Identification of Arthritis Regulating Genes in Rats

Abstract: Popular Abstract in Swedish När vi drabbas av infektioner är det immunförsvaret som ser till att de invaderande organismerna oskadliggörs. För att immunförvaret skall veta vilka organismer och celler som skall attackeras måste det kunna skilja på kroppseget och främmande. En del främmande organismer lever antingen i symbios med den egna kroppen eller så utgör de inget hot. Teoretiskt sett är mat kroppsfrämmande men orsakar vanligen ingen inflammation. Immunförsvaret sköter alltså även identifieringen av externa ämnen som befinner sig på fel plats eller i fel mängd. Om något i detta selektiva krig mot främmande organismer slår fel kan den egna kroppen attackeras och det som kallas autoimmun sjukdom bryter ut. Vanligt förekommande autoimmuna sjukdomar är diabetes, reumatoid artrit (RA) och multipel scleros (MS). Vid RA (ledgångs reumatism) är det lederna som attackers av immunförvaret. I allvarliga fall av RA kan brosket blir helt förstört vilket gör att leden blir obrukbar. Förutom svåra kroniska smärtor lider RA patienter av stela leder som gör dem mer eller mindre funktionshindrade. RA orsakas genom en kombination av dels genetisk benägenhet dels miljöfaktorer. I RA har man uppskattat den ärftliga komponenten av sjukdomen till att vara mellan 10-30%. Eftersom människor består av olika genetiska kombinationer är det svårt att identifiera exakt vilka gener som utgör dessa 10-30%. En säkrare metod är att studera djurmodeller. Här finns observatoriska fördelar att vinna genom att djurmodellerna är helt genetiskt identiska på grund av avsiktlig inavel, de lever under kontrollerade former i ett laboratorium samt kan studeras kontinuerligt. Djurmodeller som används för att studera artrit är collagen-inducerad artrit (CIA) och pristan-inducerad artrit (PIA). I dessa modeller injiceras collagen, ett protein som finns i brosk, emulgerad i olja (eller i PIA modellen ren olja) för att orsaka artrit i råttor eller möss. Genetiska studier av dessa modeller bygger på att man utför korsningar av inavlade djur som antingen är mycket benägna att utveckla sjukdomen alternativt är minimalt benägna att bli sjuka. Genom att korsa två inavlade stammar med olika benägenhet för sjukdomen fås blandade genetiska varianter av de två stammarna som har olika grad av nedärvd sjukdomskänslighet. Med hjälp av DNA markörer konstrueras genetiska kartor för respektive djur, vilka används för att lokalisera kromosom regioner som predisponerar för sjukdomen. I avhandlingen beskrivs hur ett flertal sådana regioner som reglerar artrit i råttor har identifierats. Dessa regioner isoleras i vad som kallas kongena stammar. En kongen stam är ett inavlat djur som har allt genomiskt material från en inavlad stam utom ett genetiskt fragment nedärvt från en annan stam. Genom att studera det genetiska material i detta kromosomfragment och bestämma vilka gener det innehåller kan en enskild gen som styr sjukdomen identifieras. Eftersom artrit är en polygenisk sjukdom, dvs är beroende av flera gener, har vi identifierat och isolerat flera sådana kromosom regioner som reglerar sjukdomen. I ett av fallen, för den region som kallats Pia4 på råttans kromosom 12, har vi dessutom kunnat betämma exakt vilken gen som styr sjukdomen. Här har vi kunnat visa att i en artritkänslig råtta finns det en defekt i en gen som heter Ncf1, en gen som reglerar produktionen av fria radikaler som bl.a. används i försvaret mot invaderande bakterier. Den artritkänsliga DA-råttan har en defekt i Ncf1-genen som gör att produktionen av fria radikaler är reducerad och detta leder till en ökad produktion av autoreaktiva celler. Vi har dessutom kunnat visa att möss som helt saknar Ncf1-protein även uppvisar ökad benägenhet att utveckla artrit. Vidare har vi kunnat visa att man genom att behandla råttor med lågmolekylära substanser som aktiverar det komplex där Ncf1 ingår erhåller en ökad temporär produktion av fria radikaler som kan förhindra och bromsa utvecklandet av artrit.