¿Existe polimorfismo en las reacciones alérgicas

José Angel Cobo Sirvent
Cristina Jimenez García
Seminario: ¿Existe polimorfismo genético asociado a las reacciones
alérgicas?
Es decir, ¿Hay una base genética para padecer reacciones alérgicas?. Había evidencias en
ratón de que así era. El primer trabajo científico hecho en humanos que pretende demostrar
esta relación, publicado en 1997 por Hersey y colaboradores (N Engl J Med 1997;
337:1720-5) , plantea la relación existente entre las reacciones alérgicas y polimorfismos en
el receptor de la IL4 (IL4R).
Se parte de una serie de hechos:
1) Esta citocina media en la respuesta inmune que desemboca en el cambio de IgG a IgE –
cambio de isotipo en linfocitos B activados por Ag y linfocitos Th (previo a la
diferenciación a células plasmáticas)- y la maduración de células Th a Th2. Opera a
través de un receptor de membrana (IL4R) y del factor de transcripción Stat 6. La
ausencia de Stat 6 o IL4R elimina la producción de IgE y las reacciones del tipo Th2.
(El IL4R tiene dos cadenas:  y c. La cadena  es propia de este receptor, mientras
que la c se encuentra también en los receptores de IL2, IL7, IL9 e IL15).
2) En el desarrollo de alergia (también llamada atopia) participan tanto factores genéticos
como ambientales, por lo que es esperable que los factores genéticos tengan
penetrancia moderada/baja.
3) La alergia afecta al 20-40% de la población en las sociedades occidentales, luego los
factores genéticos asociados tienen que ser frecuentes en la población.
La primera evidencia experimental la encuentran al secuenciar el cDNA de la cadena  del
IL4R en pacientes con "Síndrome de Hiper-IgE" (niveles de IgE 50-100 veces superior a lo
normal). Detectan una alteración que no está presente en los controles: una mutación
puntual que supone un cambio de glutamina por arginina en posición 576 del péptido. Es
decir, el receptor IL4R tiene una variante: R576. Se buscó la asociación de esta variante
con personas que padecen reacciones alérgicas –análisis polimórfico en poblaciones-,
viéndose que efectivamente había una presencia significativa en sujetos que muestran
alergia (Tabla 1) Nótese que es tan frecuente la mutación que puede considerarse una
variante alélica. Encuentran un sujeto en homocigosis para esta variante y no muestran
alergia ... Esto pone de manifiesto la baja penetrancia del gen/locus –genotipo presente no
siempre logra manifestarse en el fenotipo- y la existencia de otros factores que determinan
el padecimiento de reacciones alérgicas.
Se llevan a acabo dos ensayos funcionales in vitro para comparar ambos tipos de IL4R,
teniendo en cuenta que la posición 576 es citoplasmática y que puede estar implicada en la
transducción de señales por parte del receptor.
1º) Se parte de que la IL4 induce, en linfocitos B y Mo/M, la expresión en membrana de
CD23 (que es un receptor de baja afinidad para IgE). Aislan células mononucleares
(linfocitos y monocitos de sangre periférica) de individuos homozigotos Q576 (el fenotipo
wt), heterozigotos R576 y homozigotos R576 y las incuban 48 horas con IL4 y analizan la
inducción de CD23 en monocitos por citometría de flujo. Observan que (FIGURA 2 del
paper):
En cuanto a CD 23 (IgER), se comprobó un aumento significativo en su expresión si IL4R
disponible en los cultivos celulares pertenecía a la variante R576.
2º) La mutación R576 es adyacente al residuo Y 575, que se fosforila y une dos moléculas:
Stat-6 (factor de transcripción) y SHP-1 (tirosin fosfatasa), que están implicadas en la
transducción de señales. Analizan cómo afecta la mutación a la unión de estas dos
moléculas. Para ello sintetizan péptidos que contienen los aminoácidos implicados, tanto
los mutantes como los wt y en forma fosforilada o defosforilada en Y 575. Incuban con un
lisado de células que contiene Stat-6 y SH1 y determinan la unión mediante
inmunoblotting. Observan que:
- La unión de Stat-6 no se modifica por la mutación.
-
Rendimiento en la desfosforilación por la fosfatasa SHP1 en IL4R. Esta fosfatasa es
un regulador negativo de la respuesta producida por la unión IL4R-IL4. Ó, lo que es
lo mismo, se encarga de finalizar la señal producida por dicha unión (cuyo efecto
inmediato es la fosforilación del residuo Y575). Lo hace desfosforilando el residuo
Y575 adyacente a la variante que se está estudiando.
Como se pudo comprobar, la presencia en los ensayos de la variante merma la capacidad de
desfosforilación de Y575 por parte de SHP 1. Esto modifica la función señalizadora de
IL4 : no se verá finalizada la cascada de reacciones cuando corresponde (fosforilación/
desfosforilación) de la vía de señalización intracelular de IL4R.
SHP 1 tiene un papel regulador sobre:
· Stat 6: factor transcripción de genes relacionados con IgE
· Kinasa de Janus
· Kinasa fosfatidilinositol
De esta forma la no desactivación del IL4R determina una producción masiva, aumentada
de Ig E (La IgE se une a RFc de IgE en la membrana de los mastocitos y basófilos. Cuando
a esta IgE se unen los alergenos, se liberan mediadores inflamatorios que provocorán los
síntomas alérgicos).
Aún así, aunque queda desmostrado:
· Unión incompleta de SHP 1.
· Aumento de la expresión en superficie celular de CD 23 en presencia de IL4
.No se demuestra in vitro una relación de la variante con la producción de IgE.
( Se establece de manera indirecta, ya que IL4 induce el cambio de isotipo hacia IgE.
Además, IL-4 hace que los Th se diferencian hacia Th2, que secretan a su vez más IL4.
Pensemos que si la mutación produce una "ganancia" de función del receptor de IL4,
cantidades pequeñas de IL4 producidas fisiológicamente, producirán un efecto exagerado).
En otro trabajo, publicado en 1998 (Mitsuyasu y cols, Nature genetics 1998; 19:119-20) ,
se realizaron ensayos en la única variante del IL4R localizada en la porción extracelular de
la cadena :
Variente: Ile 50
Normal: Val 50
Objetivo: ver si variante disregulación la síntesis de Ig E (algo que no queda claro con la
variante anterior ...).
Se realiza un estudio para ver si hay asociación genética entre esta variante y los niveles de
Ig E sérico en la población (como se hizo con la otra variante).
Se observó diferencias significativas en frecuencias genotípicas Ile/Val 50 entre alérgicos y
normales. Además Ile 50 se asocia con asma atópico pero no con el asma no atópico (no
mediado por IgE). Ile 50 está específica y significativamente asociado con un aumento de
los niveles de Ig E séricos totales y con los de Ig E específica para ácaros del polvo
doméstico (al que son alérgicas muchas personas). También, la asociación de Ile 50 con
atopia es más acentuada en niños.
Existe una alta frecuencia de homocigotos Ile 50 en asma atópico (60%) y existe una
desviación significativa respecto al equilibrio Hardy - Weinberg (P < 0.0001). Ambas cosas
sugieren, en gran parte, un efecto gnético recesivo para Ile 50 en alergia (  en
heterocigosis no se manifiesta). El efecto de la variante Arg 576 se muestra, sin embargo,
dominante.
Se ensayó la función de la variente Ile 50 respecto al fenotipo “normal” Val 50: se
transfectó cDNA de la cadena  de IL4R en líneas celulares de linfocitos B. Se
cotransfectó con plásmidos conteniendo:
· gen promotor de IgE
· luciferasa (gen)
· En otros experimentos, se cambió el gen de la lucifersa por la hormona del crecimiento
(gen)
En respuesta a IL4, células con variante Ile 50 de IL4R muestran un mayor crecimiento
celular (hasta 3 veces) y más inducción de la actividad de la luciferasa (expresada bajo el
control del promotor I) en comparación con Val 50. Es importante distinguir que ese
aumento en la respuesta no se debe a una mayor expresión de la variante Ile 50 respecto a
Val 50 (se expresaron mismo número  2300/célula). Es más tampoco hubo diferencias en
los ensayos de unión: las Kd fueron 52 pM y 56 pM para Ile 50 y Val 50 respectivamente.
En los otros experimentos, en respuesta a IL4, las células con variante Ile 50 produjeron
tres veces más hormona del crecimiento (expresión bajo control del promotor I) en
comparación con lo producido por Val 50. Tampoco aquí hay diferencias en Kd, ni en el
nº de IL4R.
Se investigó la activación relativa del factor de transcripción (Stat 6):
La variante Ile 50 aumentaba la unión de Stat 6 al promotor de IgE (1.8 veces más que la
variante Val 50). No se profundiza en el mecanismo.
Conclusión: estos datos muestran que la variante Ile 50 activa significativamente la
respuesta del receptor, en su unión con IL4, con el resultado de un aumento de la activación
de Stat 6, lo que conduce a una aumento de proliferación celular (B) y una mayor
producción de Ig E .
Juntos, Ile50Val y Arg576Gln aportan una evidencia convincente de que Il4R es un locus
de alergia importante.