Varianten im DLG5-Gen und deren Einfluss auf Entstehung und Verlauf chronisch entzündlicher Darmerkrankungen

Abstract

Die Erforschung des genetischen Hintergrunds chronisch entzündlicher Darmerkrankungen (CED) ist ein sich rapide und ständig weiterentwickelndes Feld. Die Identifizierung der verantwortlichen Gene könnte der Schlüssel zu einer optimierten, dem einzelnen Patienten angepasste Therapie liefern. Nach der Entdeckung NOD2 als erstes Crohn-Suszeptibilitätsgen wurde in einer Studie im Jahre 2004 eine Assoziation mehrerer Varianten im DLG5-Gen zu CED beschrieben. Das DLG5-Transkriptionsprodukt gehört zur Familie der Membran- assoziierten Guanylatkinase (MAGUK). MAGUK-Proteine sind als Komponenten des Zytoskelettes an der Bildung großer Proteinkomplexe beteiligt. Ihnen wird neben der Signalübertragung an Zell-Zell-Kontakten eine wichtige Rolle beim Erhalt der epithelialen Zellintegrität zugesprochen. In der vorliegenden Arbeit untersuchten wir 391 CED-Patienten (232 Morbus Crohn-, 148 Colitis Ulcerosa- und 11 Colitis indeterminata-Patienten) hinsichtlich sechs DLG5-Varianten (R30Q, DLG5_e26, P1371Q, rs2289308, G1066G, D1507D). Die Trägerhäufigkeit haben wir mit 218 gesunden Kontrollen verglichen. Zudem stellten wir die Hypothese, dass DLG5-Varianten mit der Ausprägung eines bestimmten Phänotyps assoziiert sind. Weiterhin untersuchten wir, ob DLG5-Varianten mit einer erhöhten gastrointestinalen Permeabilität einhergehen und genetische Interaktionen zwischen DLG5 und NOD2 zu einer Potenzierung des Morbus Crohn-Risikos führen. Wir konnten die beschriebene Assoziation zwischen den drei DLG5-Varianten R30Q, P1371Q und DLG5_e26 mit CED nicht replizieren. Interessanterweise zeigte sich in unsere Kohorte eine Assoziation der rs2289308-Variante zur Colitis Ulcerosa. In der Genotyp-Phänotyp-Analyse konnten wir unter den Morbus Crohn-Patienten, die Träger der rs2289308-, DLG5_e26- oder D1507D-Variante sind, eine signifikant verminderte Anzahl an Fisteln und an operativen Interventionen im Sinne eines milderen Krankheitsverlaufes beobachten. Es ist inzwischen allgemein anerkannt, dass Mutationen im NOD2-Gen zu einem erhöhten Morbus Crohn-Risiko beitragen. Wir prüften bei unseren Morbus Crohn-Patienten Interaktionen zwischen DLG5 und NOD2 unter der Annahme, dass das Vorliegen einer kombinierten Mutation zu einer Potenzierung des Morbus Crohn-Risikos führt. Die Ergebnisse liefern jedoch keinen Anhalt für unsere Hypothese. Die DLG5-Mutationshäufigkeit unterschied sich nicht zwischen Morbus Crohn-Patienten mit NOD2-Risiko von denen ohne NOD2-Risiko. Es gibt zahlreiche Hinweise, dass eine gestörte gastrointestinale Barrierefunktion eine Schlüsselrolle in der Pathogenese CED spielt. Obwohl das DLG5-kodierende Protein maßgeblich für die epitheliale Integrität verantwortlich ist, konnte in dieser Arbeit unsere Hypothese, dass DLG5-Varianten bei Morbus Crohn-Patienten zu einer erhöhten gastrointestinalen Permeabilität führen, nicht bestätigt werden. Zusammenfassend konnten wir die Assoziation DLG5 zu CED nicht replizieren. Die meisten Studien der letzten Jahre konnten entsprechend unseren Ergebnissen ebenso keine Assoziation nachweisen. Die von uns beobachtete Assoziation der rs2298308-Variante zur Colitis Ulcerosa wurde ebenfalls in keiner anderen Studie repliziert, weshalb wir mit der Interpretation äußerst vorsichtig sind. In Anbetracht der Studienlagen gehen wir nicht davon aus, dass DLG5 einen entscheidenden Einfluss auf das Auftreten CED hat. Dank molekulargenetischer Fortschritte, insbesondere genomweiter Assoziationsstudien, konnten in den letzten Jahren zahlreiche neue Risikoloci identifiziert werden. Die Erkenntnisse reichen jedoch noch nicht aus, um die Genotypisierung in den klinischen Alltag von CED-Patienten mit einzubinden. Die vollständige Klärung des genetischen Hintergrund CED ist umso wichtiger.

Research regarding the genetic background of inflammatory bowel diseases (IBD) is a rapidly developing field. Identification of the responsible genes could provide the key to an optimized and individualized therapy. After the discovery of NOD2 as the first Crohn´s disease susceptibility gene, in 2004 a study reported numerous variants within the DLG5 gene to be associated with IBD. The DLG5 transcription product belongs to the family of membrane- associated guanylate kinases (MAGUK). MAGUK-proteins are components of the cytoskeletons and are involved in the formation of large protein complexes. Besides signal transduction at sites of cell-cell contact they are considered to play an important role in maintaining epithelial cell integrity. In the present study we genotyped 391 IBD-patients for six variants (R30Q, DLG5_e26, P1371Q, rs2289308, G1066G, D1507D) in DLG5, among them 232 patients with Crohn’s disease, 148 patients with ulcerative colitis and 11 patients with colitis indeterminata. We compared these data to 218 healthy controls. We furthermore hypothesized that variants within DLG5 are associated with a distinct clinical phenotype. Furthermore, we tested whether DLG5 variants are involved in an increased gastrointestinal permeability and whether Interaction between DLG5 and NOD2 lead to an increased risk for Crohn´s disease. We could not replicate the described association of the three DLG5-variants R30Q, P1371Q, DLG5_e26 with IBD. Interestingly, the rs2289308 showed a significant association to ulcerative colitis. In the genotype phenotype analysis, we observed that the variants rs2289308, DLG5_e26 and D1505D variants were associated with less fistulizing disease and less surgical interventions suggesting a milder disease course. NOD2 mutations are generally recognized to contribute to an increased risk for Crohn`s disease. We tested interactions between DLG5 and NOD2 in CD patients assuming that combined mutations lead to an enhanced risk for CD. However our results do not provide evidence for this hypothesis. DLG5 mutation frequency did not differ between CD patients with NOD2 mutant alleles compared to patients without NOD2 mutant alleles. An increased intestinal permeability appears to play a key role in development of IBD. Although the DLG5 product is suggested to be crucially involved in the maintenance of epithelial integrity, we could not confirm our hypothesis that variants in DLG5 lead to the impaired intestinal permeability in CD patients. In summary, we could not replicate the association of DLG5 variants to IBD. In agreement with our findings, most studies performed over the last years did also not detect such association. Our observed association of the rs2289308 to ulcerative colitis has also not been replicated by other investigators and must therefore be interpreted very carefully. Considering the results of all published studies we do not assume that DLG5 plays an important role in the pathogenesis of IBD. Recently several new risk loci were identified due to the progress in molecular-genetic methods, especially through the data from genome wide association studies. However, those findings are not sufficient to include the genotyping in clinical routine of IBD patients. More is therefore necessary to fully elucidate the genetic background of IBD.