Polimorfismo ß-2 Adrenérgico, Resultados

En la tabla 1 se muestran la distribución alélica y las frecuencias de los genotipos en las posiciones 16 y 27 del gen ADRB2. El polimorfismo Thr164Ile se encontró en una sola persona heterocigota para la variante isoleucina.

Las forma heterocigotas 16 y 27 fueron los genotipos más prevalentes. El equilibrio de Hardy-Weinberg se confirmó tanto para el genotipo Arg16Gly (Chi=0.88, p=0.64) como para Gln27Glu (Chi=2.45, p=0.3).

Influencia del polimorfismo Gln27Glu en las variables hemodinámicas y metabólicas en estado basal y post-tratamiento. 19 individuos del grupo de genotipados, 11 homocigotos nativos (Gln27) y 8 homocigotos mutados (Glu27), fueron enrolados para participar en la exploración de los efectos fenotípicos del polimorfismo Gln27Glu; no se incluyeron heterocigotos por considerar que pudieran mostrar efectos intermedios que dificultaran el análisis. (Lea también: XIV Premio Aventis – Área de Ciencias Básicas y Experimentales Polimorfismo ß-2 Adrenérgico)

En la tabla 2 se muestran las variables demográficas (edad, género), fisiológicas (IMC, FC, PAS, PAD) y bioquímicas (CT, HDLC, TG, fibrinógeno y niveles séricos de propranolol) de los 19 individuos estratificados por genotipo Gln27Glu. No hubo diferencias significativas en las características basales pre-tratamiento de los 8 homocigotos para el alelo Glu27, comparados con los 11 homocigotos tipo-nativo en el mismo sitio.

Por otro lado, al comparar los cambios provocados por el tratamiento con propranolol (20 mg dos veces al día por 7 días) en el grupo completo de nativos y mutados encontramos que se modificaron significativamente la FC (p=0.00), PAS (p=0.00), PAD (p=0.00), HDL-C (p=0.014) y TG (0.036); no se modificaron las variables CT (p=1.0) y fibrinógeno (p=0.78).

Sin embargo, al analizar por separado (tabla 2) los cambios causados por el propranolol hallamos que tanto en el subgrupo de los nativos como en el de los mutados se modificaron significativamente las variables fisiológicas (FC, PAS y PAD), pero disminuyó la HDL-C (p=0.005) únicamente en el subgrupo de los homocigotos nativos (Gln27Gln), mientras se incrementaron en forma significativa los triglicéridos (p=0.012) solamente en el subgrupo de los mutados (Glu27Glu). El CT y el fibrinógeno se mantuvieron inalterados en ambos subgrupos.

Finalmente, no encontramos diferencias entre los dos subgrupos en las respuestas hemodinámicas después de la prueba de ejercicio submáximo (datos no mostrados).

Discusión

Existe considerable variación en las frecuencias de alelos y genotipos ADRB2 entre diferentes grupos étnicos (tabla 1). Tales cambios son importantes porque pueden contribuir a las diferencias inter-étnicas en la prevalencia, severidad o respuesta al tratamiento de algunas enfermedades (34-37).

Este estudio es el primero en describir las variantes alélicas del gen ADRB2 en una muestra de población colombiana, en la cual es prevalente el mestizo con ancestros de blanco español, negro africano e indígena americano; consecuentemente, se esperaba encontrar una distribución alélica correspondiente con nuestro origen triétnico.

En efecto, las distribuciones del alelo Glu27 y del genotipo Glu27Glu en este estudio (0.31 y 0.071, respectivamente) se sitúan en un lugar intermedio entre el caucásico (˜0.40 y ˜0.18) y el afro-americano (0.21 y 0.05) (tabla 1); sin embargo, con los polimorfismos Arg16Gly y Thr164Ile encontramos las más bajas prevalencias de mutados hasta ahora reportadas.

TABLA 1.
Distribución alélica y genotípica de los polimorfismos en los codones 16 y 27 del gen ADRB2 en mestizos colombianos y en otros grupos étnicos1.

Colombianos	46	47.4	6.6	69.7	30.3	(este estudio)
Caucásico-Americanos	26.6	38.3	35.1	45.7	54.3	(45)
Caucásico-Europeos	13.4	45.6	41	36.2	63.8	(12)
Afro-Americanos	23.6	50.4	26	48.8	51.2	(45)
Chinos	35.6	46.2	18.3	58.7	41.3	(45)
Turcos	15.4	50	34.6	40.4	59.6	(41)
	Gln27/Gln27	Gln27/Glu27	Glu27/Glu27	Gln27	Gln27
Colombianos	44.7	48.2	7.1	68.8	31.2	(este estudio)
Caucásico-Americanos	45.7	38.8	15.4	65.2	34.8	(45)
Caucásico-Europeos	30.1	48.5	21.3	54.4	45.6	(12)
Afro-Americanos	63.4	31.7	4.9	79.3	20.7	(45)
Japoneses	84	15	1	92	8	(46)
Chinos	85.6	14.4	1.5	92.8	7.2	(3,45)
Turcos	47	42.3	10.6	68.3	31.7	(41)

 1: los números son porcentajes.’

Como se mencionó al principio, algunos pacientes tratados con bloqueantes ß-adrenérgicos muestran incremento en los triglicéridos y disminución de las HDL-C y, dado que el ADRB2 es un importante regulador de la lipólisis en el tejido adiposo (1,23) y que el alelo Gln27Glu está asociado con el metabolismo de los triglicéridos (7,15,22,25), nosotros enfocamos nuestro interés en evaluar si dicho polimorfismo en el codón 27 se asocia con dislipidemia por propranolol.

Con tal propósito comparamos algunas respuestas cardiovasculares y metabólicas de homocigotos nativos y mutados a la administración de dosis relativamente bajas de propranolol por una semana (tabla 2).

El hallazgo de que la homocigosidad Gln27 del gen ADRB2 se asocia con reducción significativa de las HDL-C (p=0.005) y la homocigosidad Glu27 con incremento significativo de los triglicéridos (p=0.012), sugiere que el polimorfismo Gln27Glu representa un factor de riesgo para dislipidemia inducida por propranolol.

Nuestro estudio es el primero en relacionar un polimorfismo específico del gen ADRB2 (Gln27Glu) con un efecto indeseable específico al propranolol (dislipidemia). Debe advertirse que las conclusiones de estudios diseñados para evaluar consecuencias fenotípicas de un SNP aislado, sin considerar sus potenciales interacciones con otros SNP, deben ser tomadas con reservas, especialmente cuando el fenotipo de interés es frecuente y puede resultar de múltiples factores genéticos y ambientales (38).

Sin embargo, todos los sujetos de este estudio fenotipificados con propranolol tenían perfiles lipídicos en rangos normales antes de la exposición al medicamento (tabla 2), pero posteriormente reaccionaron de manera diferente los nativos y los mutados, en lo que a HDL-C y triglicéridos se refiere, en sólo una semana y sin que se hayan dado cambios en sus hábitos dietéticos o estilo de vida.

Si bien esta investigación no fue diseñada para explicar los mecanismos fisiopatológicos de la hipertrigliceridemia y del descenso en las HDL-C causados por propranolol, nosotros creemos que de alguna manera tales hallazgos pueden estar relacionados con una alteración en los mecanismos de “up-regulation” inducida por ß-bloqueadores, como una posible extensión a la alteración que el polimorfismo Gln27Glu tiene con respecto a la “down-regulation” (7,10,15,19), hipótesis que será objeto de un estudio posterior de nuestro grupo.

De acuerdo con la evidencia actual los ß- bloqueadores pueden alterar el perfil lipídico directamente modificando el metabolismo de los triglicéridos y de las HDL-C, e indirectamente provocando un estado de hiperinsulinemia/resistencia a la insulina (39). Dicho síndrome de hiperinsulinemia/resistencia a la insulina ha sido reportado en individuos portadores del genotipo Gln27Gln bajo ciertas circunstancias (26,27).

En consonancia con estos hechos nosotros esperábamos que las modificaciones de las dos fracciones lipídicas (TG y HDL-C) se dieran en las mismas personas, y no que se disociaran entre nativas Gln27 (descenso de HDLC) y mutadas Glu27 (ascenso de TG). No podemos por tanto excluir la posibilidad de un mecanismo totalmente independiente del fenómeno de la up-regulation de receptores inducida por bloqueantes ß.

TABLA 2.
Características clínicas y bioquímicas de mestizos colombianos homocigotos nativos y mutados en el locus 27 del gen ADRB2, en condiciones basales (pre-tratamiento) y después del consumo de propranolol.

Grupo étnico	Arg 16/Arg16	Arg16/Gly 16	Gly16/Gly16	Arg 16	Gly 16	Ref.
Colombianos	46	47.4	6.6	69.7	30.3	(este estudio)
Caucásico-Americanos	26.6	38.3	35.1	45.7	54.3	(45)
Caucásico-Europeos	13.4	45.6	41	36.2	63.8	(12)
Afro-Americanos	23.6	50.4	26	48.8	51.2	(45)
Chinos	35.6	46.2	18.3	58.7	41.3	(45)
Turcos	15.4	50	34.6	40.4	59.6	(41)
	Gln27/Gln27	Gln27/Glu27	Glu27/Glu27	Gln27	Gln27
Colombianos	44.7	48.2	7.1	68.8	31.2	(este estudio)
Caucásico-Americanos	45.7	38.8	15.4	65.2	34.8	(45)
Caucásico-Europeos	30.1	48.5	21.3	54.4	45.6	(12)
Afro-Americanos	63.4	31.7	4.9	79.3	20.7	(45)
Japoneses	84	15	1	92	8	(46)
Chinos	85.6	14.4	1.5	92.8	7.2	(3,45)
Turcos	47	42.3	10.6	68.3	31.7	(41)

Excepto donde se indica, los datos se expresan como media±DE. Abreviaturas: M: masculino, F: femenino,
IMC:índice de masa corporal, PAS: presión arterial sistólica, PAD: presión arterial diastólica, FC: frecuencia cardíaca,  CT: colesterol total, HDL-C: lipoproteínas de alta densidad, TG: triglicéridos, Prop: propranolol.
*P no significativas para Gln27Gln vs Glu27Glu en el estado basal pre-tratamiento.
1 Sobre un estimado de 10% de homocigotos Glu27 y d=0.05, se aplicó la fórmula:
n = z2pq/d2 = (1.96)2 X 0.1 X 0.9/0.052 = 138

El poder de la presente investigación es necesariamente limitado y debe tenerse precaución en lainterpretación de los datos, dado el pequeño número de sujetos estudiados.

Son deseables estudios con mayor número de personas y rasgos fenotípicos diversos, que incluyan otros polimorfismos y haplotipos y que evalúen otros medicamentos, para precisar mejor el rol del polimorfismo del gen ADRB2 en la dislipidemia secundaria a ß-bloqueantes.

Por último, hacemos notar que este estudio solamente evaluó voluntarios sanos, de modo que no conocemos los efectos en población enferma, tales como los hipertensos y diabéticos, en quienes la dislipidemia quizás tenga implicaciones clínicas más profundas.

Agradecimientos

Esta investigación se realizó con el aval y apoyo económico de Colciencias y de las Universidades Tecnológica de Pereira y de Antioquia.

Referencias

(1) Hoffman BB. Catecholamines, sympathomimetic drugs, and adrenegic receptor antagonists. In: Hardman JG, Limbird LE, editors. Goodman and Gilman’s. The Pharmacological Basis of Therapeutics, 10 ed. International edition, Mc. Graw-Hill; 2001. p. 215-268.
(2) Liggett SB. ß2-Adrenergic Receptor Pharmacogenetics. Am J Respir Crit Care Med 2000; 161:S197-S201.
(3) Ranade K, Shue WHH, Hung YJ, HsuingCA, Chiang FT, Pesich R, Hebert J, et al. The Glycine Allele of a Glycine/ Arginine Polymorphism in the ß2-Adrenergic Receptor Gene Is Associated With Essencial Hypertension in a Population of Chinese Origin. AJH 2001; 14:1196-1200.
(4) Bray MS, Krushkal J, Li L, Ferrell R, Kardia S, Sing CF, Turner ST, et al. Positional Genomic Analysis Identifies the ß2-Adrenergic Receptor Gene as a Susceptibility locus for Human Hypertension; Circulation 2000; 101:2877-82.
(5) Israel E, Drazen JM, Liggett SB, Boushey HA, Cherniack RM, Chinchilli VM, Cooper DM, et al. The Effect of Polymorphis ms of the ß2-Adrenergic Receptor on the Response to Regular Use of Albuterol in Asthma. Am J Respir Crit Care Med 2000; 162:75-80.
(6) Taylor DR, Drazen JM, Herbison GP, Yandava CN, Hancox RJ, Town GI. Asthma exacerbations during long term beta agonist use: influence of ß2 adrenoceptor polymorphism. Thorax 2000; 55:762-7.
(7) Large V, Hellstrom L, Reynisdottir S, Lonqvist F, Eriksson P, Lanfelt L, Arner P. Human Beta-2 Adrenoceptor Gene Polymorphisms Are Highly Frequent in Obesity and Associate with Altered Adipocyte Beta-2 Adrenoceptor Function. J Clin Invest 1997; 100(12):3005-13.
(8) Busjahn A, Li GH, Faulhaber HD, Rosenthal M, Becker A, Jeschke E, Schuster H, et al. Beta-2 Adrenergic Receptor Gene Variations, Blood Pressure, and Heart Size in Normal Twins. Hypertension 2000; 35(2):555-60.
(9) Gratze G, Fortin J, Labugger R, Rinder A, Kotanko P, Timmermann B, Luft FC, et al. ß2-Adrenergic Receptor Variants Affect Resting Blood Pressure and Agonist-induced Vasodilation in Young Adult Caucasians. Hypertension 1999; 33(6):1425-30.
(10) Wagoner LE, Craft LL, Singh B, Suresh DP, Zengel PW, McGuire N, Abraham WT, et al. Polymorphisms of the ß2- Adrenergic Receptor Determine Exercise Capacity in Patients with Heart Failure. Circ Res 2000; 86(8):834-40.
(11) Wang Z, Chen C, Niu T, Wu D, Yang J, Wang B, Fang Z, et al. Association of Asthma with ß2-Adrenergic Receptor Gene Polymorphism and Cigarette Smoking. Am J Respir Crit Care Med 2001; 163(6):1404-9.
(12) Bengtsson K, Orho-Melander M, Melander O, Lindblad U, Ranstam J, Rastam L, Groop L. ß2-Adrenergic Receptor Gene Variation and Hypertension in Subjects with Type 2 Diabetes. Hypertension 2001; 37:1303-8.
(13) Hoit BD, Suresh DP, Crafy L, Walsh RA, Liggett SB. ß2- Adrenergic receptor polymorphisms at aminoacid 16 differentially influence agonist-stimulated blood pressure and peripheral blood flow in normal individuals. Am Heart J 2000; 139:537-42.
(14) Garovic VD, Joyner MJ, Dietz NM, Boerwinkle E, Turner ST. ß2-Adrenergic Receptor Polymorphism and Nitric Oxide- dependent Forearm Blood Flow Responses to Isoproterenol in Humans. J Physiol 2003; 546(Pt 2):583-9.
(15) Ehrenborg E, Skogsberg J, Ruotolo G, Large V, Eriksson P, Arner P, et al. The Q/E27 polymorphism in the ß-adrenoceptor gene is associated with increased body weight and dyslipoproteinaemia involving triglyceride-rich lipoproteins. J Intern Med 2000; 247(6):651-6.
(16) Moore PE, Laporte JD, Abraham JH, Schwartzman IN, Yandava CN, Silverman ES, Drazen JM, et al. Polymorphism of the ß2-Adrenergic Receptor Gene and Desensitization in Human Airway Smooth Muscle. Am J Respir Crit Care Med 2000; 162:2117-24.
(17) Cockcroft JR, Gazis AG, Cross DJ, Wheatley A, Dewar J, Hall IP, Noon JP. ß2-Adrenoceptor Polymorphism Determines Vascular Reactivity in Humans. Hypertension 2000; 36(3):371-5.
(18) Joos L, Paré PD, Sandford AJ. ß2-Adrenergic Receptor Polymorphisms and Asthma. Curr Opin Pulm Med 2001; 7:69-74.
(19) Liggett SB. Molecular and genetic basis of ß2-Adrenergic Receptor function. J Allergy Clin Immunol 1999 Aug;104(2 Pt 2):S42-6.
(20) Rasool AH, Rahman AR, Ismail R, Hatim S, Abdullah AR, Singh R. Ethnic Differences in Response to Non-selective Beta-blockade Among Racial Groups in Malaysia. Int j Clin Pharmacol 2000; 38(5):260-9.
(21) Zhou HH, Koshakji RP, Silberstein DJ, Wilkinson GR, Wood AJJ. Racial Differences in Drug Response. Altered Sensitivity to and Clearance of Propranolol in Men of Chinese Descent as Compared with American Whites. N Engl J Med 1989; 320(9):565-70.
(22) Rosmond R, Ukkola O, Chagnon M, Bouchard C, Bjorntorp P. Polymorphisms of the ß2-adrenergic receptor gene (ADRB2) in relation to cardiovascular risk factors in men. J Intern Med 2000; 248:239-44.
(23) Hoffstedt J, Iliadou A, Pedersen NL, Schalling M, Arner P. The effect of the beta2 adrenoceptor gene Thr164Ile polymorphism on human adipose tissue lipolytic function. Br J Pharmacol 2001; 133:708-12.
(24) Kim SH, Kim DJ, Seo IA, Min YK, Lee MS, Kim KW, Lee MK. Significance of ß2-adrenergic Receptor Gene Polymorphism in Obesity and Type 2 Diabetes Mellitus in Korean Subjects. Metabolism 2002; 51(7):833-7.
(25) Corbalan MS, Marti A, Forga L, Martinez-Gonzalez MA, Martinez JA. ß2-Adrenergic Receptor mutation and abdominal obesity risk: effect modification by gender and HDLcholesterol. Eur J Nutr 2002;41(3):114-8
(26) Ukkola O, Tremblay A, Bouchard C. Beta-2 adrenergic receptor variants are associated with subcutaneous fat accumulation in response to long-term overfeeding. Int J Obes Relat Metab Disord 2001;25(11):1604-8.
(27) Carlsson M, Orho-Melander M, Hedenbro J, Groop LC. Common variants in the ß2-(Gln27Glu) and ß3-(Trp64 Arg)- adrenoceptor genes are associated with elevated serum NEFA concentrations and type II diabetes. Diabetologia 2001;44(5):629-36.
(28) Papadakis JA, Ganotakis ES, Jagroop IA, Mikhailidis DP, Winder AF. Effect of Hypertension and its Treatment on Lipid, Lipoprotein(a), Fibrinogen, and Bilirubin Levels in Patients Referred for Dyslipidemia. Am J Hypertens 1999; 12:673-681.
(29. Fogari R, Zoppi A, Tettamanti F, Poletti L, Lazzari P, Pasotti C, Corradi L. Beta-blocker Effects on Plasma Lipids in Antihypertensive Therapy: Importance of the Duration of Treatment and the Lipid Status Before Treatment. J Cardiovasc Pharmacol 1990;16 Suppl 5:S76-80.
(30) Durrington PN, Brownlee WC, Large DM. Short-term effects of ß-adrenoceptor blocking drugs with and without cardioselectivity and intrinsic sympathomimetic activity on lipoprotein metabolism in hypertriglyceridaemic patients and in normal men. Clinical Science 1985; 69:713-19.
(31) Aynacioglu AS, Cascorbi I, Gungor K, Oskur M, Bekir N, et al. Population frequency, mutation linkage and analytical methodology for the Arg16Gly, Gln27Glu and Thr164Ile polimorphisms in the beta2-adrenergic receptor among Turks. Br J Clin Pharmacol 1999; 48(5):761-4.
(32) Achari R, Drissel D, Thomas D, Shin K, Look Z. Analysis of esmolol in human blood by high-performance liquid chromatography and its application to pharmacokinetic studies. J Chromatogr 1988;424(2):430-4.
(33) Braza AJ, Modamio P, Marino EL.Two reproducible and sensitive liquid chromatographic methods to quantify atenolol and propranolol in human plasma and determination of their associated analytical error functions. J Chromatogr B Biomed Sci Appl 2000;738(2):225-31.
(34) Xie HG, Stein CM, Kim RB, Xiao ZS, He N, Wood AJJ. Frequency of functionally important beta-2 adrenoceptor polymorphisms varies markedly among African-American, Caucasian and Chinese individuals. Pharmacogenetics 1999; 9:511-516.
(35) Huang XE, Hamajima N, Saito T, Matsuo K, Mizutani M, Iwata H, Iwase T, et al. Possible Association of ß2- and ß3- Adrenergic Receptor Gene Polymorphisms with Susceptibility to Breast Cancer. Breast Cancer Res 2001; 3(4):264-9.
(36) Feldman RD (editorial). Adrenergic Receptor Polymorphisms and Cardiac Function (and Dysfunction). Circulation 2001; 103:1042.
(37) Rioux PP. Clinical trials in pharmacogenetics and pharmacogenomics: Methods and applications. Am J Health-Syst Pharm 2000; 57:887-901.
(38) Kirk BW, Feinsod M, Favis R, Kliman RM, Barany F. Survey and summary: Single nucleotide polymorphism seeking long term association with complex disease. Nucleic Acids Res 2002; 30 (15): 3295-3311.
(39) Brook RD. Mechanism of Differential Effects of Antihypertensive Agents on Serum Lipids. Curr Hypertens Reports 2000; 2:370-377.