Variabilidad en genes de respuesta inmune : papel en la infección por VIH-1 y envejecimiento natural

Abstract

La modulació inadequada o el manteniment de forma crònica de la resposta immune poden provocar efectes adversos a sistemes i òrgans i donar lloc a la manifestació de patologies. En aquest context, els mecanismes de regulació de la resposta immune són un element clau per mantenir un estat òptim de salut i un envelliment saludable. La capacitat d'organitzar una resposta immune contra agents patògens o cèl·lules tumorals està en part determinada pel fons genètic de cada individu. Els estudis d'associació genètica han resultat d'utilitat per identificar variants de gens de resposta immune implicades en patologies que van des del càncer o les malalties cardiovasculars a infeccions com la tuberculosi o el VIH-­‐1. En la present tesi s'ha estudiat la variabilitat de gens de resposta immune i el seu paper en dos models diferents: la infecció per VIH-­‐1 i el procés d'envelliment natural. En el primer model s'ha estudiat la variabilitat del gen BST-­‐2, factor de restricció en la infecció per VIH-­‐1, i dels gens CYP27B1, GC i VDR, implicats en la síntesi, transport i acció genòmica de la vitamina D, hormona implicada en la modulació de la resposta immune. Així mateix, al segon model s'ha avaluat l'efecte de la variabilitat del gen VDR i dels gens RANTES i CCR5, implicats en la mediació de la resposta inflamatòria. En el model d'infecció per VIH-­‐1 s'han identificat 2 variants del gen BST-­‐2 associades amb progressió, una captura la variabilitat de la regió genòmica i l’altra amb potencial efecte funcional. En l'estudi de la relació de variants dels gens VDR, CYP27B1 i GC amb el ritme de progressió de la infecció s'han confirmat i ampliat el nombre de marcadors del gen VDR que mostren associació amb progressió. Les combinacions haplotípiques del gen VDR que s'associen amb progressió són aquelles que optimitzen la resposta a la vitamina D. Aquests resultats poden interpretar-­‐se en funció del paper dual de la vitamina D en la modulació de la resposta immune. L'associació amb progressió de les variants identificades és més significativa en els pacients reclutats en el període pre-­‐ TARGA (anterior a 1997). En el model d'envelliment natural, variants del gen VDR mostren associació amb envelliment saludable en homes. Les variants associades són aquelles que confereixen una capacitat de resposta intermèdia a la vitamina D. Això emfatitza el paper de la vitamina D en envelliment i posa de manifest la importància del fons genètic a l’hora d’establir els nivells òptims de vitamina D per a un envelliment saludable. En relació als polimorfismes dels gens CCR5 i RANTES no s'ha trobat associació significativa pel locus CCR5, encara que els resultats mostren una major prevalença de la variant no funcional, i per tant pitjor mediadora de la resposta inflamatòria, en individus longeus. Quant a les variants del gen RANTES, els resultats indiquen una associació específica de sexe que suggereix l'existència d'un determinant genètic de RANTES que predisposa a un fenotip proinflamatori en homes i a un fenotip antiinflamatori en dones

La modulación inadecuada o el mantenimiento de forma crónica de la respuesta inmune puede provocar efectos adversos en sistemas y órganos y dar lugar a la manifestación de patologías. Por ello, los mecanismos de regulación de la respuesta inmune son un elemento clave para el mantenimiento de un estado de salud óptimo y un envejecimiento saludable. La capacidad de organizar una respuesta inmune contra agentes patógenos o células tumorales está en parte determinada por la fondo genético de cada individuo. Los estudios de asociación genética han resultado de utilidad para identificar variantes de genes de respuesta inmune implicadas en patologías que van desde el cáncer o las enfermedades cardiovasculares a infecciones como la tuberculosis o el VIH-­‐1. En la presente tesis se ha estudiado la variabilidad de genes de respuesta inmune y su papel en dos modelos distintos: la infección por VIH-­‐1 y el proceso de envejecimiento natural. En el primer modelo se ha estudiado la variabilidad del gen BST-­‐2, factor de restricción en la infección por VIH-­‐1, y de los genes CYP27B1, GC y VDR, implicados en la síntesis, transporte y acción genómica de la vitamina D, hormona implicada en la modulación de la respuesta inmune. Asimismo, en el segundo modelo, se ha evaluado el efecto de la variabilidad del gen VDR y de los genes RANTES y CCR5, implicados en la mediación de la respuesta inflamatoria. En el modelo de infección por VIH-­‐1, se han identificado 2 variantes del gen BST-­‐ 2 asociadas con progresión, una que captura la variabilidad de la región genómica y otra con potencial efecto funcional. En el estudio de variantes de los genes VDR, CYP27B1 y GC con el ritmo de progresión de la infección se ha confirmado y ampliado el número de marcadores del gen VDR que muestran asociación con progresión. Las combinaciones haplotípicas del gen VDR que se asocian con progresión son aquellas que optimizan la respuesta a la vitamina D. Estos resultados pueden interpretarse en función del papel dual de la vitamina D en la modulación de la respuesta inmune. La asociación con progresión de las variantes identificadas incrementa su significación en los pacientes reclutados en el periodo pre-­‐TARGA (anterior a 1997). En el modelo de envejecimiento natural, variantes del gen VDR muestran asociación con envejecimiento saludable en hombres. Las variantes asociadas son aquellas que confieren una capacidad de respuesta intermedia a la vitamina D. Ello revela el papel de la vitamina D en envejecimiento y enfatiza la importancia del fondo genético al establecer los niveles óptimos de vitamina D para un envejecimiento saludable. En relación a los polimorfismos de los genes CCR5 y RANTES no se ha encontrado asociación significativa para el locus CCR5, aunque los resultados muestran una mayor prevalencia de la variante no funcional, y por lo tanto peor mediadora de la respuesta inflamatoria, en individuos longevos. En cuanto a las variantes del gen RANTES, los resultados indican una asociación específica de sexo que sugiere la existencia de un determinante genético de RANTES que predispone a un fenotipo proinflamatorio en los varones y a un fenotipo anti-­‐inflamatorio en las mujeres.

The improper balance or the maintenance of a chronic immune response can produce adverse effects on organs and systems and prone to diseases. Therefore, the regulatory mechanisms of the immune response are key factors to maintain an optimal health status and to follow a healthy aging. The capacity to produce an immune response against pathogens or tumour cells is partially determined by the genetic background of the individual. Genetic association studies have been useful to identify variants of immune response genes involved in diseases ranging from cancer or cardiovascular disease to infections such as tuberculosis or HIV-­‐1. In this thesis we have studied the variability of immune response genes and their role in two models: the HIV-­‐1 infection and the natural aging process. In the first model it has been studied the variability of BST-­‐2 gene, which is an HIV restriction factor, and CYP27B1, GC and VDR genes, that are involved in the synthesis, transport and genomic action of vitamin D, hormone that modulates the immune response. In the second model, we have also evaluated the effect of VDR gene variability as well as RANTES and CCR5 gene variants, both involved in mediating the inflammatory response. In the model of the HIV-­‐1 infection we have identified two variants of BST-­‐2 gene associated with progression, one that captures the variability of the genomic region and the other with potential functional effect. In the study of VDR, CYP27B1 and GC gene variants related to progression rates we have confirmed and extended the number of VDR gene markers showing association with progression. The VDR gene haplotype combinations that are associated with progression are those that optimize the response to vitamin D. These results should be interpreted as a con to the dual role of vitamin D in the modulation of the immune response. The association with progression of the identified variants is significantly increased in patients enrolled in the pre-­‐HAART (before 1997). In the model of aging, VDR gene variants were most associated with healthy aging in men. The associated variants are those that confer an intermediate responsiveness to vitamin D. This reveals the role of vitamin D in aging and emphasizes the role of genetic background in determining optimal levels of vitamin D for healthy aging. In relation to polymorphisms of CCR5 and RANTES genes we do not found significant association for the CCR5 locus, although the results show a higher prevalence of non-­‐functional variant, and thus a poorer mediator of the inflammatory response, in long-­‐lived individuals. In relation to RANTES gene variants, the results indicate a sex-­‐specific association suggesting the existence of a genetic determinant of RANTES that predisposes to a proinflammatory phenotype in males and an anti-­‐inflammatory phenotype in females.