Achievements and future of research of the role of cytokine genes polymorphisms in the pathogenesis of multiple sclerosis (review)
Abstract
It has been proved that multiple sclerosis is a multifactorial polygenic disease. The review of the literature on recent achievements of research of cytokine genes polymorphisms in the pathogenesis of MS and the prospects for the data practical application has been carried out. Original articles and reviews on the results of genome-wide association studies and powerful candidate gene investigations have been analyzed. The biological role of the inflammatory cytokines and the association of polymorphic markers of the disease were described. Thereat besides the issue on susceptibility factors to MS, variants of genes that could determine the clinical phenotype and the clinical outcome are actively investigated.
Key words
1. Алифирова В.М., Орлова Ю.Ю., Бабенко С.А. и др. Полиморфизм 1188 А/С гена IL12B у больных рассеянным склерозом в Томской области и возможности оценки эффективности иммуномодулирующей терапии // Журн. неврол. психиатрии. 2006. (3, Прил. Рассеянный склероз). 130–135.
2. Андриевский Т.А., Спирин Н.Н., Качуро Д.В. и др. Генетика рассеянного склероза // Рассеянный склероз и другие демиелинизирующие заболевания / Ред. Е.И. Гусев, И.А. Завалишин, А.Н. Бойко. М., 2004. 43–59.
3. Бабенко С.А. Роль аллельных вариантов генов иммунного ответа в развитии рассеянного склероза: автореф. дис. … канд. мед. наук. Томск, 2008.
4. Бойко А.Н., Гусев Е.И. Достижения в изучении проблем рассеянного склероза (обзор) // Доктор.Ру. 2012. (5). 9–15.
5. Загорская Н.Н., Арефьева Е.Г., Субботин А.В. и др. Связь частоты обострений рассеянного склероза с аллельными вариантами гена IL18 // Медицина в Кузбассе. 2012. XI. (3). 3–6.
6. Иерусалимский А.П., Доронин Б.М., Малкова Н.А. и др. Эпидемиология рассеянного склероза в Сибири и на Дальнем Востоке (болезненность, заболеваемость) // Рассеянный склероз (эпидемиология, новые методы диагностики). Новосибирск: НГМИ, 1985. 3–5.
7. Коробко Д.С., Малкова Н.А., Булатова Е.В. и др. Генетические и клинические особенности семейного рассеянного склероза в Новосибирске // Актуальные вопросы неврологии. Новосибирск, 2012. 50–55.
8. Коробко Д.С., Кудрявцева Е.А., Малкова Н.А., Филипенко М.Л. Связь полиморфизмов генов цитокинов со скоростью прогрессирования рассеянного склероза // Журн. неврол. психиатрии. 2012. 112. (2). 9–15.
9. Макарычева О.Ю., Царева Е.Ю., Судомина М.А. и др. Анализ сцепления и ассоциации аллелей генов провоспалительных цитокинов IL-6, IFNG и TNFα с рассеянным склерозом с помощью теста неравновесной передачи аллелей (TDT) // Молек. биол. 2010. 44. (5). 824–830.
10. Николаева И.А., Бабенко С.А., Максимова Н.Р., Пузырев В.П. Молекулярно-генетическое исследование рассеянного склероза в Республике Саха (Якутия) // Сибирский консилиум. 2007. (6). 68–72.
11. Орлова Ю.Ю., Алифирова В.М., Чердынцева Н.В., Гервас П.А. Полиморфизм гена хемокинового рецептора CCR5 у больных рассеянным склерозом в Сибирском регионе // Бюл. сиб. мед. 2006. (3). 98–104.
12. Смагина И. В., Ельчанинова С. А., Золовкина А.Г. и др. Генетические факторы риска рассеянного склероза в популяции Алтайского края // Журн. неврол. психиатрии. 2011. 111. (5). 42–45.
13. Смагина И.В., Игнатова Ю.Н., Ельчанинова С.А., Федянин А.С. Распространенность и факторы риска рассеянного склероза в популяции Алтайского края // Бюл. сиб. мед. 2011. (2). 39–43.
14. Субботин А.В., Глушков А.Н., Арефьева Е.Г. и др. Полиморфизм генов HLA DRB2 и генов цитокинов IL-1B, IL-1RA и их влияние на возникновение и течение рассеянного склероза // Медицина в Кузбассе. 2004. (2). 18–22.
15. Судомоина М.А., Бойко А.Н., Спуркланд А. и др. Полиморфизм микросателлитных повторов в локусе фактора некроза опухолей при рассеянном склерозе у русских, татар и норвежцев // Нейроиммунология. 2003. (2). 142.
16. Фаворова O.O., Кулакова O.Г., Бойко A.Н. Рассеянный склероз как полигенное заболевание: современное состояние проблемы // Генетика. 2010. 46. (3). 302–313.
17. Ханох Е.В., Рождественский А.С., Кудрявцева Е.А. и др. Исследование наследственных факторов предрасположенности к рассеянному склерозу и особенностей его течения в русской этнической группе // Бюл. СО РАМН. 2011. (1). 113–118.
18. Ханох Е.В., Рождественский А.С., Кудрявцева Е.А. и др. Влияние полиморфных локусов rs1800629 (TNFa), rs6074022 (CD40), rs187238 (IL-18), rs10492972 (KIF1B), rs4149584 (TNFRSF1A) на особенности клинических проявлений рассеянного склероза с учетом гендерной принадлежности в этнической группе русских // Бюл. сиб. мед. 2011. (2). 50–56.
19. Хусаинова А.Н. Молекулярно-генетическое исследование рассеянного склероза: полиморфизм генов цитокиновой сети: автореф. дис. … канд. биол. наук. Уфа, 2012.
20. Царева Е.Ю., Кулакова О.Г., Макарычева О.Ю. и др. Фармакогеномика рассеянного склероза: ассоциация полиморфизма генов иммунного ответа с эффективностью лечения копаксоном // Молекулярная биология. 2011. 6. 963–972.
21. Шабалдин А.В., Борисов В.И., Филипенко М.Л. и др. Ассоциация полиморфных вариантов генов семейства интерлейкина-1 с рассеянным склерозом // Иммунология. 2007. (5). 260–263.
22. Alcina A., Fedetz M., Ndagire D. et al. IL2RA/CD25 gene polymorphisms: uneven association with multiple sclerosis and type 1 diabetes // PLoS One. 2009. 4. e4137.
23. Alcina A., Fernández O., Gonzalez J.R. et al. Tag-SNP analysis of the GFI1-EVI5-RPL5-FAM69 risk locus for multiple sclerosis // Eur. J. Hum. Genet. 2010. 18. (7). 827–831.
24. Alekseenkov A.D., Sudomoina M.V., Boiko A.N. et al. Genetic polymorphisms of the human tumor necrosis factor (TNF-α) first intron region in multiple sclerosis (MS) in the Russian ethnic group // Eur. J. Neurol. 1998. 5. (3). 124–125.
25. Bahreini S.A., Jabalameli M.R., Saadatnia M., Zahednasab H. The role of non-HLA single nucleotide polymorphisms in multiple sclerosis susceptibility // J. Neuroimmunol. 2010. 229. (1–2). 5–15.
26. Baranzini S.E., Wang J., Gibson R.A. et al. Genome-wide association analysis of susceptibility and clinical phenotype in multiple sclerosis // Hum. Mol. Genet. 2009. 18. 767–778.
27. Baranzini S.E., Nickles D. Genetics of multiple sclerosis: swimming in an ocean of data // Curr. Opin. Neurol. 2012. 25. (3). 239–245.
28. Bielekova B., Howard T., Packer A.N. et al. Effect of anti-CD25 antibody daclizumab in the inhibition of inflammation and stabilization of disease progression in multiple sclerosis // Arch. Neurol. 2009. 66. (4). 483–489.
29. Boon L., Brok H.P., Bauer J. et al. Prevention of experimental autoimmune encephalomyelitis in the common marmoset (Callithrix jacchus) using a chimeric antagonist monoclonal antibody against human CD40 is associated with altered B cell responses // J. Immunol. 2001. 167. 2942–2949.
30. Braun N., Michel U., Ernst B.P. et al. Gene polymorphism at position –308 of the tumor-necrosis-factor-alpha (TNF-alpha) in multiple sclerosis and it‘s influence on the regulation of TNF-alpha production // Neurosci. Lett. 1996. 215 (2). 75–78.
31. Buck D., Kroner A., Rieckmann P., Mäurer M. Analysis of the C/T(-1) single nucleotide polymorphism in the CD40 gene in multiple sclerosis // Tissue Antigens. 2006. 68. (4). 335–338.
32. Castigli E., Fuleihan R., Ramesh N. et al. CD40 ligand/CD40 deficiency // Int. Arch. Allergy Immunol. 1995. 107. (1–3). 37–39.
33. Chadha S., Miller K., Farwell L. et al. Haplotype structure of TNFRSF5-TNFSF5 (CD40-CD40L) and association analysis in systemic lupus erythematosus // Eur. J. Hum. Genet. 2005. 13. (5). 669–676.
34. Compston A., Coles A. Multiple sclerosis // Lancet. 2002. 359. (9313). 1221–1231.
35. Compston A., Sadovnic A.D. Epidemiology and genetics of multiple sclerosis // Curr. Opin. Neurol. Neurosurg. 1992. 5. (2). 175–181.
36. Croft M. The role of TNF superfamily members in T-cell function and diseases // Nat. Rev. Immunol. 2009. 9. 271–285.
37. Cuenca J., Pérez C.A., Aguirre A.J. et al. Genetic polymorphism at position-308 in the promoter region of the tumor necrosis factor (TNF): implications of its allelic distribution on susceptibility or resistance to diseases in the Chilean population // Biol. Res. 2001. 34. (3–4). 237–241.
38. De Jager P.L., Jia X., Wang J. et al. Meta-analysis of genome scans and replication identifyCD6, IRF8 and TNFRSF1A as new multiple sclerosis susceptibility loci // Nat. Genet. 2009. 41. (7). 776–782.
39. Drulović J., Popadić D., Mesaros S. et al. Decreased frequency of the tumor necrosis factor alpha –308 allele in Serbian patients with multiple sclerosis // Eur. Neurol. 2003. 50. (1). 25–29.
40. Ebers G.C., Sadovnick A.D., Risch N.J. A genetic basis for familial aggregation in multiple sclerosis. Canadian Collaborative Study Group // Nature. 1995. 377. 150–151.
41. Evidence for polygenic susceptibility to multiple sclerosis – the shape of things to come. The International Multiple Sclerosis Genetics Consortium (IMSGC) // Am. J. Hum. Genet. 2010. 86. 621–625.
42. Farral M. Mapping genetic susceptibility to multiple sclerosis // Lancet. 1996. 348. 1674–1675.
43. Favorov A.V., Andreewski T.V., Sudomoina M.A. et al. A Markov chain Monte Carlo technique for identification of combinations of allelic variants underlying complex diseases in humans // Genetics. 2005. 171. (4). 2113–2121.
44. Favorova O.O., Favorov A.V., Boiko A.N. et al. Three allele combinations associated with multiple sclerosis // BMC Med. Genet. 2006. 7. 63.
45. Favorova O.O., Andreewski T.V., Boiko A.N. et al. The chemokine receptor CCR5 deletion mutation is associated with MS in HLA-DR4-positive Russians // Neurology. 2002. 59. (10). 1652–1655.
46. Filion L.G., Matusevicius D., Graziani-Bowering G.M. et al. Monocyte-derived IL12, CD86 (B7–2) and CD40L expression in relapsing and progressive multiple sclerosis // Clin. Immunol. 2003. 106. 127–138.
47. Fukaura H., Kikuchi S. IL-18 in multiple sclerosis // Nippon Rinsho. 2003. 61. (8). 1416–1421.
48. Genetic risk and a primary role for cell-mediated immune mechanisms in multiple sclerosis. International Multiple Sclerosis Genetics Consortium; Wellcome Trust Case Control Consortium 2 // Nature. 2011. 476. (7359). 214–219.
49. Genome-wide association study identifies new multiple sclerosis susceptibility loci on chromosomes 12 and 20. The ANZgene Consortium // Nat. Genet. 2009. 41. 824–828.
50. Gerritse K., Laman J.D., Noelle R.J. et al. CD40-CD40 ligand interactions in experimental allergic encephalomyelitis and multiple sclerosis // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1996. 93. (6). 2499–2504.
51. Gerritse K., Deen C., Fasbender M. et al. The involvement of specific anti myelin basic protein antibody forming cells in multiple sclerosis immunopathology // J. Neuroimmunol. 1994. 49. 153–159.
52. Ghosh S. Biologic therapies: lessons from multiple sclerosis // Dig. Dis. 2012. 30. (4). 383–386.
53. Gregory S.G., Schmidt S., Seth P. et al. Interleukin 7 receptor alpha chain (IL7R) shows allelic and functional association with multiple sclerosis // Nat. Genet. 2007. 39. 1083–1091.
54. Grewal I.S., Foellmer H.G., Grewal K.D. et al. Requirement for CD40 ligand in costimulation induction, T cell activation, and experimental allergic encephalomyelitis // Science. 1996. 273. 1864–1867.
55. Gusev E.I., Sudomoina M.A., Boyko A.N. et al. TNF gene polymorphisms: association with multiple sclerosis susceptibility and severity // Frontiers in Multiple Sclerosis: Clinical Research and Therapy. London: Martin Dunitz Publishers, 1997. 35–41.
56. Hafler D.A. Compston A., Sawcer S. et al. Risk alleles for multiple sclerosis identified by a genome wide study // N. Engl. J. Med. 2007. 357. (9). 851–862.
57. Hart B. A., Hintzen R.Q., Laman J.D. Preclinical assessment of therapeutic antibodies against human CD40 and human interleukin-12/23p40 in a nonhuman primate model of multiple sclerosis // Neurodegener. Dis. 2008. 5. 38–52.
58. Hoppenbrouwers I.A., Aulchenko Y.S., Ebers G.C. et al. EVI5 is a risk gene for multiple sclerosis // Genes Immun. 2008. 9. 334–337.
59. Jensen J.C., Stankovich J., Van der Walt A. et al. Multiple sclerosis susceptibility-associated SNPs do not influence disease severity measures in a cohort of Australian MS patients // PLoS One. 2010. 5. e10003.
60. Kristjansdottir G., Sandling J.K., Bonetti A. et al. Interferon regulatory factor 5 (IRF5) gene variants are associated with multiple sclerosis in three distinct populations // J. Med. Genet. 2008. 45. 362–369.
61. Lassmann H. Mechanisms of inflammation induced tissue injury in multiple sclerosis // J Neurol. Sci. 2008. 274. (1–2). 45–47.
62. Law C.L., Grewal I.S. Therapeutic interventions targeting CD40L and CD40: The opportunities and challenges // Adv. Exp. Med. Biol. 2009. 647. (8). 36.
63. Liu J., Wang L., Zhan S.Y., Xia Y. Daclizumab for relapsing remitting multiple sclerosis // Cochrane Database Syst. Rev. 2012. 4. CD008127.
64. Lundmark F., Duvefelt K., Iacobaeus E. et al. Variation in interleukin 7 receptor alpha chain (IL7R) influences risk of multiple sclerosis // Nat. Genet. 2007. 39. 1108–1113.
65. Matesanz F., Caro-Maldonado A., Fedetz M. et al. IL2RA/CD25 polymorphisms contribute to multiple sclerosis susceptibility // J. Neurol. 2007. 254. 682–684.
66. Matesanz F., González-Pérez A., Lucas M. Genome-wide association study of multiple sclerosis confirms a novel locus at 5p13.1 // PLoS One. 2012. 7. (5). e36140.
67. Nedwin G.E., Naylor S.L., Sakaguchi A.Y. et al. Human lymphotoxin and tumor necrosis factor genes: structure, homology and chromosomal localization // Nucleic Acids Res. 1985. 13. (17). 6361–6373.
68. Nischwitz S., Müller-Myhsok B., Weber F. Risk conferring genes in multiple sclerosis // FEBS Lett. 2011. 585. (23). 3789–3797.
69. Oksenberg J.R., Baranzini S.E. Multiple sclerosis genetics – is the glass half full, or half empty? // Nat. Rev. Neurol. 2010. 6. (8). 429–437.
70. Ramagopalan S.V., Ebers G.C. Genes for multiple sclerosis // Lancet Neurol. 2008. 371. 283–285.
71. Roth E., Schwartzkopff J., Pircher H. CD40 Ligation in the Presence of Self-Reactive CD8 T Cells Leads to Severe Immunopathology // J. Immunol. 2002. 168. 5124–5129.
72. Schrijver H.M., van As J., Crusius J.B. et al. Interleukin (IL)-1 gene polymorphisms: relevance of disease severity associated alleles with IL-1beta and IL-1ra production in multiple sclerosis // Mediat. Inflamm. 2003. 12(2). 89–94.
73. Siddiqui M.A., Scott L.J. Spotlight on infliximab in Crohn disease and rheumatoid arthritis // BioDrugs. 2006. 20. 67–70.
74. TNF neutralization in MS: results of a randomized, placebo-controlled multicenter study. The Lenercept Multiple Sclerosis Study Group and The University of British Columbia MS/MRI Analysis Group // Neurology. 1999. 53. 457–465.
75. Thompson S.R., Humphries S.E. Interleukin-18 genetics and inflammatory disease susceptibility // Genes Immun. 2007. 8 (2). 91–99.
76. van Kooten C., Banchereau J. CD40-CD40 ligand // J. Leukoc. Biol. 2000. 67. 2–17.
77. van Oosten B.W. Barkhof F., Truyen L. et al. Increased MRI activity and immune activation in two multiple sclerosis patients treated with the monoclonal anti-tumor necrosis factor antibody cA2 // Neurology. 1996. 47. 1531–1534.
78. Vandenbroeck K. Cytokine gene polymorphisms and human autoimmune disease in the era of genome-wide association studies // J. Interferon Cytokine Res. 2012. 32. 4.
79. Yeo T.W., De Jager P.L., Gregory S.G. et al. A second major histocompatibility complex susceptbility locus for multiple sclerosis // Ann. Neurol. 2007. 61. 228–236.
Korobko D.S. – neurologist, e-mail: ocrs@mail.ru; denn007@ngs.ru
Malkova N.A. – doctor of medical sciences, professor of the chair for clinical neurology and algology
