The Common Variant-Common Disease hypothesis in the disorder of the immune response : Association between genotype and phenotype exemplified on the Interleukin-4 receptor and the Tumor-Necrosis- Factor gene

Der Krankheitsverlauf nach einem Polytrauma wird wesentlich von einer unkontrollierten Entzündungsreaktion des Organismus bestimmt, an dem sowohl Reaktionen des angeborenen als auch adaptiven Immunsystems beteiligt sind. Die Beobachtung, dass Patienten mit gleichem Verletzungsmuster unterschiedlich auf ein Polytrauma reagieren (Sepsis-Syndrom vs. non- Sepsis- Syndrom, lässt genetische Unterschiede vermuten, die folglich zu einem ungleichen Verhältnis von pro-und anti-inflammatorischen Zytokinen führen. Im Mittelpunkt dieser Arbeit stand das proinflammatorische TNF Gen, das einen wesentlichen Trigger der systemischen Entzündungsreaktion (SIRS) nach einem Polytrauma darstellt, sowie das anti-inflammatorische IL-4, das für den Th1/Th2 Wechsel während des Sepsis-Syndroms bedeutend ist. Die Wirkungen des IL-4 wurden am Beispiel seines Bindungspartners, dem IL 4R Komplex mit der IL-4R alpha Kette als Hauptkomponente untersucht. Der Einfluss einzelner genetischer Varianten auf das Sepsis Syndrom wurde bisher in zahlreichen genetischen Assoziationsstudien untersucht, die diskrepante Ergebnisse lieferten. Mögliche Ursachen liegen in der Planung und Durchführung von Studien. Im ersten Teil der vorliegenden Arbeit wurden am Beispiel der hoch polymorphen IL-4R alpha Kette natürlich vorkommende kodierende IL4R Genvarianten, die zu einem Aminosäureaustausch am Rezeptorprotein führen, auf die Common Variant- Common Disease (CV-CD) Hypothese untersucht. Über Mutagenese und Transfektion der erstellten IL4R Konstrukte wurde in funktionellen Studien der Einfluss der verschiedenen IL4R Genvarianten auf die intermediären Phänotypen Zellproliferation und CD23 Expression untersucht. Ein Unterschied zwischen Zellen, die eine Aminosäuresubstitution exprimierten und Zellen, die den Wildtyp exprimierten, konnte in Bezug auf die beiden Phänotypen Zellproliferation und CD23 Expression nicht festgestellt werden. Im Anschluss bei der genetisch-epidemiologischen Analyse der bekannten IL4R Polymorphismen zeigte sich ebenso, dass weder ein IL4R Polymorphismus noch ein IL4R Haplotyp signifikant assoziiert war mit dem quantitativen Phänotyp Serum-IgE Spiegel. Folglich wurde die CD-CV Hypothese für die natürlich vorkommenden kodierenden IL4R Varianten verworfen.Im zweiten Teil der vorliegenden Arbeit wurden Assoziationsstudien bei einem Sepsis-Syndrom nach einem Polytrauma nach Kriterien der modernen genetisch-epidemiologischen Methodik repliziert. In einer prospektiven Kohortenstudie, die 159 Patienten mit einer Mehrfachverletzung einschloss, wurde der Einfluss nicht kodierender TNF Genvarianten auf den TNF alpha Plasmaspiegel, auf die Entstehung einer Sepsis sowie auf die Prognose untersucht. Über einen Zeitraum von 14 Tagen wurden die TNF-alpha Plasmaspiegel der Patienten täglich erfasst. Zusätzlich wurde bei den Patienten eine Genotypisierung der wichtigsten TNF und LTA Polymorphismen vorgenommen. Bei der Analyse der Polymorphismen der TNF Genregion wurde festgestellt, dass das TNF-308A Allel sowie das LTA+252G Allel signifikant assoziiert sind mit dem TNF alpha Plasmaspiegel, mit der Entstehung von Sepsis und der Prognose nach einem Polytrauma (p