FENO and polymorphisms in the NOS genes SNP- and haplotype-based association analyses

Abstract

Koncentrationen av kväveoxid i utandningsluft (FENO) är en biomarkör för inflammation i luftvägarna. Variabiliteten mellan individer i FENO är betydande i den allmänna populationen och faktorer som bidrar till variabiliteten är bl.a. fysiologiska, genetiska samt miljöfaktorer. Syftet med studierna i denna avhandling var att tillämpa metoder inom bioinformatik för att karaktärisera variationen hos de tre kväeoxidsyntasgenerna NOS1; NOS2 och NOS3 genom att använda en metod baserad på s.k. tag-SNPar (markör-varianter med förändring i en DNA bas) samt utvärdera det genetiska bidraget till variation i FENO-nivåer hos vuxna. I delarbete 1 utfördes först analys av sambandet mellan 49 SNPar i de tre NOS generna och FENO, en SNP i taget, i en studie-population av 1733 individer. Baserat på graden av association skapades en lista av rangordnade SNPar som sedan användes i en framåt stegvis regressionsanalys för att identifiera ett mindre antal SNPar med starkast oberoende association. Två SNPar (rs9901734 and rs3729508) i NOS2 och en SNP (rs7830) i NOS3 visade oberoende association med FENO-nivå. Individer med NOS2 SNP rs9901734 hade 5.3% (95% CI, 1.0% – 9.7%) högre FENO-nivåer för varje Gallel, och individer med genotyperna CC eller CT NOS2 för SNP rs3729508 hade 9.4% (95% CI 3.1% – 15.2%) högre FENO-nivåer jämfört med TT genotyp. Individer med GT eller TT genotyp i NOS3 SNP rs7830 hade 5.6% (95%CI, 0.4% – 11.1%) högre FENO-nivåer jämfört med GG genotypen. Effekten av denna SNP var starkare hos individer med astma: 21.9%, 95% CI 4.6% – 42.0%. I delarbete 2 undersöktes sambandet mellan haplotyper i NOS2 genen och FENO hos 5912 individer. Tio SNPar utspridda över hela NOS2 genen valdes ut baserat på tidigare kunskap om association med FENO. Sju haplotyper kunde urskiljas, och dessa representerade 84% av alla haplotyper. En haplotyp ('ACCTT)' var signifikant associerad med lägre FENO-nivåer och tre haplotyper ('ACCTC', 'GGCTC' and 'GGCTT') var signifikant associerade med högre FENO-nivåer jämfört med referens-haplotypen ('ACTCT'), med ett globalt p-värde på 3.8×10-28 för haplotyp-distributionen. Associationen mellan haplotyp 'ACCTT' och FENO varierade med astma-status. Sammanfattningvis tyder resultaten på att NOS2 är den av NOS-generna som har störst inverkan på variabiliteten av FENO hos den friska, vuxna befolkningen, och även spelar en roll hos individer med astma. Dessutom indikerande resultaten att en SNP i NOS3 (rs7830) samt en specifik haplotyp ('ACCTT') i NOS2 bidrog mer till variationen av FENO hos individer med astma. Analysen med haplotyper i NOS2 genen kunde påvisa det NOS2-relaterade bidraget till variationen i FENO starkare än analysen med individuella SNPar. Denna studie understryker också potentialen med att kombinera SNP- och haplotyp-baserade metoder för att identifiera och karaktärisera NOS-genernas bidrag till variation i FENO.