Guinguette Marais Poitevin

Resumen

Las enfermedades tiroideas autoinmunes (AITDs) (enfermedad de Graves y tiroiditis de Hashimoto) son enfermedades genéticas complejas que muy probablemente tienen más de 20 genes que contribuyen a los fenotipos clínicos. Hasta la fecha, los genes que se sabe que contribuyen se dividen en dos categorías: genes reguladores del sistema inmunitario (incluidos HLA, CTLA4, PTPN22, CD40, CD25 y FCRL3) y genes específicos del tiroides (TG y TSHR). Sin embargo, ninguno de estos genes contribuye a multiplicar por más de 4 el riesgo de desarrollar una de estas enfermedades, y ninguno de los polimorfismos descubiertos es esencial para el desarrollo de la enfermedad. Por lo tanto, parece que una variedad de interacciones genéticas diferentes pueden combinarse para causar el mismo patrón de enfermedad clínica, pero los genes que contribuyen pueden diferir de un paciente a otro y de una población a otra. Además, este posible mecanismo deja abierta la poderosa influencia del entorno y las modificaciones epigenéticas de la expresión génica. Para el clínico, esto significa que es poco probable que el perfil genético de estos pacientes sea fructífero en un futuro próximo.

1. Introducción

Muchas enfermedades tienen tendencia a ser hereditarias, y sabemos que esto puede deberse a influencias ambientales, a la genética familiar o a ambas. Las enfermedades tiroideas autoinmunes (EAT), la enfermedad de Graves y la tiroiditis de Hashimoto, son ejemplos típicos de este tipo de enfermedades complejas y se ha reconocido durante muchos años que tienen un importante componente genético. En los últimos 10 años hemos aprendido muchas cosas nuevas sobre el modo en que las influencias genéticas pueden potenciar la autoinmunidad tiroidea, pero siguen existiendo grandes lagunas en nuestros conocimientos que probablemente no se cubrirán sin grandes avances teóricos y técnicos. Esta breve revisión examina el estado actual de los conocimientos y los nuevos conocimientos que hemos obtenido al explorar la genética de los AITD, y en particular la enfermedad de Graves.

2. Autoanticuerpos tiroideos

Los autoanticuerpos contra la peroxidasa tiroidea (TPO) y la tiroglobulina (Tg) son reflejos de la enfermedad tiroidea más que agentes causales. Por lo tanto, estos autoanticuerpos tiroideos pueden desarrollarse antes de la aparición de la AITD clínica y se sabe desde hace tiempo que aumentan el riesgo de desarrollar AITD clínica. El reconocimiento de una asociación familiar para la producción de anticuerpos tiroideos condujo a estudios de familiares de primer grado de probandos con AITD e indicó un patrón de herencia dominante. De hecho, hasta el 50% de los hermanos de pacientes con AITD son positivos a los anticuerpos tiroideos, en contraste con el ~15% de la población general. Varios análisis de segregación también han mostrado un patrón de herencia dominante mendeliano para la expresión de autoanticuerpos tiroideos , y la transmisión genética de las «huellas» de la subclase de anticuerpos TPO ha sugerido que el patrón de reconocimiento de autoanticuerpos del antígeno TPO también se transmitía genéticamente .

3. Susceptibilidad genética a la AITD

El reconocimiento de una asociación entre la AITD y ciertos antígenos leucocitarios humanos (HLA) proporcionó por primera vez un mecanismo para la contribución genética a la enfermedad de Graves y la tiroiditis de Hashimoto . Esta asociación se ha visto especialmente bien en gemelos idénticos . Los antígenos HLA proporcionan un medio para que el sistema inmunitario reconozca los péptidos antigénicos de la tiroides, y datos recientes han demostrado que esta asociación mejorada es secundaria a la presencia de residuos particulares en el bolsillo de unión del HLA de clase II, como el Arg 74 . Además, a medida que se fueron conociendo los mecanismos patológicos y moleculares implicados en la AITD, muchos de los cuales no sólo eran comunes a todas las enfermedades autoinmunes, sino también muy variables entre los individuos, esto permitió reconocer los genes candidatos responsables de la susceptibilidad a la enfermedad. Dichos genes pudieron entonces ser evaluados mediante análisis de ligamiento o estudios de asociación (véase la Tabla 1).

4. Detección de genes de susceptibilidad en la AITD

El complejo de genes HLA candidatos se asoció por primera vez con la AITD en estudios de asociación, pero luego no se pudo demostrar su vinculación con la AITD . Esto demostró que la contribución genética de HLA a la AITD no era lo suficientemente fuerte como para ser vista en los análisis de vinculación . Esto indicaba que los estudios de asociación tenían más probabilidades de detectar genes que contribuían con pequeños efectos a la susceptibilidad de la enfermedad. Como consecuencia del Proyecto Genoma Humano, se hizo posible identificar los genes de las enfermedades que tenían una base genética compleja sin recurrir al enfoque de los genes candidatos. Esto se consiguió «tipificando» a los individuos mediante un cribado genómico de marcadores genéticos, al principio con microsatélites (1 microsatélite por 10 cM de ADN) y más tarde con polimorfismos de un solo nucleótido (SNP) (~1 SNP por < 1 cM de ADN), que cubrían todo el genoma (Tabla 2) . A continuación, los investigadores observaron qué marcadores segregaban con la enfermedad. Sin embargo, la menor sensibilidad de los análisis de ligamiento, en comparación con los estudios de asociación, dificultó la realización de estos análisis para los rasgos complejos característicos de un patrón de herencia no mendeliano y con fenotipos clínicos variables. Sin embargo, al utilizar un gran número de SNP, desarrollados a raíz del proyecto HapMap , y que tenían un grado de cobertura mucho mayor de todo el genoma, fue más fácil descifrar qué marcadores segregaban con la enfermedad mediante los análisis de asociación. Estos marcadores SNP son más frecuentes que los microsatélites y son fáciles de detectar, lo que permite una mayor sensibilidad genética. La región del gen sospechoso puede entonces acotarse más con SNP más densos y el gen puede ser identificado. En la actualidad se dispone de resultados para diversas enfermedades autoinmunes, como la artritis reumatoide y la diabetes mellitus de tipo 1, y más recientemente para la AITD .

Obviamente, es esencial que los resultados de los estudios de asociación del genoma completo se reproduzcan de forma fiable y repetida, pero la complejidad de este tipo de análisis y su elevado coste han planteado problemas . Si las enfermedades comunes se asocian a riesgos comunes, cabe esperar que se reproduzcan entre poblaciones. Pero las enfermedades comunes pueden estar relacionadas con riesgos específicos de la población y, por tanto, esos datos sólo pueden reproducirse en la misma población que se estudió en el informe original. La reproducibilidad había sido un problema para los estudios que utilizaban el cribado de microsatélites, incluidos los estudios en pacientes con AITD, y este problema ha persistido en los estudios mucho más grandes que utilizan estudios de asociación de genoma completo, como en los que analizan la enfermedad de Parkinson y también la obesidad. Por lo tanto, todos los informes de vinculación y asociación genética requieren la confirmación por parte de estudios independientes antes de ser aceptados.

5. Genes para AITD

Los genes HLA y CTLA4 fueron los primeros genes identificados por el enfoque de candidatos (Tabla 3).

Como se ha comentado anteriormente, los genes HLA conforman el complejo mayor de histocompatibilidad (MHC) que contiene muchos genes relacionados con la función del sistema inmunitario en los seres humanos. Estos incluyen el HLA clase I (A, B y C), el HLA clase II (DP, DM, DOA, DOB, DQ y DR) y el HLA clase III (que codifica otras proteínas inmunitarias). El principal HLA asociado a la DG, el HLA-DR3, se localiza en el locus HLA DR y desempeña un papel clave en la respuesta inmunitaria normal al unirse a antígenos peptídicos y presentarlos a los receptores de las células T.

El gen de la proteína 4 asociada a los linfocitos T citotóxicos (CTLA4) es una molécula reguladora inmunitaria, que se expresa en la superficie de las células T auxiliares y transmite una señal inhibidora a las células T. Además de los loci de los genes HLA y CTLA4, existen asociaciones confirmadas (2 o más informes) para una serie de genes también comunes a muchas enfermedades autoinmunes: PTPN22, CD40, IL2RA (CD25) y FCRL3 (Tabla 3).

El gen de la proteína tirosina fosfatasa, no receptor tipo 22 (linfático), también conocido simplemente como PTPN22, codifica una proteína tirosina fosfatasa que se expresa principalmente en los tejidos linfoides. Esta enzima se asocia con la proteína adaptadora molecular CBL y puede estar implicada en la regulación de la función CBL en la vía de señalización del receptor de células T. Una variante de la PTPN22 codifica la fosfatasa Lyp (Lyp620W) y confiere riesgo de múltiples enfermedades autoinmunes. Recientemente, Zhang et al. informaron de que los niveles de la variante Lyp620W estaban disminuidos en las células T y B humanas, y su unión a la calpaína y su escisión estaban aumentadas en relación con la Lyp620R de tipo salvaje. Por lo tanto, la degradación mediada por la calpaína con la consiguiente reducción de la expresión de Lyp y la hiperreactividad de los linfocitos y las células dendríticas representa un mecanismo potencial para la autoinmunidad no regulada. La variante LypR620W, con una sustitución de arginina por triptófano, pierde su función e influencia en las respuestas inmunes, lo que aumenta el riesgo de enfermedad autoinmune.

La molécula CD40, o gen del miembro 5 de la superfamilia de receptores del TNF, codifica un receptor coestimulador que es esencial en la mediación de una amplia variedad de respuestas inmunes e inflamatorias, incluyendo el cambio de clase de inmunoglobulina dependiente de células T, el desarrollo de células B de memoria y la formación de centros germinales . El gen del receptor alfa de la interleucina 2 (IL2RA o CD25) codifica una de las subunidades del receptor de la IL-2 que se une a la IL-2 y es vital en la regulación de la función de las células T. El gen de la proteína similar al receptor Fc 3 (FCRL3) codifica una proteína que contiene un motivo de activación del inmunorreceptor-tirosina y un motivo inhibidor del inmunorreceptor-tirosina en su dominio citoplasmático y puede desempeñar un papel en la regulación inmunitaria.

Hasta la fecha, los únicos genes relacionados con el tiroides asociados a la AITD son el TG (el gen que codifica la tiroglobulina) , tanto en la enfermedad de Graves como en la tiroiditis de Hashimoto, y el TSHR (el gen que codifica el receptor de la tirotropina) restringido a la enfermedad de Graves (Tabla 3).

El gen de la tiroglobulina (TG) codifica un gran homodímero glicoproteico producido exclusivamente por la glándula tiroides. Actúa como sustrato para la síntesis de las hormonas tiroideas tiroxina (T4) y triyodotironina (T3), así como para el almacenamiento de las formas inactivas de la hormona tiroidea y del yodo. No está claro cómo influye este gen en la susceptibilidad, pero Stefan et al. han descrito recientemente un mecanismo genético/epigenético por el que una variante del SNP del promotor del TG recientemente identificada predispone a la AITD. Los análisis de secuenciación seguidos de estudios de asociación basados en casos y familias identificaron un SNP (-1623A→G) que se asoció con la AITD en la población caucásica, y el SNP de sustitución de nucleótidos asociado (-1623A/G) modificó un sitio de unión para el factor regulador del interferón-1 (IRF-1), un importante factor de transcripción inducido por el interferón, lo que indica una mayor sensibilidad a esta citoquina inflamatoria .

El gen del receptor de la hormona estimulante del tiroides (TSHR) codifica una proteína de membrana que señala a través de la unión del ligando TSH y es un importante controlador del crecimiento y el metabolismo de las células tiroideas. Los SNP en el intrón 1 (en caucásicos) y en el intrón 7 (en japoneses) se han asociado a la enfermedad de Graves en varios estudios. Datos recientes sugieren que los SNPs asociados a la TSHR están relacionados con una tolerancia tímica defectuosa para la TSHR, tal y como se muestra en la reducción de la expresión dentro de la glándula del timo, donde se necesita para eliminar las células T autorreactivas de la TSHR .

Debido a que todos los genes de susceptibilidad identificados encontrados hasta la fecha parecen tener un bajo nivel de contribución a la susceptibilidad genética, también se han intentado varios estudios de cribado del genoma completo en la AITD para encontrar más genes importantes . Un estudio de asociación de todo el genoma en el que se utilizaron sólo 104 SNP no sinónimos (los que afectan a partes de un gen que probablemente afecten al carácter del producto) mostró varios de los genes reconocidos anteriormente, además de localizar algunos sitios nuevos, pero los nuevos sitios no pudieron confirmarse posteriormente . Más recientemente, se ha informado del primer estudio completo del genoma de la enfermedad de Graves con 660 K SNPs en China. Este estudio volvió a identificar muchos de los genes conocidos para la AITD, pero también describió dos nuevos sitios en los cromosomas 6q y 4p. Estos sitios están pendientes de confirmación. Una vez más, sin embargo, no han surgido nuevos genes muy asociados.

6. El grado de aumento de la susceptibilidad sigue siendo bajo

Todos los genes asociados con la AITD son capaces de conferir individualmente sólo grados modestos de susceptibilidad a la enfermedad (expresados como odds ratios, véase la Tabla 3). Por lo tanto, estos datos sólo nos permiten concluir que los AITD, tanto la enfermedad de Graves (incluyendo la oftalmopatía de Graves) como la tiroiditis de Hashimoto, son trastornos genéticos complejos que implican múltiples genes que pueden interactuar para proporcionar un fondo susceptible para el desarrollo de la enfermedad. Además, parece que hay genes específicos de la enfermedad, como el gen que codifica la TSHR en la enfermedad de Graves, y un grupo más amplio de genes de susceptibilidad, como el CTLA4, que son comunes a muchas enfermedades autoinmunes. Esta combinación de polimorfismos genéticos probablemente permite que los fenómenos epigenéticos, subsiguientes a una variedad de influencias como la infección y el medio ambiente, inicien la enfermedad.

7. La controversia sobre los genes principales en la AITD

Tras la aclaración de que hay múltiples genes en funcionamiento en la AITD, es probable que más de 20 genes potenciales contribuyan a los fenotipos de la AITD. Pero no se han encontrado los genes principales, aquellos que son esenciales para el desarrollo de la enfermedad. Un gen principal debería estar implicado en la mayoría de los pacientes con la enfermedad, y los ratios de riesgo, incluso para el HLA, no revelan tal gen (Tabla 3). Esto significa muy probablemente que diferentes combinaciones de genes pueden producir fenotipos clínicos similares o que los fenómenos epigenéticos son dominantes. Hasta ahora, en el cribado del genoma completo de familias, hermanos y poblaciones con AITD, se han establecido varios sitios de susceptibilidad a la enfermedad de Graves y a la tiroiditis de Hashimoto, pero ninguno de ellos ha tenido valores estadísticos muy altos (puntuaciones LOD) . Este hallazgo ha sido cierto no sólo para la AITD, sino también para otras enfermedades autoinmunes, incluyendo la diabetes mellitus tipo 1. Esto se entiende mejor pensando en el HLA una vez más. No todos los pacientes con la enfermedad de Graves tienen el subtipo HLA-DR3 asociado y ni siquiera el Arg74 asociado en su bolsillo de unión, independientemente del subtipo HLA-DR . Por lo tanto, la enfermedad puede ocurrir en ausencia de la asociación HLA esperada.

8. Una nota sobre la epigenética

Un mecanismo por el cual los factores ambientales pueden combinarse con el riesgo genético para promover la AITD es mediante la alteración del control epigenético de la expresión génica como se ve, por ejemplo, en el páncreas y como se muestra para un virus que interactúa con un gen de susceptibilidad en la enfermedad de Crohn . Aunque se sabe poco sobre estas interacciones con la AITD, se ha confirmado ampliamente el papel de la inactivación del cromosoma X (XCI) . Los pacientes con AITD mostraban con más frecuencia de la esperada una expresión sesgada de un cromosoma X materno o paterno, lo que lleva a la hipótesis de que el cromosoma mal expresado podría activarse en ciertos tejidos como el tiroides y expresar nuevas secuencias antigénicas no reconocidas previamente por el sistema inmunitario. Estos mecanismos potenciales para una mayor susceptibilidad a la AITD requieren una mayor exploración.

9. Conclusiones

Se desconoce en gran medida cómo los factores ambientales se combinan con el riesgo genético a nivel molecular para promover enfermedades genéticas complejas como la AITD. Los genes que están vinculados y/o asociados a la AITD son cada uno de ellos pequeños contribuyentes al riesgo genético. Los polimorfismos de múltiples genes (combinaciones de haplotipos) parecen ser necesarios para desarrollar la AITD y pueden diferir entre poblaciones geográficas de forma secundaria a las influencias epigenéticas. Queda mucho por aprender.

Abreviaturas

Divulgación

TFD es miembro del consejo de administración de Kronus Inc, Star, Idaho (un distribuidor de kits de pruebas de anticuerpos tiroideos). Los demás autores no tienen ningún conflicto de intereses que revelar.

Agradecimientos

Este trabajo está apoyado en parte por DK052464 y DK069713 del National Institute of Diabetes and Digestive and Kidney Diseases, el programa VA Merit Award, y la David Owen Segal Endowment.