Genetische Polymorphismen des Insulingens und des Cubilingens bei Typ-1-Diabetes-mellitus und assoziierten Autoimmunendokrinopathien

Die Autoimmunerkrankungen Typ 1 Diabetes mellitus, autoimmune Schilddrüsenerkrankungen und Morbus Addison betreffen zusammen etwa 3% der Bevölkerung. Ihre Genese ist multifaktoriell, also von verschiedenen endo- als auch exogenen Faktoren abhängig. Sie alle tragen gemeinsame prädisponierende genetische Merkmale, das wichtigste unter ihnen ist der Risikogenort der HLA- Gene auf Chromosom sechs, der etwa die Hälfte des genetischen Risikos vermittelt. Für Typ 1 Diabetes mellitus wurde die Insulingenregion als ein weiterer wichtiger Risikogenort postuliert. Im Rahmen dieser Arbeit wurde dieser Zusammenhang in der deutschen Bevölkerung untersucht und nach einer eventuellen Assoziation dieses Genortes mit anderen Autoimmunerkrankungen geforscht. Bei den Untersuchungen in der Insuligenregion wurde der Polymorphismus -2221 MspI (C/T) in der Promotoregion des Insulingens auf seine Assoziation mit der Erkrankung Typ 1 Diabetes mellitus sowie der Erkrankungen Morbus Addison, Morbus Basedow und Hashimoto- Thyreoiditis untersucht. Es wurden auch Patienten genotypisiert, die an einem PGAS- II Syndrom litten, also neben der Erkrankung Typ 1 Diabetes mellitus und/oder Morbus Addison noch zusätzlich an mindestens einer der Erkrankungen Hashimoto- Thyreoiditis oder Morbus Basedow erkrankt waren. Das „C“- Allel der Polymorphismus -2221 MspI (C/T) ist mit den VNTR Klasse IAllelen verknüpft, diese Allele gelten als Risikogenorte für die Entwicklung eines Typ 1 Diabetes mellitus. Das „T“- Allel hingegen steht im Kopplungsungleichgewicht mit den VNTR- Klasse III- Allelen, die vor der Entwicklung eines Typ 1 Diabetes mellitus schützen können. Die von uns untersuchten Typ 1 Diabetiker zeigten das „C“- Allel signifikant häufiger als die Kontrollen (77,2% vs. 49,1%). Es fand sich eine Tendenz zur Bevorzugung des weiblichen Geschlechtes. In den 213 untersuchten Familien transmittierten phänotypisch gesunde Eltern das „C“- Allel signifikant häufiger an ihre erkrankten Kinder als das protektive „T“- Allel. Der Zusammenhang zwischen Polymorphismen der Insulingenregion und den HLA-Risikoallelen wurde bereits in verschiedenen Populationen untersucht und kontrovers diskutiert. Unsere Untersuchungen wiesen bei Kindern mit dem HLAHochrisikohaplotyp DQ2/DQ8 das krankheitsauslösende „C“- Allel signifikant häufiger nach als bei Kindern mit einem niedrigen HLA- Risikohaplotyp. Für Kinder mit einem mittleren HLA- Risiko konnte ebenfalls eine häufigere Transmission des „C“- Allels gezeigt werden. Die von uns untersuchten Patienten mit einer Hashimoto- Thyreoiditis zeigten keine signifikante Assoziation mit dem Polymorphismus, betrachtet man aber nur die erkrankten Frauen in dieser Gruppe, zeigt sich eine borderline- Signifikanz von p=0,0533, was zu der Annahme führt, dass durch eine Erhöhung der Fallzahl durchaus eine Assoziation mit der Erkrankung gezeigt werden könnte. Bei der Gruppe der Addison – Patienten fanden wir eine signifikante Assoziation mit dem Polymorphismus, die aber nicht ganz so deutlich wie bei den Diabetikern war. Hier zeichnet sich eine Bevorzugung des weiblichen Geschlechtes ab. In der Gruppe der PGAS- II Patienten zeigten nur diejenigen Patienten eine Assoziation mit dem Polymorphismus, die an Typ 1 Diabetes mellitus in Kombination mit einer Hashimoto- Thyreoiditis und die an Morbus Addison in Kombination mit Morbus Basedow litten. Bei den anderen Autoimmunendokrinopathien zeigte sich kein Zusammenhang mit der Insulingenregion. Zusammengefasst lässt sich also festhalten, dass der Einfluss der Insulingenregion auf andere Autoimmunerkrankungen neben Typ 1 Diabetes mellitus nicht ausgeschlossen werden kann, ein endgültiger Beweis aber noch zu erbringen ist. Für die Entwicklung von Autoimmunendokrinopathien ist neben der genetischen Komponente aber auch der Einfluss anderer Faktoren von Bedeutung. Eine große Rolle spielt besonders der Einfluss von Vitamin D auf das menschliche Immunsystem. In mehreren Studien wurde gezeigt, dass niedrige Vitamin D Spiegel für die Entwicklung von Typ 1 Diabetes mellitus prädisponieren und die Gabe von 1, 25 (OH)2D3 bei NOD Mäusen die Entstehung die Erkrankung verhindern kann. Zum Erreichen ausreichend hoher Mengen an aktivem Vitamin D wird 25 (OH)D3 nach der glomerulären Filtration in der Niere über die endozytotischen Rezeptoren Megalin und Cubilin wieder rückresorbiert. Bei defektem Megalin- oder Cubilin- Rezeptor konnte ein deutlicher Vitamin D- Verlust nachgewiesen werden. Deshalb wurden im Rahmen dieser Dissertation an Typ 1 Diabetes mellitus erkrankte Patienten auf fünf verschiedenen Polymorphismen des Cubilingens untersucht und nach einem signifikanten Unterschied zwischen dieser Patientengruppe und gesunden Kontrollen gesucht. Die untersuchten Cubilingenpolymorphismen Cub-33, Cub-29, Cub-35 und Cub-68 zeigten keine Assoziation mit der Erkrankung Typ 1 Diabetes mellitus. Beim untersuchten Polymorphismus Cub-65 hingegen zeigten sich zwischen Patienten und Kontrollen signifikante Unterschiede in der Genotypverteilung. Der Genotyp „AA“ kommt bei den untersuchten Patienten zu 26,7% vor, bei den Kontrollen nur zu 5,1%. Allerdings führt der Polymorphismus nicht zur Änderung der Aminosäuresequenz des Cubilins, weshalb seine biologische Bedeutung fraglich ist. Nach heutiger Kenntnis scheint der Polymorphismus also keine Assoziation mit der Erkrankung Typ 1 Diabetes mellitus zu zeigen. Die Bedeutung des Cubilins für die Reabsorption von 25 (OH)D3 bleibt jedoch außer Frage, weshalb weitergehende Untersuchungen mit größeren Patientengruppen auf andere Polymorphismen des Gens einen Zusammenhang zwischen Polymorphismen des Cubilingens und Typ 1 Diabetes mellitus zeigen könnten.About 3% of the population are affected by the autoimmune disorders type 1 diabetes mellitus, autoimmune thyroid disorders and Addison’s disease. Their pathogenesis is multifactorial and depends on different endo- and exogenetic factors. They all share common predisposing genetic loci, the most important of these risk factors are the HLA genes located on chromosome six, contributing about half of the genetic risk. Additionally the insulin gene region is considered as important genetic susceptibility factor to the development of type 1 diabetes mellitus. Within our study we examined the role of the insulin gene region for type 1 diabetes mellitus in the German population and its influence on the development on other autoimmune disorders. We analysed the insulin gene polymorphism -2221 MspI (C/T) in the insulin gene promoter region for its association with the autoimmune disorders type 1 diabetes mellitus, Addison’s disease, Graves disease and Hashimoto’s thyroiditis. Patients with PGAS syndrome type II, suffering from type 1 diabetes and/or Addison’s disease and at least one of the autoimmune thyroid disorders Hashimoto’s thyroiditis or Graves disease, were also analysed for this polymorphism. The “C” allele of the polymorphism -2221 MspI (C/T) shows a strong association with the class I VNTR alleles, known as risk factors for the development of type 1 diabetes mellitus. However the “T” allele of this polymorphism is in linkage disequilibrium with the class III VNTR alleles, having a protecting effect on the development of type 1 diabetes mellitus. The “C” allele was more frequent in patients suffering from type 1 diabetes mellitus than in controls (77.2% vs. 49.1%). The “C” allele was more often found in females than in males. In the family analysis the “C” allele was more frequently transmitted to the affected sibling than the protective “T” allele. The association of polymorphisms within the insulin gene region and the HLA- risk genes has already been studied in several populations, leading to different conclusions. In our study we showed that the “C” allele of the polymorphism -2221 MspI (C/T) was more often found in children with the HLA high risk haplotype DQ2/DQ8 than in children with a low risk HLA- haplotype. Similar results were found in children with an intermediate HLA risk haplotype. In patients with Hashimoto’s thyroiditis we found no association with the polymorphism -2221 MspI (C/T). Analysing only the females in this group we showed a borderline association (p= 0.0533). Further studies with a larger number of patients need to confirm the association between the polymorphism and this disease. Patients suffering from Addison’s disease showed a statistically significant association with the insulin gene polymorphism but the relation was not as clear as among the patients with type 1 diabetes mellitus. The “C” allele was more often found in females than in males. Among patients with a PGAS syndrome type II the “C” allele was more often found in patients suffering of the combination of type 1 diabetes mellitus and Hashimoto’s thyroiditis and the combination of Addisons disease and Graves disease. Patients with other autoimmune disorders showed no association with the insulin gene polymorphism. In conclusion the influence of the insulin gene region on other autoimmune diseases than type 1 diabetes mellitus can not be excluded but needs to be further investigated. Besides the genetic risk factors of the HLA region and the insulin gene there are still other components that seem to have an influence on the development of autoimmune diseases. Vitamin D has an important influence on the human immune system. Several studies showed, that low vitamin D levels predispose for the development of type 1 diabetes mellitus. In NOD mice the administration of 1.25 (OH)2 D3 prevented the development of the disease. For adequate levels of active vitamin D, 25 (OH) D3 has to be reabsorbed after its glomerular filtration in the kidney by the endocytotic receptors megalin and cubilin. Defective megalin or cubilin receptors can cause measurable vitamin D loss. For this reason we investigated the genomic material of patients suffering from type 1 diabetes mellitus and tried to find an association with five different polymorphisms in the cubilin gene. Studying the polymorphisms Cub-33, Cub-29, Cub-35 and Cub-68 we did not find a significant difference between the genotypes of patients and controls. However, analysing the polymorphism Cub-65, we observed a significance: The genotype “AA” was found in 26.7% of the patients comparism to only 5.1% of the controls. However the polymorphism Cub-65 does not change the amino acid sequence of the produced cubilin, therefore its biological importance remains uncertain. This polymorphism has to our knowledge, not yet been described in its association with the autoimmune disorder type 1 diabetes mellitus. But the importance of cubilin for the reabsorption of 25 (OH) D3 remains beyond all questions. Further studies with larger patient groups and other polymorphisms of the cubilin gene need to confirm an association between polymorphisms in this gene and type 1 diabetes mellitus