Μελέτη της επίπτωσης της λοίμωξης από αναπνευστικό συγκυτιακό ιό (RSV) στα βρέφη, συσχετισμός της βαρύτητας των κλινικών εκδηλώσεων με γενετικούς πολυμορφισμούς του υποδοχέα CX3CR1

RDF 

 
This item is provided by the institution :
University of Crete
Repository :
E-Locus Institutional Repository
see the original item page
in the repository's web site and access all digital files if the item*
share



Semantic enrichment/homogenization by EKT
2008 (EN)
Μελέτη της επίπτωσης της λοίμωξης από αναπνευστικό συγκυτιακό ιό (RSV) στα βρέφη, συσχετισμός της βαρύτητας των κλινικών εκδηλώσεων με γενετικούς πολυμορφισμούς του υποδοχέα CX3CR1

Αμανατίδου, Βιργινία Σ

Σπαντίδος, Δημήτριος
Σουρβίνος, Γεώργιος
Γαλανάκης, Εμμανουήλ

Ο RSV αναγνωρίζεται σήμερα παγκοσμίως, ως ο σπουδαιότερος παθογόνος παράγοντας σοβαρής οξείας νόσου του κατώτερου αναπνευστικού συστήματος, σε βρέφη και μικρά παιδιά. Η αρχική εντόπιση της λοίμωξης είναι το επιθήλιο του ρινοφάρυγγα και στην πλειοψηφία των περιπτώσεων η συμπτωματολογία περιορίζεται σε εκδηλώσεις ρινίτιδας, ενώ στο 40% μολυσμένων βρεφών ο ιός εξαπλώνεται στις κατώτερες αεροφόρες οδούς με αποτέλεσμα την εκδήλωση οξείας βρογχιολίτιδος με συρρίτουσα αναπνοή, ταχύπνοια καθώς και άπνοιες στα πρόωρα νεογνά και μικρά βρέφη. Αρχικό στόχο της μελέτης μας αποτέλεσε η καταγραφή της επίπτωσης της βρογχιολίτιδας από RSV, σε περιόδους επιδημικής έξαρσης της νόσου, σε παιδιά της Κρήτης έως 24 μηνών. Κατά τη διάρκεια του μελετούμενου έτους (Σεπτέμβριος 2004 έως Αύγουστος 2005), 153 παιδιά νοσηλεύτηκαν με συμπτωματολογία βρογχιολίτιδας. Ογδόντα οκτώ περιπτώσεις είχαν ως αίτιο τον RSV (μέση ηλικία, 5.2±0.5 μήνες, λόγος αγοριών/κοριτσιών, 1.1:1) και 82 από αυτές περιλάμβαναν τα κριτήρια ένταξης στη μελέτη. Η επιδημική έξαρση του ιού κατά το έτος μελέτης εμφανίστηκε στα μέσα Φεβρουαρίου με αρχές Μαΐου όπου καταμετρήθηκε το 75% των νοσηλευόμενων περιπτώσεων. Ο RSV είναι ιός RNA που ανήκει στο γένος των πνευμονοϊών της οικογένειας των παραμυξοϊών. Οι επιφανειακές γλυκοπρωτεΐνες F (fusion) και G (attachment) αποτελούν τους κύριους αντιγονικούς παράγοντες που επάγουν την ανοσιακή απάντηση του ξενιστή. Παρόλο που, προς το παρόν, οι ακριβείς μηχανισμοί παθογένειας της βρογχιολίτιδας από RSV δεν έχουν διευκρινιστεί πλήρως και αποτελούν πεδίο έντονης ερευνητικής δραστηριότητας, βιβλιογραφικά δεδομένα υποστηρίζουν τον καθοριστικό ρόλο της ανοσολογικής απάντησης του ξενιστή στην παθογένεια και την κλινική έκφραση της RSV λοίμωξης. Όπως είναι ήδη γνωστό, η ανοσολογική απάντηση στην RSV λοίμωξη χαρακτηρίζεται από μαζική φλεγμονώδη διήθηση με ουδετερόφιλα, μονοκύτταρα, ηωσινόφιλα και φυσικά κύτταρα φονείς στο αναπνευστικό επιθήλιο. Υπεύθυνoι για την κινητοποίηση, τη συσσώρευση και τη διήθησή των φλεγμονωδών κυττάρων (κυρίως ουδετεροφίλων) στο σημείο της φλεγμονής θεωρούνται προφλεγμονώδεις διαμεσολαβητές (κυτοκίνες-χημοκίνες), οι οποίοι εκκρίνονται σε αυξημένα ποσά από τα μολυσμένα επιθηλιακά κύτταρα και τα μακροφάγα του αναπνευστικού συστήματος. Μελέτες σε ανθρώπους και ζωικά μοντέλα, συσχετίζουν την ευρεία κλίμακα βαρύτητας της RSV λοίμωξης με αυτό το ξεχωριστό μοτίβο των εκκρινόμενων κυτοκινών-χημοκινών. Oι χημοκίνες είναι μια οικογένεια χαμηλού μοριακού βάρους προφλεγμονωδών πρωτεϊνών (κυτοκινών) που δρουν χημειοτακτικά σε κύτταρα που εκφράζουν ειδικούς υποδοχείς, παίζοντας ρυθμιστικό ρόλο στη διαδικασία της φλεγμονής. Οι χημειοκίνες συντονίζουν την ανοσιακή απάντηση, κατευθύνοντας την προσέλκυση και μετανάστευση των λευκοκυττάρων στην περιοχή της φλεγμονής Αποτελούν μια συνεχώς επεκτεινόμενη οικογένεια περίπου 50 χημειοτακτικών πρωτεϊνών και 20 υποδοχέων που κατατάσσονται σε τέσσερις υπο-οικογένειες. Οι χημοκίνες μεσολαβούν σε όλες τις φλεγμονώδεις διεργασίες και παίζουν σημαντικό ρόλο στην παθογένεια ενός μεγάλου αριθμού φλεγμονωδών και ανοσομεσολαβητικών νοσημάτων όπως η βρογχιολίτιδα. Ένας μεγάλος αριθμός χημειοκινών έχει αναγνωριστεί στο αίμα και τις ρινοφαρυγγικές εκκρίσεις ασθενών με RSV λοίμωξη, όπως η RANTES (CCL5), η MCP1 (CCL2), η IL8, αλλά και η πιο πρόσφατα ανακαλυφθείσα Fractalkine (CX3CL ή FΚΝ). Η fractalkine (FKN) είναι το μοναδικό έως σήμερα γνωστό μέλος της οικογένειας των CX3C χημοκινών. Έχει τη μοναδική ιδιότητα να εμφανίζεται σε διαμεμβρανική και διαλυτή μορφή. Η διαμεμβρανική μορφή δρά ως μόριο προσκόλλησης, ενώ η διαλυτή FKN αποτελεί έναν ισχυρό χημειοτακτικό παράγοντα για τα λευκοκύτταρα που φέρουν στην επιφάνειά τους τον υποδοχέα της, CX3CR1 (μονοκύτταρα, Τ λεμφοκύτταρα, και ΝΚ κύτταρα). Ο υποδοχέας της FKN (CX3CR1) αποτελείται από επτά διαμεμβρανικές περιοχές και έχει υψηλή συγγένεια για την FKN. Η αλληλεπίδραση χημοκίνης/υποδοχέα ενεργοποιεί παθογενετικούς μηχανισμούς που οδηγούν στην μετανάστευση και προσκόλληση ανοσολογικών κυττάρων. Η FΚΝ έχει εμπλακεί στην παθογένεια της RSV λοίμωξης με ένα χαρακτηριστικό και ιδιαίτερο για την ίωση τρόπο. Μελέτες σε ζωικά μοντέλα καταδεικνύουν ότι η γλυκοπρωτεΐνη G του RSV περιέχει δομικά ένα μοτίβο CX3C με θέσεις αμινοξέων από 182 έως 186 στην κεντρική περιοχή, που της επιτρέπει να μιμείται λειτουργικά την FKN και να δεσμεύεται από τον υποδοχέα της CX3CR1. Η αλληλεπίδραση γλυκοπρωτεΐνης G CX3C-CX3CR1 φαίνεται να έχει τουλάχιστον δύο σημαντικούς ρόλους στην παθογένεια της νόσου: διευκολύνει τη λοίμωξη και τροποποιεί την ανοσιακή απάντηση του ξενιστή μέσω μείωσης της ενεργοποίησης και της μετανάστευσης των CX3CR1+ λευκοκυττάρων (Τh1-λεμφοκύτταρα, τα ΝΚ λεμφοκύτταρα, οι νευρώνες και η μικρογλοία) που τελικά οδηγεί σε λιγότερο αποδοτική αντι-ιική ανοσολογική απάντηση. Η σύνδεση της γλυκοπρωτεΐνης G με τον CX3CR1 υποδοχέα που εκφράζεται σε νευρώνες και μικρογλοία, οδηγεί επίσης στην απελευθέρωση νευρωνικών προϊόντων, όπως ο παράγοντας P, που έχει συνδεθεί με διεργασίες που οδηγούν σε αλλαγή της αναπνευστικής συχνότητας (άπνοιες) αλλά και με την υπερπαραγωγή βλέννης, το οίδημα και τη σύσπαση των λείων μυϊκών ινών, φλεγμονώδεις διεργασίες υπεύθυνες για πολλές από τις κλινικές εκδηλώσεις της σοβαρής νόσου από RSV. Πρόσφατα έχουν αναγνωρισθεί γενετικοί πολυμορφισμοί στο γονίδιο του υποδοχέα της FKN, οι οποίοι έχουν συσχετισθεί με μειωμένο βαθμό έκφρασης του υποδοχέα και με ελαττωμένη συγγένεια χημειοκίνης-υποδοχέα. Βασιζόμενοι στον καλά τεκμηριωμένο κυρίαρχο ρόλο της αλληλεπίδρασης G-γλυκοπρωτεΐνης-CX3CR1 στην παθογένεση της RSV νόσου, και στις λειτουργικές συνέπειες της γενετικής ποικιλότητας του υποδοχέα, διατυπώσαμε την υπόθεση ότι δύο μονονουκλεοτιδικοί πολυμορφισμοί στον υποδοχέα της FKN: T280M και V249I οι οποίοι μειώνουν την ικανότητα δέσμευσης της FKN, θα επηρεάσουν επίσης την αλληλεπίδραση γλυκοπρωτεΐνης G-CX3CR1 και τις ανοσιακές διεργασίες που επάγονται από αυτήν, με τελική επίδραση στις κλινικές εκδηλώσεις της νόσου από RSV. Μελετήσαμε τη συχνότητα των δύο πολυμορφισμών σε 82 ασθενείς νοσηλευόμενους λόγω RSV βρογχιολίτιδας και 120 υγιείς μάρτυρες παρόμοιου φύλου, με ελεύθερο ατομικό αναμνηστικό, όσον αφορά στις λοιμώξεις του κατωτέρου αναπνευστικού συστήματος. Συνθέσαμε απλότυπους και συνδυασμένους γονότυπους. Διαπιστώσαμε μεγαλύτερη συχνότητα των γονοτύπων που περιείχαν το 280M αλληλόμορφο γονίδιο σε ομόζυγη ή ετερόζυγη μορφή στην ομάδα των ασθενών σε σχέση με την ομάδα ελέγχου (ποιλίκο διαγώνιων γινομένων (OR)=2.0, διάστημα εμπιστοσύνης 95% (CI): 1.1-3.9, p=0.025). Οι φορείς του 280M αλληλομόρφου ήταν σημαντικά συχνότεροι στους ασθενείς σε σχέση με την ομάδα ελέγχου με διπλάσια πιθανότητα να νοσηλευθούν για σοβαρή RSV βρογχιολίτιδα σε σύγκριση με εκείνους με τον T/T γονότυπο. Επίσης, καταδείξαμε ότι τα αποτελέσματά μας διατήρησαν τη σημαντικότητά τους όταν ο υπό μελέτη πληθυσμός περιορίστηκε στις πιο σοβαρές περιπτώσεις RSV βρογχιολίτιδας, όπως αυτές εκτιμήθηκαν βάσει αντικειμενικών κριτηρίων. Τα αποτελέσματά μας υποστηρίζουν τον καθοριστικό ρόλο του CX3CR1 στην RSV λοίμωξη και είναι συμβατά με προηγούμενες μελέτες που προτείνουν ότι ο πολυμορφισμός T280M προκαλεί λειτουργικές ανωμαλίες στην CX3CR1 πρωτεΐνη. Όπως προαναφέραμε, η σοβαρή RSV λοίμωξη χαρακτηρίζεται από αυξημένη δραστηριότητα χημοκινών. Σε δεύτερη φάση, μελετήσαμε μία CC χημοκίνη, τη χημοκίνη RANTES, της οποίας η αυξημένη έκφραση κατά τη διάρκεια της RSV βρογχιολίτιδας έχει ήδη συσχετιστεί από προηγούμενες μελέτες με σοβαρή RSV νόσο. Τρείς μονονουκλεοτιδικοί πολυμορφισμοί, στο γονίδιο της RANTES -28C/G, -403G/A και In1.1T/C, έχουν συσχετιστεί με τη μεταγραφική δραστηριότητα του γονιδίου. Στο δεύτερο μέρος της παρούσας μελέτης, ερευνήσαμε την πιθανή συσχέτιση της γενετικής ποικιλομορφίας του γονιδίου της RANTES με την κλινική βαρύτητα της RSV λοίμωξης. Μελετήσαμε τη συχνότητα των τριών πολυμορφισμών σε 106 νοσηλευόμενους ασθενείς λόγω RSV βρογχιολίτιδας και 120 υγιείς μάρτυρες παρόμοιου φύλου, με ελεύθερο ατομικό αναμνηστικό, όσον αφορά στις λοιμώξεις του κατωτέρου αναπνευστικού συστήματος. Καμία συσχέτιση δεν διαπιστώθηκε μεταξύ του πολυμορφισμού -28C/G και σοβαρής RSV βρογχιολίτιδας. Η παραπάνω παρατήρηση κυρίως οφείλεται στην εξαιρετικά χαμηλή συχνότητα του πολυμορφισμού στο υπό μελέτη πληθυσμό. Καμία στατιστικά σημαντική διαφορά δεν παρατηρήθηκε μεταξύ της ομάδας ασθενών και της ομάδας ελέγχου όσον αφορά στις συχνότητες γονοτύπων και συχνότητες αλληλόμορφων γονιδίων των πολυμορφισμών In.1.1T/C και -403G/A. Εντούτοις, ο συνδυασμένος γονότυπος -28C/C- 403G/AΙn1.1T/T ήταν στατιστικά σημαντικά συχνότερος στην ομάδα ασθενών σε σχέση με την ομάδα ελέγχου. Τα αποτελέσματά μας δείχνουν μια συσχέτιση μεταξύ ενός κοινού γονοτύπου του γονιδίου της RANTES με τη βαριάς μορφής RSV βρογχιολίτιδα. Αυτή η παρατήρηση υποστηρίζει σύγχρονα βιβλιογραφικά δεδομένα που θέλουν την RANTES σημαντικό μεσολαβητή της RSV λοίμωξης. Συμπερασματικά, διαπιστώσαμε ότι η αλληλεπίδραση του μοτίβου CX3C της γλυκοπρωτεΐνης G και του μεταλλαγμένου υποδοχέα (CX3CR1-Μ280) της FKN οδηγεί σε δυσλειτουργικές βιοχημικές διεργασίες με τελική κατάληξη τη διευκόλυνση της RSV λοίμωξης και την εμφάνιση σοβαρής RSV βρογχιολίτιδας. Επίσης, τα αποτελέσματα της έρευνάς μας καταδεικνύουν μία συσχέτιση μεταξύ του κοινού γονότυπου του γονιδίου της RANTES και της βαριάς RSV λοίμωξης, επιβεβαιώνοντας τον καθοριστικό μεσολαβητικό ρόλο της χημοκίνης RANTES στην παθογένεια της νόσου. Τα αποτελέσματα της μελέτης μας συμβάλλουν στην καλύτερη κατανόηση των προστατευτικών μηχανισμών που συνδέονται με την RSV λοίμωξη. Η κατανόηση των μηχανισμών αυτών είναι απαραίτητη για την ανάπτυξη ασφαλών και αποτελεσματικών εμβολίων και θεραπειών για την επαρκέστερη αντιμετώπιση της νόσου. (EL)
Respiratory syncytial virus is the most common pathogen of lower respiratory tract in infancy and early childhood worldwide. Human RSV primarily infects epithelium of the nasopharynx and it usually presents with symptoms from the upper respiratory tract, however in about 40% of cases it can be followed by clinical signs of bronchiolitis, including tachypnea, hyperinflation, recession, respiratory wheezing and crackles. The primary aim of our study was to record the incidence of RSV bronchiolitis during the virus epidemic season in Cretan children less than 24 months of age. During the one year recruitment period (September 2004-August 2005) 153 children were hospitalized for bronchiolitis. Eighty eight cases (mean age 5.2±0.5 months; male/female ratio, 1.1:1) proved RSV-associated and 82 met the enrolment criteria. This year’s epidemic was identified in mid February to early May and accounted for 75 percent of hospitalized cases RSV is a negative sense RNA virus. It is a member of the genus Pneumovirus of the family Paramyxoviridae. The virally encoded surface transmembrane glucoproteins F (fusion) and G (attachment) constitute the main antigenic factors encoding host’s immune response. Although, currently, our knowledge of the pathogenesis of RSV in humans is incomplete, constituting a field of intense inquiring activity, bibliographic data support the crucial role of the host’s immune response in the pathogenesis and clinical manifestations of RSV infection. It is already known that the immune response to the RSV infection is characterized by mass inflammatory filtering with neutrophils, monocytes, eosinophils and natural killer cells in the respiratory epithelium. Responsible for the mobilisation, accumulation and filtering of inflammatory cells (mainly neutrophils) in the inflammation area are considered proinflammatory mediators (cytokines-chemokines), which are highly expressed from the infected respiratory epithelial cells and the macrophages. Recent studies in humans and animal models associate the wide range of RSV disease severity with this cytokine expression pattern. Chemokines consist a family of low molecular weight proinflammatory proteins (cytokines), which act as chemoattractant molecules in cells that express specific receptors playing regulatory role in the process of inflammation. Chemokines coordinate the immune response by directing leukocyte trafficking and activation in the sight of inflammation. They consist of a continuously expanding family of approximately 50 chemoattractant proteins and 20 receptors which are classified in four sub-families. Chemokines are involved in almost every inflammatory process and play an important role in the pathogenesis of a large number of inflammatory and immuno-modulatory diseases such as bronchiolitis. A wide variety of chemokines has been recognized in the blood and nasopharyngeal secretions of patients with RSV infection, such as RANTES (CCL 5), MCP 1 (CCL 2), IL 8, and the recently discovered Fractalkine (CX3CL or FKN). Fractalkine (FKN) is the only known member of CX3C chemokine family. It has the unique ability to exist in two forms; membrane anchored or shed soluble glycoprotein and acts both as a chemoattractant and an adhesion molecule for CX3CR1+ leukocytes (monocytes, T lymphocytes and NK cells). The receptor of fractalkine (CX3CR1) is a seven transmembrane domain G protein-coupled receptor, and fractalkine binds to it with high affinity. The interaction FKN/CX3CR1 activates pathogenetic mechanisms that lead to the migration and adhesion of immune cells. FΚΝ has been involved in the pathogenesis of RSV infection in a distinctive and viral specific way. Studies in animal models demonstrated that in a non-glycosylated, central conserved region, G protein contains a CX3C chemokine attachment motif at amino-acid positions 182-186. Due to that structural similarity G protein has the ability to interact with the CX3C chemokine receptor. This interaction appears to have at least two important roles in the pathogenesis of RSV infection. Firstly, G glycoprotein through binding to CX3CR1 facilitates infection. Secondly, this interaction seems capable of modifying the host’s immune response via inhibition of activation and immigration of CX3CR1+ leukocytes leading to a less efficient antiviral immune response. The interaction of G glycoprotein with CX3CR1 receptor expressed in neurons and microglia lead also to the release of neuronic products, such as factor P, which has been connected with alteration of respiratory frequency (apnoea) and also with mucus overproduction, edema and spasm of smooth muscular fibres, inflammatory activities responsible for many clinical manifestations of severe RSV disease. Recently, two single nucleotide polymorphisms of the CX3CR1 gene have been identified to be associated with decreased receptor expression and reduced receptor’s affinity for its ligand. The well established pivotal role of G-glycoprotein-CX3C receptor interaction in the pathogenesis of RSV infection, along with the functional consequences of the genetic variability of the receptor, led us to the hypothesis that the V249I and T280M polymorphisms of the CX3CR1 receptor gene could also affect G glycoprotein CX3CCX3CR1 pathway, influencing the RSV disease’s clinical manifestations and outcome. To test this hypothesis, our study explored the differences in frequency of T280M and V249I variations between 82 children hospitalized for RSV bronchiolitis in a year period and one hundred twenty sex matched healthy adults, without history of severe lower respiratory tract infections who formed the control group. Genotyping revealed predominance of the 280M containing genotypes (MM or TM) in cases than in controls (odds ratio, 2.0; 95% confidence interval, 1.1-3.9; p=0.025), The 280M allele carriers were significantly more common among case subjects compared with controls (OR, 2.0; 95% CI, 1.1-3.9; p=0.025). The calculated odds ratio (OR) suggests that a 280M allele carrier (M/M or T/M) is twice as likely to be hospitalized for severe RSV-induced bronchiolitis compared with a wild-type homozygote (T/T). We furthermore demonstrated that our results retained their significance when the studied population was limited to the most severe cases assessed by objective clinical criteria, indicating a strong association between the 280M allele and susceptibility to severe RSV- induced bronchiolitis. These results provide additional evidence to support the role of CX3CR1 in RSV infection. They are also consistent with previous studies suggesting that the T280M polymorphism causes functional defects of the CX3CR1 protein. As we mentioned before, severe RSV infection is characterized by increased chemokine activity. In order to further explore the association of RSV infection and chemokine activity, we evaluated the CC chemokine, RANTES, through a similar population genetic perspective. Several studies have already linked increased RANTES expression with severe RSV disease. Three single nucleotide polymorphisms, -28C/G, -403G/A and In1.1T/C in the RANTES gene, have been correlated with the gene’s transcriptional activity. In the present study, we explored the possible correlation of the genetic variability of the RANTES gene with the clinical manifestation of RSV disease. We studied the frequency of these three polymorphisms in 106 children hospitalized for RSV bronchiolitis, in a 2-year period and in one hundred and twenty sex-matched healthy adults, without a history of severe lower respiratory tract infections. No association was established between -28C/G polymorphism and RSV-induced bronchiolitis, mainly due to its extreme rarity in the studied population. No statistically significant differences were observed in cases and controls regarding genotype and allele frequencies of each of the In.1.1T/C and -403G/A polymorphisms. Nevertheless, the - 28C/C-403G/AIn1.1T/T combined genotype was significantly more common in cases than controls. Our results indicate an association between a common RANTES genotype with severe RSV infection. This observation supports the previously reported results indicating RANTES as an important mediator of RSV infection. In summary, we concluded that the interaction of CX3C pattern of G glycoprotein with the CX3CR1-M280 variation of the FKN receptor leads to dysfunctional biochemical pathways with final conclusion the facilitation of RSV infection and the manifestation of severe RSV bronchiolitis. Our findings also indicate an association between a common genotype with severe RSV infection, confirming the crucial mediatory role of chemokine RANTES in the pathogenesis of the disease. The results of our study contribute in the better comprehension of the protective mechanisms connected with RSV infection. The comprehension of these mechanisms is essential for the development of safe and effective vaccines and therapies for the more sufficient confrontation of RSV disease. (EN)

text

Respiratory Syncytial Viruses
Infant
Respirovirus Infections diagnosis

Πανεπιστήμιο Κρήτης (EL)
University of Crete (EN)

2008-04-03




*Institutions are responsible for keeping their URLs functional (digital file, item page in repository site)