Bases Genètiques de l'Osteoporosi: Estudi del gen

Abstract

Els resultats presentats en aquesta tesi s'emmarquen en el camp de l'estudi de les bases genètiques de l'osteoporosi. L'osteoporosi és un clar exemple de malaltia complexa, on els factors genètics tenen una elevada participació en la seva etiologia. El grup d'osteoporosi de la Universitat de Barcelona treballa en col·laboració amb la unitat URFOA de l'Hospital del Mar en la creació d'una col·lecció de mostres d'ADN de dones postmenopàusiques de l'àrea geogràfica de Barcelona, la cohort BARCOS. En aquesta es recullen, paral·lelament a les mostres biològiques, dades antropomètriques de les participants, valors de densitat mineral òssia i la ocurrència de fractures osteoporòtiques, així com d'altres informacions sobre l'estil de vida o hàbits alimentaris. Tot aquest material ens permet realitzar estudis d'associació genètica per trobar variants polimòrfiques que puguin explicar la variabilitat en els valors de DMO. La DMO s'utilitza com a fenotip quantitatiu per estudiar l'osteoporosi. El coneixement d'aquestes variables associades ha de tenir un valor predictiu de la susceptibilitat de cada individu a patir osteoporosi o fractura osteoporòtica. <br/><br/>El principal objectiu d'aquesta tesi ha estat la realització d'un estudi d'associació en el qual es varen testar un grup d'SNPs seleccionats per tal de capturar la màxima variabilitat comuna en el gen LRP5 amb la DMO lumbar i femoral i amb la presència de fractures osteoporòtiques. Es varen obtenir resultats positius per diversos polimorfismes: rs312009 associat amb DMO lumbar, rs2508836 associat amb DMO lumbar i femoral, i rs729635 i rs643892 associats amb fractura (Agueda i col., 2008).<br/><br/>D'entre les associacions trobades, és va decidir prosseguir a l'estudi funcional d'una d'elles: el polimorfisme rs312009. Aquest es troba localitzat en la regió 5' del gen LRP5 i els programes de predicció indicaven que en la seva posició s'hi podria unir el factor de transcripció osteoblàstic Runx2. Els assaigs de retenció en gel van permetre confirmar aquesta unió. La següent hipòtesi va ser que la presència d'un o altre al·lel de rs312009 (C o T) podria estar afectant la capacitat transcripcional del promotor d'LRP5, i que aquest mecanisme molecular podia ser en part responsable de l'associació trobada. Tanmateix, es va voler aprofundir en l'anàlisi de la implicació del factor de transcripció Runx2 en la transcripció d'LRP5. Aquestes noves preguntes es varen respondre experimentalment per mitjà d'assaigs de gen reporter en dues línies d'osteosarcoma. La construcció amb la regió promotora que contenia l'al·lel T va presentar una capacitat transcripcional significativament superior a la de l'al·lel C. També es va descriure un efecte estimulador de Runx2 sobre el promotor d'LRP5, observat en els estudis de cotransfecció. <br/><br/>Seguint en la mateixa línia de recerca de variants genètiques implicades en la determinació dels fenotips osteoporòtics, la cohort BARCOS ha participat en les meta-anàlisis realitzades pel consorci internacional GENOMOS. En el treball concret presentat en aquesta tesi, dues variants de canvi d'aminoàcid del gen LRP5 i una del gen LRP6 (Val667Met, Ala1330Val i Ile1062Val, respectivament) varen ésser interrogades en relació a la seva associació amb DMO i fractura en 37.534 individus de 18 grups europeus i nord-americans (van Meurs i col., 2008). En aquest treball varem trobar associacions consistents amb DMO i fractura per als polimorfismes d'LRP5, però amb efectes molt modestos. <br/><br/>Finalment, tres polimorfismes prèviament associats amb DMO en altres cohorts, i amb evidències experimentals de la seva funcionalitat biològica [(Ala222Val (rs1801133) del gen MTHFR, -13910C>T (rs4988235) del gen LCT i Ile1062Val (rs2302685) del gen LRP6], es varen testar en la cohort BARCOS. El principal objectiu d'aquest treball era la replicació dels resultats previs en una cohort independent, una aproximació actualment indispensable per confirmar els resultats trobats en els estudis d'associació (Agueda i col., 2010).

Osteoporosis, a complex disease determined by genetic and environmental factors, is characterized by a reduced bone mineral density (BMD) and an increased risk of fracture. In this thesis we studied the genetic component of osteoporosis through association and functional studies. <br/>Firstly, LRP5 was selected for association studies for being a well known candidate gene for osteoporosis. Gene-wide association studies were performed with the BARCOS cohort, a group of postmenopausal women from Barcelona. Several polymorphisms were associated with osteoporotic phenotypes. In addition, two missense variants of this gene were also studied at metaanalysis level within the international Genomos consortium. Significant results were also obatined.<br/>In second place, one of the LRP5 polymorphism associated with lumbar spine BMD was selected for further functional studies. This polymorphism is located at LRP5 5' region and seems to affect its transcriptional capacity through differential binding of the transcription factor Runx2. <br/>Finally, three functional polymorphism from MTHFR, LCT and LRP6 genes and previously associated with osteoporotic phenotypes were tested for replication in our Spanish cohort BARCOS. The MTHFR Ala222Val polymorphism was associated with vertebral fracture.