la Salud. Universidad Centroccidental Lisandro Alvarado (UCLA). Barquisimeto. Venezuela. Correspondencia: Miguel Angel Chiurillo. Laboratorio de Genética Molecular Dr. Jorge Yunis-Turbay. Decanato de Ciencias de la Salud. Universidad Centroccidental Lisandro Alvarado (UCLA). Barquisimeto. Avenida Libertador. 3001. Estado Lara. Venezuela. Fax: (58) 251 25918 86. mchiurillo@ucla.edu.ve

Presentado 17 de diciembre de 2008, aceptado 15 de enero de 2009, correcciones 19 de febrero de 2009

RESUMEN

Las citoquinas pertenecientes a familia de la interleuquina-1 (IL-1) están codificadas por tres genes diferentes: IL-1A, IL-1B, e IL-1RN, los cuales codifican para IL-1 α, IL-1β, y el antagonista endógeno del receptor de IL-1 (IL-1ra), respectivamente. Las IL-1α e IL-1β actúan como citoquinas pro-inflamatorias, mientras que la IL-1ra se comporta como anti-inflamatoria. Han sido reportados varios polimorfismos bialélicos en los genes de IL-1B, incluyendo IL-1B-511(C/T) e IL-1B+3954(C/T), mientras que IL-1RN presenta en el intrón 2 un polimorfismo VNTR penta-alélico. Los polimorfismos funcionalmente relevantes de estos genes han sido correlacionados con un amplio conjunto de condiciones autoinmunes e inflamatorias crónicas, así como con cáncer. Con el fin de determinar la distribución de estos polimorfismos en la región centroccidental de Venezuela, se estudiaron 100 individuos no relacionados aparentemente sanos. Se extrajo ADN genómico a partir de sangre periférica, y se procedió a la tipificación de los polimorfismos IL-1B-511 e IL-1B+3954 por PCR-RFLP y VNTR de IL-1RN por PCR. Se determinaron las frecuencias alélicas y genotípicas con el programa Arlequín ver. 2.000. Se observó un predominio del alelo T (52%) y del alelo C (82%) en IL-1B-511 y IL-1B+3954, respectivamente. Mientras que para IL-1RN los genotipos más frecuente fueron el 1/1 (47%) y 1/2 (41%). Se compararon los resultados con las frecuencias poblacionales encontradas en otros países, destacándose diferencias significativas con poblaciones de diferente origen étnico. Los resultados podrían proporcionar una referencia valiosa para estudios futuros de asociación con cáncer y enfermedades inflamatorias en Venezuela.

Palabras clave: interleuquina-1, IL-1B, IL-1RN, polimorfismos genéticos.

ABSTRACT

The cytokines belonging to the family of interleukin-1 (IL-1) are encoded by three different genes: IL-1A, IL-1B, and IL-1RN, which encode for IL-1α, IL-1β and the endogenous receptor antagonist for IL-1 (IL-1Ra), respectively. IL-1α and IL-1β operate as pro-inflammatory cytokines, while the IL-1Ra as anti-inflammatory. It has been reported several biallelic polymorphisms in the genes of IL-1B, including IL-1B-511(C/T) and IL-1B+3954(C/T), while IL-1RN presents in intron 2 a penta-allelic VNTR polymorphism. The functionally relevant polymorphisms of these genes have been correlated with a wide range of chronic inflammatory and autoimmune conditions, as well as cancer. In order to determine the distribution of these polymorphisms in the Central-Western region of Venezuela, 100 unrelated apparently healthy individuals were studied. DNA was extracted from peripheral blood, and proceded to the characterization of polymorphisms IL-1B-511 and IL-1B +3954 by PCR-RFLP and VNTR IL-1RN by PCR. Allelic and genotypic frequencies were determined awith the program Arlequin v. 2.0. There was a predominance of T allele (52%) and the C allele (82%) for IL-1B-511 and IL-1B +3954, respectively. While for IL-1RN the more frequent genotypes were 1/1 (47%) and 1/2 (41%). We compare the results with the population frequencies found in other countries, highlighting differences with significant populations of different ethnic origin. These results could provide a valuable reference for future studies of association with cancer and inflammatory diseases in Venezuela.

Key words: Interleukin-1, IL-1B, IL-1RN, genetic polymorphisms.

INTRODUCCIÓN

El genoma humano revela que muchos de los genes contenidos en él, son polimórficos. En las regiones codificantes y no codificantes de un gen en particular pueden ocurrir sustituciones de un nucleótido por otro (SNPs) o variaciones en el número de repeticiones de secuencias cortas de ADN (VNTR). Las interacciones entre los genes y el ambiente se pueden manifestar de diferentes maneras, bien por el riesgo basado en el genotipo de cada individuo, o por riesgo originado por la exposición al ambiente de esos genes polimórficos (Iannuzzi et al., 2002). El estudio de los polimorfismos genéticos promete ayudar a definir los mecanismos fisiopatológicos, para identificar individuos en riesgo de sufrir enfermedades y sugerir blancos novedosos para tratamiento farmacológico.

Las citoquinas son moléculas de señalización que contribuyen a la respuesta inflamatoria, y son componentes claves en la patogénesis de muchas enfermedades como el cáncer, desórdenes metabólicos y condiciones inflamatorias. El grupo de citoquinas de la interleuquina-1 (IL-1) incluye tres citoquinas diferentes: Interleuquina-1α (IL-1α), IL-1β y el antagonista del receptor de IL-1 (IL-1Ra). La IL-1β, cuyo gen (IL-1B) se localiza en el cromosoma 2q12, es un potente agente pro-inflamatorio cuya participación es relevante en inmunoregulación, inflamación y génesis de cáncer (Cantagrel et al., 1999). Mientras que el IL-1Ra, una variante estructural de IL-1, se une al mismo receptor que IL-1 y actúa como un inhibidor competitivo de la bioactividad de IL-1. Han sido reportados varios polimorfismos bialélicos en los genes de IL-1β, incluyendo IL-1B-511 e IL-1B+3954 (Fig. 1). Por otra parte, en el segundo intrón del gen IL-1RN, se ubica un polimorfismo penta-alélico funcional producto de variaciones en el número de repeticiones en tanda (VNTR), el cual se caracteriza por poseer un papel importante en la regulación de los niveles de IL-1Ra, la respuesta inmune humana y el riesgo de cáncer (Hu et al., 2005). La IL-1 es conocida por actuar como un factor de crecimiento tumoral al inducir factores angiogénicos (Konishi et al., 2005).

La variación genética en el genoma humano es un recurso emergente para el estudio del cáncer, un grupo complejo de enfermedades caracterizadas por contribuciones tanto genéticas como ambientales en su origen. El riesgo de cáncer está claramente influenciado por polimorfismos en genes involucrados en metabolismo de carcinógenos y el sistema inmune.

Sin embargo, la distribución de la frecuencia de los polimorfismos de ADN puede variar según el componente étnico de cada población humana, así entonces se puede explicar, en parte, la mayor predisposición de algunas poblaciones a ciertas enfermedades. Por ejemplo, varios investigadores han mostrado en diferentes grupos étnicos de todo el mundo, una fuerte asociación entre los polimorfismos pro-inflamatorios de IL-1 y el incremento del riesgo de desarrollar cáncer gástrico (Machado et al., 2001; El-Omar et al., 2003; Perez-Perez et al., 2005). Sin embargo, varios reportes muestran diferencias en las correlaciones y resultados contradictorios, probablemente debido a la diversidad en el componente genético de las poblaciones humanas (Perez-Perez et al., 2005; Wang et al., 2006).

Este trabajo representa un estudio piloto en el análisis de variaciones de secuencias de ADN que son segregadas a una población y tienen una conexión casual con enfermedades complejas como el cáncer. Debido a que no hay muchos reportes de las variaciones alélicas del grupo de genes de IL-1 en nuestro país y, en particular, en Los polimorfismos de IL-1B-511 y +3954 fueron determinados por PCR-RFLP. Los genotipos fueron asignados según el tamaño del producto de PCR (IL-1RN) o de los fragmentos de restricción generados al incubar con las enzimas de restricción (IL-1B- 511 y +3954;Tabla 1), determinado por electroforesis en geles de agarosa al 2%, los cuales fueron teñidos con bromuro de etidio (1 mg/mL) y visualizados con luz ultravioleta en un equipo KODAK Gel Logic 200 Imaging System.

ANÁLISIS ESTADÍSTICO

Se evaluó el equilibrio Hardy-Weinberg, y el parámetro D’ del desequilibrio de ligamiento empleando el programa Arlequin ver. 2.000. Se utilizó la prueba de Chi-cuadrado para comparar las frecuencias genotípicas y alélicas entre las poblaciones comparadas mediante el paquete estadístico SSPS 11.0. Las diferencias fueron consideradas estadísticamente significativas para valores de p <0,05.

RESULTADOS

Las frecuencias genotípicas de los polimorfismos de IL-1B-511T/C, IL-1B+3954C/T, e IL-1RN fueron halladas en equilibrio Hardy-Weinberg. Por otra parte, no se observó un fuerte desequilibrio de ligamiento entre los alelos de los polimorfismos evaluados. Las frecuencias de los genotipos y los alelos encontradas en los polimorfismos del gen IL-1B (-511 y +3954) y de IL-1RN en los sujetos estudiados se presentan en las Tabla 2, 3 y 4 . Las frecuencias alélicas fueron las siguientes: 48% vs. 52%, 82% vs. 18% y 70%, 23 % y 3%, para los alelos C vs. T de IL-1B -511, C vs T de +3954 y 1, 2 y otros (3, 4 o 5) de IL-1RN, respectivamente. Mientras que la distribución porcentual de la frecuencia de genotipos fue: IL-1B-511, CC: 21%, CT: 55% y TT: 24%; IL-1B+3954, CC: 70%, CT: 25% y TT: 5%; e IL-1RN, 1/1: 47%, 1/2: 41%, 2/2: 5% y otros: 7%.

La distribución de las frecuencias de los diferentes genotipos y alelos de IL-1 obtenidos en este trabajo fueron tomadas como referencia para ser comparadas con diferentes poblaciones empleando el test X2 (Tabla 2, 3 y 4 ). Para el caso de IL-1B-511, se observaron diferencias significativas entre individuos de Portugal, China, Holanda, Egipto y caucásicos de Estados Unidos al ser comparadas con la muestra estudiada en este trabajo (Tabla 2). También fueron observadas diferencias significativas entre las frecuencias de los genotipos del polimorfismo IL-1B+3954 de estudios previamente publicados con poblaciones de China, Taiwán, Turbia, Holanda, Japón y Egipto (Tabla 3). La distribución del genotipo IL-1RN mostró diferencias significativas con poblaciones de Gran Bretaña, India, China, Taiwán, Japón, Egipto y Alemania (Tabla 4).

Al establecer las combinaciones alélicas para IL-1B-511, IL-1B+3954 e IL-1RN los haplotipos más frecuentes observados en esta población fueron T-C-1 y C-C-1 con 68% y 67%, respectivamente.

DISCUSIÓN

La herencia de alelos de genes polimórficos de citoquinas está dramáticamente influenciada por el origen étnico (Hoffmann et al., 2002). Los polimorfismos en los genes de citoquinas pueden resultar en variaciones interindividuales de la regulación de la transcripción, y por lo tanto en la producción diferencial de citoquinas. Ha sido ampliamente planteado que las variantes genéticas de citoquinas podrían tener relevancia fenotípica e influenciar el microambiente interno de cada individuo (Suárez et al., 2003). En el presente estudio, se investigaron los polimorfismos de IL-1 (IL-1B-511, IL-1B+3954 e IL1RN) en una muestra de la población de la región centroccidental de Venezuela y fue comparada con genotipos reportados en diferentes poblaciones de todo el mundo.

En esta población se observaron diferencias significativas de las frecuencias de los tres polimorfismos estudiados con varias poblaciones de distinto origen étnico. Destaca principalmente como para IL-1B+3954 e IL-1RN las diferencias significativas se presentan con las reportadas para poblaciones de varios países asiáticos. En cuanto a IL-1B-511, se observó un comportamiento algo diferente, en donde las diferencias más significativas (p<0,001) se observaron con poblaciones de dos países europeos (Portugal y Holanda).

La variación de esta población venezolana con respecto a otras del resto del mundo indica el impacto del origen étnico. En otros trabajos recientes se han publicado igualmente la influencia de las variaciones étnicas en la distribución diferencial de las frecuencias poblaciones de los polimorfismos de genes de IL-1 (Um y Kim, 2003; Manchanda et al., 2005; Zabaleta et al., 2008).

La población venezolana, como la de otros países latinoamericanos, ha surgido por la confluencia de grupos de europeos, amerindios y africanos, los cuales participaron de manera diferente por la forma en que se llevó a cabo el proceso de colonización en cada región, llevando a una gran heterogeneidad genética. Es decir, que las frecuencias alélicas en poblaciones mixtas de América varían en relación con la contribución genética parental.

Estudios epidemiológicos continúan sugiriendo la contribución significativa de la variación genética a la susceptibilidad al cáncer. Aunque la participación de numerosos factores genéticos en la patogénesis de las neoplasias está bien probada, la comprensión de los complejos mecanismos moleculares implicados en el crecimiento neoplásico está todavía bastante incompleto (Loktionov et al., 2004). La mayoría de las neoplasias malignas en humanos están caracterizadas por inestabilidad genómica, la cual es el resultado de la acumulación de múltiples alteraciones genéticas y del desbalance alélico en todo el genoma. La asociación entre los polimorfismos de IL-1 y varios tipos de cáncer, en especial de cáncer gástrico, ha sido publicada extensivamente (Perez-Perez et al., 2005; Wang et al., 2006). Recientemente, Zabaleta et al., 2008, al determinar las frecuencias alélicas de varios polimorfismos de IL-1, plantean que las diferencias entre ellas pueden contribuir a las variaciones en la respuesta inflamatoria y la incidencia y mortalidad por cáncer entre individuos caucásicos y de origen africano en el estado de Luisiana (EU).

Este estudio forma parte de varios proyectos involucrados en establecer bases de datos de diferentes polimorfismos de ADN que han sido implicados en predisposición a cáncer y otras enfermedades. Es posible que las diferencias en la distribución de los polimorfismos IL-1 entre la población sana de la región centroccidental de Venezuela y otros grupos étnicos reflejen un perfil que puede afectar la predisposición y prevalencia a enfermedades.

AGRADECIMIENTOS

Este trabajo fue financiado por Proyecto 025-ME-2005 CDCHT-UCLA.

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