Eindverslag - Longfonds Research

3.2.10.106FE
Individuele verschillen in steroïd respons bij astmatische
kinderen: de rol van het FCER2 gen
Samenvatting
De T2206C FCER2 variant werd al eerder geassocieerd met IgE levels, astma
exacerbaties en een verlaagde expressie van het FCER2 gen in kinderen die
inhalatie corticosteroïden (ICS) gebruikten en deelnamen aan een klinische trial.
Deze bevinding was tot nu toe niet gerepliceerd. In de huidige studie hebben wij de
eerder gevonden associatie met exacerbaties getoetst en als aanvulling op deze
eerdere studie hebben wij ook de associatie tussen de FCER2 T2206C variant en
astma symptoom scores en medicatie gebruik bestudeerd.
Om de invloed van de FCER2 variant op astma exacerbaties (gemeten door
middel van astmagerelateerde ziekenhuisopnames of eerste hulp bezoeken) te
onderzoeken hebben wij gebruik gemaakt van twee datasets. We hebben gegevens
uit de PACMAN-cohort studie (Universiteit Utrecht, Nederland) en de BREATHE
studie (University of Dundee, Schotland) gebruikt.
De T2206C variant was geassocieerd met een verhoogd risico op
astmagerelateerde ziekenhuisbezoeken in kinderen die ICS gebruikten (OR: 1.91,
95%BI: 1.08-3.40). De FCER2 variant was ook geassocieerd met een verhoogde
kans op ongecontroleerd astma (gemeten met behulp van de gevalideerde ACQ
vragenlijst) (OR: 2.64, 95%BI: 1.00-6.98) en een verhoogd risico op astma
symptomen in het afgelopen jaar (p < 0.05). Daarnaast vonden wij een associatie
met een verhoogde dagelijkse steroïden dosering (OR: 2.46, 95%BI: 1.38-4.39).
Met deze studie hebben wij de resultaten, de associatie met exacerbaties, uit
de eerdere klinische trial gerepliceerd en daarnaast lieten wij een associatie zien met
astma symptomen en een verhoogde dagelijkse dosering ICS. Onze resultaten
wekken de suggestie dat het FCER2 gen een interessante farmacogenetische
marker zou kunnen zijn.
Achtergrond
Inhalatie corticosteroïden (ICS) zijn eerste keus in de behandeling van astma om
luchtwegontsteking te verminderen en longfunctie te verbeteren [1]. Ondanks de
effectiviteit van ICS bij het merendeel van de astma patiënten, verschilt de
individuele respons op behandeling [2] en reageert een deel van de patiënten
onvoldoende op behandeling met ICS [3 4].
Onvoldoende reageren op
medicamenteuze behandeling kan verschillende oorzaken hebben. Eén daarvan
kunnen genetische verschillen zijn.
De lage-affiniteit IgE-receptor (CD23), coderend voor het Fc-fragment van
IgE (FCER2 gen) speelt een belangrijke rol bij de regulatie van de IgE respons in
astma [5]. Activatie van de receptor heeft down-regulatie van de IgE respons tot
gevolg. Eerdere studies hebben aangetoond dat corticosteroïden de expressie van
FCER2 en CD23 receptor functie beïnvloeden [6], daarom zou het een
aanknopingspunt voor nieuwe therapeutische interventies kunnen zijn. In een
eerdere studie lieten Tantisira et al. [7] zien dat genetische variatie in het FCER2 gen
geassocieerd was met behandeluitkomst bij kinderen die ICS gebruikten. Dragers
van de FCER2 T2206C (rs28364072) variant hadden vaker astma exacerbaties.
Omdat er ten tijde van deze studie geen geschikt replicatie cohort beschikbaar was
konden deze resultaten niet gerepliceerd worden.
Het doel van onze studie was om de eerdere associatie met astma
exacerbaties te repliceren en daarnaast bestudeerden wij ook de associatie tussen
astma symptomen en astma medicatie gebruik en variatie in het FCER2 gen.
Methoden
Voor deze studie hebben wij gegevens gebruikt uit twee studies. We hebben 386
kinderen (4-12 jaar) die astmamedicatie gebruikten en deelnamen aan de PACMANstudie (Pharmacogenetics of Asthma medication in Children: Medication with ANtiinflammatory effects) geïncludeerd [8] en daarnaast hebben we kinderen en
jongvolwassenen (3-22 jaar) met astma (n = 939) die deelnamen aan de BREATHE
studie geselecteerd [9 10]. Van alle kinderen waren speekselmonsters verzameld
(voor DNA isolatie) en hadden we gegevens omtrent exacerbaties. Alle deelnemers
waren van Noord-Europese afkomst en gebruikten ICS.
Omdat we een relatief zeldzame uitkomst bestudeerden (ernstige astma
exacerbaties) hebben we de gegevens van de twee studies gecombineerd. De
volgende definitie werd gehanteerd voor ernstige astma exacerbaties: (1)
astmagerelateerde ziekenhuis bezoeken (EHBO bezoek of ziekenhuisopname) of (2)
een kuur met orale steroïden. Daarnaast hebben we in de PACMAN-studie astma
symptomen en astma controle [11 12] als uitkomst voor behandelrespons
bestudeerd. In de BREATHE studie hebben we medicatie gebruik (dagelijks
bronchodilator gebruik (SABA) en een hoge dagelijkse dosering ICS (>400 mcg/dag,
dit is meer dan geadviseerd in de BTS richtlijnen)) als uitkomstmaat voor
behandelrespons gedefinieerd.
DNA isolatie werd uitgevoerd volgens het protocol van de fabrikant [13]. Voor
het genotyperen van de rs28364072 SNP (FCER2 T2206C variant) werd gebruik
gemaakt van een TaqMan- assay (Applied Biosystems, Foster City, California, US).
De genotype verdeling van de FCER2 SNP was in Hardy Weinberg equilibrium
(>0.05) en genotype call rates waren > 97%.
Onze primaire analyse betrof het testen van de associatie tussen het FCER2
genotype (homozygote T2206C variant allel dragers vs. alle andere T2206C
genotypes).
Resultaten
De karakteristieken van de beide studie populaties zijn weergegeven in tabel 1. In
beide groepen, zijn ongeveer 60% van de deelnemers jongens. Deelnemers van de
PACMAN-studie cohort hadden vaker eczeem (69.3% vs. 53.1%) en allergische
rhinitis (48.4% vs. 22.6%) vergeleken met deelnemers van de BREATHE studie. De
genotype verdeling was vergelijkbaar voor de twee cohorten; in beide groepen was
ongeveer 8% van de deelnemers homozygoot dragen van de FCER2 T2206C
variant.
Voor zowel de PACMAN als de BREATHE studie was er een trend richting
een verhoogd risico op ziekenhuisbezoeken voor dragers van twee FCER2 variant
allelen. Gegevens van de twee studies werden gecombineerd en de T2206C variant
bleek geassocieerd te zijn met een verhoogd risico op ernstige astma exacerbaties
(astma-gerelateerde ziekenhuis bezoeken) (OR: 1.91, 95% BI: 1.08-3.40). We
vonden geen associatie met het gebruik van orale steroïden (p = 0.89) (Tabel 2). In
de PACMAN-studie was de T2206C FCER2 variant geassocieerd met een
verhoogde kans op ongecontroleerd astma (OR: 2.64, 95% BI: 1.00 – 6.98). Ook
hadden homozygote dragers van het variant allel hadden een verhoogde kans op
piepen (OR: 3.43, 95% BI: 1.39-8.44), kortademigheid (OR: 2.64, 95% BI: 1.07 –
6.53) hoesten (OR: 3.22, 95% BI: 1.26-8.24) en nachtelijke symptomen tijdens het
afgelopen jaar (OR: 2.96 95% BI: 1.19-7.38). In de BREATHE studie was de T2206C
variant geassocieerd met een hoge dagelijkse dosis ICS (OR: 2.46, 95% BI: 1.384.39) (Tabel 4).
Discussie
We hebben aangetoond dat de FCER2 T2206C variant geassocieerd is met een
verhoogde kans op astmagerelateerde ziekenhuisbezoeken bij kinderen die ICS
gebruikten. In een eerdere studie lieten Tantisira en collega's [7] al zien dat het
T2206C FCER2 genotype geassocieerd was met een verhoogde kans op ernstige
exacerbaties in een 4-jarige periode bij kinderen die deelnamen aan de CAMP trial.
Tot nu toe was deze bevinding nog niet gerepliceerd, omdat er geen geschikte
replicatie populatie beschikbaar was. Met de huidige studie waren wij in staat om
deze eerdere bevinding te repliceren in een onafhankelijk cohort ICS gebruikers.
Daarbij hebben wij ook aangetoond dat homozygote dragers van het variant allel een
hogere risico hadden op het krijgen van astma symptomen vergeleken met dragers
van de andere genotypen. Astma symptomen zijn een van de belangrijkste klinische
parameters die door de (huis)arts gebruikt worden voor de behandeling van de ziekte
en zouden daarom ook een bruikbaar eindpunt kunnen zijn voor farmacogenetische
studies [14 15]. Helaas hadden wij geen gegevens omtrent symptomen voor de
BREATHE studie, maar we vonden wel dat de T2206C variant geassocieerd was
met een hogere dagelijkse ICS dosering voor kinderen in de BREATHE studie.
We hebben aangetoond dat de FCER2 T2206C variant geassocieerd is met
ernstige astma exacerbaties, astma symptomen en de dagelijkse ICS dosering bij
astmatische kinderen die ICS gebruiken. De relatief hoge allel frequentie van de
T2206C variant gecombineerd met de associaties met verschillende astma
uitkomsten (symptomen, exacerbaties en medicatie gebruik) maken dat deze
farmacogenetische marker ook interessant zou kunnen zijn voor de praktijk. Helaas
zijn er nog niet veel behandelalternatieven wanneer ICS onvoldoende werkzaam zijn.
Maar vroege identificatie van patiënten die onvoldoende op behandeling reageren
kan de astma mortaliteit reduceren door deze patiënten in een vroeg stadium door te
sturen naar een specialist of therapie met leukotriene antagonisten te starten.
Daarnaast is recent aangetoond dat anti-IgE therapie (omalizumab) astma controle
kan verbeteren bij patiënten die niet goed reageren op de standaard behandeling
met ICS [16 17].
Farmaocogenetica kan daarnaast bijdragen aan de identificatie van nieuwe
aangrijpingspunten voor behandeling. In een vervolgstudie zullen we genetische
variatie in genen betrokken bij de ontstekingscascade en genen in het corticosteroidreceptor-complex bestuderen in relatie tot ICS behandelrespons. De eerste analyses
waarbij we in totaal 48 SNPs in verschillende genen die allemaal deel uitmaken van
het corticosteroid-receptor complex, de plek waar het medicijn in het lichaam bindt
zodat het zijn werking kan uitvoeren, bestudeerd hebben liet geen significante
associaties zien. Geen van de door ons bestudeerde SNPs in deze genen voldeed
aan de Bonferroni gecorrigeerde p-waarde van 2.08*10-4(48 testen). De meest
significante associatie vonden we tussen astma exacerbaties en een variant in het
NR3C1 gen, coderend voor de corticosteroid receptor (rs10477211), (OR: 2.1, 95%
BI: 1.3-3.3, p = 0.002). Op dit moment zijn we nog bezig met de inclusie van de
PACMAN studie en zullen de analyses herhaald worden als we het streefaantal van
1000 patiënten geincludeerd hebben. Daarnaast worden ook patiënten uit de
BREATHE studie (Schotland) gegenotypeerd zodat de data uiteindelijk samen
geanalyseerd kan worden (meta-analyse).
Tabellen
Tabel 1. Basis karakteristieken studie populaties
PACMAN cohort
BREATHE cohort
(n = 386)
(n = 939)
Gemiddelde leeftijd (SD)
8.4 (2.5)
10.0 (3.9)
Mannelijk geslacht, %
57.9
60.6
Atopisch eczeem, %
69.3
53.1
Allergische rhinitis,%
48.4
22.6
7.6
12.3
9.1
23.1
Kind karakteristieken
Astma exacerbatie
afgelopen 12 maanden / 6
maanden
EHBO bezoek / Ziekenhuis
opname
Orale steroiden
Tabel 2. FCER2 variant risico op exacerbaties
Uitkomst
Ruwe
P
OR (95% BI)
Orale steroiden
1.17
2.00
P
OR (95% BI)*
0.54
(0.70 – 1.97)
Ziekenhuisbezoek**
Gecorrigeerde
1.04
0.89
(0.61 – 1.76)
0.02
(1.14 – 3.50)
1.91
0.03
(1.08 – 3.40)
* OR voor homozygoot T2206C mutant allele vergeleken met alle andere T2206C
genotypen, gecorrigeerd voor leeftijd, geslacht en BTS behandel stap. ** Astmagerelateerd EHBO bezoek of ziekenhuisopname.
Tabel 3. FCER2 variant risico op ongecontroleerd astma PACMAN
Uitkomst
Ruwe
P
OR (95% BI)
Gecorrigeerde
P
OR (95% BI)*
Afgelopen week
Ongecontroleerd astma
2.30 (0.89 – 5.95)
0.09
2.64 (1.00 – 6.98)
0.05
3.32
0.008
3.43
0.007
(ACQ)
Afgelopen jaar
Piepen
(1.37 – 8.05)
Kortademigheid
2.50
(1.39 – 8.44)
0.05
(1.02 – 6.15)
Hoesten
3.29
2.94
0.01
1.94
dagelijkse activiteiten
(0.78 – 4.81)
Extra medicatiegebruik
2.33
(0.97 – 5.58)
3.22
0.02
(1.26 – 8.24)
0.02
(1.20 – 7.23)
Beperkingen in
0.04
(1.07 – 6.53)
(1.30 – 8.31)
Slaap verstoringen
2.64
2.96
0.02
(1.19 – 7.38)
0.16
1.98
0.15
(0.79 – 5.00)
0.06
2.37
0.06
(0.98 – 5.73)
* OR voor homozygoot T2206C mutant allele vergeleken met alle andere T2206C
genotypen, gecorrigeerd voor leeftijd, geslacht en BTS behandel stap.
Tabel 4. FCER2 variant en astma medicatie gebruik BREATHE
Uitkomst*
Ruwe
P
OR (95% BI)
Dagelijks SABA
1.61
gebruik
(0.93 – 2.67)
Hoge dagelijkse ICS
2.27
dosis***
(1.29 – 4.00)
Gecorrigeerde
P
OR (95% BI)*
0.11
1.61
0.09
(0.93 – 2.76)
0.005
2.46
0.002
(1.38 – 4.39)
* Tijdens de afgelopen 6 maanden. ** OR voor homozygoot T2206C mutant allel
vergeleken met alle andere T2206C genotypen, gecorrigeerd voor leeftijd, geslacht
en BTS behandel stap. *** Meer dan geadviseerd in behandel richtlijnen.
Referenties
1. Global Initiative for asthma: Global Strategy for Asthma Management and
Prevention Report (updated 2009), 2009.
2. Drazen JM, Silverman EK, Lee TH. Heterogeneity of therapeutic responses in
asthma. Br Med Bull 2000;56(4):1054-70.
3. Bateman ED, Harrison TW, Quirce S, Reddel HK, Buhl R, Humbert M, et al.
Overall asthma control achieved with budesonide/formoterol maintenance
and reliever therapy for patients on different treatment steps. Respir Res
2011;12(1):38.
4. Koster ES, Wijga A, Koppelman GH, Postma DS, Brunekreef B, de Jongste J, et
al. Uncontrolled asthma at age 8: the importance of parental perception
towards medication. Pediatr Allergy Immunol 2011.
5. Acharya M, Borland G, Edkins AL, Maclellan LM, Matheson J, Ozanne BW, et al.
CD23/FcepsilonRII:
molecular
multi-tasking.
Clin
Exp
Immunol
2010;162(1):12-23.
6. Fischer A, Konig W. Regulation of CD23 expression, soluble CD23 release and
immunoglobulin synthesis of peripheral blood lymphocytes by glucocorticoids.
Immunology 1990;71(4):473-9.
7. Tantisira KG, Silverman ES, Mariani TJ, Xu J, Richter BG, Klanderman BJ, et al.
FCER2: A pharmacogenetic basis for severe exacerbations in children with
asthma. J Allergy Clin Immunol 2007;120(6):1285-91.
8. Koster ES, Raaijmakers JA, Koppelman GH, Postma DS, van der Ent CK,
Koenderman L, et al. Pharmacogenetics of anti-inflammatory treatment in
children with asthma: rationale and design of the PACMAN cohort.
Pharmacogenomics 2009;10(8):1351-61.
9. Palmer CN, Lipworth BJ, Lee S, Ismail T, Macgregor DF, Mukhopadhyay S.
Arginine-16 beta2 adrenoceptor genotype predisposes to exacerbations in
young asthmatics taking regular salmeterol. Thorax 2006;61(11):940-4.
10. Tavendale R, Macgregor DF, Mukhopadhyay S, Palmer CN. A polymorphism
controlling ORMDL3 expression is associated with asthma that is poorly
controlled by current medications. J Allergy Clin Immunol 2008;121(4):860-3.
11. Juniper EF, Bousquet J, Abetz L, Bateman ED. Identifying 'well-controlled' and
'not well-controlled' asthma using the Asthma Control Questionnaire. Respir
Med 2006;100(4):616-21.
12. Juniper EF, Gruffydd-Jones K, Ward S, Svensson K. Asthma control
questionnaire in children validation, measurement properties, interpretation.
Eur Respir J 2010.
13. Sahota A, Brooks AI, Tischfield JA. Preparing DNA from saliva for genotyping.
CSH Protoc 2007;2007:pdb prot4831.
14. Levy ML, Thomas M, Small I, Pearce L, Pinnock H, Stephenson P. Summary of
the 2008 BTS/SIGN British Guideline on the management of asthma. Prim
Care Respir J 2009;18 Suppl 1:S1-16.
15. Bindels PJE, van der Wouden JC, Ponsioen BP, Brand PL, Salome PL, van
Hensbergen W, et al. NHG-Standaard Astma bij kinderen. Huisarts &
Wetenschap 2006;49(11):557-572.
16. Busse WW, Morgan WJ, Gergen PJ, Mitchell HE, Gern JE, Liu AH, et al.
Randomized trial of omalizumab (anti-IgE) for asthma in inner-city children. N
Engl J Med 2011;364(11):1005-15.
17. Costello RW, Long DA, Gaine S, Mc Donnell T, Gilmartin JJ, Lane SJ. Therapy
with omalizumab for patients with severe allergic asthma improves asthma
control and reduces overall healthcare costs. Ir J Med Sci 2011.