Major histocompatibility complex and coronary artery disease: Special emphasis on Chlamydia pneumoniae, and periodontitis

Abstract

Most of the genes in the MHC region are involveed in adaptive and innate immunity, with essential function in inflammatory reactions and in protection against infections. These genes might serve as a candidate region for infection and inflammation associated diseases. CAD is an inflammatory disease. The present set of studies was performed to assess whether the MHC region harbors genetic markers for CAD, and whether these genetic markers explain the CAD risk factors: e.g., C. pneumoniae, periodontitis, and periodontal pathogens.

Study I was performed using two separate patient materials and age- and sex-matched healthy controls, categorizing them into two independent studies: the HTx and ACS studies. Both studies consistently showed the HLA-A3– B35– DR1 (35 ancestral haplotype) haplotype as a susceptible MHC genetic marker for CAD. HLA-DR1 alone was associated not only with CAD, but also with CAD risk factor diseases, e.g., diabetes mellitus, and hyperlipidemia. The ACS study further showed the HLA-B*07 and -DRB1*15 -related haplotype as a protective MHC haplotype for CAD.

Study II showed that patients with CAD showed signs of chronic C. pneumoniae infection when compared to age- and sex-matched healthy controls. HLA-B*35 or -related haplotypes associated with the C. pneumoniae infection markers. Among these haplotype carriers, males and smokers associated with elevated C. pneumoniae infection markers.

Study III showed that CAD patients with periodontitis had elevated serum markers of P. gingivalis and occurrence of the pathogen in saliva. LTA+496C strongly associated with periodontitis, while HLA-DRB1*01 with periodontitis and with the elevated serum antibodies of P. gingivalis.

Study IV showed that the increased level of C3/C4 ratio was a new risk factor and was associated with recurrent cardiovascular end-points. The increased C3 and decreased C4 concentrations in serum explained the increased level of the C3/C4 ratio. Both the higher than cut-off value (4.53) and the highest quartile of the C3/C4 ratio were also associated with worst survival, increased end-points, and C4 null alleles. The presence of C4 null alleles associated with decreased serum C4 concentration, and increased C3/C4 ratio.

In conclusion, the present studies show that the CAD susceptibility haplotype (HLA-A3− B35− DR1 -related haplotypes, Study I) partially explains the development of CAD in patients possessing several recognized and novel risk factors: diabetes mellitus, increased LDL, smoking, C4B*Q0, C. pneumnoiae, periodontitis, P. gingivalis, and complement C3/C4 ratio (Study II, III, and IV).

Human leukocyte antigen (HLA)-geenit sijaitsevat kromosomin 6 Major Histocompatibility Complex (MHC)-alueella. Monet näistä geeneistä säätelevät hankittua ja luonnollista immuunivastetta sekä tulehdusreaktioita. HLA-geenit sopivatkin ehdokasgeeneiksi monille tulehdus- ja infektiosairauksille, myös sepelvaltimotaudille. Tämän väitöskirjan tavoitteena oli selvittää altistavatko MHC-alueen geenit tai geenipoikkevuudet sepelvaltimotaudille. Lisäksi haluttiin tutkia onko sepelvaltimotautiin liittyvillä tulehduksilla (Chlamydia pneumoniae -bakteeri tai hampaan juurikalvon tulehduksella) ja MHC-alueen geeneillä yhdessä yhteyttä sepelvaltimotautiin.

Kirjan ensimmäisessä osatyössä käytettiin kahta potilasmateriaalia, jossa ensimmäisessä tutkittiin eri indikaatioilla hoidettuja sydänsiirtopotilaita ja toisessa vertailtiin akuutti koronaarisyndroomapotilaita ikä- ja sukupuolivakioituihin kontrolleihin. Molemmat tutkimukset osoittivat johdonmukaisesti, että haplotyyppi HLA-A3–B35–DR1 altistaa sepelvaltimotaudille. Tämän lisäksi osoitettiin, että HLA-DR1 liittyi sepelvaltimotaudin lisäksi myös sen riskitekijöihin, kuten diabetekseen, veren korkeaan kolesterolipitoisuuteen ja tupakointiin sekä C4B-puutokseen. Akuutti koronaarisyndrooma -työssä todettiin myös, että sepelvaltimotaudilta suojaavissa haplotyypeissä olivat HLA-B*07 ja -DRB1*15 alleelit.

Toisessa osajulkaisussa tutkittiin Chlamydia pneumoniae-infektion yhteyttä HLA-alueeseen ja sepelvaltimotautiin. Chlamydia pneumoniae vasta-ainemääriä vertailtiin akuutti koronaarisyndrooma-potilaiden ja ikä- ja sukupuolivakioitujen verrokkien välillä. Tutkimus osoitti, että HLA-B*35 liittyi sepelvaltimotautipotilailla Chlamydia pneumoniae-infektioon. Lisäksi todettiin, että miessukupuoli ja tupakointi voimistivat tätä yhteyttä. HLA-B*35 saattaa olla yhteinen tekijä sepelvaltimotaudin ja Chlamydia.pneumoniae-infektion välillä.

Kolmas osatyö keskittyi sepelvaltimotautipotilaisiin, joilla oli hampaan juurikalvon tulehdus eli parodontiitti. Aineistona oli 106 akuutti koronaarisyndroomapotilasta, joiden hampaat oli tutkittu sairaalaan tulovaiheessa panoramisella tomografialla ja potilaista oli otettu sylki- ja seeruminäytteet. Syljestä viljeltiin bakteerit, seerumista määritettiin muun muassa Porphyromonas gingivalis vasta-aineet ja parodontiiti määritettiin tomografialla. Löydöksiä verrattiin MHC-alueen geeneihin. Tärkeimpänä löydöksenä oli se, että LTA+496C tekijä assosioitui parodontiittiin. HLA-DRB1*01 esiintyi puolestaan potilailla, joilla oli sekä paradontiittia että Porphyromonas gingivalis -vasta-ainetta seerumissa.

Neljännessä osatyössä selvitettiin akuutti koronaarisyndroomapotilailla seerumin komplementtiproteiinien C3 ja C4-suhteen (C3/C4-suhde) merkitystä sepelvaltimotautikohtausten uusiutumiseen. Tutkimuksessa pystyttiin osoittamaan, että kohonnut C3/C4-suhde on uusi riskitekijä uusivalle akuutille koronaarisyndroomalle. Sekä kohonnut C3- että alentunut C4 -pitoisuuden vaikuttivat kohonneeseen C3/C4-suhteeseen. Tämän lisäksi C4-puutokset alentuneen C4 -pitoisuus kanssa nostivat C3/C4-suhdetta.

Väitöskirjan työt osoittivat, että haplotyyppi HLA-A3– B35– DR1 altistaa sepelvaltimotaudille ja liittyy niin perinteisiin kuin uusiin sepelvaltimotaudin riskitekijöihin, joita ovat mm. diabetes, veren suuri kolesterolipitoisuus, tupakointi, C4B*Q0-alleeli, Chlamydia pneumoniae, paradontiitti, Porphyromonas gingivalis, sekä komplementin C3/C4 -suhde.