Individuele verschillen in steroïd respons bij astmatische kinderen: de rol van het FCER2 gen

Transcriptie

1 FE 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: ). 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: ) 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: ). 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

2 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 (rs ) 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

3 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 rs 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

4 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: ). 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: ). Ook hadden homozygote dragers van het variant allel hadden een verhoogde kans op piepen (OR: 3.43, 95% BI: ), kortademigheid (OR: 2.64, 95% BI: ) hoesten (OR: 3.22, 95% BI: ) en nachtelijke symptomen tijdens het afgelopen jaar (OR: % BI: ). In de BREATHE studie was de T2206C variant geassocieerd met een hoge dagelijkse dosis ICS (OR: 2.46, 95% BI: ) (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.

5 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

6 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 (rs ), (OR: 2.1, 95% BI: , 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).

7 Tabellen Tabel 1. Basis karakteristieken studie populaties PACMAN cohort (n = 386) BREATHE cohort (n = 939) Kind karakteristieken Gemiddelde leeftijd (SD) 8.4 (2.5) 10.0 (3.9) Mannelijk geslacht, % Atopisch eczeem, % Allergische rhinitis,% Astma exacerbatie afgelopen 12 maanden / 6 maanden EHBO bezoek / Ziekenhuis opname Orale steroiden

8 Tabel 2. FCER2 variant risico op exacerbaties Uitkomst Ruwe P Gecorrigeerde P OR (95% BI) OR (95% BI)* Orale steroiden 1.17 ( ) Ziekenhuisbezoek** 2.00 ( ) ( ) ( ) * 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.

9 Tabel 3. FCER2 variant risico op ongecontroleerd astma PACMAN Uitkomst Ruwe P Gecorrigeerde P OR (95% BI) OR (95% BI)* Afgelopen week Ongecontroleerd astma 2.30 ( ) ( ) 0.05 (ACQ) Afgelopen jaar Piepen 3.32 ( ) Kortademigheid 2.50 ( ) Hoesten 3.29 ( ) Slaap verstoringen 2.94 ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) Beperkingen in dagelijkse activiteiten ( ) ( ) Extra medicatiegebruik 2.33 ( ) ( ) 0.06 * OR voor homozygoot T2206C mutant allele vergeleken met alle andere T2206C genotypen, gecorrigeerd voor leeftijd, geslacht en BTS behandel stap.

10 Tabel 4. FCER2 variant en astma medicatie gebruik BREATHE Uitkomst* Ruwe P Gecorrigeerde P OR (95% BI) OR (95% BI)* Dagelijks SABA gebruik ( ) ( ) Hoge dagelijkse ICS dosis*** ( ) ( ) * 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.

11 Referenties 1. Global Initiative for asthma: Global Strategy for Asthma Management and Prevention Report (updated 2009), Drazen JM, Silverman EK, Lee TH. Heterogeneity of therapeutic responses in asthma. Br Med Bull 2000;56(4): 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): 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 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): Fischer A, Konig W. Regulation of CD23 expression, soluble CD23 release and immunoglobulin synthesis of peripheral blood lymphocytes by glucocorticoids. Immunology 1990;71(4): 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): 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): 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.

12 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): 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): Juniper EF, Gruffydd-Jones K, Ward S, Svensson K. Asthma control questionnaire in children validation, measurement properties, interpretation. Eur Respir J Sahota A, Brooks AI, Tischfield JA. Preparing DNA from saliva for genotyping. CSH Protoc 2007;2007:pdb prot 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:S 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): 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): 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.