Immunogenetics of Childhood Type 1 Diabetes in Immigrant Patients in Sweden. Migration Studies on Type 1 Diabetes

Abstract

This thesis examined whether the offspring of immigrants (non-Swedes) to Sweden are at increased risk of Type 1 Diabetes (T1D) when they are born or live in Sweden. It also evaluated if their T1D and T2D-related genes differed from Swedish patients and whether this genetic heritage determined the types and existence of islet autoantibodies at time of diagnosis and affected the classification of diabetes.

A total of 3451 (55% males) newly diagnosed T1D patients (<18 y) were recruited from the Better Diabetes Diagnosis (BDD) study. We calculated the “patients/105/y” rate of confirmed T1D, which was 14 (95%CI: 13-15) among non-Swedes (8% of total) compared to 22 (95% CI: 21-23) for Swedes (66%). The rate for non-Swedes was at least 2 times higher than the mean incidence rates for countries of parents’ origins. Non-Swedes had predominately GAD65A (64%) in association with DQ2, which prevailed in the non-Swedes (34%, OR=1.5) compared to Swedes (15%). The Swedes had more multiple (>=2) autoantibodies and IA-2A in association with the dominant DQ8 and 2/8. The ZnT8-WA (38%) found less in non-Swedes compared to Swedes (50%), consistent with lower frequency in the non-Swedes (37%) of the SLC30A8 CT+TT than in Swedes (54%). The ZnT8-RA (57% and 58%, respectively) did not differ despite a higher frequency of CC (RR) genotypes in non-Swedes (63%) compared to Swedes (46%). In non-Swedes only, the prevailing DQ2/X (40%) compared to Swedes (14%) was negatively associated with ZnT8-WA (p=0.008) and ZnT8-QA (p=0.03) but not ZnT8-RA (p=0.26). Molecular simulation showed non-binding of the relevant ZnT8R peptide to DQ2 explaining in part the possible lack of tolerance to ZnT8-R by DQ2. The DQ8 and DQ6.4 had stronger binding epitopes outside the polymorphic site at amino acid position 325. The INS-SNP rs689 A/A genotype contributed T1D risk in non-Swedes (65%), though less than Swedes (72%). IAA were predicted by A/A (OR=3.5) but negatively associated with increasing age at diagnosis (OR=0.1) and HLA-DQ2 regardless of ethnic background (OR=0.6) explaining, in addition to INS T/T, the lower IAA in non-Swedes. In the

Swedes only, IAA were associated with DQ2/8 (40%) and 8/x (32%), which were also stronger predictors of IAA at a younger age than INS genotypes. Non-Swedes were further subdivided into non-Europeans (n=148, 63%) and European-descent (n=86, 37%). Non-European had less T1D risk genes (HLA DQ and PTPN22) and more T2D risk genes (SLC30A8 and FTO genes), therefore they were more prone to be autoantibody-negative (11% compared to 8% in Europeans and 6% in Swedes)and had less multiple autoantibodies (64%% compared to 81% in Europeans and 79% in Swedes).

Our data suggest that immigrants from low incidence countries (80% were born in Sweden), especially non-Europeans, are exposed to higher T1D in Sweden, because their genetic heritage affected by the Swedish environment. Non-European immigrants develop T1D in Sweden with lesser T1D-related genes but more T2D-related genes and less islet autoantibodies when compared to Europeans and native Swedes.

Abstract (Swedish)

Popular Abstract in Swedish

Syfte

Syftet med denna avhandling var att undersöka om barn födda i Sverige till invandrare (icke-Svenskar) hade en ökad risk för typ 1 diabetes (T1D) och om immunogenetiska markörer för T1D (HLA och icke-HLA genetiska faktorer samt ö-cellsantikroppar) skiljde sig från svenska T1D barn (Svenskar). Målsättningen var också att analysera ärftliga förutsättningar (T1D och T2D samt övervikt) hos icke-Svenskar i förhållande till klassificering av diabetes och i relation till förekomst av ö-cellsantikroppar vid diagnos av T1D.



Metoder

Totalt analyserades från Bättre Diabetes Diagnos (BDD) studien, 3686 (55% pojkar) patienter med barn- och ungdomsdiabetes (<18 år). Patienterna diagnosticerades under tiden maj 2005 - januari 2011. Nära 94% (n=34521) klassificerades med T1D och totalt hade 2964 av dessa T1D patienter också fullständiga uppgifter om autoimmuna markörer och födelseland. Patienterna delades upp efter födekseland för deras föräldrar och far- och morföräldrar i icke-Svenskar (7%), Svenskar (73%) och svenskar med blandad bakgrund (20%). I den senare gruppen utgjorde Svensk-Finska familjer den största gruppen. Svenskar med blandad bakgrund delades därför upp i Svensk-Finnar (6%) och Svenskar-Andra (14%). Födelseland samt andra demografiska uppgifter inklusive sjukdomar i familjen inhämtades med hjälp av frågeformulär som blev ifyllt i samband med att barnet insjuknade. Icke-Svenskar definierades som patienter födda till föräldrar och far- och morföräldrar som samtliga var födda i ett annat land. Svenskar definierades som patienter födda till föräldrar och far- och morföräldrar som samtliga var födda i Sverige. Två huvudgrupper kunde identifieras bland icke-Svenskar. Mellanöstern och Nordafrika (den sk. MENA gruppen, 58%) och sydöstra Europa (24%). Gruppen med icke-Svenskar delades därför upp i icke-Europeiska (n=148; 63%) och europeiska (n=86; 37%) invandrare.

Torkat blod på filterpapper (sk. Dried Blood Spots eller DBS) användes för att bestämma HLA-DQ genotyper. DNA extraherat från blodprov användes för genotypning av icke-HLA gener (SLC30A8, INS SNP rs689, PTPN22 och FTO). Blodprov togs inom tre dagar efter diagnos av diabetes. Serum analyserades för ö-cells autoantikroppar (IAA, GAD65A, IA-2A, ZnT8-RA, ZnT8-WA and ZnT8-QA). Molekylär modellering användes för att undersöka ZnT8 proteinets tre varianter på position 325 (R; W; and Q) för epitoper som skulle kunna binda till HLA-DQ2, HLA-DQ8, HLA-DQ2trans och HLA-DQ8trans heterodimerer.





Resultat: arbete I-IV



Arbete I

Incidensen av T1D var 14 (95%CI: 13-15) patienter/105/år bland icke-Svenskar (8% av alla patienter) jämfört med 22 (95% CI: 21-23) för svenskar (66%). Incidensen för icke-Svenskar var minst dubbelt så stor än medelincidensen i ursprungsländerna. DQ2, DQ8, eller bägge, fanns hos 89% av Svenskar och 82% av icke-Svenskar. DQ2 var vanligare hos icke-Svenskar (34%, OR=1.5 (95% CI: 1.0–2.0)) jämfört med Svenskar ( 15%; p<0.04). DQ8 var vanligast hos Svenskar (43%, p<0.0001) och Svensk-Finnar (53% p<0.0001) jämfört med icke-Svenskar (27%). GAD65A var vanligare hos icke-Svenskar (64%, p<0.02) och Svenskar (58%, p<0.04) jämfört med Svensk-Finnar (48%). GAD65A var associerade med DQ2 hos både icke-Svenskar (p<0.02) och Svenskar (p<0.0001). IA-2A var vanligast hos Svenskar (p<0.001) och var associerat med DQ8. Multipla (≥2) ö-cells autoantikroppar var vanligare hos Svenskar än icke-Svenskar (p<0.04) och var associerat med såväl DQ8 (p<0.0001) som DQ2/8 (p<0.001).



Arbete II

Autoimmun (≥1 ö-cells autoantikropp) T1D undersöktes för ärftlig koppling till SLC30A8 och till ZnT8A. Icke-Svenskar (n=212) hade lägre frekvens av ZnT8-WA (38%) jämfört med Svenskar(50%) vilket förklarades av en lägre frekvens hos icke-Svenskar (37%) av SLC30A8 CT+TT (RW+WW) jämfört med Svenskar (54%). ZnT8-RA (respektive 57% and 58%) skiljde sig inte trots att CC (RR) genotypen hos icke-Svenskar (63%) var vanligare än hos Svenskar (46%). Skillnaden i ZnT8RA frekvens tycktes förklaras av HLA-DQ. Hos icke-Svenskar dominerade således DQ2/X (40%) jämfört med Svenskar (14%) och denna genotyp visade också en negativ association med både ZnT8WA och ZnT8QA men inte med ZnT8RA. Molekylär modellering visade att den relevanta ZnT8R epitopen sannolikt inte binder till en DQ2 heterodimer. Detta skulle kunna förklara varför immunologisk tolerans mot ZnT8R inte utvecklas hos DQ2 personer. Både DQ8 och DQ6.4 visade starka bindingsepitoper men dessa låg samtliga utanför position 325.





Arbete III

Insulingenens (INS) bidrag till risk för T1D och eventuella interaktioner med HLA-DQ och IAA undersöktes hos icke-Svenskar och Svenskar. SNP rs689 användes som en genetisk markör för tidigare rapporterade INS-VNTR (A: class I och T: class III). INS-A/A bidrog till T1D risk hos både icke-Svenskar (65%) och Svenskar (72%) medan A/T var vanligare hos icke-Svenskar (32%) än Svenskar (24%). A/A var associerat med IAA hos Svenskar (37%) men inte hos icke-Svenskar (32%). T/T var dominant skyddande hos icke-Svenskar och negativt associerat till IAA hos Svenskar (15%). Risken för IAA var högst hos A/A (OR=3.5) och hos yngre patienter men IAA var negativt associerat med DQ2 hos samtliga grupper (OR=0.6). DQ2/8 (40%) och DQ8/x (32%) var associerade med IAA bara hos Svenskar och utgjorde en högre risk för IAA jämfört med INS genotypen.



Arbete IV

Icke-Svenskar delades in i icke-Europeer (n=148, 63%) och Europeer (n=86, 37%) för att undersöka genetiska förutsättningar för olika fenotyper av T1D. Icke-Europeer hade oftare DQ2 (46%) jämfört med Europeer (27%) och Svenskar (15%). Patienter som varken hade DQ2 eller DQ8 (DQx/x) var vanligare hos icke-Europeer (26%) jämfört med Europeer (23%) och Svenskar (14%). Icke-Europeer var därför oftare negativa för ö-cells autoantikroppar jämfört med Europeer och Svenskar (11%, 8% and 6%). De var också mindre benägna att ha multipla (≥2-6) ö-cells autoantikroppar (64%, 81% och 79%). Icke-Europeer hade fler T2D och obesitas-relaterade fenotyper. PTPN22 (R620W) risk genotyper (CT+TT) var ovanliga hos icke-Europeer (5%) jämfört med 14% hos Europeer och 35% hos Svenskar medan SLC30A8 CC genotypen var vanligare (72%, 50% och 46%). FTO AA risk genotypen var också vanligare hos icke-Europeer jämfört med Europeer och Svenskar (24%, 14% och17%). Icke-Europeer rapporterade oftare T1D än de andra två grupperna.



Konklusioner



Etniskt ursprung påverkar den ärftliga risken för T1D hos barn som föds i Sverige till invandrare. Skillnader i ärftlig risk påverkar också skillnader i typ och antal av ö-cells autoantikroppar. Den relativt låga ärftliga risken för T1D (HLA-DQ samt icke-HLA gener) hos icke-Svenskar jämfört med Svenskar skulle därför framför allt påverkas av de ”diabetogena” omgivningsfaktorer som finns i Sverige. Denna inverkan skulle i sin tur påverkas av risk faktorer för T2D eller övervikt som fanns i större utsträckning hos icke-Svenskar. Fortsatta studier av mer homogena invandrargrupper skulle kunna identifiera dessa omgivningsfaktorer och ge en bättre förståelse av T1D naturalförlopp. Studier av invandare är fortsatt ett viktigt redskap att förstå T1D orsak och sjukdomsförlopp.

• author: Delli, Ahmed
• supervisor: Åke Lernmark; Bengt Lindblad; Annelie Carlsson
• opponent: Professor Joner, Geir, University of Oslo, Norway
• organization: Celiac Disease and Diabetes Unit (research group); LUDC (Lund University Diabetes Centre)-lup-obsolete (research group); EXODIAB: Excellence of Diabetes Research in Sweden
• publishing date: 2012
• type: Thesis
• publication status: published
• subject: Clinical Medicine
• keywords: Diabetes, Type 1 Diabetes, Childhood, Human Leukocyte Antigen (HLA), Islet autoantibodies, Zinc Transporter 8 (ZnT8), Islet antigen (IA2-), Glutamic Acid Decarboxylase 65 (GAD65, Insulin, Migration.
• in: Lund University Faculty of Medicine Doctoral Dissertation Series
• volume: 2013:14
• pages: 91 pages
• defense location: Jubileumsaulan, entrance 59, Skåne University Hospital (SUS), Malmö.
• defense date: 2012-02-17 13:00:00
• ISSN: 1652-8220
• ISBN: 978-91-86871-76-5
• language: English
• LU publication?: yes
• id: bd23b7ea-8fb1-4141-863a-739662ed2dea (old id 4002691)
• date added to LUP: 2016-04-01 12:57:15
• date last changed: 2019-05-22 00:23:45