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Anita Hawighorst

• Die Rheumatoide Arthritis ist die häufigste entzündliche Gelenkerkrankung in den westlichen Industriestaaten und hat eine Prävalenz zwischen 0,5 und 1%. Frauen sind ungefähr 3mal häufiger betroffen als Männer. Eine genetische Disposition besteht für Träger des HLA-DR 4 Typs. Als Auslöser der RA werden bakterielle und virale Infekte diskutiert. Immer mehr Anhänger findet auch die Theorie, dass es sich bei der rheumatoiden Arthritis um eine Autoimmunerkrankung handeln könnte. Zur Klassifizierung der Krankheit hat das American College of Rheumatology einen Kriterienkatalog entwickelt. Charakteristisch für die rheumatoide Arthritis ist die chronische Gelenkentzündung und die Gelenkdestruktion. Bei 70% der RA Patienten finden sich heterophile Autoantikörper gegen den konstanten Teil humaner Immunglobuline vom IgG Isotyp. Sie werden als Rheumafaktoren bezeichnet und gehen mit einer häufigeren Beteiligung extraartikulärer Systeme einher, die in erster Linie auf einer begleitenden Vaskulitis beruhen. Der entzündliche Prozess der RA beginnt in der Gelenkkapsel. Es kommt zu einer Verbreiterung und Auftreibung der Synovialmembran durch Einwanderung und Organisation von CD4+ und CD8+ T-Lymphozyten. Durch ein unbekanntes Antigen stimulieren die TLymphozyten synoviale Makrophagen, die dann mit der Produktion proinflammatorischer Zytokine, insbesondere TNF-α und IL-1, weitere Zellsysteme aktivieren und zur Aufrechterhaltung des Entzündungsprozesses beitragen. Resultat dieser tumorähnlichen Proliferation ist der Gelenkpannus, von dem die weitere Destruktion von Knorpel, Knochen und umgehenden Weichteilen ausgeht. Ein weiteres wichtiges Zytokin in der T-Zell- und Makrophagenaktivierung ist Interleukin-18, ein proinflammatorischer Mediator der angeborenen und erworbenen Immunantwort. IL-18 wurde ursprünglich als IFN-γ induzierender Faktor beschrieben und wird von vielen mesenchymalen und epithelialen Zellen exprimiert. Im Zusammenhang mit der RA sind vor allem Makrophagen und dendritische Zellen von Bedeutung. Die Expression von IL-18 ist bei Patienten mit RA im Sinne einer Reduktion in der Peripherie und einer Erhöhung in den entzündeten Synovialgeweben pathologisch verändert und weist auf eine proinflammatorische Rolle von IL-18 bei der RA hin. Das humane IL-18 Gen ist auf dem Chromosom 11q22.2- q22.3 lokalisiert. In der Promotorregion von IL-18 konnten 5 Single Nucleotid Polymorphismen identifiziert werden. Bei SNPs handelt es sich um Basenvariationen der Nukleotidsequenz an bestimmten Genpositionen. Sie können zu unterschiedlichen Konsequenzen im Phänotyp führen. In der vorliegenden Arbeit wurden die SNPs an den Positionen -137 und -607 bei 102 Patienten mit einer nach ACR-Kriterien definierten RA und einer gesunden Kontrollgruppe von 98 Personen untersucht. Anlass für die Untersuchungen war der Gedanke, dass die Ursache für die veränderte Produktion von IL-18 bei der RA auf genregulatorischer Ebene liegen kann. Nach Isolierung mononukleärer Zellen aus dem peripherem Blut erfolgte die DNA-Gewinnung. Mittels allelspezifischer PCR und Enzymverdauung durch Restriktionsendonukleasen wurden die einzelnen Allele an den Positionen -137 und -607 identifiziert und auf Agarosegel sichtbar gemacht. Zur Kontrolle der Ergebnisse wurden zusätzlich Sequenzierungen durchgeführt. An Position -137 sind die beiden Allele C und G möglich, an Position -607 die Allele A und C. Weder an Positon -137 noch an Position -607 zeigten sich signifikante Unterschiede bei der Verteilung der Allelhäufigkeiten zwischen RA Patienten und der gesunden Kontrollgruppe. Da beim Menschen jedes Gen zweimal vorhanden ist liegen auch bei jedem Menschen zwei Allele vor. Liegen zwei verschiedene Allele eines Gens vor wird dieses als heterozygot bezeichnet, während ein homozygoter Organismus zwei Kopien desselben Allels trägt. Bei Betrachtung dieser Diplotypen ergaben sich für die Position -137 erneut keine signifikanten Unterschiede zwischen RA Patienten und Gesunden. An Position -607 hingegen war der Diplotyp -607CC bei den RA Patienten signifikant häufiger vertreten. Die Relevanz dieser Ergebnisse wurde durch das Hardy- Weinberg-Gleichgewicht gestützt. Bei Betrachtung der Genotypen wurde eine signifikante Verknüpfung der Genotypen -607AA und -137CC und der Genotypen -607CC und -137GG miteinander festgestellt. Diese Signifikanz war unabhängig vom Gesundheitsstatus. Zusätzlich war der -607AC Diplotyp häufiger mit den Diplotypen -137CG und -137GG verknüpft, nicht aber mit dem Diplotypen -137CC. Ob das Risiko eine RA zu entwickeln von den einzelnen Positionen -137 und -607 des IL-18 Promotors, deren Kombination oder eventuellen anderen Lokalitäten in einem gewissen Ausmaß anhängig ist bleibt unklar. Fest steht, dass SNPs eine bedeutende Rolle als natürliche Inhibitoren und Aktivatoren auf molekularer Ebene spielen. Ob dies bei der RA zu einer erhöhten IL-18 Expression führen kann und somit signifikante Folgen für die Krankheitsausprägung hat konnte im Rahmen der Untersuchungen nicht geklärt werden und bedarf weiterer Untersuchungen.
• Rheumatoid arthritis is the most common inflammatory joint disease in the western industry countries. The prevalence rate is between 0,5 and 1%, with women affected about three times as often as men. It is strongly associated with the inherited tissue type Major histocompatilility complex antigen HLA-DR4. The cause of RA has long been suspected to be infectious. Another theory suggests that RA could be an autoimmune diseases with an immune attack against the synovium. The American College of Rheumatology has defined a catalogue of criteria for the classification of rheumatoid arthritis. The disease is characterized by chronic joint inflammation and progressive joint destruction. About 70 % of the patients suffering from RA are positiv for the rheumatoid factor. The rheumatoid factor is an antibody against the Fc portion of IgG, which is itself an antibody. Extra-articular tissues throughout the body are more often affected when the rheumatoid factor is present. This is particulary based on a vessel inflammation. The inflammatory process is characterized by the immigration and organization of CD4+ and CD8+ T-lymphocytes in the synovium. Once the inflammatory reaction is established, the synovium thickens, the cartilage and the underlying bone begins to disintegrate and evidence of joint destruction accrues. Triggered by an unknown antigen, the immune response causes the progressive inflammation of the synovium. Early and intermediate molecular mediators of inflammation include especially TNF-α and interleukin IL-1. These proinflammatory cytokines have the ability to maintain the inflammatory process by activating other cellsystems. Modern pharmacological treatments of RA target these mediators. Another important cytokine in this inflammatory process is IL-18, which represents an important pro-inflammatory mediator of innate and acquired immune response. It was originally described as IFN-γ-inducing factor and the expression of IL-18 is constitutive in various mesenchymal and epithelial cell types. Among the blood cells, IL-18 is predominantly produced by monocytes and other antigen-presenting cells. IL-18 represents a key molecule of Th1 polarisation and macrophage activation in RA joints. Since Il-18 propagates joint destruction in animal models of arthritis it is considered to be a relavent target for a cytokine specific RA therapy. The human IL-18 gene has been located on chromosome 11q22,2-q22.3. Five single nucleotide polymorphisms (SNP) were identified in the promotor region of the IL-18 gene. A SNP is a DNA sequence variation occurring when a single nucleotide in the genome differs between members of a species or between paired chromosomes of individuals. The SNPs can lead to differences in the phenotype of the individuals. In the present study the presence of IL-18 SNPs at position –137 and –607 of the IL-18 promotor was analyzed. The study population was composed of 102 RA patients and 98 healthy donors. DNA was first extracted from peripheral blood mononuclear cells. The presence of IL-18 SNP at the positions –137 and –607 was then determined by allel-specific PCR and confirmed by sequencing. At position –137 the possible alleles were C and G, for position –607 the possible alleles were A and C. The –137 and –607 allelic frequencies were not significantly different for RA patients and healthy donors. In general diploid organisms like the human being have two alleles at each locus, one allele for each of the two homologous chromosomes. Two identical alleles or DNA sequences at one locus are described as homozygous, whereas heterozygous describes two different alleles at one locus. Looking at diplotypes at position –137 no differences were found between the RA patients and the healthy donors. The –607 diplotype distribution showed significant differences in RA patients and in healthy controls. In RA patients the –607 CC diplotype was found more frequently than in healthy donors. The importance of these results was supported by the finding of a Hardy Weinberg disequilibrium for this position in RA. Further analyses of the linkage of -137 and –607 genotypes showed a strong linkage of –607 AA with –137 CC, and of –697 CC with –137 GG. The linkage was independent of the health state. In addition, the –607 AC diplotype was frequently associated with –137 CG and –137 GG, but not with –137 CC. It remains uncertain wether the risk to develop RA depends on the –137 and –607 promotor sites of the IL-18 gene, their combination or another linked locus. It is proofed that SNPs play an important role as natural activators or inhibitors. Wether this leads to the higher expression of IL-18 in rheumatoid arthritis und therefore has significant consequences for the course of the disease could not be shown and requires further investigation.