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Hace ya mucho tiempo que se reconoce que la clavepara la comprensión de la patogénesis de la enfermedadperiodontal radica en el conocimiento de los detalles delas respuestas inmunitarias del huésped a las bacteriasorales. También se ha podido establecer con firmeza quelas citoquinas desempeñan una función central en los pro-cesos inflamatorios asociados a la gingivitis y a la des-trucción tisular inicial en la enfermedad periodontal, asícomo en la regulación de las respuestas inmunitarias deadaptación que puedan gobernar la evolución y el de-senlace clínico final de la enfermedad (64, 139). Es pri-mordial entender cómo se activan las respuestas destruc-tivas inapropiadas de los tejidos del huésped, paraproporcionar estrategias diagnósticas y terapéuticas ra-cionales ante esta situación. Está claro que existe una sig-nificativa variación interindividual en el desarrollo y elcurso de la periodontitis. La periodontitis es iniciada poruna microflora subgingival patógena (37), pero la presen-cia de una microflora patógena por si sola es insuficientepara causar la enfermedad. Existen importantes variacio-nes con respecto a la experiencia de la enfermedad en in-dividuos con los mismos patógenos periodontales, asícomo una variación en la composición microbiana entreindividuos y entre zonas afectadas en el mismo individuo.Los análisis de la flora total han revelado que determina-das especies bacterianas con frecuencia se agrupan for-mando complejos (169), y actualmente está reconocidoque el equilibrio relativo entre las diferentes especies bac-terianas es un factor determinante en la aparición de laenfermedad (73).
Además de las variaciones interindividuales en la mi-crobiología periodontal, la naturaleza de la respuesta in-munitaria–inflamatoria del huésped frente a la presenciade la placa subgingival varía significativamente entre dis-tintos individuos (137). Se ha postulado el concepto deque existen personas con un alto grado de respuesta y per-sonas con respuestas normales (138). Los individuos conun alto grado de respuesta producen elevadas cantidadesde mediadores inflamatorios y de citoquinas destructorascomo parte de su respuesta inflamatoria del huésped frente
a la presencia de la placa (individuos hipersensibles). Con-secuentemente, estos individuos son más susceptibles apadecer periodontitis que aquellos que responden de unmodo normal, los que producen concentraciones míni-mas de mediadores inflamatorios frente a una exposiciónbacteriana y no demuestran una destrucción periodontalsignificativa. Así pues, el concepto de susceptible indivi-dual a la enfermedad ha surgido como un enfoque paraentender la patogénesis de la enfermedad (1). Además, di-versos estudios recientes, tanto generales como detalla-dos, han presentado datos convincentes que indican uncomponente hereditario hacia la sensibilidad y hacia laprogresión o gravedad en las enfermedades periodonta-les (10, 75-77, 86, 130, 156). La comprensión de la pato-genia de la enfermedad periodontal se verá enormementefavorecida con la investigación del papel que desempeñala variabilidad hereditaria en las respuestas inmunitariasdel huésped.
Las variaciones interindividuales en las respuestas in-munitarias del anfitrión frente a los antígenos tanto pro-pios como ajenos forman parte del cuerpo de conoci-mientos de la inmunología. En la bibliografía se hadocumentado con precisión que existe una variación in-terindividual en el complejo principal de histocompatibi-lidad (MHC) y que las diferencias genéticas en el desarro-llo de inmunocitos y en la presentación de antígenospueden contribuir a la predisposición para contraer en-fermedades autoinmunitarias e infecciosas (84, 124). Másrecientemente, la atención se ha centrado en la variaciónhereditaria en los genes inmunorreguladores que se car-tografían fuera del MHC, especialmente los genes de lascitoquinas (34, 85). El concepto central para esta investi-gación ha sido que las variaciones heredadas en los genesde las citoquinas determinan el cambio en la respuestabiológica frente al estímulo del antígeno. La variación he-redada en las concentraciones de citoquinas puede pre-disponer a que se produzcan acontecimientos que favo-rezcan la aparición de la enfermedad. Si tal polimorfismoinfluye sobre la producción de citoquinas, el corolario na-tural es que también puede determinar la variación inte-
Periodontology 2000 (Ed Esp), Vol. 10, 2005, 158-182
Polimorfismos e inmunorregulacióngenética de las citoquinas en laenfermedad periodontalJOHN J. TAYLOR, PHILIP M. PRESHAW Y PETER T. DONALDSON
Copyright © Blackwell Munksgaard
PERIODONTOLOGY 2000ISSN 0906-6713
Copyright © Grupo Ars XXI de Comunicación, S.L.
PERIODONTOLOGY 2000 (Ed Esp)ISSN 1695-1808
Polimorfismo e inmunorregulación genética de las citoquinas
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rindividual en el resultado clínico final tras la exposición alos agentes infecciosos. Puesto que estos polimorfismosson heredados a través de la línea germintativa, esta va-riación genética puede formar el componente hereditariode la enfermedad periodontal (107). Es importante, no obs-tante, comprender desde el principio que la presencia o laausencia de un polimorfismo de citoquinas en particularpuede no traducirse en un fenotipo clínico detectable. Lasenfermedades periodontales son trastornos complejos, enlas que los factores genéticos, los factores microbianos ylos factores de riesgo, ambientales y adquiridos,sistémicosy locales, desempeñen un papel en la determinación de laevolución de la enfermedad. El reto para los científicos enesta área no está limitado, por lo tanto, a demostrar las aso-ciaciones entre el polimorfismo genético y la enfermedadperiodontal, sino que se extiende a la comprensión de cómoestos factores genéticos puedan interactuar con otros fac-tores de riesgo. El proyecto del genoma humano y la in-mediata era posgenómica han traído una explosión de in-formación nueva sobre la variación genética en el hombrey la perspectiva real de poder añadir nuevas dimensionesa la comprensión de enfermedades complejas, como la en-fermedad periodontal. Por lo tanto, resulta oportuno revi-sar el estado actual de los conocimientos con respecto alpolimorfismo de los genes de las citoquinas y la inmuno-rregulación en la enfermedad periodontal.
Las citoquinas y la enfermedadperiodontal
Las citoquinas desempeñan un papelfundamental en la iniciación de la periodontitis
El importante papel que las citoquinas desempeñan enlas enfermedades inmunitarias focales, tales como la en-fermedad periodontal, es función de sus propiedades: sonefectivas en concentraciones muy bajas, se producen deforma transitoria y actúan localmente en el tejido dondese producen (141). Con frecuencia son autorreguladoras,capaces de inducir su propia expresión de un modo au-tocrino o paracrino, y tienen acciones pleiotrópicas sobrediversos tipos de células. Las citoquinas actúan sobre lascélulas que constituyen su objetivo uniéndose a recepto-res específicos e iniciando mensajeros secundarios intrace-lulares; esta acción produce cambios fenotípicos en lacélula, mediante la regulación de genes alterados[via al-tered gene regulation] (15). Existe una significativa super-posición y redundancia entre la función de cada una delas citoquinas. La consecuencia de esto es que cada unade las citoquinas no actúa de forma aislada, sino más biencomo una red flexible y compleja que reúne los elemen-tos de la inmunidad tanto innata como de adaptación enla defensa contra la infección y la enfermedad (12). El aná-lisis de la función de cada una de las citoquinas, la deter-minación de la influencia de los factores tales como el po-limorfismo genético, que puede afectar la regulación delas citoquinas, y la interpretación de estos datos en el con-
texto de las respuestas inmunitarias representan retos im-portantes.
Un conjunto importante de trabajos procedentes deanálisis realizados in vivo e in vitro de los tejidos huma-nos así como estudios llevados a cabo en modelos ani-males respalda con firmeza la noción de que las citoqui-nas desempeñan un papel clave en todos los estadios dela respuesta inmunitaria en la enfermedad periodontal(64, 117, 139). La enfermedad periodontal tiene todas lascaracterísticas inmunitarias y patógenas de una infecciónpersistente, cuyo rasgo clave es la evolución desde la in-flamación aguda hasta la inflamación crónica; las cito-quinas que tienen papeles importantes en la patogénesisperiodontal reflejan este hecho. Por consiguiente, las ci-toquinas proinflamatorias tales como la interleuquina 1(IL-1 ) y el factor de necrosis tumoral (TNF- ) tienenuna función clave en la iniciación, la regulación y la per-petuación de las respuestas innatas en el periodonto (3,15, 36, 64). La acción de estas citoquinas produce cam-bios vasculares y migración de las células efectoras, talescomo los neutrófilos, hacia el periodonto, junto con unaapropiada respuesta inmunitaria dirigida a contener y erra-dicar los patógenos periodontales. Sin embargo, la per-sistencia crónica de las bacterias de la placa subgingivalacompañada de las respuestas inapropiadas de las cito-quinas puede conducir a la inflamación y a daños tisula-res concomitantes. Ciertamente, está bien establecido quetanto la IL-1 como el TNF- desencadenan diversas ac-tividades biológicas que pueden ocasionar daños tisula-res en la inflamación crónica, como la periodontitis (139).
Las respuestas de las citoquinas están provocadas porlas moléculas de la superficie celular bacteriana y por losproductos segregados que penetran en la encía (36). Asípues, se ha demostrado que una variedad de tipos de cé-lulas segregan la IL-1 y el TNF- en respuesta a las bac-terias periodontales (41). Los macrófagos son probable-mente las fuentes más importantes de estos mediadoresen los estadios iniciales de la inflamación gingival, aun-que es posible que otros leucocitos tales como los linfo-citos B sean la fuente principal en la enfermedad perio-dontal avanzada (160). La importancia fundamental de laIL-1 y citoquinas relacionadas se evidencia por los datosque asocian claramente las concentraciones elevadas deestas citoquinas con los procesos inflamatorios en la en-fermedad periodontal. Por consiguiente, las concentra-ciones tisulares de IL-1 son más elevadas en la encía delos pacientes con enfermedad periodontal que en el te-jido de los individuos sanos (88) y superiores en las zonascon periodontitis activa que en las zonas estables (171).Además, se ha observado un aumento de la concentra-ción de IL-1 en el líquido crevicular gingival (LCG) de lospacientes con periodontitis (122, 146) y un aumento rá-pido de la IL-1 en el LCG durante la gingivitis inducidade forma experimental (79). El TNF- de los monocitos ymacrófagos tiene efectos sinérgicos con las citoquinas dela IL-1, aunque el TNF- es algo menos potente que la IL-1 (139). Asimismo, existen un aumento en el número de
Taylor y cols.
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células que contienen IL-1 en la periodontitis, en com-paración con el número de células que contienen tantoTNF- como IL-1 (172). La IL-1 es un potente estimu-lador de la destrucción del tejido conectivo, incluso de ladestrucción del ligamento periodontal y del hueso alveo-lar (109, 175). La IL-1 también induce a las células comolos fibroblastos y los neutrófilos a segregar metaloproteí-nasas de la matriz y prostaglandinas, las que favorecenadicionalmente los procesos destructivos en el periodontoinflamado (137, 138).
Otras citoquinas tienen una función proinflamatoria enla periodontitis. Así pues, la IL-6 es expresada por una am-plia variedad de células en la lesión periodontal y, en co-mún con la IL-1 y el TNF- , aumenta la resorción ósea(92, 139). La IL-8 es una quimiocina que también desem-peña un papel proinflamatorio en la enfermedad perio-dontal, como potente citoquina de quimioatracción y ac-tivadora de neutrófilos (182). No existe, por el momento,ninguna indicación directa de un papel para otras cito-quinas proinflamatorias recientemente descritas, como laIL-18, en la enfermedad periodontal (160).
Es importante enfatizar que estas citoquinas proinfla-matorias desempeñan otras funciones en las respuestasinmunitarias. Por ejemplo, la IL-1 y la IL-1 regulan lasíntesis de la inmunoglobulina G2 (IgG2), la que puede serde importancia crítica en las respuestas inmunitarias frentea los antígenos de hidratos de carbono procedentes de de-terminadas bacterias periodontales (94). La IL-6 es un im-portante regulador de las respuestas de los linfocitos B (92,139). Está bien establecido que las citoquinas proinfla-matorias como las de la familia de la IL-1 tienen un im-portante papel en la inflamación periodontal, pero el des-cubrimiento de citoquinas capaces de la disminución deestos mediadores también es fundamental para la com-prensión de los circuitos inmunorreguladores y de los pro-cesos que actúan como mediadores en la evolución de laenfermedad. A este respecto, tanto la IL-10 como la IL-11son capaces de una disminución de la producción de IL-1 (160). La trascendencia de las citoquinas proinflamato-rias en la salud y la enfermedad periodontal ha sido re-cientemente reforzada por los estudios realizados enmodelos animales, en los que se demuestra el valor tera-péutico de los inhibidores de la IL-1 (40).
Las redes de citoquinas favorecen el avancede la enfermedad y de la inflamación crónica en laenfermedad periodontal
La progresión de la gingivitis hacia una enfermedad pe-riodontal establecida es de principal importancia clínica,y la elucidación de la inmunopatogenia es fundamentalpara la comprensión de este proceso. En los estadios tem-pranos de la inflamación predominan las citoquinas proin-flamatorias secretadas por la activación de los monocitos,los macrófagos y otras células (p. ej., fibroblastos, célulasepiteliales y endoteliales). El macrófago es una célula claveen la evolución de la enfermedad periodontal desde un
estado de inflamación aguda hasta un trastorno crónicomediado por elementos de la respuesta inmunitaria deadaptación (109). Los macrófagos del tejido local secretanquimiocinas como la IL-8 y la proteína quimiotáctica demonocitos tipo 1 (MCP-1), que favorece el reclutamientoadicional de monocitos (que se convierten en macrófagostisulares) y de linfocitos, que están directamente activa-dos por los macrófagos. Está claro que, según los estudioshistológicos realizados de las lesiones periodontales esta-blecidas, el tipo de célula predominante de la lesión cró-nica es el linfocito (140, 159). Estas células son la fuentede diversas citoquinas que poseen un papel central en loscircuitos inmunorreguladores locales y en la perpetuaciónde los aspectos destructivos de la inflamación crónica.Efectivamente, la naturaleza de la respuesta de la cito-quina es crítica en la determinación de la progresión dela enfermedad periodontal; una respuesta de citoquinasadecuada conducirá a una respuesta inmunitaria protec-tora y a una enfermedad periodontal estable, mientras queuna respuesta de citoquinas inapropiada llevará a res-puestas inmunitarias destructivas y a la progresión de laenfermedad (64, 160). El propio entorno de las citoquinaspuede influir en el desarrollo de subpoblaciones específi-cas de linfocitos T y dendritas y puede dirigir las respues-tas inmunitarias hacia la resistencia o la inmunidad.
Muchas de las investigaciones se han centrado en lossubpoblaciones de linfocitos T, y el paradigma central dela inmunorregulación que ha surgido en la última décadaestá basado sobre el reconocimiento de que durante lasrespuestas inmunitarias frente a la infección se desarro-llan distintas subpoblaciones de linfocitos T y que estassubpoblaciones pueden ser distinguidas por su perfil desecreción de citoquinas (119). El dogma que ha surgido esque los perfiles de secreción de citoquinas de los linfoci-tos Tc1 y Tc2 están relacionados con la función de éstos.Las citoquinas de tipo 1 (IL-2, IL-12, IL-15, interferón _[IFN- ]) median las respuestas de los Tc1 y están princi-palmente involucradas en la inmunidad celular. Las cito-quinas de tipo 2 (IL-3, IL-4, IL-6, IL-10, IL-13) median lasrespuestas de los Tc2 y están principalmente implicadasen la inmunidad humoral (mediada por anticuerpos). Tam-bién existe la regulación recíproca del desarrollo de linfo-citos Tc1 y Tc2 a través de la acción del IFN- y la IL-10(119).
Se dispone de datos que confirman que uno u otro deestas subpoblaciones predominan en las respuestas in-munitarias mediadas por funciones particulares (39). Sinembargo, si estas respuestas efectoras se desregulan, pue-den originarse reacciones patológicas perjudiciales. Estemodelo se ha extrapolado a la enfermedad periodontal yse lo ha invocado para explicar las diferencias inmunita-rias entre las lesiones estables y las progresivas (64, 160).La secreción de IFN- es una característica clave de las res-puestas de los Tc1, que sirve para promover una respuestacelular provocada por la actividad de los macrófagos y losneutrófilos. La evolución de los linfocitos T en un feno-tipo de Tc1 está estimulada por la IL-12. Existe una ana-
Polimorfismo e inmunorregulación genética de las citoquinas
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logía con la hipersensibilidad de tipo diferido, a menudoasociada con las infecciones crónicas, en la que una en-fermedad dominada por macrófagos y linfocitos T con-duce a una lesión contenida. En teoría, la secreción deIFN- por los linfocitos T y la presencia de la IL-12 podríanser las características clave de una lesión periodontal es-table (160). La secreción de la IL-4 es fundamental para laactividad de los linfocitos Tc2, la activación de los linfoci-tos B y el aumento de la respuesta inmunitaria mediadapor anticuerpos. La secreción de la IL-4 por los linfocitosTc2 podría conducir a la activación de los linfocitos B y,posiblemente, a la excesiva y crónica producción de IL-1,y ocasionar la destrucción del tejido. Una respuesta de losTc2 podría, por consiguiente, ser una característica de unalesión destructiva progresiva (160).
No se han obtenido resultados de laboratorio que con-firmen totalmente el papel de los circuitos reguladores do-minados por los Tc1 o Tc2 en todas las formas de enfer-medades periodontales (160). Las discordancias entre lasdiferentes investigaciones pueden deberse a razones detipo técnico o también al variable perfil de secreción decitoquinas de los linfocitos T aislados de las lesiones pe-riodontales, que puede reflejar el carácter dinámico de loscircuitos inmunorreguladores mediados por los linfocitosT y la síntesis de las respuestas inmunitarias frente a losdiferentes antígenos (26). No obstante, los datos disponi-bles sugieren que un perfil de citoquinas que reflejan undominio de linfocitos T Tc2 está presente en la mayoríade las lesiones periodontales progresivas. Esto permite atri-buir un papel central a las citoquinas derivadas de los lin-focitos T en la determinación de la actividad de la enfer-medad (102, 160, 198).
Una subpoblación de linfocitos T adicional ha sido des-crito sobre la base del perfil de secreción de citoquinas ysu función, distintos del perfil y la función de los linfoci-tos Tc1 o Tc2; estos linfocitos T reguladores (Tr) desempe-ñan un papel en el mantenimiento de la resistencia peri-férica y en la homeostasia inmunitaria de los tejidosmucosos (71). También existen crecientes indicios que su-gieren que son inducidos contra los antígenos bacterianos(128). Su desarrollo y función están principalmente me-diados a través de la acción de la IL-10, y se ha propuestoque desempeñan un papel en la supresión de las respues-tas inmunitarias mediadas por los Tc1 (128). Los linfocitosTr pueden, por lo tanto, incidir en las funciones efectorasde los Tc1/Tc2, y se ha propuesto que este subconjunto delinfocitos T desempeña un papel en la inmunosupresiónlocal, contribuyendo a la infección crónica (128). Aunqueno existe ninguna prueba directa del papel que desempe-ñan los linfocitos Tr en la patogenia periodontal, es razo-nable suponer que un medio de citoquinas en el perio-doncio, incluida la IL-10 procedente de los linfocitos Tc2,podría promover la actividad de los linfocitos Tr y la su-presión concomitante de las respuestas mediadas por cé-lulas. Recientemente se ha reconocido que también exis-ten células dendríticas en subpoblaciones influidas porcitoquinas de tipo 1 o de tipo 2, que también segregan es-
tas citoquinas (11). Es razonable pensar que en las infec-ciones crónicas puede desarrollarse una red de inmuno-rregulación con los linfocitos T y las células dendríticascomo elementos celulares clave, conducidos por la acciónde grupos particulares de citoquinas pleiotrópicas.
Para comprender cabalmente las variaciones en la sus-ceptibilidad a la enfermedad, es necesario determinarhasta qué punto la variación en el genoma determina lavariación interindividual en las respuestas inmunitariasmediadas por las citoquinas. Un repaso de las citoquinasy de la inmunorregulación en la enfermedad periodontaltendría que llegar a la conclusión de que numerosas cito-quinas se encuentran involucradas en una compleja redde interacciones. Sin embargo, es posible identificar aque-llas citoquinas que parecen tener una importancia fun-damental y central para la iniciación y la regulación de lasrespuestas inmunitarias en la enfermedad periodontal: laIL-1, el TNF- y la IL-10, y ya se han publicado estudiosreferentes al papel que desempeña la codificación de ge-nes de estas citoquinas en la enfermedad periodontal.
El proceso de síntesis, secreción yactividad de las citoquinas IL-1 estáregulado en todas sus etapas
El proceso de síntesis, secreción y actividad biológica delas citoquinas está regulado en todas sus etapas. Se disponede gran cantidad de información sobre la regulación de lascitoquinas IL-1, y ésta sirve como un útil paradigma, aun-que su conocimiento no es aún total. Las tres citoquinasoriginariamente descritas como miembros de la familia dela IL-1 fueron la IL-1 y la IL-1 , que tienen actividad ago-nista, y la IL-1Ra, un agonista fisiológico para las otras ci-toquinas IL-1 (43, 44). Las citoquinas IL-1 poseen una im-portancia fundamental en la salud y en la enfermedad; estose evidencia por sus funciones de amplio alcance en las res-puestas inmunitarias innatas y de adaptación y en la ge-neración de reacciones inflamatorias, y por la variedad decélulas que responden a estas citoquinas. Las citoquinasIL-1 son generadas por una gran variedad de células, enparticular, monocitos estimulados, macrófagos y célulasepiteliales. Estas moléculas funcionalmente similares estáncodificadas en genes separados en la misma región del cro-mosoma 2 (134). Recientemente se han identificado seisnuevas proteínas de las bases de datos del ADN comple-mentario (ADNc,) y los genes que codifican estos miem-bros de la familia de la IL-1 se cartografían en la misma re-gión [de] 400 kb del genoma (48, 135, 167, 176) (fig. 1).Aunque todavía es necesario caracterizar por completo es-tos nuevos miembros, éstos incluyen proteínas con activi-dades agonistas y antagonistas, y la expresión restringidade algunos miembros indica funciones posiblemente es-pecializadas en tejidos específicos (48, 135, 167, 176).
El análisis de los procesos bioquímicos que gobiernanla síntesis de la IL-1, la secreción y la actividad biológica,revela muchas oportunidades comprobadas y potencia-
les para la regulación (6, 164). A diferencia de la IL-1 , laIL-1 no se encuentra generalmente en la circulación san-guínea o los fluidos tisulares, sino que es retenida por lacélula en formas intracelulares y de unión a la membranay es activa tanto en la forma pro-IL-1 como en la formaIL-1 madura (44). Queda todavía mucho camino por re-correr para completar los conocimientos referentes a laregulación por transcripción de la IL-1 . Se ha logradoidentificar una zona reguladora situada entre las posicio-nes –73 y –24 en el promotor de IL1A (60). También exis-ten dos zonas de unión para el factor de transcripción AP-1 en el promotor de IL1A (entre bases, una zona entre –63y –49 y la otra desde 12 hasta–6). La primera zona regulala actividad basal del promotor, y la última es unida porla proteína nuclear inducida por los lipopolisacáridos, sibien no está claro el papel que desempeña en el controlde la transcripción (4, 9, 44). Existen dos zonas de unióndel factor nuclear B (FN- B) en el locus IL1A, en las po-siciones –1065/–1056 y +646/+655 (133). Recientementese ha demostrado que dos motivos GCC en la región –65a –41 del promotor de IL1A contribuyen a la regulación dela IL-1 , pero los factores de transcripción que unen es-tas estructuras aún no han sido clasificados (199). En re-sumen, aunque nuestros conocimientos son incompletos,diversos estudios indican que la región –65 a –41 del pro-motor de IL1A es importante en la regulación por trans-cripción.
La regulación por transcripción de la IL-1 es depen-diente de la actividad de una serie de factores de trans-cripción que ejercen sus efectos sobre el promotor proxi-mal de IL1B, y la región comprendida entre –131 y +12 essuficiente para dirigir la expresión de un gen reportero, es-pecífica para el tipo de célula (164). El factor de trans-cripción específico mieloide Spi-1/PU.1 se une, como mí-nimo, a dos zonas (–50/–39 y –115/–97) en el promotor de
IL1B y regula la transcripción de genes específica para eltejido (106). El factor nuclear de la IL-6 (FNIL6) es otro fac-tor de transcripción que influye sobre la transcripción deIL1B. El FNIL6 esta constitutivamente expresado por losmonocitos, es activado por lipopolisacáridos y citoquinastales como el TNF- y ejerce su actividad a través de suunión al promotor de IL1Ben dos zonas separadas (–90/–82y –40/–32) (200). El FNIL6 y el Spi-1/PU.1 actúan de formasinérgica en la regulación de la transcripción de IL1B (197).De forma significativa, un tercer factor de transcripción,el HSF-1, parece reprimir la transcripción de IL1B unién-dose al FNIL6 (195). Otros factores de transcripción aso-ciados a la modulación de IL1B son el CREB, STAT indu-cido por lipopolisacáridos o IL-1, y el FN- B (132, 183).
En la transcripción existe una acumulación transitoriade ARNm de IL-1 en respuesta a los estímulos celulares,y se cree que la regulación de la actividad de este ARNmse produce por medio de un represor transcripcional y laregulación de la vida media del ARNm (58, 95). Ciertos es-tímulos (p. ej., los lipopolisacáridos) promueven la tra-ducción del ARNm pro-IL-ß, mediante la estabilizacióndel ARNm (157, 158). Al contrario de la pro-IL-1 , la pro-IL-1 únicamente tiene una actividad biológica marginaly necesita ser escindida para producir el péptido de la IL-1 activo, el cual es transportado fuera de la célula dondeejerce su actividad biológica. Además de los lipopolisacá-ridos, las citoquinas tales como el TNF- y la IL-1 por símismas estimulan la liberación de la citoquina IL-1. Porlo tanto, la retroactivación positiva contribuye a la regu-lación de la IL-1 (45).
El agonista IL-Ra existe en dos formas. La forma intra-celular icIL-1Ra funciona para modular la actividad de laIL-1 . La forma extracelular sIL-1Ra, segregada, se une alos receptores de la IL-1 (principalmente IL-1R1) sin in-ducir ninguna señal de transducción y actuando, por lo
Taylor y cols.
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Fig. 1. El cluster del gen de la interleuquina-1. Diagrama delcluster IL-1 (según Nicklin y cols. (135)). Que ilustra la posi-ción de los genes conocidos (recuadros sombreados) y los po-limorfismos genéticos dentro de una región 500 kb del cro-
mosoma 2. Los galones con los símbolos del gen indican ladirección de la transcripción. Las descripciones detalladas delos polimorfismos de la IL-1 y los detalles técnicos relaciona-dos con sus análisis se describen en otros artículos (13, 14, 65,
50Kb
IL1F6> IL1F5>
<IL1A <IL1B IL1F7> IL1F9> <ILF8IL1F10> IL1RN>
Promotor del SNP–899Intrón 4 de repeticióntrinucleótidoExón 5 del SNP +4854Intrón 5 de repeticióndinucleótidoIntrón 6 del VNTR de 46bp
Promotor del SNP –31Promotor del SNP–511Exón 5 del SNP –3954Otros 2 SNP
Repeticióntetranucleótidagaat.p33330
Repetición dinucleótidaY31
Exón 2 del SNP +2018Intrón 2 del VNTR de86bpOtros 9 SNP
tanto, como un antagonista para la IL-1 . Este hecho hasido destacado por estudios realizados in vivo en seres hu-manos, que revelaron que aunque una pequeña cantidadde IL-1 (1 ng.kg-1) provoca síntomas, una gran cantidadde IL-1Ra, 10 mg.kg-1, no tiene ningún efecto agonístico(67, 179).
Dos receptores de la IL-1, IL-1RI e IL-1RII, se encuen-tran sobre la superficie de las células que responden (166).Significativamente, los genes para estos receptores estánlocalizados corriente abajo del cluster del gen IL-1 en elcromosoma 2. El IL-1RI es el receptor principal de trans-ducción de señales; el IL-1RII se une a la IL-1 , pero ca-rece de un dominio de transducción de señales citoplás-micas. Se piensa que el IL-1RII actúa a modo de receptor«señuelo» al unirse a la IL-1 , previniendo la activación dela señal de transducción del IL-1RI (28). Existen pocos deestos receptores en las células que responden, en algunoscasos sólo 50 moléculas por célula. Se cree que la pocacantidad de receptores se explica por la elevada afinidadde la IL-1 por el IL-1RI, aumentada por la presencia dela proteína accesoria del receptor de la IL-1 (IL-1R-AcP)(68). Existen formas solubles de ambos receptores de IL-1, y las concentraciones circulantes de estas moléculas au-mentan en condiciones inflamatorias (6). El IL-1R, el re-ceptor de la IL-18 y los receptores de tipo Toll compartenunos dominios citoplásmicos altamente conservados, losdominios Toll/IL-R1 (dominios TIR), (136). La estimula-ción de las células vía estos receptores tiene característi-cas comunes, entre las que se incluyen la formación decomplejos con proteínas accesorias (p. ej., la IL-1R-AcP) yla interacción con las moléculas adaptadoras citoplásmi-cas (p. ej., los factores asociados al receptor del TNF [TNFR],los factores TRAF), las cuales posteriormentemente oligo-merizan; esto conduce a la transmisión de señales de larespuesta inflamatoria vía la proteinquinasa activada pormitógenos (MAPK) y las rutas del FN- B (111). Las rutasde señalización activadas por el IL-1RI son una complejared de elementos que interactúan, proporcionando asímuchas otras oportunidades para la regulación fisiológica(y terapéutica) de la actividad biológica de la IL-1. Un ejem-plo de esto es la acción antiinflamatoria de los glucocor-ticoides, que modula las rutas de señalización proinfla-matoria en diversos sitios (111).
La regulación de la IL-1 es un elemento crucial de lasrespuestas inmunitarias en la salud y en la enfermedad;está establecido que las bajas concentraciones de IL-1 sonbeneficiosas en las respuestas del huésped frente a la in-fección, pero las concentraciones elevadas pueden serperjudiciales, y el margen entre los efectos beneficiososde estas citoquinas y los efectos patológicos es muy pe-queño. Esto está comprobado por las pruebas que rela-cionan las concentraciones circulantes de IL-1 con la gra-vedad de la enfermedad en situaciones clínicas asociadasa las respuestas inflamatorias alteradas (20). En resumen,se dispone de información abundante, aunque aún in-completa, sobre los elementos genéticos moleculares queregulan la producción de la IL-1. No obstante, estos ele-
mentos configuran sólo un aspecto de la regulación delas citoquinas IL-1. Es necesario considerar también losefectos del polimorfismo genético sobre la regulación delas citoquinas.
Polimorfismo genético de las citoquinas
Las variaciones genómicas interindividuales estánprincipalmente codificadas por polimorfismos deun solo nucleótido
Los polimorfismos genéticos históricamente han sidoutilizados como marcadores genéticos para localizar losgenes causantes de la enfermedad mediante los estudiosde enlaces. Sin embargo, también se ha podido com-prender que los polimorfismos pueden influir sobre com-plejas enfermedades comunes vía un efecto directo sobrela función del gen. Por definición, un polimorfismo gené-tico es una secuencia nucleótida en una posición concretaen las moléculas del ADN, que exhibe al menos dos va-riantes estructurales (alelos) que se producen en la po-blación con una frecuencia superior al 1 %. Existe un ciertonúmero de diferentes tipos de estructuras nucleótidas enel genoma humano que se ajustan a esta definición.
Los polimorfismos Minisatellite (variable number tan-dem repeat) (número variable de repeticiones en tándemo minisatélites, VNTR) son muy polimórficos y, en conse-cuencia, potencialmente informativos como marcadoresgenéticos (96). Sin embargo, los minisatélites VNTR no es-tán distribuidos de un modo regular en el genoma, sinoque tienden a estar concentrados en regiones discretas ta-les como los telómeros. Además, debido a su tamaño, noson detectados fácilmente por la reacción en cadena dela polimerasa y, por lo tanto, no son subsidiaros para lastecnologías de alto rendimiento.
Los polimorfismos microsatélites (microsatellite poly-morphisms) son pequeñas series de repeticiones en tán-dem de secuencias sencillas, cortas, de nucleótidos (fre-cuentemente, 1-4 bases), por ejemplo, el CAn (190). Losmicrosatélites se producen de un modo más uniforme portodo el genoma y son más numerosos que los minisatéli-tes, constituyendo hasta el 0,5 % de la secuencia total delgenoma. Aunque son muy polimórficos y han sido popu-lares como marcadores genéticos, su uso es limitado porel hecho de que, por término medio, éstos únicamente seproducen a una frecuencia de 1 cada 30 kb en el genoma.
Un polimorfismo de un solo nucleótido (single nucleo-tide polymorhismo, SNP) es una variación en la identidadde un solo nucleótido en un sitio específico del genoma.El SNP define dos alelos para los cuales podría haber tresgenotipos entre los individuos en una población dada. LosSNP incluyen a los polimorfismos en la longitud de losfragmentos de restricción (restriction fragment length poly-morphisms, RFLP), es decir, los cambios nucleótidos quecrean o destruyen las zonas para las endonucleasas de res-tricción en la molécula de ADN, pero no están limitadosa estos polimorfismos.
Polimorfismo e inmunorregulación genética de las citoquinas
163
Se dispone de gran cantidad de información en la bi-bliografía científica que revela la presencia de SNP en lamayoría de los genes y alrededor de ellos y, por lo tanto,están considerados como la fuente principal de variaciónde secuencia funcional entre genomas (22). Los datos ge-nerados por el International SNP Consortium, así comola información procedente de los análisis de clones su-perpuestos efectuados por el International Human Ge-nome Sequencing Consortium revelan que existe un SNPcada 1,91 kb en toda la secuencia del genoma (23, 151).De forma significativa, los SNP son incluso más frecuen-tes en secuencias de codificación (1 cada 1,08 kb en losgenes); el 93 % de los genes tienen un SNP, y el 98 % se en-cuentran alrededor de los 5 kb de un SNP. Además, la de-tección de SNP es compatible con las tecnologías de altorendimiento (115, 189). Hasta la fecha, se han identificadoalrededor de 1,8 millones de SNP dentro del genoma hu-mano. Los SNP se detectan fácilmente utilizando tanto losmétodos tradicionales basados en la reacción en cadenade la polimerasa como las tecnologías de alto rendimiento.Los SNP en regiones promotoras o en secuencias poten-ciadoras pueden codificar diferencias en la transcripcióndel gen, y los SNP en los exones pueden alterar la secuenciade las proteínas y, en consecuencia, influir en la funciónbiológica. Así pues, los SNP constituyen excelentes candi-datos como marcadores del genoma en toda su extensiónen los estudios de enlaces y asociación, y la variación co-dificada por los SNP puede relacionarse con la diversidadfenotípica y la sensibilidad a la enfermedad poligénicacompleja (23). La información más detallada relacionadaa los SNP en el genoma humano puede encontrarse endiversos sitios de la Web (tabla 1).
Los SNP se encuentran extendidos en los locigenéticos de las citoquinas
Los genes de las citoquinas han sido particularmentebien estudiados por los inmunogeneticistas por dos razo-nes: en primer lugar, los genes de las citoquinas desem-peñan un papel muy significativo en la orquestación de
la respuesta inmunitaria, en segundo lugar, el primer gende citoquina que se examinó en la enfermedad, el TNFA,se cartografía dentro del MHC. Este interés inicial en elTNFA condujo a investigaciones acerca de otros loci de ci-toquinas encontrados fuera del MHC, por ejemplo, de laIL-1. Bidwell y sus colaboradores proporcionan un catá-logo útil del polimorfismo genético de las citoquinas y surelación con la enfermedad (13, 14, 78) que también estádisponible a través de la Web (tabla 1). Los polimorfismoslistados allí dentro incluyen los SNP, los microsatélites ylos minisatélites en las regiones promotoras, los intrones,y las regiones 5’ no traducidas (5’UTR) así como los SNPen las regiones de codificación. Muchos de los SNP lista-dos implican sustituciones de aminoácidos (no sinóni-mos); otros influyen sobre la actividad promotora y po-tenciadora. Sin embargo, no todos los SNP son funcionales.Realmente, no se conocen los correlatos funcionales paragran parte de la diversidad genética expresada en el ge-noma humano.
La siempre creciente lista de citoquinas proporcionauna gran oportunidad para relacionar la variación gené-tica en los loci individuales de las citoquinas con las fun-ciones modificadas. La comprensión de la estructura delas citoquinas y su función, utilizando herramientas de labiología estructural y la bioinformática, permitirá avanzaren la realización de esta tarea. Por ejemplo, aunque exis-ten actualmente unas 27 citoquinas denominadas IL, és-tas parecen caer dentro de un número limitado de fami-lias estructurales (49). Las citoquinas IL-1 e IL-1 , enparticular, poseen roles fundamentales en la iniciación yprogresión de la enfermedad periodontal. Estas citoqui-nas están muy bien catalogadas en cuanto a sus propie-dades moleculares genéticas e inmunitarias. Además,existe mucha información con respecto a la asociación delos genotipos de la IL-1 con enfermedades complejas co-munes, tales como la enfermedad periodontal. Por lo tanto,la IL-1 sirve como un útil paradigma para comprender larelación entre el polimorfismo genético de la citoquina yla inmunorregulación en la enfermedad periodontal.
Taylor y cols.
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Tabla 1. Tabla de sitios Web útiles para encontrar polimorfismos de genes
Recurso Web Descripción URL Comentarios
Base de datos NCBI «One-stop shop» para http://www.ncbi.nlm.nih.gov/ Información general y detallada. LadbSNP los recursos de SNP SNP/index.html interpretación requiere cierta
experiencia. Integrado con otros recursosgenómicos de la NCBI
The SNP consortium Una colaboración http://snp.cshl.org/ Información de nivel similar a la delpública y privada sitio NCBI, pero dedicada a los SNP.dedicada al Es probable que estos dos sitiosdescubrimiento y resulten más útiles para los estudiosaplicaciones de los SNP de cartografía genética
Base de datos de los Descripciones de http://bris.ac.uk/pathandmicro/ Formato fáctil de utilizar, pero la últimapolimorfismos genéticos polimorfismos, efectos services/GAI/cytokine4.htm actualización de la información es dede las citoquinas fenotípicos y datos de marzo de 2002. Más útil para el diseño
estudios de asociación de estudios genéticos candidatos
Existen numerosos polimorfismos en el clustergenético de la IL-1
Existen múltiples zonas polimórficas dentro del clustergenético de la IL-1 que incluyen los microsatélites, losVNTR y numerosos SNP (fig. 1). Éstos se encuentran con-venientemente catalogados en la base de datos sobre elpolimorfismo genético de las citoquinas en la enferme-dad humana (Cytokine Gene Polymorphism in Human De-sease) (13, 14, 78) (tabla 1). Recientemente se ha publicadoun repaso detallado del polimorfismo en el cluster gené-tico de la IL-1 (y el locus genético del TNF) (65). El dese-quilibrio del enlace a través del cluster IL-1 se describecomo «moderado», y existe una relación entre la distan-cia física y el grado de desequilibrio de enlace (29). Existeun fuerte desequilibrio de enlace dentro del locus IL1A yentre el SNP –31 de IL1A y el polimorfismo VNTR de 86bp (pares de bases) en el intrón 2 de ese gen (29, 51). Aun-que el desequilibrio de enlace entre el SNP –31 de IL1B yel SNP +3954 de IL1B ha sido demostrado, ello no fue cons-tante en las distintas poblaciones (72, 51). No se encontróun desequilibrio de enlace significativo entre el SNP +3954de IL1B y el VNTR en el intrón 2 de IL1RN. Además, el de-sequilibrio de enlace entre las zonas polimórficas dentrodel locus IL1B puede ser débil (29, 72).
Dada la compleja biología de la regulación de la IL-1 yel extenso polimorfismo en el cluster genético de la IL-1,es probable que si los genes de la IL-1 influyen sobre laenfermedad, sea más importante la combinación de ale-los específicos que los alelos individualmente. Por consi-guiente, se considera que el conocimiento del desequili-brio de enlace y los haplotipos de población en el clusterde la IL-1 ayudará en gran parte al diseño racional de losexperimentos científicos, como los estudios de asociacióngenética, para comprobar el papel que desempeña el po-limorfismo genético en la patogenia de la enfermedad (29).Por ejemplo, los estudios de poblaciones han revelado lapresencia de, como mínimo, un haplotipo común quecomprende alelos de ocho loci polimórficos del cluster ge-nético de la IL-1 presentes en una frecuencia siete vecessuperior a la esperada (29). No obstante, los estudios deasociación del polimorfismo genético de la IL-1 y la en-fermedad periodontal se han centrado en los SNP indivi-duales o a limitadas combinaciones de SNP, más que enhaplotipos extendidos.
El polimorfismo genético de lascitoquinas y la enfermedad periodontalEl polimorfismo genético de las citoquinas puedecodificar la variación interindividual en laexperiencia de la enfermedad periodontal
Numerosos estudios demuestran la variación interin-dividual en la producción de citoquinas por las célulasmononucleares en sangre periférica (35, 53, 54, 94, 131).Cierto número de parámetros inciden sobre las concen-traciones de secreción de citoquinas, como el tipo de cé-
lula, las condiciones de cultivo in vitro, la naturaleza delestímulo y el material genético de las células causales (35,54, 94). Estos estudios han enfatizado la naturaleza mul-tifactorial de la regulación de las citoquinas. Además, lascélulas procedentes de individuos con enfermedades me-diadas de forma inmunitaria con frecuencia exhibierondiferentes perfiles de secreción de citoquinas, en compa-ración con los controles sanos, y esto puede explicarse porlas diferencias genéticas entre los individuos afectados ylos no afectados (84, 94, 124).
Los indicios que apuntan a que la sensibilidad a la en-fermedad periodontal puede relacionarse con las diferen-cias individuales en la secreción de citoquinas provienende los datos que demuestran que las células mononucle-ares de la sangre periférica procedente de los pacientescon periodontitis segregan mayor cantidad de citoquinasproinflamatorias, en respuesta a un estímulo convencio-nal, que las células de pacientes sanos (63, 126, 162). Sehan realizado observaciones que apoyan la hipótesis deque en determinados individuos un fenotipo hiperinfla-matorio representa susceptibilidad a las condiciones deinflamación crónica tales como la periodontitis y, posi-blemente, una sensibilidad compartida frente a ciertas en-fermedades sistémicas, como las cardiopatías y la diabe-tes (137). Los polimorfismos en el cluster IL-1 han sido elfoco central de atención en los últimos estudios, debidoa la función fundamental de la IL-1 en la patogenia dela enfermedad periodontal y al hecho de que se han po-dido establecer con precisión las estructuras genéticas delcluster genético de la IL-1 y sus polimorfimos asociados.
Al investigar el papel que ejercen los polimorfismos ge-néticos de las citoquinas en la patogenia de la enferme-dad periodontal, los científicos han utilizado dos plante-amientos generales. La mayoría de los estudios realizadosque implican la comparación de los alelos y de las fre-cuencias del genotipo entre los pacientes con enferme-dades periodontales y aquellos que actúan como contro-les «sanos» han sido estudios de asociación genéticabasados en la población (resumidos en tablas 2 y 3). Otrosestudios han analizado las respuestas de las citoquinas encélulas inmunitarias aisladas de individuos con un geno-tipo definido; por último, otros han buscado la relaciónentre el genotipo de las citoquinas y las concentracionesde citoquinas en diversos fluidos biológicos.
El papel que desempeñan los genes de lascitoquinas en las enfermedades periodontales hasido principalmente investigado en los estudios deasociación genética de los SNP de la IL-1
El interés surgido en el papel que desempeñan los po-limorfismos genéticos de las citoquinas en la patogeniade la enfermedad periodontal se expandió de un modosignificativo tras la publicación de los datos recogidos porKornman y cols., quienes sugirieron que los individuos nofumadores con periodontitis que daban positivo para ungenotipo que se ha llegado a conocer con el nombre de
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IL1A
(107
).
genotipo asociado a la periodontitis (periodontitis asso-ciated genotype, PAG) tenían una posibilidad aproxima-damente siete veces mayor de padecer una periodontitisaguda que aquellos que dieron negativo para el PAG (108).El PAG es un genotipo compuesto de la IL-1 formado porla combinación de dos raros alelos en SNP separados eneste cluster (55, 108). El primero de estos SNP está en laposición –889 en el promotor de IL1A y su alelo menoscomún (alelo 2) resulta de una transición de C hasta T. Elsegundo SNP está en la posición +3954 del gen IL1B y sualelo menos común (alelo 2) también resulta de una tran-sición de C hasta T. El SNP +3954 de IL1B anteriormentese refirió como el +3953, pero se cambió tras una altera-ción en la convención de numeración (69). El análisis delSNP –889 de IL1A ha sido suplantado por el análisis delSNP +4845 de IL1A (una transición de G a T), pues esteanálisis es técnicamente más directo y, puesto que estosdos SNP están en completo desequilibrio de enlace el unocon el otro, el análisis del SNP +4845 de IL1A proporcionala misma información genética (107). De forma significa-tiva, existen pruebas preliminares de estudios poblacio-nales que indican que un haplotipo que contiene el PAG(es decir, el alelo 2 de ambos loci) puede ser parte de unhaplotipo de IL-1 común (29, 110).
La mayoría de las investigaciones, como el estudio ori-ginal de Kornman, han sido estudios transversales del PAGen pacientes que padecían lo que ahora se clasifica comoperiodontitis crónica (7). Así pues, en dos estudios efec-tuados por el mismo grupo de investigación el PAG se re-lacionó con la gravedad de la periodontitis en individuosno fumadores con periodontitis crónica, pero no se hallórelación en el caso de fumadores o ex fumadores con pe-riodontitis crónica (108, 125). El tabaquismo es un factorde riesgo importante en la periodontitis (101), y estudiosepidemiológicos llevados a cabo a gran escala han esti-mado que el tabaquismo puede ser el responsable de másdel 50 % de los casos de periodontitis en las poblacionesoccidentales (181). Por lo tanto, el tabaquismo constituyeclaramente un factor que desconcierta en la valoracióndel riesgo en relación con el genotipado de los individuosen los estudios transversales, y debe tenerse en cuenta enlos diseños experimentales. El hecho de que se haya de-mostrado que el PAG era un factor de riesgo significativoúnicamente cuando se excluía a los fumadores subraya laimportancia del tabaquismo como un factor de riesgo am-biental para la periodontitis (108, 125). Sin embargo, Lainey cols. (114) comunicaron que el PAG no estaba significa-tivamente asociado con la enfermedad, ni en los fuma-dores con periodontitis crónica grave (n = 52) ni en los nofumadores con periodontitis crónica grave (n = 53).
Otros estudios han obtenido resultados conflictivos conrespecto a la importancia del PAG. Debe afirmarse, no obs-tante, que la mayoría de los estudios fueron realizados conpoblaciones pequeñas y diseños transversales y además,han utilizado criterios variables para diagnosticar la pre-sencia de periodontitis. Papapanou y cols. (142) confir-maron que el PAG se relaciona con la gravedad de la pe-
riodontitis (según las mediciones de la pérdida de inser-ción) en un estudio realizado en el que se incluyeron 132pacientes con periodontitis crónica. Sin embargo, otrostres estudios con menos pacientes (50, 30 y 32, respecti-vamente) no encontraron ninguna prueba de la asocia-ción entre el PAG y la gravedad de la periodontitis (33, 38,66). Aunque algunos de los estudios distinguieron entrepacientes con antecedentes de tabaquismo y aquellos sinantecedentes (108, 114, 125), otras investigaciones no hanestratificado sus datos con respecto al tabaquismo (38, 66,142). Meisel y cols. (129), en un estudio transversal de 50pacientes con periodontitis, determinaron que el PAG es-taba asociado con el aumento de la gravedad de la enfer-medad únicamente en fumadores, pero no en aquellosque no fumaban, lo que reafirma la hipótesis de que existeuna interacción entre estos dos factores de riesgo.
Otros autores han investigado las posibles asociacionesdel PAG con los diversos aspectos de la evolución de la en-fermedad periodontal, relacionando el PAG con los cam-bios en los parámetros individuales de los pacientes conenfermedad periodontal. El objetivo de la terapia perio-dontal es, en última instancia, preservar una denticiónfuncional, estética e indolora. Por lo tanto, el estudio másútil del impacto del genotipo sobre el estado periodontalsería un diseño longitudinal en el cual la pérdida denta-ria se evaluara cuidadosamente. McGuire y cols. (127) en-contraron que el PAG estaba significativamente asociadocon la tasa de pérdida de dientes después de 14 años en42 pacientes con periodontitis crónica, y el tabaquismoproducía un efecto adicional. Sin embargo, los datos nofueron claros con respecto a cuantas piezas dentarias seperdieron por paciente en los grupos de fumadores y nofumadores. Veintiséis de los 42 pacientes incluidos en elestudio dieron negativo para el PAG a pesar de que todosellos presentaban un diagnostico clínico de periodontitiscrónica. Además, otros estudios clínicos no han podidoidentificar un aumento de la pérdida dentaria en los pa-cientes que dieron positivos para el PAG (21, 50), lo quepermite inferir que el estado de PAG no es un buen factorpredictivo de la probabilidad de pérdida dentaria en lospacientes con periodontitis.
Con respecto a las asociaciones del estado de PAG yotros parámetros clínicos periodontales, Lang y cols. en-contraron que el PAG no estaba asociado con los cambiosdel sangrado en el sondaje en 323 pacientes con perio-dontitis crónica, incluidos fumadores (118). Sin embargo,hubo una asociación significativa en un subgrupo de estacohorte que nunca había fumado: presentaron un mayorsangrado gingival aquellos que dieron positivo para el PAG.Otros estudios no han podido identificar ninguna corre-lación entre el estado genético y el sangrado por presión(como revisan Greenstein y Hart [69]). Se conoce que elsangrado a la presión es un indicador muy débil de la ac-tividad de la enfermedad periodontal (aunque su ausen-cia es un factor pronóstico muy específico de la salud pe-riodontal, con una baja incidencia de resultados falsospositivos) (24) y está claramente afectado por otros facto-
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res distintos del posible efecto del genotipo, como la hi-giene bucal y el cumplimiento de los programas de tera-pia de soporte periodontal.
En el estudio más extenso de la progresión de la enfer-medad periodontal publicado hasta la fecha, Cullinan ycols. (32) sometieron a estudio a 295 pacientes durante unperíodo de 5 años y revelaron una relación entre el PAG yel aumento de la profundidad del sondaje periodontal enlos no fumadores mayores de 50 años de edad. Además,los fumadores que dieron positivo para el PAG y los pa-cientes PAG positivos con presencia de Porphyromonasgingivalis en la placa bacteriana también tenían profun-didades del sondaje aumentadas (32). Sin embargo, otrosestudios no han podido proporcionar ningún dato defi-nitivo que indique la contribución del PAG a la progresiónde la enfermedad periodontal y/o la respuesta al trata-miento. Cattabriga y cols. (21) encontraron que el PAG noestaba relacionado con la pérdida de piezas dentarias des-pués de 10 años en 60 pacientes no fumadores con pe-riodontitis crónica. Ehmke y cols. (50) hallaron que los pa-rámetros de la progresión de la enfermedad periodontaleran independientes del PAG en 33 pacientes con perio-dontitis crónica durante 2 años, aunque no hubo ningunaestratificación de los pacientes con respecto a su taba-quismo. DeSanctis y cols. (38) no registraron ninguna re-lación entre el PAG y la respuesta a la terapia de regene-ración tisular guiada en 40 pacientes un año después deltratamiento, pero identificaron una mayor pérdida de in-serción entre el primero y el cuarto año postratamientoen pacientes positivos para el PAG que en los pacientesPAG negativos. Los parámetros de la enfermedad perio-dontal y la respuesta frente a la cirugía mucogingival noestuvieron relacionados con el PAG en un grupo de 22 pa-cientes (16).
Los estudios realizados sobre el papel que desempeñael PAG en la enfermedad periodontal han sido ampliadoshacia la investigación de las concentraciones bacterianasy la diversidad de especies de microbios periodontales enpacientes con diferentes genotipos de IL-1. De este modo,Socransky y cols. (170) registraron diferencias cuantitati-vas, más que cualitativas, en la microflora periodontal enpacientes con PAG en un estudio clínico que incluyó 108pacientes con periodontitis crónica. En particular, las es-pecies asociadas a las mediciones de la inflamación pe-riodontal se encontraron en concentraciones más eleva-das en los pacientes que dieron positivo para el PAG (170).Sin embargo, en un estudio en el que participaron 132 pa-cientes no se apreció ninguna relación entre la posesióndel PAG y las características de la microflora subgingival(142).
Otros científicos han investigado la asociación de otrascombinaciones de genotipos de la IL-1 con la enferme-dad periodontal. Kornman y cols. (108) no encontraronninguna asociación significativa entre los genotipos de laIL-1 individuales (SNP –8899 y –511 de IL1A, SNP + 8954de IL1B y VNTR de IL1RN) y la gravedad de la enferme-dad en 134 pacientes con periodontitis crónica. En cam-
bio, otros tres estudios registraron una asociación signifi-cativa entre el alelo 2 del SNP +3954 de IL1B y la perio-dontitis crónica, si bien fue en una cohorte de pacientesmucho menor (62, 66, 150).
Un importante factor que debe tenerse en cuenta cuandose considera el papel que desempeña el genotipo de la IL-1 en la patogenia periodontal es si el estado de PAG ejerceo no un impacto sobre el proceso de decisión clínica o so-bre los protocolos de tratamiento (69, 70). En estos mo-mentos, no se dispone de suficientes pruebas que sugie-ran que los pacientes que dan positivo para el PAG debansometerse a un tratamiento diferente del de aquellos quedan negativo. Ciertamente, no existe ningún estudio clí-nico longitudinal que haya intentado evaluar el beneficioterapéutico de diferentes protocolos de tratamiento pe-riodontal establecidos en función del genotipo de IL-1.
Como se ha mencionado antes, es necesaria una mi-croflora patógena para que se inicie la periodontitis. Es bas-tante probable, por lo tanto, que la mayoría de los pacientescon un PAG positivo no desarrollen periodontitis si los pa-tógenos bacterianos no sobrepasan la respuesta del hués-ped. Un potencial beneficio del genotipado de los pacien-tes dentales es que puede ayudar a los odontólogos aidentificar a aquellos pacientes que pueden tener un ma-yor riesgo de padecer la enfermedad en el futuro y a su-gerir estrategias preventivas apropiadas. Sin embargo, enel presente no existen suficientes indicios que demuestranque los pacientes con un PAG positivo se encuentran enmayor riesgo de padecer enfermedad que los pacientes ne-gativos, y la implementación de estrategias intensivas demantenimiento podría ser innecesario, por la posibilidadde que se produzca una destrucción periodontal yatrogé-nica, por ejemplo, a consecuencia de una instrumentaciónexcesiva de las bolsas superficiales (120) o el desmesuradocepillado de dientes por parte de los pacientes (153).
Es razonable concluir que existen asociaciones genéti-cas entre los polimorfismos en el cluster de la IL-1 y la en-fermedad periodontal, pero los resultados inequívocos aúnno son evidentes, debido a la heterogeneidad de la enfer-medad o al diseño variable de los estudios clínicos publi-cados. Igualmente, no se han efectuado hallazgos cohe-rentes respecto a la interacción del PAG y el tabaquismoen la enfermedad periodontal. Además, las asociacionesentre genes concretos y la enfermedad periodontal úni-camente han sido demostradas en determinadas pobla-ciones (típicamente, en blancos caucasianos) y, por lo ge-neral, no se ha demostrado en otros grupos raciales oétnicos (8, 42, 188). Estos hallazgos pueden reflejar dife-rencias en la incidencia de estos genotipos en los distin-tos grupos raciales. Está claro, por lo tanto, que las prue-bas genéticas basadas en estos genes específicos puedenno ser aplicables a todos los pacientes (69). La utilidad dehacer pruebas a nivel poblacional para determinar el PAGprobablemente dependa de la eficacia del tratamiento pe-riodontal, el cumplimiento del paciente con los cuidadosde mantenimiento, la presencia de conocidos factores deriesgo (tales como el tabaquismo) y el coste de someterse
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a dicha prueba (83). El valor de las pruebas genéticas parala identificación de los pacientes de riesgo y la prevenciónde la enfermedad grave se reduce a medida que aumentael cumplimiento con los protocolos de mantenimiento.En una revisión de los estudios que analizan el PAG y laenfermedad periodontal, Greenstein y Hart (69) llegarona la conclusión de que «resulta ambigua la capacidad delas pruebas de sensibilidad genética para prever qué pa-cientes desarrollarán un aumento de sangrado en el son-daje, periodontitis, o pérdida de piezas dentarias o im-plantes dentales». Estos autores señalaron la necesidad derealizar otros ensayos clínicos prospectivos, pues consi-deraron que los datos existentes no eran suficientes paramodificar las pautas de tratamiento del paciente en esosmomentos (69). Cullinan y cols. (32) llegan a la conclusiónde que en su población de pacientes «el genotipo de la IL-1 es un factor de riesgo contribuyente, pero no esencial,para la progresión de la enfermedad periodontal»; ésta esuna conclusión razonable en función de los conocimien-tos actuales.
En contraste con las asociaciones genéticas entre el PAGy la periodontitis crónica, los estudios realizados sobre laperiodontitis agresiva indican que el PAG no está asociadocon este trastorno (42, 87). Además, existen indicios deque el alelo 1 (más que el alelo 2) del SNP +3954 de IL1Bestá asociado al riesgo de periodontitis agresiva (43, 143).Asimismo, se intentaron estudios similares en la perio-dontitis agresiva en una población enteramente afroame-ricana, aunque los autores llegaron a la conclusión de que,debido a la alta frecuencia del alelo 1 del SNP +3954 deIL1B, los estudios del SNP de este polimorfismo no eranútiles en esta población en concreto (188). Asimismo, losestudios de la periodontitis agresiva llevados a cabo enuna población de japoneses no pudieron encontrar nin-guna relación entre la periodontitis agresiva y el genotipocon respecto a los SNP +3945 de IL1B, –511 de IL1B o +4853de IL1A aunque hubo una asociación significativa con elgenotipo del VNTR en el intrón 2 de IL1RN (173). Sin em-bargo, no se encontró ninguna asociación similar con elgenotipo del VNTR intrón 2 de IL1RN en los estudios lle-vados a cabo en el Reino Unido (143).
Se dispone de escasos datos que indiquen que losgenes de las citoquinas fuera del cluster de la IL-1estén asociados con la enfermedad periodontal
Hasta la fecha sólo se ha elaborado un limitado númerode estudios sobre la asociación de los polimorfismos enotros loci genéticos de las citoquinas y la enfermedad pe-riodontal. En un estudio realizado en 134 pacientes conperiodontitis crónica no se encontró asociación entre elSNP –308 de TNFA y la intensidad de la enfermedad (108).Además, Galbraith y cols. (62) estudiaron a 32 pacientescon periodontitis crónica, pero no encontraron asocia-ciones significativas con tres SNP separados (incluido elSNP –308) en la región promotora del gen TNFA. Tampocose halló ninguna asociación significativa con la enferme-
dad en un estudio de cuatro SNP promotores del TNFA(incluidos dos de los SNP estudiados por Galbraith y cols.)en 90 pacientes con periodontitis crónica (30). De modosimilar, no hubo ninguna asociación entre los alelos de unpolimorfismo microsatélite del TNFA y la periodontitisagresiva en un estudio en el que participaron 91 pacien-tes (103). Una investigación de los polimorfismos micro-satélites de repetición en la región promotora de IL10 noreveló ninguna asociación con la periodontitis agresiva endos estudios separados (82, 103). No hubo una asociaciónsignificativa entre el genotipo del TNFA o el genotipo delIL10 y la periodontitis agresiva en una población japonesa(52, 196). Se dispone, no obstante, de ciertas pruebas pre-liminares que indican que el genotipo con respecto al SNP–330 de IL2 puede estar relacionado con la intensidad dela periodontitis agresiva (155).
El diseño del estudio es un factor crítico enlos estudios de asociación genética
Existen muchas razones para recomendar la realizaciónde estudios de asociación de casos y controles en la in-vestigación de las bases genéticas para enfermedades com-plejas comunes tales como la periodontitis. El análisis deenlaces puede ser menos sensible en la detección de losefectos genéticos débiles y requiere una segregación cons-tante a través de generaciones en las familias, lo cual noes siempre posible (116, 148). Además, en el análisis deenlaces, aunque haya varios miembros en cada familia,cada una de las familias posee únicamente un índice únicoy, por lo tanto, representa un solo punto de datos. Los cál-culos electrónicos revelan que el análisis de enlaces re-quiere una muestra de un tamaño mucho mayor que losestudios de asociación (148). En cambio, los estudios deasociación, si son lo suficientemente amplios, pueden serpotenciados y resultar lo suficientemente sensibles paradetectar genes con efectos muy modestos y pueden re-sultar un poderoso auxiliar de los estudios de enlaces, es-pecialmente cuando una región del cromosoma ha sidoidentificada por medio del enlace (17, 116).
Sin embargo, los estudios del PAG como un genotipocandidato en la periodontitis proporcionan sólo un ejem-plo de los estudios de asociación genética que no se re-producen de forma coherente (191). Además, los descu-brimientos de muchos de los estudios de asociación nohan estado apoyados por las pruebas procedentes de losanálisis de enlaces y ello ha suscitado serias preocupa-ciones con respecto al diseño de los estudios para las en-fermedades complejas (17, 191).
Los puntos débiles de los estudios de casos y controlesestán bien documentados. La selección de la muestra y eldiseño del estudio son dos de los elementos cruciales, peroel tamaño de la muestra es de vital importancia y es la ra-zón principal de la dificultad para reproducir los estudiosde asociación de casos y controles (17). Existe una ten-dencia a analizar y publicar los datos basados en peque-ños grupos de pacientes; los estudios basados en muestras
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pequeñas tienen un elevado riesgo de producir asociacio-nes de falsos positivos (errores estadísticos de tipo 1) y defalsos negativos (errores estadísticos de tipo 2). La clavepara comprender los requisitos del tamaño de la muestrade un estudio yace en el cálculo de la potencia estadística(149, 177). El tamaño de la muestra determina la fuerza dela asociación genética que puede ser confiadamente de-tectada. A las muestras más pequeñas se les requiere quedetecten asociaciones con un cociente de posibilidades(odds ratio[CP]) de 4 ó 5. Históricamente, se ha conside-rado que un CP debe ser superior a 3 para ser significativo,pero los resultados actuales procedentes de las enferme-dades complejas (con grandes componentes hereditarios)indican que los CP pronosticados para muchos genes puedeser de 1,5 o inferior (17). Para identificar de un modo fia-ble las asociaciones con valores de CP tan bajos es nece-sario estudiar un número muy grande de pacientes. Estosólo pueden lograrse mediante una colaboración multi-céntrica o la utilización de cohortes seleccionadas de formaprospectiva, como se efectuó en la iniciativa que llevó acabo el Biobank en el Reino Unido (194). Es probable, porlo tanto, que muchos de los estudios publicados de las aso-ciaciones genéticas y la enfermedad periodontal hayan sidoinfravalorados. Los metanálisis de los estudios de asocia-ción genética que comparan los estudios más pequeñoscon aquellos que poseen diseños bien controlados a unaescala más alta han subrayado con énfasis la importanciadel tamaño de la muestra (5, 99).
La estratificación entre poblaciones puede conducir aasociaciones falsas de enfermedades en los estudios decasos y controles (17, 116). Para evitar este problema, loscontroles deben estar estrechamente emparejados con lapoblación de enfermedad. Esto resulta difícil en muchasenfermedades, como la periodontitis, pues la edad de apa-rición de la enfermedad. es variable La periodontitis cró-nica es una enfermedad que exhibe una variabilidad con-tinua y, por consiguiente, los estudios de asociación hancomparado el genotipo con la gravedad dentro de la po-blación de pacientes en lugar de utilizar el modelo tradi-cional de casos y controles. Sin embargo, la mayoría delos estudios de asociación genética de la periodontitis cró-nica han sido estudios transversales y no han permitidola fluctuación longitudinal de la gravedad de la enferme-dad que, con frecuencia, se produce en cada uno de lospacientes. Además, es sumamente difícil diseñar estudiosperiodontales longitudinales que adecuadamente dejenlugar para los factores de riesgo sistémicos conocidos parala enfermedad periodontal, tales como el tabaquismo y elestrés (152) o, por supuesto, los factores de riesgo locales.Junto con esto existe el problema, en los estudios longi-tudinales, de determinar con exactitud si, en el transcursodel tiempo, se está produciendo la enfermedad: la veloci-dad de progresión de la periodontitis crónica es habitual-mente lenta, y la mayoría de las zonas periodontales semantienen estables durante largos periodos de tiempo(168). Se ha desarrollado un modelo estadístico que con-sidera los parámetros del curso de la enfermedad en el
contexto de factores de riesgo múltiples y se lo ha apli-cado a los estudios del PAG y a la enfermedad periodon-tal (32, 57). Es necesario elaborar y aplicar de forma másamplia este tipo de modelos.
Los problemas de la selección de la muestra podríansuperarse rediseñando los estudios de asociación y apar-tándose del modelo de casos y controles. Los estudios decohortes prospectivas (p. ej., Biobank en el Reino Unido)o los tipos alternativos de estudios de asociación basadosen la prueba de desequilibrio de transmisión (transmis-sion disequilibrium test, TDT) pueden superar algunos delos problemas antes citados (17). Para un análisis deta-llado de los modelos alternativos para los estudios del po-limorfismo de la IL-1 y la enfermedad en el ser humano,véase la referencia 65.
En conclusión, los estudios registrados hasta la fechahan sufrido una variedad de problemas: falta de potenciaestadístico y muestras de población pequeñas, criteriosvariables en el diagnóstico de la periodontitis, diseñostransversales, y dificultades para identificar un grupo queactúe como control, debido a la continua variabilidad dela periodontitis crónica y la diferente edad de apariciónde la enfermedad entre los individuos. Por el contrario, laperiodontitis agresiva puede ofrecer algunas ventajas parael estudio, dado que hay menos problemas con el diag-nóstico, la variación del fenotipo y la edad de aparición.Además, existe un elemento genético más claramente de-finido para esta enfermedad (75, 86). Sin embargo, la in-cidencia de la periodontitis agresiva es mucho menor quela de la periodontitis crónica. Para investigar poblacionesde estudio lo suficientemente grandes y emprender estu-dios suficientemente potentes, es esencial la colaboraciónentre los centros. A pesar de este requisito, las asociacio-nes genéticas definidas en los estudios sobre la perio-dontitis agresiva podrían ser valiosas en cuanto a que brin-darían información acerca de la periodontitis crónica, máscomún pero también más variable.
Los estudios del efecto que ejerce el polimorfismogenético sobre la expresión in vitro e in vivo nohan dado resultados constantes
La hipótesis de que los polimorfismos genéticos de lascitoquinas inciden sobre la patogenia de la enfermedadperiodontal podría confirmarse plenamente si se pudieranreproducir a nivel molecular y celular todos los resultadosobtenidos en los estudios experimentales realizados. De-safortunadamente, pocos estudios han documentado ex-perimentos que analicen directamente la relación entre losgenotipos ILI que constituyen el PAG y la expresión de lascitoquinas. Los estudios de las muestras procedentes de33 donantes sanos mostró que la producción de la IL-1por parte de los monocitos, tras la estimulación con lipo-polisacaridos o fitohemaglutininas, está relacionada con elSNP +3954 de IL1B (144). Estos resultados son a menudocitados para confirmar los efectos biológicos del SNP +3954de IL1B y del PAG. Los estudios más recientes, no obstante,no han podido reproducir directamente estos descubri-
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mientos. Por ejemplo, Santtila y cols. (154) encontraron quelos SNP +3954 de IL1B y +511 de IL1B no tienen ningunainfluencia sobre la producción de IL-1 celular mononu-clear en muestras obtenidas de 50 donantes sanos. En unestudio realizado en 30 voluntarios sanos que representa-ban 10 muestras con cada genotipo, Dominici y cols. (47)observaron que, en un estudio que incluyó 55 participan-tes sanos, el SNP +3954 de IL1B no ejerció ningún efectosobre la secreción de IL-1 inducida por lipopolisacáridos.Igualmente, el SNP +3954 de IL1B no influyó sobre la se-creción constitutiva o inducida de la IL-1 en las célulasmononucleares en sangre periférica in vitro ni sobre lasconcentraciones plasmáticas in vivo (187). Los datos pro-cedentes de dos estudios similares indicaron que no ha-bía un incremento estadísticamente significativo en laproducción de IL-1 ocasionado por las células polimor-fonucleares en sangre periférica y bucales de los pacientescon periodontitis crónica en comparación con los contro-les sanos, y la producción de IL-1 no estaba relacionadaal genotipo IL1B +3954 (62, 66).
Se dispone de datos que indican que el genotipo TT (esdecir, dos copias del alelo 2) del SNP en la posición –889de IL1A incide sobre las concentraciones de IL-1 en san-gre total (90). Dominici y cols. emplearon ensayos de tran-sinfección transitoria utilizando construcciones del gen re-portero que contenían secuencias específicas del alelo ycomunicaron que el mismo genotipo TT del SNP –889 deIL1A incrementó la actividad de transcripción de IL1A so-bre el genotipo AA (46). Sin embargo, el efecto sobre lasmagnitudes del ARNm de la IL-1 y las concentracionesplasmáticas de la IL-1 con el tiempo fue escaso e in-constante. Es interesante señalar que la presencia del aleloT en la posición –899 de IL1A crea una zona de consensopara el factor de transcripción Skn-1 (46). Existen muy po-cos estudios que hayan tratado el tema de la influencia delPAG sobre la producción de la IL-1 in vivo. En un estudiosistemático de las respuestas de los monocitos frente a unpanel de estimuladores adecuados, no se encontró nin-guna relación entre el PAG y la producción de IL-1 (121).También, se dispone de pocos estudios sobre el polimor-fismo genético de las citoquinas y las concentraciones invivo de IL-1 en la enfermedad periodontal. En un estudiocon 22 pacientes se estudió la relación que existe entre ge-notipos específicos de la IL-1 y la cantidad de IL-1 en ellíquido crevicular gingival y en los tejidos periodontales(55). Las concentraciones de IL-1 en las bolsas periodon-tales poco profundas fueron superiores en pacientes conPAG que en pacientes sin PAG (tanto antes como despuésdel tratamiento), lo que indica que pueden existir algunasdiferencias fenotípicas locales en la periodontitis crónica,asociadas al genotipo de la IL-1 (55). En realidad, esta su-posición constituyó la base para estudios clínicos en loscuales fueron identificadas las asociaciones entre el PAG yel estado periodontal. El transporte del alelo 2 del SNP –899de IL1B (parte del PAG) se asoció con concentraciones sig-nificativamente aumentadas de IL-1 en el LCG en 46 pa-cientes con periodontitis crónica (165). Sorprendente-
mente, las diferencias en la IL-1 en los pacientes estrati-ficados según el genotipo de IL1A fueron mayores en losno fumadores que en los fumadores «empedernidos», loque presupone un posible papel para los factores exóge-nos en la producción de genes de citoquinas (165). En re-sumen, los datos disponibles de un efecto biológico directode los SNP de la IL-1 que forman el PAG siguen siendo va-riables e incompletos. Es posible que las asociaciones ge-néticas observadas sean el resultado de un desequilibriode enlace con los polimorfismos funcionales en alguna otraparte en el cromosoma 2. A este respecto, existen pruebasde que otros SNP en el locus de IL1A influyen sobre la re-gulación de la IL-1. Por ejemplo, el SNP –31 de IL1B formaparte de una secuencia de la caja TATA (Tata box), y los es-tudios del cambio de movilidad electroforética han de-mostrado que el alelo T de este polimorfismo aumenta invitro las interacciones ADN-proteína en esta zona (51). Asi-mismo, el SNP –31 de IL1B está localizado cerca de la zonade unión de dos factores de proteínas importantes en laregulación de la transcripción de IL1B (106, 199). Se pro-dujo un desequilibrio de enlace casi completo entre el SNP–31 de IL1B y el VNTR en el intrón 2 de IL1RN, y se sugi-rió que IL1B–31T/IL1RN*2 puede constituir un haplotipoproinflamatorio (51). Sin embargo, el SNP –31 de IL1A noinfluye sobre la producción de IL-1 in vitro o in vivo (187).Se dispone de algunos datos que indican que el polimor-fismo VNTR en el intrón 2 de la IL1RN ejerce algún efectosobre la producción de la IL-1. Danis y cols. (35) informa-ron que el alelo de IL1RN*2 estaba asociado con una ele-vada producción de IL-1Ra y una baja producción de IL-1 por parte de monocitos estimulados por el factorestimulante de colonias de granulocitos macrófagos. Sinembargo, en el mismo estudio no pudo demostrarse nin-guna influencia genética sobre la producción de la IL-1 .Estos resultados contrastan con los obtenidos en un estu-dio de las células mononucleares en sangre periférica es-timuladas con forbol éster e ionóforo de calcio A23187, quedemostró que el alelo IL1RN*2 estaba asociado con unaelevada producción de IL-1 (154). Recientemente, un es-tudio muy meticuloso llevado a cabo por Vamvakopoulosy cols. (187) ha proporcionado pruebas de que el genotipocon respecto al polimorfismo VNTR en el intrón 2 de IL1RNejerce un efecto directo en la secreción de IL-1Ra y de IL-1 . Se observó una relación entre las concentraciones plas-máticas de IL-1Ra y de IL-1 , lo que permite suponer unaregulación coordinada de estas citoquinas. Además, losanálisis llevados a cabo in vitro e in vivo indicaron que elalelo IL1RN*1 estaba asociado con altas concentracionesde IL-1 y bajas concentraciones de IL-1Ra. A la inversa,el alelo IL1RN*2 estuvo asociado con bajas concentracio-nes de IL-1 y altas concentraciones de IL-1Ra (187). Hurmey cols. (91) también encontraron que el alelo IL1RN*2 es-taba asociado a elevadas concentraciones de IL-1Ra. Deforma significativa, la influencia del genotipo IL1RN era in-dependiente de otros polimorfismos del gen de la IL-1 yno estaba influido por los modificantes exógenos de la IL-1 , por ejemplo la dexametasona (187). Además, existen
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tres secuencias en la región de repetición del VNTR en elintrón 2 de IL1RN, que posiblemente corresponden a laszonas de enlace para conocidas proteínas reguladoras; porlo tanto, un número variable de repeticiones puede teneruna importancia funcional (174). Sin embargo, Clay y cols.(27) demostraron que el alelo IL1RN*2 no influía sobre laproducción de ARNm específico en las líneas celulares delos queratinocitos. Tomados en conjunto, los datos sugie-ren que el VNTR en el intrón 2 de IL1RN puede desempe-ñar un papel en la regulación de la actividad biológica dela IL-1 , aunque los resultados de los escasos estudios lle-vados a cabo no han sido constantes. Se ha sugerido que,puesto que en estos estudios se emplearon diferentes es-tímulos celulares, es posible que los datos reflejen una re-gulación genética diferencial de las diversas rutas de se-ñalización intracelular que conducen a la regulacióngenética de las citoquinas y a la síntesis de las proteínas(187). El número de genes en el cluster IL-1, el extensopolimorfismo y el alto grado de desequilibrio de enlace através de esta región complican el análisis y la interpreta-ción de los estudios funcionales de los polimorfismos ge-néticos.
En contraste con los genes en el cluster IL-1, el efectodel polimorfismo en el locus del TNFA sobre la produc-ción del TNF- ha sido estudiado con muchísimo más de-talle y sirve como un paradigma para los estudios que tra-tan de la influencia biológica de otros polimorfismosgenéticos de las citoquinas. Tanto los polimorfismos demicrosatélite como los SNP en el locus del TNFA pareceninfluir sobre la producción del TNF- , pero la distinciónde los efectos directos resulta complicada por el signifi-cativo desequilibrio de enlace tanto dentro del locus delTNFA como con los cercanos alelos HLA de las clases I yII (74, 192). De forma significativa, se conoce que existenal menos 10 SNP en la posible región promotora del genTNFA, aunque algunas de las variantes alélicas son raras(74). La mayoría de los estudios realizados in vitro que uti-lizan construcciones de genes reporteros y experimentosque miden la secreción de citoquinas mediante cultivosde células indican que el alelo –308A del TNFA puede au-mentar la transcripción del TNFA y la producción del TNF-
, aunque no todos los estudios han confirmado estos des-cubrimientos (74, 98, 104, 112). Ni los SNP –238 del TNFAni los SNP –308 del TNFA parecen incidir sobre las con-centraciones circulantes del TNF- , lo que refleja, quizásdiferencias entre la regulación local y sistémica de las ci-toquinas (89, 113). Knight y cols. comprobaron las dife-rencias en la interacción del factor de transcripción OCT-1 entre las diferentes variantes alélicas del SNP –376 delTNFA (105). No se encontró, de forma significativa, nin-guna unión a las proteínas en el SNP –238 del TNFA o enel SNP –308 del TNFA, y estos polimorfismos pueden, porlo tanto, influir sobre la producción del TNF- medianteun desequilibrio de enlace con el SNP –376 del TNFA (105).Asimismo, el FN- B se une a la zona del SNP –863 delTNFA cuando el alelo C está presente, pero se inhibe enpresencia del alelo A (185).
Existen pruebas que indican que el polimorfismo de re-petición de microsatélite en el promotor de IL10 influyesobre la producción de IL-10, aunque los datos disponi-bles con respecto a los SNP en el mismo locus son con-tradictorios (31, 56, 123, 184). Parecidas incongruencias sehan registrado en cuanto a la influencia de los polimor-fismos en otros genes de citoquinas, por ejemplo, el genIFNG (19, 145) y el gen IL6 (59, 80, 81).
Por lo tanto, las pruebas con respecto a una relación di-recta entre el polimorfismo del gen de las citoquinas, laregulación de la expresión de citoquinas y los posterioresefectos sobre la inmunorregulación y la enfermedad si-guen siendo incompletas. Es probable que la transcrip-ción de genes y la influencia de las variantes estructura-les sobre este proceso sean dependiente del contexto; deeste modo, la influencia de los polimorfismos genéticosserá diferente en diversos tipos de células en estadios dedesarrollo diferentes y en distintos entornos. Por ejemplo,las investigaciones detalladas que han utilizado los ensa-yos de transinfección transitoria han revelado que la in-fluencia del alelo –308A de TNFA varía de acuerdo con losestímulos proporcionados y el tipo de célula estudiada(112). Los estudios realizados in vitro sobre la expresiónde IL-6 revelan complejas interacciones entre los SNP in-dividuales que comprenden haplotipos comunes (178).También, la producción de IL-6 por las células neonata-les simples (naïve) estuvo influida por el genotipo IL6, aun-que la producción de IL-6 fue independiente del genotipoen los adultos sanos, lo que indica que la IL-6 se encon-traba bajo diferentes influencias inmunorreguladoras encélulas expuestas previamente a antígenos exógenos (100).Este fenómeno también puede explicar las diferentes con-clusiones alcanzadas en estos estudios de distintos siste-mas experimentales individuales. Está claro que resultanecesario llevar a cabo estudios más detallados que im-pliquen el análisis de la interacción de las múltiples zonaspolimórficas y un escrutinio detallado de los reguladoresmoleculares de la transcripción genética utilizando técni-cas más sofisticadas (105, 186).
Resumen y proyecciones futuras
El componente genético de la enfermedad periodontal,el papel patógeno central de las citoquinas y el principiode la variación individual en la experiencia de la enfer-medad son los dogmas de la investigación periodontal. Noobstante, aunque aún no está firmemente establecido, si-gue siendo posible adjudicar al polimorfismo genético delas citoquinas un papel importante en la inmunorregula-ción en la enfermedad periodontal. Los problemas (y al-gunas posibles soluciones) relacionados con los análisisde asociación y los estudios experimentales de los poli-morfismos genéticos de las citoquinas desde el punto devista genético y molecular ya fueron señalados. La res-puesta ante estos desafíos será facilitada por la evoluciónde los campos genómico, proteómico y bioinformático,recientemente creados y en constante evolución.
Polimorfismo e inmunorregulación genética de las citoquinas
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Los avances en la genómica están proporcionando unainformación estructural fundamental sobre el genoma hu-mano y la variación genómica, por ejemplo, la base de da-tos dbSNP (tabla 1) (155, 163). El análisis del complementogenómico entero de cada uno de los SNP humanos en es-tudios de asociación genética basados en la población per-manece fuera de los recursos técnicos y económicos ac-tuales. Sin embargo, la creciente disponibilidad de lastecnologías de alto rendimiento debería llegar a permitirque el análisis de los SNP a lo largo de los múltiples locigenéticos sea un recurso bastante habitual, y ya se estánempezando a llevar a cabo estudios de asociación que in-corporan el análisis de varios miles de polimorfismos degenes (18). La caracterización de la relación física que existeentre cada uno de los SNP en el genoma y el desarrollo deuna cartografía del haplotipo que abarque todo el genomafacilitarán la realización de estudios más detallados sobrelas bases genéticas de la enfermedad humana (61). Porejemplo, los estudios de genotipado dentro de loci indivi-duales han revelado que los haplotipos dentro de regio-nes genéticas particulares contienen SNP informativos ySNP redundantes; la determinación del genotipo de losSNP informativos identifica el haplotipo en ese gen o re-gión del genoma y estos SNP se han denominado «SNPtag haplotipos» (97). El genotipado de los SNPth prometereducir el esfuerzo del genotipado requerido y ayudar alas investigaciones acerca del papel que desempeñan elpolimorfismo y el desequilibrio de enlace a lo largo de am-plias regiones del genoma.
Los avances en las tecnologías capaces de proporcio-nar perfiles de ARNm (transcriptómicos) y perfiles de pro-teínas (proteómicos) en la célula están proporcionandouna extensa información fenotípica con un amplio alcancede aplicaciones en los estudios inmunitarios y patológi-cos de la enfermedad en el ser humano. Las respuestas in-munitarias celulares pueden ahora cartografiarse para in-vestigar los cambios en las redes reguladoras, más que losmediadores individuales, en respuesta a un estímulo de-finido (161). Estas tecnologías prometen facilitar estudiosexhaustivos de las relaciones que existen entre el genotipoy el fenotipo y proporcionarán modelos más sofisticadospara el análisis de los complejos elementos de las enfer-medades humanas (25). Existe una creciente apreciaciónde que la investigación biológica se basa en un procesa-miento eficiente e imaginativo de la información, espe-cialmente en la era posgenómica. Los enfoques bioinfor-máticos han evolucionado a partir del manejo desecuencias de ácido nucleico y proteínas en la investiga-ción de la biología molecular, y ahora se han expandidohacia otras áreas, como la investigación inmunitaria, enla cual el análisis de las complejas redes reguladoras escrucial para la comprensión de las respuestas inmunita-rias en la salud y en la enfermedad (2).
No hay ninguna duda de que actualmente están dadaslas bases tecnológicas para generar y analizar grandes vo-lúmenes de información en la búsqueda de la compren-sión genética y molecular de enfermedades complejas,
como la enfermedad periodontal. No obstante, para ex-plotar con éxito estos avances es necesario dejar de ladoel punto de vista reduccionista, que sostiene un papel cen-tral para las variantes individuales de genes y loci en la sus-ceptibilidad genética hacia las enfermedades complejas.La enfermedad periodontal debería percibirse como unaenfermedad poligénica, en la cual muchas variantes ge-néticas interactuantes contribuyen a la susceptibilidad apadecer la enfermedad. Asimismo, es necesario confec-cionar modelos sofisticados que integren perspectivas mo-dernas sobre la variación genética del genoma, la dinámicanaturaleza de las respuestas inmunitarias del huésped y larelación que existe entre los parámetros inmunitarios y laactividad de la enfermedad (25, 147). Estos modelos tam-bién deben considerar la naturaleza multifactorial de la en-fermedad periodontal y, en particular, la contribución delos factores ambientales, como el tabaquismo. Sin embargo,dado el crítico papel que desempeñan las citoquinas enlas respuestas inmunitarias, la escasa información con-cerniente a la función que ejercen los polimorfismos de lascitoquinas fuera del cluster IL-1 y el limitado conocimientode la regulación de las citoquinas, es probable que los ge-nes de las citoquinas y la regulación inmunitaria perma-nezcan siendo un importante campo de estudio científicoen la investigación periodontal.
Nota
El Ensembl Human Genome Browser (http://www.ensembl.org/Homo_sapiens/) actualmente tiene una in-terfaz fácil de utilizar para acceder a una información de-tallada y actualizada acerca de los SNP y otras variantesgenéticas en el genoma humano, incluidas las del locusgenético de las citoquinas.
Periodontology 2000, Vol. 35, 2004, 158-182
Bibliografía
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