Untersuchungen zur Assoziation zwischen genetischen Varianten von OCTN1 und OCTN2 und Parodontitis: Ergebnisse aus der Bevölkerungsstudie Study of Health in Pomerania (SHIP-0)

Die Anfälligkeit für Parodontitis und weitere chronische Entzündungskrankheiten, wie z. B. Morbus Crohn, wird durch ein komplexes Zusammenspiel zwischen Bakterien,Immunsystem sowie Umweltfaktoren bestimmt und durch Gene reguliert. Modernste genetische Methoden konnten bisher zahlreiche Suszeptibilitätsgene identifizieren, die zum Teil nicht nur mit einer Krankheit assoziiert wurden, sondern die bspw. auch in der Pathogenese mehrerer chronisch entzündlicher Entitäten involviert sind. In der vorliegenden Dissertation wurde untersucht, ob eine Assoziation zwischen Parodontitis und zwei Einzelnukleotidpolymorphismen (Single Nucleotide Polymorphism, SNPs) in den Genen SLC22A4 bzw. SLC22A5 besteht. Diese wurden zuvor als Suszeptibilitätsgene für chronisch entzündliche Erkrankungen, insbesondere Morbus Crohn, identifiziert. Bei den untersuchten SNPs handelt es sich um den Austausch von Cytosin zu Thymin (c.1507C>T) im Exon 9 von SLC22A4 und um den Austausch von Guanin zu Cytosin (−207G>C) in der Promotorregion von SLC22A5. Beide Polymorphismen befinden sich im Kopplungsungleichgewicht und bilden einen risikoassoziierten T-C-Haplotyp. Die entsprechenden Gene kodieren für die organischen Kationentransporter OCTN1 (SLC22A4) und OCTN2 (SLC22A5), welche in vielen Geweben exprimiert werden. OCTN1 vermittelt u. a. den Transport des Antioxidans L-Ergothionein. OCTN2 spielt vor allem eine entscheidende Rolle beim Transport von Carnitin und ist somit maßgeblich an der Carnitin-Homöostase beteiligt. Zunächst wurde das Vorkommen der beiden Transporter im Parodontium mittels Immunfluoreszenz-Mikroskopie geprüft. Für die anschließende Analyse eines möglichen Einflusses der Genvarianten wurde auf die Querschnittsdaten von 4.308 Probanden der „Study of Health in Pomerania“ (SHIP-0) zurückgegriffen, für welche zum großen Teil Genotypisierungsdaten bezüglich der OCTN-SNPs vorlagen. Für die Erkennung indirekter Effekte der SNPs auf das Parodontium wurden u. a. anthropometrische Daten und bestimmte Laborparameter, insbesondere Entzündungsparameter und Serumcholesterolwerte, in die Auswertung einbezogen. OCTN1 und OCTN2 wurden sowohl im gesunden als auch im erkrankten Parodontium detektiert, vor allem im Epithel und Gefäßendothel. Deutliche Unterschiede in ihrer Expression in Abhängigkeit vom parodontalen Gesundheitszustand wurden nicht festgestellt. Für die Ermittlung der Genotypfrequenzen von SLC22A4 standen 4.186 und für SLC22A5 4.105 DNA-Proben zur Verfügung. Der SLC22A4-TT-Genotyp hatte in der untersuchten SHIP-0-Population eine Häufigkeit von 16,6 %, der CT-Genotyp 48,4 % und der CC-Genotyp 35,0 %. Der SLC22A5-CC-Genotyp war mit einer Häufigkeit von 19,9 %, der CG-Genotyp mit 50,2 % und der GG-Genotyp mit 29,9 % vertreten. 19,3 % waren homozygote T-C-Haplotyp-Träger. Die Genotypverteilung entsprach vergleichbaren Populationen. Es wurde keine Assoziation zwischen parodontalen Indizes, wie Sondierungstiefen (Taschentiefen, TT) und Attachmentverlusten (AV), und den SNPs verzeichnet, sodass ein direkter Zusammenhang zwischen den Genvarianten von SLC22A4 bzw. SLC22A5 und Parodontitis ausgeschlossen werden kann. Ferner waren die Genvarianten nicht mit etablierten Entzündungswerten (high-sensitive-Creaktives Protein (hs-CRP), Fibrinogen) sowie HbA1c und anthropometrischen Daten assoziiert. Mit Berücksichtigung des bekannten engen Zusammenhangs zwischen Adipositas und Parodontitis erfolgte die Stratifizierung der Probanden in adipös (BMI ≥ 30 kg/m²) und nicht adipös. Dabei zeigte sich eine signifikante Assoziation zwischen erniedrigten HDL-Cholesterol-Werten (HDL-c) und erhöhten Gesamtcholesterol-, LDL-Cholesterol- (LDL-c) und Apolipoprotein B-Werten in der Gruppe der adipösen Variantenträger. Dieser Geneffekt wurde sowohl bei homozygoten Trägern einer der beiden Genvarianten als auch bei Trägern beider Genvarianten (homozygote Risiko-Haplotyp-Träger) beobachtet. Die Ergebnisse zeigen weiterhin, dass bei einem niedrigeren BMI die Varianten hinsichtlich des LDL-c-Spiegels eher günstig erscheinen, währenddessen sie die Hypercholesterinämie bei adipösen Probanden fördern. Weiterhin wurde festgestellt, dass der Einfluss des Parodontitisschweregrads auf einen grenzwertig hohen LDL-c-Wert von über 3,61 mmol/l bei homozygoten Risiko-Haplotyp-Trägern höher war als bei Probanden ohne Genvarianten. Zusammenfassend kann den Genvarianten ein direkter BMI-abhängiger Einfluss auf Serumcholesterolwerte zugeschrieben werden. Ferner haben sie einen verstärkenden Einfluss auf die Wechselwirkung zwischen LDL-c-Werten und Parodontitis.Susceptibility to periodontitis and other chronic inflammatory diseases for example Crohn's disease is determined by a complex interaction between bacteria, immune system and environmental factors and is regulated by genes. Up to now, the most modern genetic methods have been able to identify numerous susceptibility genes that have been associated with several diseases, especially with chronic inflammatory entities. In the present work it was investigated whether there is an association between periodontitis and two single nucleotide polymorphisms (SNPs) in the genes SLC22A4 and SLC22A5, respectively. These were previously identified as susceptibility genes for chronic inflammatory diseases, in particular Crohn's disease. The first SNP is a C→T substitution in SLC22A4 exon 9 (c.1507C→T). The second SNP is a G→C transversion in the SLC22A5 promoter (–207G→C). Both polymorphisms are in strong linkage disequilibrium and create a two-allele risk haplotype (TC). The corresponding genes encode the organic cation transporters type novel OCTN1 (SLC22A4) and OCTN2 (SLC22A5), which are expressed in many tissues. OCTN1 mediates the transport of the antioxidant L-ergothionein. OCTN2 plays a crucial role in the transport of carnitine and accordingly in maintaining carnitine homeostasis. First, the occurrence of the two transporters in the periodontium was examined by immunofluorescence microscopy. For the subsequent analysis the cross-sectional data of 4.308 genotyped subjects of the „Study of Health in Pomerania“ (SHIP-0) was used. For detection of indirect effects of SNPs on the periodontium anthropometric data and certain laboratory measurements, in particular inflammatory parameters and serum cholesterol levels, were included in the evaluation. OCTN1 and OCTN2 were detected in both healthy and diseased periodontium, especially in the epithelium and vascular endothelium. Significant differences in their expression in dependence of the periodontal health status were not observed. For determination of the genotype frequencies of SLC22A4 4.186 DNA samples and for SLC22A5 4.105 DNA samples were available. The SLC22A4-TT genotype had a frequency of 16,6%, the CT genotype 48,4% and the CC genotype 35,0% in the investigated SHIP-0 population. The SLC22A5 CC genotype was present at a frequency of 19,9%, the CG genotype at 50,2%, and the GG genotype at 29,9%. 19,3% were homozygous T-C haplotype carriers. Periodontal indices, such as probing depth and attachment loss, were not associated with the SNPs. Furthermore, the gene variants were not associated with established inflammatory levels (high-sensitive C-reactive protein (hs-CRP), fibrinogen) as well as HbA1c and anthropometric data. Taking into account the known close connection between obesity and periodontitis, the subjects were stratified in adipose (BMI ≥ 30 kg/m²) and not obese. There was a significant association between gene variants and decreased HDL-cholesterol levels (HDL-c) and elevated total cholesterol, LDL-cholesterol (LDL-c) and apolipoprotein B levels in obese subjects. This gene effect was observed both in homozygous carriers of one of the two gene variants and in carriers of both gene variants (homozygous T-C haplotype carriers). Furthermore, the influence of the periodontitis severity on a borderline high LDL-c value of more than 3,61 mmol/l was higher in homozygous risk haplotype carriers than in subjects without gene variants. In summary, functional OCTN variants affect serum cholesterol levels in a BMI-dependent manner. The variants seem to promote hypercholesterolemia in obese subjects. Furthermore, they have a potent influence on the interaction between LDL-c values and periodontitis