Expresia genetica

Acest articol este un articol destul de tehnic, cu multi termeni de genetica, asa incat voi face intai o descriere a acestor termeni medicali, urmand apoi in a detalia continutul propriu zis al acestui articol.

Definitii termeni

Genotip

Genotipul include informatia genetica a unei celule, organism sau individ, reprezintand totalitatea informatiei genetice existente intr-o celula diploida. 

Genotipul se stabileste in momentul fecundarii ovulului de catre spermatozoid si constituie zestrea genetica a oului (zigotului) nou format, prin contributia genetica mostenita de la celor doi parinti. 

Fenotip

Genotipul mostenit impreuna cu factorii ambientali  contribuie la fenotipul (Ref 2) unui individ. Fenotipul rezulta din exprimarea variantelor genetice ale organismului sub influenta factorilor de mediu.(Ref3)

Fenotipul reprezinta totalitatea caracterelor morfologice, functionale, biochimice si psihice ale unui organism, reprezentand rezultatul observabil manifest al interactiunii dintre fondul genetic individual si complexul factorial extern (totalitatea factorilor externi care ar putea influenta evolutia unui individ). Genotip + Mediu = Fenotip (Ref 4)

Variante genetice si expresia genetica

Intrucat expresia unei gene este dependenta de factorii de mediu, ne putem astepta la rezultate variabile pentru proteinele cu functie enzimatica.

Etapele de diagnostic pe acest protocol de lucru sunt:

1. Prin panelul de teste genetice se evidentiaza prezenta mutatiilor genetice (MTHFR, COMT, PAI-1 etc)
2. Prin testele de activitate functionala se verifica functia enzimatica a enzimei ce prezinta mutatiile de trombofilie, testate la primul pas.

Verificarea prezentei mutatiilor genetice eu consider ca este doar primul pas, acestea trebuie verificate ulterior pentru a vedea efectul lor biologic, metabolic.

Al doilea pas, evaluarea activitatii functionale a proteinei respective, completeaza diagnosticul genetic si aduce informatii la momentul prezent despre cum functioneaza calea metabolica respectiva ca intreg.

In acest fel, se poate administra un tratament corect, personalizat si adaptat pentru persoana respectiva, NU PE BAZA MUTATIILOR GENETICE, CAT PE BAZA EXPRIMARII LOR FENOTIPICE.

Voi detalia functia functia enzimei MTHFR (metil tetra hidrofolat reductaza).

PAI-1

PAI-1 este o proteina codificata de gena SERPIN1, este principala componenta a sistemului plasminogen, care este upregulat in inflamatie si cancer. Rolul fiziologic al PAI-1 este de principal inhibitor endogen al activatorului de plasminogenul tisular (tPA). (Ref 5)

Se cunosc doua tipuri de mutatii: PAI-1 4G/5G (insertie deletie) si PAI-1 844 AG.

Prezenta variantelor alelice de tip 4G in forma homozigota poate conduce la aparitia in circulatie de pana la 6 ori valoarea normala a concentratiei/activitatii PAI-1 (Ref 6, 7) iar in forma heterozigota a unei PAI-1 cu activitate de pana la 3 ori fata de normal.

Consider ca este oportuna testarea la persoanele purtatoare de mutatii PAI-1 si a activitatii PAI plasmatice, pentru a avea un tablou de diagnostic complet, SI de genotip SI de fenotip pentru enzima PAI-1.

In acest context de evaluare atat a prezentei mutatiei, cat si a efectului biologic pentru respectiva mutatie, nu exista indicatie de tratament la persoanele cu mutatie PAI-1 4G care au activitate PAI-1 plasmatica nedetectabila.

Laborator

Activitatea enzimei PAI-1 se poate testa in Romania in prezent la laboratoarele:

• Synlab: 1344  PAI 1 – inhibitorul activatorului de plasminogen1(PAI)*
• Synevo: Inhibitorul Activatorului Plasminogenului Pai – Activitate

Concentratia de antigen PAI se poate testa la:

• Regina Maria: Inhibitorul Activatorului Plasminogenului Pai/ Antigen

Factori care influenteaza expresia genetica a genei PAI-1

Dintre factorii care influenteaza expresia PAI-1 mentionez:

• inhibitia exercitata de SIRT1 (Ref 8): supraexpresia SIRT1 a dus la reversia expresia PAI-1 crescute in celulele senescente HUVEC (human umbilical vein endothelial cells) si SIRT1 este capabil sa se lege de promoterul PAI-1 si sa modifice epigenetic promoterul.
• factori de transcriptie, de ex. Kruppel-Like Factors (KLF) (Ref 9):
  • KLF2 are o expresie crescuta in endoteliul vascular si are efect antiinflamator si antitrombotic prin:
    • inhibarea expresia PAI-1
    • stimularea expresiei eNOS si Trombomodulin.
  • stimularea expresiei PAI-1 de catre LDL oxidat (Ref 9) prin suprimare a expresiei KLF2 la nivel endotelial, prin inducerea DNMT1 si stimularea legarii MeCP2, care este un represor epigenetic de promoterul KLF2 si astfel de crestere a expresiei PAI-1.
• inhibitia data de medicamente, cum este acidul valproic (Ref 10)
• PAI-1 este reactant de faza acuta (Ref 11) si astfel expresia lui creste ca raspuns in situatiile cu:
  • citokine proinflamatorii
  • factori de crestere
  • angiotensina II
  • hipoxie.
• lipoproteinele si glucoza cresc expresia PAI-1 (Ref 11), inclusiv sindromul metabolic
• INSULINA este cel mai important factor care moduleaza activitatea PAI-1, impreuna cu varsta si stilul de viata (Ref 12), PAI-1 este crescut la pacientii cu obezitate si rezistenta la insulina
• exista si variatie circadiana a PAI-1, cu concentratie maxima dimineata si minima seara (Ref 13).

MTHFR

Enzima MTHFR este codificata de gena cu acelasi nume si are rolul de a cataliza doua reactii:

• reactia forward cu sinteza de metilfolat (5metil tetra hidro folat) din 5,10 metilen tetra hidro folat, in prezenta cofactorilor B2 si B3
• reactia backward cu sinteza de BH4.

Functia enzimei MTHFR pe reactia forward este influentata de urmatorii factori de mediu:

• factori cu rol stimulator: acizii grasi omega 3 si aport scazut de metionina (aminoacid din carne)
• factori cu rol inhibitor: acid folic, dihidrofolat, SAM, radicali liberi de oxigen, sulfasalazin, fenitoin, cell danger response.

Expresia genetica pentru genotipul MTHFR poate sa fie scazuta prin mecanismele:

• administrare de acid folic sau
• carenta nutritionala de B2 si B3 (cofactori).

Expresia genetica pentru genotipul MTHFR poate sa fie stimulata cu cresterea sintezei proprii de metilfolat prin mecanismele:

• aport de acizi grasi esentiali omega 3 – recomand uleiul de peste arctic Eqology
• scaderea aportului de metionina (aminoacid din carne)
• evitarea completa a acidului folic
• evitare medicamente ce scad suplimentar nivelul folatilor: sulfasalazin, antiepileptice, etc.

Deci, verificarea punctuala strict a prezentei mutatiei MTHFR 677, fara evaluarea complexa a tuturor factorilor de mediu ce influenteaza calea metabolica unde participa enzima MTHFR (ciclul folatilor) este doar primul pas intr-un diagnostic complet si complex.

Este o abordare incompleta si superficiala sa se faca :

• diagnostic genetic de identificare a mutatiilor SNP (ex. MTHFR 677) urmat de tratament de suplimentare cu folati
• FARA evaluarea complexa a caii metabolice si
• FARA verificarea EXPRESIEI GENETICE.

Ca analize de laborator indicate in monitorizarea mutatiei MTHFR 677 se pot face testele de mai jos, si nu numai:

1. Concentratia serica de folati serici 
   • test nespecific pentru metilfolat intrucat testul sumeaza toate tipurile de folat seric (acid folic seric nemetabolizat UMFA, metilfolat, acid folinic, tetra-hidro-folat etc). Este bine sa fie facut pre-conceptional, intrucat se recomanda un tratament de suplimentare cu folat cu cel putin 3luni pre-conceptie si se foloseste acest test pentru a verifica tratamentul.
   • exemple de laboratoare (lista nu este completa): Synlab, Bioclinica, Synevo, Medcenter, Medlife.
2. Concentratia de folat eritrocitar 
   • arata statusul concentratiei de folat intracelular, mult mai relevant si specific decat cel seric, arata concentratia de metilfolat intracelular.
   • exemple de laboratoare: Synlab, Bioclinica.
3. Concentratia serica de homocisteina
   • trebuie repetata regulat pentru a o mentine in jur de intervalul optim 6-7 micromol/L.
   • exemple de laboratoare pentru homocisteina serica: Synlab,  Synevo, Medcenter.
4. Hemograma cu urmarirea indicilor eritrocitari : hemoglobina, hematocrit pentru a verifica o eventuala anemie; VEM (volumul eritrocitar mediu), numar plachete (trombocite)
5. Concentratia de acizi grasi omega 3 si raportul intre acizii grasi omega 6 si omega 3 – EQ Omega 3 Test Kit.

Referinte

1. https://dexonline.net/definitie-genotip
2. https://ro.wikipedia.org/wiki/Fenotip
3. https://ro.wikipedia.org/wiki/Exprimare_genic%C4%83
4. https://graduo.ro/cursuri/psihologie/psihogenetica-376037
5. http://cancerres.aacrjournals.org/content/canres/76/14/4149.full.pdf
6. http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ajh.10192/pdf
7. http://www.jbc.org/content/268/15/10739.abstract?
8. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4331759/
9. http://atvb.ahajournals.org/content/atvbaha/33/8/1936.full.pdf
10. http://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0107582
11. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3712849/
12. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17645584/
13. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/3133814/

Comments

comments