Metylacja DNA oraz polimorfizmy genetyczne w chorobie Alzheimera

Choroba Alzheimera (AD) jest chorobą neurodegeneracyjną, wieloczynnikową i wielogenową. Na jej rozwój ma wpływ nie tylko podłoże genetyczne w postaci polimorfizmów danych genów, ale także czynniki epigenetyczne, na przykład metylacja. W zależności od momentu pojawienia się objawów w życiu danej osoby wyróżniamy różne postacie AD: o wczesnym początku (EOAD), o późnym początku (SAD). AD klasyfikuje się na stadia zaawansowania: AD I, AD II i AD III. Istotnym czynnikiem ryzyka wystąpienia AD u człowieka jest wiek powyżej 65. r.ż. Celem rozprawy była hipoteza: poziom metylacji DNA oraz obecność danych polimorfizmów genetycznych mają wpływ na rozwój choroby Alzheimera. Grupa do badań składała się z 223. osób. Grupa kontrolna to 62. osoby, a grupa z potwierdzonym otępieniem to 161 osób (53 osoby z MCI oraz 108 osób w różnych stadiach: AD I – 50 osób, AD II – 48 osób, AD III – 10 osób). W rozprawie wykonano analizę częstości występowania polimorfizmów genetycznych w genach: APOE, APOC1, TOMM40 i ACE oraz analizę metylacji wybranych CpG w trzech promotorach genów: APOE, TOMM40, ACE. Stwierdzono, że obecność allelu ε4 genu APOE jest czynnikiem przyczyniającym się do rozwoju otępienia w sporadycznej formie (OR= 4,3). W polimorfizmie genu APOC1 występowanie allelu I zwiększało OR wystąpienia AD o 4,2 razy. W analizie polimorfizmu genu TOMM40 ustalono, że obecność allelu S ma działanie ochronne przed rozwojem AD tylko w układzie homozygotycznym: S/S. Obecność zaś allelu L genu TOMM40 zwiększała OR wystąpienia AD o 3 razy. Wyniki analizy polimorfizmu genu ACE, wykazały, że obecność allelu I zwiększała OR wystąpienia AD 1,66 razy. Badania przeprowadzone na podgrupie osób młodych (≤60. r.ż.) wykazały podobne wyniki. Na podstawie analizy względnej metylacji w promotorze genu APOE ustalono, że poziom metylacji CpG spada we wczesnym stadium AD. W analizie poziomu metylacji w promotorze genów TOMM40 i ACE nie zaobserwowano występującej zależności pomiędzy wartością względnej metylacji w promotorze genu a występowaniem lub brakiem otępienia. W promotorze genu TOMM40 wykazano, że wraz z wiekiem wzrastała wartość względnej metylacji a w promotorze genu ACE występuje ujemna korelacja. Choroby związane z podeszłym wiekiem: nadciśnienie i hiperlipidemia mogą mieć wpływ na rozwój lub progresję otępienia typu AD. U osób młodych, taki wpływ zauważono w przypadku depresji i hiperlipidemii. Nadciśnienie w młodym wieku nie wpływa na rozwój AD. Wniosek: występowanie pewnych polimorfizmów genetycznych oraz zmiany w poziomie metylacji DNA mogą odgrywać znaczącą rolę w rozwoju AD. Konieczne są dalsze badania w celu potwierdzenia wpływu mechanizmów genetycznych i epigenetycznych na rozwój choroby otępiennej oraz na jej przebieg.

Alzheimer's disease (AD) is a neurodegenerative, multifactorial and polygenic disease which can be influenced not only by the genetic polymorphisms but also by the epigenetic factors such as methylation. There are different forms of AD: early onset (EOAD), late onset (SAD) depending on the timing of symptoms in a person's life. The Alzheimer’s disease continuum is divided into the following stages: AD I, AD II and AD III. Undoubtedly, the strongest risk factor for AD is the age, that is being over 65. The purpose of this dissertation was to provide answers to the hypothesis that the DNA methylation levels and the presence of genetic polymorphisms influence the development of AD. The study group consisted of 223 individuals. The control group included 62 people, the analyzed study group embraced 161 people with dementia consisted of 53 people with diagnosis of MCI and 108 people in different stages of dementia AD: AD I - 50 people, AD II - 48 people, AD III - 10 people. The dissertation conducts the analysis of the frequency of selected genetic polymorphisms located in the genes: APOE, APOC1, TOMM40. The analysis of the relative methylation levels in the promoters of genes: APOE, TOMM40 and ACE was the next stage of the dissertation. The major contributor to the development of AD was the presence of the ε4 allele of the APOE gene (OR=4.3). The APOC1 gene polymorphism, allele I increased the odds ratio of AD by 4.2 times. The prevalence polymorphism of the TOMM40 gene was also analyzed. The obtained results show that the presence of the S allele in the genotype probably has a protective effect against the onset of Alzheimer's disease but only in the homozygotes: S/S. The presence of the L allele of this gene increased the probability of developing Alzheimer's dementia by 3 times. The analysis of the ACE gene polymorphism, showed that the presence of an insertion allele I increased the risk of AD by 1.66 times. The analyses conducted on a subgroup of young people (≤ 60 years old) diagnosed with dementia showed similar results as above. Based on the results of the relative methylation analysis in the promoter of the APOE gene, it was found that the level of methylation decreases in the early stages of AD. The results of analyzing the methylation level in the promoters TOMM40 and ACE genes showed there were no occurring relationship between the relative methylation value and the presence or absence of dementia. It was also shown that the relative methylation value in the promoter of the TOMM40 gene increased with age and there was a negative correlation in the promoter of the ACE gene. It has been found that the diseases associated with old age such as hypertension and hyperlipidemia may influence the development or progression of an Alzheimer-type dementia. In people with dementia under the age of 60 such an effect has been noted in case of the early diagnosed depression and hyperlipidemia whereas in case of present hypertension at a young age, no effect on the development of AD was found. In conclusion, based on the obtained results, we can say that the occurrence of certain genetic polymorphisms and changes in the level of DNA methylation may play a significant role in the development of AD. Further studies are needed to confirm the influence of genetic and epigenetic mechanisms on the development and the course of dementia.