Arvelighet og immunologi ved Sjögrens syndrom

Roland Jonsson, Britt Nakken, Anne-Kristine Halse, Kathrine Skarstein, Karl Brokstad, Hans-Jacob Haga Om forfatterne
Artikkel

Sjögrens syndrom er en inflammatorisk revmatisk sykdom som er vanlig i Skandinavia (1). Sykdommen er kronisk og kan gi store plager for dem som rammes. Årsaken er ikke klarlagt, men det foreligger sterke indikasjoner på at sykdommen er autoimmun, dvs. at kroppens eget immunforsvar angriper eksokrint kjertelvev (1).

Også andre autoimmune sykdommer, slik som revmatoid artritt, diabetes og kroniske nevrologiske sykdommer som myasthenia gravis og multippel sklerose, har sin bakgrunn i immunologiske og inflammatoriske mekanismer. Denne gruppen sykdommer har betydelige konsekvenser for så vel pasient som samfunn.

Det å lete etter årsaken til systemiske autoimmune sykdommer har de siste årene vist seg å være utfordrende og ofte frustrerende for klinikere og forskere. Få av disse sykdommene har vakt så stor interesse som systemisk lupus erythematosus, men den siste tiden er også den nær beslektede sykdommen Sjögrens syndrom blitt vist stor oppmerksomhet. Disse sykdommene har stor interesse, ikke bare på grunn av at de er vanlige, men også fordi de oftest forekommer hos kvinner i fertil alder og påvirker deres livskvalitet betraktelig (2).

Det er gjort flere befolkningsundersøkelser for å beregne prevalensen av Sjögrens syndrom (1). Ved å benytte seg av Københavns-kriteriene (3) for Sjögrens syndrom har man i Sverige funnet en prevalens på 2,7 % i aldersgruppen 52 – 72 år (3). I en befolkningsundersøkelse fra Hellas (4) benyttet man seg av de nye europeiske klassifikasjonskriteriene (5) og fant en prevalens på 0,60 % blant 837 kvinner over 18 år. Prevalensen økte til 3,59 % dersom man også inkluderte dem som hadde sannsynlig Sjögrens syndrom.

Det finnes belegg for at genetiske faktorer spiller en betydelig rolle ved Sjögrens syndrom (6). Imidlertid finnes det i engelskspråklig litteratur bare rapportert to tilfeller av tvillinger med Sjögrens syndrom (7, 8). Dette til tross for at autoimmune sykdommer i alminnelighet ansees for å være vanligere hos monozygote enn dizygote tvillinger.

Det trengs en mer presis genetisk og immunologisk kartlegging av mekanismer som leder til utvikling av Sjögrens syndrom enn det vi har i dag. I denne artikkelen vil vi gi en kort oversikt over eksisterende belegg på genetisk overføring av autoimmunitet i sin alminnelighet og Sjögrens syndrom i særdeleshet. Vi vil også diskutere kandidatgener for Sjögrens syndrom og samtidig ta for oss prinsipper og vanskeligheter i forbindelse med studier av komplekse genetiske sykdommer som Sjögrens syndrom. I tillegg diskuterer vi den immunologiske kunnskap vi har om sykdommen (fig 1, fig 2).

Figur 1  Det er sterke indikasjoner på at Sjögrens syndrom er en multifaktoriell sykdom. Dette har også vanskeliggjort studiet av bakenforliggende årsaker til sykdommen

Figur 2  En skjematisk fremstilling av ulike gener og immunkomponenter som mest sannsynlig spiller inn i patogenesen av Sjögrens syndrom

Strategier for genetisk kartlegging av komplekse sykdommer

Genetisk predisposisjon og autoimmunitet

Familiestudier og ulike dyremodeller har indikert at multiple gener bidrar til autoimmunitet, og man antar at små og additive effekter fører til en sykdomsfenotype (10). Genetisk heterogenitet, det at forandring i forskjellige gener kan gi samme sykdomsfenotype, vanskeliggjør deteksjon av gener som predisponerer for komplekse sykdommer. I tillegg er ofte miljøfaktorer involvert (11, 12). Alt dette medfører at identifisering av genene som forårsaker autoimmune sykdommer, representerer en teknisk mye større utfordring enn påvisning av gendefekter som gir monogene sykdommer.

Identifikasjon av sykdomsgener ved komplekse sykdommer

I dag benyttes i hovedsak to strategier for å bestemme gener som predisponerer for komplekse sykdommer: koblingsanalyser og assosiasjonsstudier.

Koblingsanalyser blir utført i familiemateriale, og målet er å finne hvor ofte to loci blir separert av meiotisk rekombinasjon. Hvis to loci ligger på hvert sitt kromosom, vil de alltid nedarves uavhengig av hverandre (ingen kobling). Loci som ligger nær hverandre på samme kromosom, skilles sjeldnere av meiotisk rekombinasjon, og disse vil som oftest nedarves sammen (kobling). Gener som er identifisert ved koblingsanalyser, må bekreftes i populasjonsbaserte assosiasjonsstudier. Slike assosiasjonsstudier tester om et spesifikt allel eller en spesifikk mutasjon forekommer hyppigere hos pasienter enn hos en kontrollgruppe. Alternativt kan assosiasjonsstudier benyttes direkte på gener hvor man har mistanke om defekter som fører til den aktuelle sykdommen (kandidatgener). Fordeler og ulemper ved disse metodene vil bli diskutert.

Koblingsanalyser. Det er i de senere år blitt utviklet genetiske markører for hele genomet, både for mus, rotte og menneske (13 – 15). Ved bruk av dette har man klart å identifisere kromosomlokaliseringen til en rekke gener som predisponerer for autoimmunitet både i dyremodeller og hos menneske (16, 17). Disse mikrosatellittmarkørene er ofte dinukleotidrepetisjoner som er jevnt fordelt i hele genomet. Mikrosatellittene inneholder høye nivåer av variasjon mellom individer. Videre er markørene flankert av unike sekvenser, noe som muliggjør bruk av PCR-teknikken for deteksjon. Siden mikrosatellittene er svært polymorfe, er det relativt stor sjanse for at parentale kromosomer bærer ulike alleler for en gitt markør, noe som muliggjør oppsporing av genetisk bidrag fra foreldre til sykt avkom. En region som er identifisert ved koblingsanalyser, vil inneholde altfor mange gener til at man kan teste ut alle disse i assosiasjonsstudier, så videre koblingsanalyser i den aktuelle regionen med flere markører er nødvendig for å innsnevre området.

Ett problem ved bruk av koblingsanalyser ved komplekse sykdommer er at man må spesifisere en modell for hvordan sykdommen nedarves, noe som kan føre til falskt positive resultater ved valg av uriktig modell. I den senere tid er det blitt utviklet metoder for å identifisere kobling uten å måtte spesifisere en genetisk modell, såkalt modellfri (ikke-parametrisk) koblingsanalyse. Ved hjelp av denne metoden søker man å identifisere områder i genomet som deles av syke slektninger. En mye benyttet variant av modellfri koblingsanalyse er «affected sibpair»-metoden – man tester om søskenpar arver identiske kopier av kromosomale regioner signifikant oftere enn det som forventes når man ikke har kobling. Denne metoden er ikke sensitiv for spesifikasjon av genetisk modell, og vil derfor ikke kunne gi falskt positive resultater ved uriktig genetisk modell. Problemer forbundet med denne metoden er imidlertid at søsken deler store områder av genomet, den egner seg derfor ikke til detaljerte koblingsanalyser, men mer som en første pekepinn på hvor de interessante regionene befinner seg. I tillegg kreves et stort antall søskenpar for å kunne få signifikante resultater, noe som kan være vanskelig for sjeldne sykdommer.

Assosiasjonsstudier. En annen strategi for å identifisere gener ved komplekse sykdommer er assosiasjonsstudier. Denne typen studier baserer seg på sammenlikning av en gruppe pasienter med en kontrollgruppe fra samme populasjon. Disse må ikke være i slekt med hverandre. Et problem i forbindelse med assosiasjonsstudier er at det kan være flere forklaringer på en assosiasjon mellom en sykdom og et bestemt allel i et kandidatgen. Det kan være at dette allelet er årsaken til sykdommen ved at det gir funksjonelle endringer i proteinet eller at det gir endringer i ekspresjon. En annen mulighet er at dette allelet er i koblingsulikevekt med at annet allel i nærheten som er den virkelige årsaken til sykdommen. En siste mulighet er at assosiasjonen er falsk på grunn av uriktig valg av kontrollgruppe.

Det er svært viktig at både pasienter og kontrollpersoner kommer fra samme homogene populasjon. For å unngå problemer med dette er det utviklet andre typer assosiasjonsstudier, der man benytter seg av interne kontroller. Eksempler på dette er «haplotype relative risk» (HRR) og «transmission disequilibrium test» (TDT). Disse metodene benytter seg ikke av case control-design, man tester for hvilke alleler som overføres fra foreldre til sykt avkom. De alleler som ikke overføres, vil fungere som kontroller, og man unngår problemet med valg av kontrollgruppe.

Koblingsanalyser og kandidatgenstrategi ved Sjögrens syndrom

Hvilke gener er med sikkerhet involvert?

HLA-klasse II-gener assosiert med anti-Ro/SS-A- og anti-La/SS-B-antistoffer

Tilstedeværelsen av anti-Ro/SS-A- eller anti-La/SS-B-antistoffer er en av klassifikasjonskriteriene som er foreslått av European Community Study Group on Diagnostic Criteria for Sjögrens syndrom (5). Anti-Ro/SS-A-antistoffer er til stede hos ca. 70 % av pasientene, og anti-La/SS-B-antistoffer er til stede hos ca. 50 %. Det har vist seg at korrelasjonen mellom anti-Ro/SS-A- og anti-La/SS-B-antistoffer og visse HLA-klasse II-gener er sterkere enn korrelasjonen mellom Sjögrens syndrom og HLA-klasse II-gener (20). Den sterke korrelasjonen mellom autoantistoffresponser og enkelte HLA-alleler tyder på at autoimmune reaksjoner er mediert av genetisk bestemte antigenspesifikke T-hjelpelymfocytter i samarbeid med spesifikke HLA-molekyler.

Virus

Ekspansjon av B- og T-celler

Det dominerende bildet av T-celler som er blitt karakterisert in situ har ført til hypotesen om klonal ekspansjon. Bildet er ikke helt entydig for T-celler, men noen studier har vist en antydning til ekspansjon av noen T-cellereseptorpositive celler. På B-cellesiden er det blitt gjort funn som har vist ekspansjon av en eller flere B-cellekloner i spyttkjertelbiopsimateriale, noe som mest sannsynlig ligger bak de oligoklonale proteiner som kan påvises i blod og urin (1).

Naturlig nok har det også vært observert forandrede nivåer av cytokinproduksjon mellom det betente organet og perifert blod, noe som understreker betydningen av å analysere målorganet. Man har f.eks. funnet høye nivåer av interleukin (IL)-1 β , IL-6 og tumornekrosefaktor- α (TNF- α ) produsert av epitelceller, mens IL-10 og IFN- γ blir produsert mest av infiltrerende T-celler (1). Nylig har man funnet forhøyede nivåer av både IL-6 og IL-10 i perifert blod ved Sjögrens syndrom (25), noe som kan tenkes å stimulere autoantistoffproduksjonen.

Apoptose

Hormoner

Konklusjon

Etiologien ved Sjögrens syndrom viser seg å være i høyeste grad kompleks og meget heterogen. Mest sannsynlig spiller både genetiske faktorer og miljøfaktorer en stor rolle. En sterkt forenklet illustrasjon av potensielle mekanismer som inkluderer både genetikk og immunologi, finnes i figur 2. Man kommer nok ikke til å forstå patogenesen fullt ut for denne sykdommen før man har klarlagt det relative bidrag av hver delkomponent i utviklingen av Sjögrens syndrom. Mens de genetiske mekanismene involvert i patogenesen for Sjögrens syndrom fortsatt stort sett er uutforsket, har vi i dag tilgjengelig elegante laboratorieteknikker for analyse av genetiske loci. Disse teknikkene tillater simulering og analyse av overføring av komplekse genetiske karakterdrag blant multiplekse familier og demografiske grupper. Koblingen til de fenotypiske karakteristika for Sjögrens syndrom, som vi allerede har god kjennskap til, blir kanskje det mest spennende i den videre utredningen. Det som gjenstår, er den omstendelige oppgaven å samle et tilstrekkelig stort antall familier som er multiplekse for Sjögrens syndrom og analysere multiple oppsett av kliniske, serologiske og genetiske data innen og mellom disse. Slikt arbeid pågår for tiden og vil forhåpentligvis føre til økt forståelse for denne gåtefulle og komplekse autoimmune sykdommen.

Gruppens arbeid støttes av Norske Kvinners Sanitetsforening, Stiftelsen Helse og Rehabilitering, Meltzerfondet, Norges forskningsråd, NorFA og to EU-Biomed 2-kontrakter. Vi takker Kate Frøland for hjelp ved utarbeidning av manuskriptet.

Anbefalte artikler