Análisis del perfil de expresión de pacientes con vitíligo

Introducción: El vitiligo es un desorden congénito o adquirido específico de la piel, que afecta a los melanocitos, y que se caracteriza por originar máculas o manchas bien definidas acrómicas o hipocrómicas en las cuales hay pérdida de melanocitos funcionales, o estos se encuentran indiferenciados. La prevalencia de ésta enfermedad se encuentra entre el 0.1 y el 2% de la población mundial. De los diferentes tipos de vitiligo descritos, el diseminado o vulgar (VV) es el más común, siendo la principal causa de consulta por esta patología en los servicios de Dermatología. Este tipo de vitiligo se caracteriza por la presencia de máculas diseminadas, a menudo distribuidas de forma bilateral, pudiendo ser o no simétricas. Además, se ha clasificado en Activo (VVA) y Estable (VVE), considerando para dicho efecto tiempo de manifestación de nuevas áreas despigmentadas y crecimiento de lesiones. Las causas del vitiligo son complejas y aún no se han comprendido en su totalidad, siendo necesario formular una serie de teorías para explicar su origen, sugiriéndose que es causada por una combinación de factores ambientales, autoinmunes y genéticos. Se ha propuesto que un componente genético multifactorial predispone a ciertos individuos a desarrollar esta patología, lo cual sería también responsable de la compleja presentación clínica de la enfermedad. En la actualidad, no se cuenta con estudios de expresión globales que permitan discriminar, de manera significativa, entre grupos de vitiligo o definir a ciencia cierta cuál o cuáles son las causas de esta patología, e incluso predecir el curso de la enfermedad. Además no se cuenta con datos epidemiológicos y estadísticos actuales para la población Mexicana (4% descrito en la década de 60’). Objetivo: Seleccionar perfiles de expresión que permitan discriminar un vitiligo vulgar estable (VVE) de uno activo (VVA), e identificar genes que participan en el desarrollo/origen de la enfermedad. Estrategia experimental: 1) Estratificación de los pacientes de acuerdo a sus características clínicas, bioquímicas, inmunológicas y familiares, y establecimiento de un banco de muestras. 2) Análisis de expresión, realizado utilizando la tecnología de microarreglos (Human Genome U133 Plus 2.0 Array, Affymetrix) en biopsias de 5 pacientes con VVA, biopsias de 5 pacientes con VDE (obtenidas tanto del área despigmentada como pigmentada) sin antecedentes familiares y enfermedades relacionadas. La comparación con los resultados obtenidos de 8 muestras controles, permitió identificar genes involucrados en el mecanismo patológico de la enfermedad. 3) Selección de genes diferencialmente expresados a partir de los resultados de expresión, que posteriormente serán validados mediante RT-PCR cuantitativa en otro grupo mayor de biopsias provenientes de sujetos con VV. 4) Estudio de asociación mediante análisis genético amplio en dos familias afectadas por vitiligo, empleando la tecnología de microarreglos (GeneChip Genome-Wide Human SNP Array 6.0 Affymetrix), con la finalidad de identificar nuevos cambios en genes relacionados con la enfermedad. A partir de los resultados obtenidos serán propuestos y/o confirmados blancos moleculares asociados al desarrollo de la enfermedad y definidos si los eventos en la región despigmentada son diferentes o no entre los tipos de vitiligo analizados. Finalmente nos permitirá identificar posibles firmas genómicas, rutas de señalización y blancos terapéuticos para el vitiligo. Resultados: Fueron recolectadas muestras, datos epidemiológicos y clínicos provenientes de 218 pacientes con vitiligo, en la Consulta de Dermatología HU, de los cuales se incluyeron en este estudio 198 pertenecientes al Noreste de México. A partir del análisis de la Historia Clínica y diagnóstico médico de cada paciente, se identificó al VV como el tipo más común de vitiligo en la población en estudio (88.8%). En cuanto a la edad de presentación, un 60.6% desarrolla la enfermedad antes de los 30 años, observándose también que, en aquellos pacientes que presentaron antecedentes familiares de la enfermedad, hay un aumento en el riesgo de padecerla a una edad temprana. Además, se observa que las enfermedades autoinmunes asociadas mayoritariamente a vitiligo corresponden a las de naturaleza tiroidea (22.2%). Por otra parte, 73.2% de los pacientes identificaron un factor estresante asociado al inicio de la enfermedad. Estos resultados no distan de los reportados en otras poblaciones. En cuanto al análisis de expresión, fueron observados diferencias entre los patrones obtenidos para las biopsias de piel de tejido sano y afectado por vitiligo de pacientes, al compararlos con las muestra de piel control. De estos, 482 genes en las lesiones de vitiligo y 338 genes de tejido sano de pacientes presentaron valores de expresión alterados (p<0.05), compartiendo entre ellos 286 genes, lo que nos indica que la piel sana de estos pacientes ya presenta algún grado de daño. De acuerdo a la agrupación funcional de los genes identificados, se observa que las rutas mayoritariamente comprometidas en vitíligo son las de fosforilación oxidativa, pigmento, melanosomas, transporte de vesículas y, en particular entre los tejidos provenientes de cada paciente la del pigmento, con una disminución significativa de la expresión en el gen TYRP1 involucrado en la biosíntesis de melanina. Teniendo en cuenta estos resultados, fueron seleccionados para su posterior análisis por tiempo real los genes CathepsinL2, RAB1A, Thioredoxin, CathepsinB, Dopacromotautomerasa, TYRP1, YWHAB y Stomatin, todos involucrados en rutas comunes de transporte, pigmento, gránulos de pigmento, melanosoma, unión de vesículas a la membrana, inflamación y lisosomas. Finalmente, el análisis genómico amplio realizado en dos familias afectadas por vitiligo permitió identificar una serie de SNPs, deleciones y duplicaciones en regiones cromosómicas en la que se encuentran presentes genes relacionados con enfermedades de naturaleza autoinmune, e involucrados con la pigmentación. En particular, se puede destacar un gran número de SNPs presentes en el gen Solute carrier family 45, member 2 (Slc45a2 ), cuyos alelos han sido descritos como relacionados en la pigmentación del pelo, piel y ojos, y presentes en una serie de alteraciones en el pigmento descritas en diferentes poblaciones en estudio, posiblemente debido a que su producto participa en la melanogénesis, en conjunto con DCT, TYR, TYRP1 y otros. Conclusión: La piel sana de pacientes con vitiligo, presenta alteraciones en sus patrones de expresión, los cuales son un indicador del daño ya presente en el tejido y que pueden conducir al desarrollo de la patología. Por otra parte, se refuerza la importancia de las rutas involucradas en la melanogénesis y que la compleja interacción posiblemente existente entre los genes asociados con pigmento, transporte, generación de melanosomas, óxido reducción y otros, dan cuenta de la compleja presentación clínica de esta enfermedad

CTLA4 +49AG (rs231775) and CT60 (rs3087243) gene variants are not associated with alopecia areata in a Mexican population from Monterrey Mexico

Background: Alopecia areata is an autoimmune disease that produces non-scarring hair loss around the body. Gene variants of the cytotoxic T-lymphocyte antigen 4 (CTLA4) gene, a negative regulator of T-cell response, have been associated with a predisposition to autoimmune diseases in different populations; however, the involvement of these genetic variants in the development of AA is controversial. Objective: The present study evaluated the potential association of two CTLA4 gene variants with alopecia areata in a Mexican population. Methods: We genotyped +49AG (rs231775) and CT60 (rs3087243) variants in 50 AA patients and 100 healthy control participants through PCR-RFLP. Results: No statistical difference was observed for either of the gene variants regarding allele or genotype frequencies between AA patients and the controls when the parameters of family/personal history of autoimmune diseases or gender were considered (p > 0.05).Study limitations: Small sample size of patients and the data were obtained from NortheastMexico population.Conclusion: The genetic variants rs231775 and rs3087243 of the CTLA4 gene are not a risk factorfor the development of alopecia areata in the analyzed Mexican populatio

Uridine 5'‑diphospho‑glucronosyltrasferase: Its role in pharmacogenomics and human disease (Review)

Abstract. Biotransformation is an enzyme-catalyzed process in which the body converts endogenous compounds, xenobiotics and toxic substances into harmless or easily excreted metabolites. The biotransformation reactions are classified as phase I and II reactions. Uridine 5'-diphospho (UDP)-glucuronosyltransferases (UGTs) are a superfamily of phase II enzymes which have roles in the conjugation of xenobiotics or endogenous compounds, including drugs and bilirubin, with glucuronic acid to make them easier to excrete. The method the human body uses to achieve glucuronidation may be affected by a large interindividual variation due to changes in the sequences of the genes encoding these enzymes. In the last five years, the study of the genetic variants of the UGTs at a molecular level has become important due to its association with several diseases and the ability to predict adverse events due to drug metabolism. In the present review, the structure and the prominent genetic variants of the UGT1A subfamily and their metabolic and clinical implications are described

Evaluation of skin expression profiles of patients with vitiligo treated with narrow-band UVB therapy by targeted RNA-seq

Abstract: Background: Vitiligo is characterized by a lack of pigmentation in the skin. To date, there are no studies that analyze the changes in gene expression in the skin of vitiligo patients in response to narrow-band ultraviolet B (nb-UVB) phototherapy treatment. oBjective: Explore the usefulness of new generation RNA sequencing in the identification of gene expression changes in the skin of vitiligo patients treated with nb-UVB phototherapy. Methods: Four skin biopsies (4mm in diameter) were collected from 45 Mexican vitiligo vulgaris patients, 2 specimens before and 2 after treatment with nb-UVB phototherapy, obtained from pigmented and non-pigmented tissue. RNA extracted from the biopsies was analyzed using the Illumina TruSeq Targeted RNA Expression protocol to study the expression of genes that participate in pathways of skin homeostasis. The 2 groups were compared using Student’s t-test and the Mann-Whitney U-test. results: The expression analysis identified differences in 12 genes included in this study after comparing the samples obtained before and after treatment: 5 genes involved in skin pigmentation, 2 genes involved in apoptosis, 2 genes involved in cell survival, 2 genes involved in oxidative stress responses and 1 gene involved in signal transduction mechanisms (p<0.05). study liMitations: The small size of skin biopsies limits the amount of RNA obtained, the number of genes to be analyzed and the use of conventional techniques such as RT-qPCR. conclusion: We demonstrated usefulness of new generation RNA sequencing in the identification of gene expression changes, in addition to identifying new targets in the study of vitiligo. Keywords: Gene expression; Phototherapy; Vitilig

Evaluation of the Expression of Genes Associated with Inflammation and Apoptosis in Androgenetic Alopecia by Targeted RNA-Seq

Abstract Androgenetic alopecia (AGA) or male pattern baldness is the most common form of hair loss in humans. Despite being a very frequent dermatological entity, molecular pathophysiology remains unclear. Several authors relate the presentation of AGA with a premature apoptotic process during the anagen phase and with an inflammatory microenvironment in the hair follicle. We evaluated a panel of 30 genes associated with inflammation and apoptosis in 5 AGA patients by targeted RNA-Seq. WNT7A gene was highly expressed in patients in stages 3V to 5 on the Hamilton-Norwood scale compared to patients with 5A stage. CASP7 and TNF genes were overexpressed in stages 3V and 4 compared to stages 5 and 5A. Overexpression of these genes detected only at early stages of AGA proves the role of WNT pathway, apoptosis, and inflammation in the development of this disorder

CAPN3, DCT, MLANA and TYRP1 are overexpressed in skin of vitiligo vulgaris Mexican patients

Abstract. Vitiligo is a disorder causing skin depigmentation, in which several factors have been proposed for its pathogenesis: Environmental, genetic and biological aspects of melanocytes, even those of the surrounding keratinocytes. However, the lack of understanding of the mechanisms has complicated the task of predicting the development and progression. The present study used microarray analysis to characterize the transcriptional profile of skin from Vitiligo Vulgaris (VV) patients and the identified transcripts were validated using targeted high-throughput RNA sequencing in a broader set of patients. For microarrays, mRNA was taken from 20 skin biopsies of 10 patients with VV (pigmented and depigmented skin biopsy of each), and 5 biopsies of healthy subjects matched for age and sex were used as a control. A signature was identified that contains the expression pattern of 722 genes between depigmented vitiligo skin vs. healthy control, 1,108 between the pigmented skin of vitiligo vs. healthy controls and 1,927 between pigmented skin, depigmented vitiligo and healthy controls (P<0.05; false discovery rate, <0.1). When comparing the pigmented and depigmented skin of patients with vitiligo, which reflects the real difference between both skin types, 5 differentially expressed genes were identified and further validated in 45 additional VV patients by RNA sequencing. This analysis showed significantly higher RNA levels of calpain-3, dopachrome tautomerase, melan-A and tyrosinase-related protein-1 genes. The data revealed that the pigmented skin of vitiligo is already affected at the level of gene expression and that the main differences between pigmented and non-pigmented skin are explained by the expression of genes associated with pigment metabolism