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4  Ergebnisse

4.1  IL4-, IL13- und IL4RA-SNPs

4.1.1 Allel- und Genotypfrequenzen

Sechs Polymorphismen in o.g. Genen wurden auf Assoziation mit Atopie-relevanten Merkmalen in der MAS-Kohorte untersucht. Die Allelfrequenzen und Genotypverteilungen der untersuchten SNPs sind in Tab. 4 dargestellt.


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Tab. 4: Allelfrequenzen und Genotypverteilung der SNPs, die Abweichung vom Hardy-Weinberg-Gleichgewicht und Kopplungsungleichgewichts-Analysen (LD) bei 823 Kindern der MAS-Population.

Interleukin-4-Rezeptor

Ile50Val

Ser478Pro

Gln551Arg

Genotypverteilung

   

P/P*

249 (31,0%)

17 (2,1%)

26 (3,2%)

W/P

395 (49,1%)

222 (27,4%)

256 (31,5%)

W/W

160 (19,9%)

572 (70,5%)

530 (65,3%)

Allelfrequenz [Freq(P)]

Ile50:55,5%

Pro478:15,8%

Arg551:19,0%

Hardy-Weinberg Gleichgewicht (X2)

0,02(p=0,89)

0,72(p=0,40)

0,54(p=0,46)

LD Statistik (|D'| und p-Wert)#

   

IL4-(C-590T)

0,03

0,17

0,16

IL13-(C-1055T)

0,02

0,03

0,05

IL13-(Arg130Gln)

0,02

0,01

0,09

IL4R-(Ile50Val)

 

0,37

0,28

IL4R-(Ser478Pro)

<0,001

 

0,99

IL4R-(Gln551Arg)

<0,001

<0,001

 
 

IL4-(C-590T)

IL13-(C-1055T)

IL13-(Arg130Gln)

 

Genotypverteilung

    

P/P*

28 (3,6%)

43 (5,3%)

43 (5,3%)

 

W/P

221 (28,1%)

301 (37,1%)

266 (32,9%)

 

W/W

537 (68,3%)

467 (57,6%)

499 (61,8%)

 

Allelfrequenz [Freq(P)]

Allel T:17,6%

Allel T:23,9%

Gln130:21,8%

 

Hardy-Weinberg Gleichgewicht (X2)

0,78 (p=0,38)

0,38(p=0,54)

0,93(p=0,33)

 

LD Statistik (|D'| und p-Wert)

    

IL4-(C-590T)

 

0,19

0,33

 

IL13-(C-1055T)

<0,001

 

0,58

 

IL13-(Arg130Gln)

<0,001

<0,001

  

IL4R-(Ile50Val)

0,70

0,73

0,72

 

IL4R-(Ser478Pro)

0,31

0,48

0,88

 

IL4R-(Gln551Arg)

0,30

0,27

0,53

 

*P und W stehen für Polymorphismus und Wildtyp.

Die Genotypverteilungen für die sechs Polymorphismen wichen nicht vom Hardy-Weinberg-Gleichgewicht ab (p>0,05). Statistisch signifikante Kopplungsungleichgewicht-Werte traten jeweils zwischen den Varianten innerhalb des IL13-Gens und des IL4RA-Gens auf. Höchste paarweise D’-Werte fanden sich zwischen Ser478Pro und Gln551Arg (|D’|=0,99) gefolgt von C-1055T und Arg130Gln |D’|=0,58).

4.1.2 Phänotyp-Genotyp Assoziationen und Haplotypanalysen

Nicht-genetische Faktoren, wie mütterliches Rauchen, Einzugsgebiet, Geburtsmonat, Schulausbildung der Eltern, Anzahl der Schwangerschaften der Mutter und Stillzeit, waren weder mit der Genotypverteilung der SNPs noch mit den Gesamt-IgE-Konzentrationen assoziiert und wurden daher als Störgrößen in dieser Population ausgeschlossen.

Die populationsbasierte statistische Analyse der Longitudinaldaten ergab: Homozygote und heterozygote Träger des (Gln130)-Allels von IL13 hatten signifikant höhere IgE-Werte (p<0,0001 und p=0,0043) als homozygote Träger des (Arg130)-Wildtypallels unter Verwendung des kodominanten Modells. Der Genotyp TT im Promotor des IL13-Gens (Position –1055) war im rezessiven Modell ebenfalls mit erhöhten IgE-Werten (0,29kU/l) assoziiert (p-Wert = 0,0002). Die angewandten Grenzwertmodelle ermitteln die statistischen Unterschiede der IgE-Werte über den gesamten Zeitraum. Im Gegensatz dazu zeigen die Abbildungen 15 und 16 deutlich die Unterschiede der mittleren IgE-Werte (log-transformiert) zu jedem Zeitpunkt im Alter von 1 bis 7 Jahren sowohl bei Jungen als auch bei Mädchen.

[Seite 55↓] IL13 -(Arg130Gln)

Abb. 15: Darstellung der mittleren Differenzen der Gesamt-IgE Serumkonzentrationen der Kinder der MAS-Population für die verschiedenen Genotypen des IL13-(Arg130Gln)-SNP in Abhängigkeit vom Lebensalter. Oben für das männliche, unten für das weibliche Geschlecht.

[Seite 56↓] IL13-(C-1055T)

Abb. 16: Darstellung der mittleren Differenzen der Gesamt-IgE Serumkonzentrationen der Kinder der MAS-Population für die verschiedenen Genotypen des IL13-C-1055T-SNP in Abhängigkeit vom Lebensalter. Oben für das männliche, unten für das weibliche Geschlecht.


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Zwischen den anderen 4 SNPs und Gesamt-IgE-Werten konnte keine Assoziation gefunden werden. Weder Zwei-Lokus (Ser478Pro-Gln551Arg), noch Dreilokus-Haplotypanalysen (Ile50Val-Ser478Pro-Gln551Arg) konnten einen Hinweis auf Assoziation von IL4RA mit IgE-Werten geben. Es konnte auch kein Einfluss eines SNP auf das Ausmaß der IgE-Änderung festgestellt werden (Daten nicht dargestellt).

Wie unter 1.3.5.2 beschrieben, waren Analysen von 5q31 Markern bzw. IL13-SNPs insbesondere bei Nicht-Atopikern signifikant [19, 24]. Um diese Beobachtung in der MAS-Kohorte zu überprüfen, wurden zusätzlich Analysen in 331 atopischen Kindern und 165 nicht-atopischen Kindern getrennt durchgeführt. Atopie wurde als hohes spezifisches IgE (>0,7 kU/L) gegen eines der getesteten Allergene bzw. durch hohes Gesamt-IgE festgelegt. Nicht-Atopiker waren Kinder, die keinerlei Sensibilisierung aufwiesen (spezifisches IgE gegen jedes der getesteten Allergene <0,35 kU/L zu mindestens 4 Messzeitpunkten und ohne Diagnose einer atopischen Dermatitis).

Trotz geringer Fallzahl konnte der Vergleich dieser beiden Gruppen die Ergebnisse von Marsh et al. und Graves et al. für die SNPs Arg130Gln und C-1055T im IL13 Gen bestätigen. IL13-(C-1055T) und IL13-(Arg130Gln) standen in starkem Kopplungsungleichgewicht, d.h. sie traten nicht unabhängig voneinander auf. Deshalb könnte die Wirkung auf die Gesamt-IgE-Werte eines SNP auf die fehlende Unabhängigkeit von dem anderen SNP zurückgehen. Zum Beispiel könnte die Assoziation zwischen dem TT-Genotyp des IL13-(C-1055T)-SNP und hohem Gesamt-IgE wegen des Kopplungsungleichgewicht ebenso auf den genetischen Effekt des (Gln130)-Allels zurückgehen.

Stratifizierte Analysen zwischen Nicht-TT-Trägern an der Position –1055 zeigten Hinweise auf einen Effekt des (Arg130Gln)-Lokus, wie Tab. 5 darstellt.


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Tab. 5: Einzelne und kombinierte genetische Effekte von C-1055T und Arg130Gln im IL13-Gen nach Alter unter Berücksichtigung des Geschlechts in der MAS-Population.

IL13-(C-1055T)

IL13-(Arg130Gln)

 

 

Arg/Arg

Gln/Arg

Gln/Gln

CC & CT

Referenz

0,12(0,03-0,2)

0,27(0,13-0,42)

 

(n=482)

(n= 251 p=0,0109)

(n=25 p=0,0002)

TT

0,37(0,11-0,64)

0,33(0,06-0,60)

0,33(0,09-0,56)

 

(n=10 p=0,0055)

(n=15 p=0,0157)

(n=18 p=0,0067)

 

Als Referenzgenotyp wurde CC oder CT (Promotor) beziehungsweise Arg/Arg (Exon 4) im IL13 Gen gewählt. Im Vergleich zu dieser Referenzgruppe wiesen MAS-Kinder mit dem Genotyp Arg/Gln und Gln/Gln um 0,12 log kU/l und 0,27 log kU/l erhöhte Serum-IgE-Werte auf. Dies lässt auf einen Effekt schließen, den jeder der beiden Loci getrennt voneinander bewirkt, der also nicht nur auf das Kopplungsungleichgewicht zurückgeht.

4.1.3 Interaktionstests

4.1.3.1 Gen-Gen-Interaktionen

Um die Wahrscheinlichkeit falsch positiver Ergebnisse zu minimieren wurden zusätzlich familienbasierte Analysen mit dem Transmissions Disäqulibrium Test für quantitative Merkmale durchgeführt (siehe 3.3.8). Die Transmission des (Gln130)-Allels und des Genotyps TT war mit hohem Gesamt-IgE assoziiert mit geschätzten Effekten von 0,17 log (kU/L); p=0,04 und 0,24 log (kU/L); p=0,086 siehe. Die grenzwertig signifikante Assoziation des TT-Genotyps könnte auf die geringe Anzahl auswertbarer Trios zurückzuführen sein. Zwischen einer spezifischen Alleltransmission und der Serum IgE-Konzentration konnte für die anderen SNPs keine Assoziation gefunden werden.


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Tab. 6: Transmissions Disäquilibrium Test (TDT) für quantitative Merkmale für Gesamt-Serum-IgE-Werte und 6 SNPs in 382 kompletten Trios (Vater, Mutter, Kind) der MAS-Population nach Alter, Alter2, Alter3 und Geschlecht adjustiert.

 

β*

95%-Konfidenzintervall

p-Wert

IL4(C-590T)

-0.02

[-0,27 0,23]

0,88

IL13 (C-1055T)

0,25

[-0,02 0,53]

0,07

Arg130Gln

0,16

[0,01 0,31]

0,04

Ile50Val

0,12

[-0,05 0,29]

0,18

Ser478Pro

0,14

[-0,03 0,30]

0,10

Gln551Arg

0,11

[-0,04 0,25]

0,16

*Der Wert β stammt aus dem gewichteten linearen Modell (WLM) siehe 3.3.8 und reflektiert die statistische Signifikanz dieser zusätzlichen Analyse und ist hier den klassischen Ergebnissen des TDT gegenübergestellt.

4.1.3.2 Gen-Umwelt-Interaktionen

Bei der Analyse des Einflusses mütterlichen Rauchens auf die beiden funktionellen Polymorphismen in IL13 wurde folgender Zusammenhang festgestellt: Bei Kindern ohne Tabakrauchexposition zeigten der Genotyp ‑1055 TT und 130 Gln/Gln signifikant höhere Gesamt-IgE Werte 0,27 log(kU/l) bzw. um 0,25 log(kU/l) verglichen mit ihren Referenzgenotypen –1055 CC/CT bzw. 130 Arg/Arg. Bei den Kinder, deren Mütter rauchten, war dieser Effekt noch wesentlich stärker ausgeprägt: Ihre IgE-Werte waren auf 0,60 log(kU/l) bzw. 0,65 log(kU/l) erhöht. Diese Unterschiede zwischen Kindern mit und ohne Tabakrauchexposition waren im Grenzeffekt-Modell (siehe 3.3.8) statistisch signifikant mit p-Werten<0,02. Pränatale Exposition zeigte ähnliche Effekte. Es war jedoch nicht möglich zwischen pränataler und postnataler Exposition zu unterscheiden, da nicht anzunehmen war, dass Mütter, die während der Schwangerschaft rauchten, nach der Geburt das Rauchen aufgaben. Keine statistisch signifikanten Hinweise auf Interaktionen brachte die Analyse der Effekte zwischen IL13-(C-1055T, Arg130Gln), IL4-(C-590T) und den drei SNPs im IL4RA-Gen. Die angewandten Grenzwertmodelle (siehe 3.3.8) ermitteln die statistischen Unterschiede der IgE-Werte über den gesamten Zeitraum. Im Gegensatz dazu zeigt die Abb. 17 deutlich die Unterschiede der mittleren IgE-[Seite 60↓]Werte (log-transformiert) zu jedem Zeitpunkt im Alter von 1 bis 7 Jahren in Abhängigkeit von Tabakrauchexposition und Genotyp.

Abb. 17: Bei Kindern der MAS-Population ohne Tabakrauchexposition (NR) zeigte der Genotyp –1055 TT signifikant höhere Gesamt-IgE Werte verglichen mit ihren Referenzgenotypen –1055 CC/CT. Mütterliches Rauchen (R) verstärkte diesen Effekt signifikant in der Gruppe der Kinder, die homozygot für das (T-1055)-Allel waren.

4.2 Der HNMT-(C314T)-SNP

Der Polymorphismus C314T im HNMT-Gen wurde in der MAS-Kohorte und in der Freiburger Asthmakohorte untersucht. Dabei ergaben sich folgende Genotypfrequenzen:


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Tab. 7: HNMT-Genotypverteilung und Allelfrequenzen in der MAS- Kohorte sowie bei den Freiburger Kindern.

 

n

WW

[%]

WP [%]

PP [%]

Allelfreq (P)

Nicht-atop. MAS-Kontrollen

211

75

24

1

0,13

Nicht-Asthmatiker (MAS)

515

75

24

1

0,13

Asthmatiker (MAS)

85

74

26

0

0,13

Allergische Rhinitis (MAS)

81

77

22

1

0,12

Atopische Dermatitis (MAS)

181

81

19

0

0,10

Polysensibilisierung 7Jahre (MAS)

77

78

22

0

0,11

Polysensibilisierung 10 Jahre (MAS)

86

79

20

1

0,11

Freiburger Asthmatiker

176

74

23

3

0,14

Sensibilisierte Freiburger Asthmatiker

110

77

20

3

0,13

Milbensensibilisierte Freiburger Asthmatiker

60

78

17

5

0,14

P und W stehen für Polymorphismus und Wildtyp, wobei P für das (T314)-Allel des HNMT Gens steht.

Die obige Tabelle zeigt die Allelfrequenzen und Genotypverteilungen in Atopie-assoziierten Phänotypen in der MAS-Kohorte und in der Freiburger Asthma-Population. Keine signifikanten Unterschiede konnten zwischen Kindern mit Asthma, allergischer Rhinitis, atopischer Dermatitis oder Polysensibilisierung gegenüber den nicht-atopischen Kontrollen festgestellt werden.

Besonderes Interesse galt der Hypothese, dass der Polymorphismus der HNMT mit dem Ausmaß der bronchialen Reaktivität auf Histamin assoziiert sein könnte. Weder in der Gruppe der Asthmatiker, noch in der Gruppe der Nicht-Asthmatiker unterschied sich die PC20FEV1 signifikant zwischen den verschiedenen HNMT-Genotypen. Auch die Freiburger Asthmatiker zeigten keine statistisch relevante Abhängigkeit vom Genotyp bei den belastungsinduzierten Provokationstests oder der Histaminprovokation.


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Abb. 18: Darstellung der PC20FEV1-Werte in Abhängigkeit des HNMT-Genotyps in der MAS-Kohorte, bei den MAS-Asthmatikern und den Freiburger Asthmatikern.

4.3 Der C5aR-(C-245T)-SNP

Der Promotorpolymorphismus im C5aR- Gen wurde in der MAS-Kohorte und der Barbados Population untersucht. Dabei ergaben sich folgende Genotyp- und Allelfrequenzen:

Tab. 8: C5aR-Genotypenverteilung und Allelfrequenzen in der MAS- Kohorte.

 

n

WW [%]

WP [%]

PP [%]

Allelfreq (P)

Nicht-atop. MAS-Kontrollen

104

43

48

9

0,33

Asthmatiker (MAS)

83

53

37

10

0,29

Allergische Rhinitis (MAS)

76

47

44

9

0,31

Atopische Dermatitis (MAS)

177

46

42

12

0,33

Polysensibilisierung 7Jahre (MAS)

73

43

45

12

0,35

Polysensibilisierung 10 Jahre (MAS)

85

49

40

11

0,31

hohes Gesamt-IgE

73

58

31

11

0,27

niedriges Gesamt-IgE

165

44

51

5

0,31

P und W stehen für Polymorphismus und Wildtyp.


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Tab. 9: Allelfrequenzen des C5aR-(C-245T)-SNP in der MAS-Kohorte und der Barbados-Population. Zum Vergleich zweier Populationen von untereinander nichtverwandten Individuen wurden die (nichtverwandten) MAS-Kinder den (nichtverwandten) Eltern der Barbados Population gegenübergestellt.

 

MAS-Kinder

Barbados Eltern

Genotyp

  

TT

382/815 (46,9%)

30/149 (20,1%)

TC

353/815 (43,3%)

80/149 (53,7%)

CC

80/815 (9,8%)

39/149 (26,2%)

Allelfrequenzen

  

T

0,69

0,47

C

0,31

0,53

Der Unterschied in der Allelfrequenz des C-Allels bei den kaukasischen MAS-Kindern (31,5%) im Vergleich zu den afro-karibischen Individuen der Barbadospopulation (53%) war hochsignifikant (p=0,0001).

Keine signifikanten Unterschiede konnten zwischen MAS-Kindern mit atopischem Phänotyp, also Asthma, allergischer Rhinitis, atopischer Dermatitis oder Polysensibilisierung gegenüber den nicht-atopischen Kontrollen festgestellt werden. Die Genotypverteilung in MAS-Kindern mit hohem IgE-Phänotyp unterschied sich nicht von der in MAS-Kindern mit niedrigem IgE-Phänotyp.

Weder in der Gruppe der Asthmatiker noch in der Gruppe der Nicht-Asthmatiker unterschied sich die PC20FEV1 signifikant zwischen den verschiedenen Genotypen des C5aR. Auch in der Barbados-Population konnte keine Assoziation mit Asthma-relevanten Phänotypen beobachtet werden.


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08.03.2005