Pharmacogenetics of SLCO1B1: Population genetics and effect on statins

Kohonneiden kolesterolipitoisuuksien alentamisessa käytettävien statiinien hyödyt sydän- ja verisuonisairauksien estossa on vahvasti osoitettu ja niiden käyttö on niin Suomessa kuin muuallakin maailmassa kasvanut voimakkaasti – Suomessa statiininkäyttäjiä on noin 600 000. Statiinilääkitys on pitkäaikaisessakin käytössä melko hyvin siedetty, mutta yleisimpinä haittavaikutuksina voi ilmetä lihasheikkoutta, -kipua ja -kramppeja, jotka voivat edetä jopa henkeä uhkaavaksi lihasvaurioksi. Lihashaittariski suurenee suhteessa statiiniannokseen ja plasman statiinipitoisuuksiin. Statiinien plasmapitoisuuksissa, tehossa ja haittavaikutusten ilmenemisessä on suuria potilaskohtaisia eroja. SLCO1B1-geenin koodaama OATP1B1-kuljetusproteiini kuljettaa monia elimistön omia aineita ja lääkeaineita verenkierrosta solukalvon läpi maksasoluun, mm. statiineja, joiden kolesterolia alentava vaikutus ja poistuminen elimistöstä tapahtuvat pääosin maksassa. Erään SLCO1B1-geenin nukleotidimuutoksen (c.521T>C) tiedetään heikentävän OATP1B1:n kuljetustehoa. Tässä väitöskirjatyössä selvitettiin SLCO1B1-geenin perinnöllistä muuntelua suomalaisilla ja eri väestöissä maailmanlaajuisesti. Lisäksi selvitettiin SLCO1B1:n muunnosten vaikutusta eri statiinien pitoisuuksiin (farmakokinetiikka) ja vaikutuksiin (farmakodynamiikka) sekä kolesteroliaineenvaihduntaan. Näihin tutkimuksiin valittiin SLCO1B1-genotyypin perusteella terveitä vapaaehtoisia koehenkilöitä, joille annettiin eri päivinä kerta-annos kutakin tutkittavaa statiinia: fluvastatiinia, pravastatiinia, simvastatiinia, rosuvastatiinia ja atorvastatiinia. Verinäytteistä määritettiin plasman statiinien ja niiden aineenvaihduntatuotteiden sekä kolesterolin ja sen muodostumista ja imeytymistä kuvaavien merkkiaineiden pitoisuuksia. Toiminnallisesti merkittävien SLCO1B1-geenimuunnosten esiintyvyydessä todettiin suuria eroja eri väestöjen välillä. Suomalaisilla SLCO1B1 c.521TC-genotyypin (geenimuunnos toisessa vastinkromosomissa) esiintyvyys oli noin 32 % ja SLCO1B1 c.521CC-genotyypin (geenimuunnos molemmissa vastinkromosomeissa) esiintyvyys noin 4 %. Globaalisti geenimuunnosten esiintyvyys korreloi maapallon leveyspiirien kanssa siten, että matalaan transportteriaktiivisuuteen johtavat muunnokset olivat yleisimpiä pohjoisessa ja korkeaan aktiivisuuteen johtavat päiväntasaajan lähellä asuvilla väestöillä. SLCO1B1-genotyypillä oli merkittävä vaikutus statiinien plasmapitoisuksiin lukuun ottamatta fluvastatiinia. Simvastatiinihapon plasmapitoisuudet olivat keskimäärin 220 %, atorvastatiinin 140 %, pravastatiinin 90 % ja rosuvastatiinin 70 % suuremmat c.521CC-genotyypin omaavilla koehenkilöillä verrattuna normaalin c.521TT-genotyypin omaaviin. Genotyypillä ei ollut merkittävää vaikutusta minkään statiinin tehoon tässä kerta-annostutkimuksessa, mutta geenimuunnoksen kantajilla perustason kolesterolisynteesinopeus oli suurempi. Tulokset osoittavat, että SLCO1B1 c.521T>C geenimuunnos on varsin yleinen suomalaisilla ja muilla ei-afrikkalaisilla väestöillä. Tämä geenimuunnos voi altistaa erityisesti simvastatiinin, mutta myös atorvastatiinin, pravastatiinin ja rosuvastatiinin, aiheuttamille lihashaitoille suurentamalla niiden plasmapitoisuuksia. SLCO1B1:n geenimuunnoksen testaamista voidaan tulevaisuudessa käyttää apuna valittaessa sopivaa statiinilääkitystä ja -annosta potilaalle, ja näin parantaa sekä statiinihoidon turvallisuutta että tehoa.

Circadian Rhythm Disruptions and Health

The doctoral thesis defined connections between circadian rhythm disruptions and health problems. Sleep debt, jet-lag, shift work, as well as transitions into and out of the daylight saving time may lead to circadian rhythm disruptions. Disturbed circadian rhythm causes sleep deprivation and decrease of mood and these effects may lead to higher accident rates and trigger mental illnesses. Circadian clock genes are involved in the regulation of the cell cycle and metabolism and thus unstable circadian rhythmicity may also lead to cancer development. In publications I-III it was explored how transitions into and out of the daylight saving time impact the sleep efficiency and the rest-activity cycles of healthy individuals. Also it was explored whether the effect of transition is different in fall as compared to spring, and whether there are subgroup specific differences in the adjustment to transitions into and out of daylight saving time. The healthy participants of studies I-III used actigraphs before and after the transitions and filled in the morningness-eveningness and seasonal pattern assessment questionnaires. In publication IV the incidence of hospital-treated accidents and manic episodes was explored two weeks before and two weeks after the transitions into and out of the daylight saving time in years 1987-2003. In publication V the relationship between circadian rhythm disruption and the prevalence of Non-Hodgkin lymphoma was studied. The study V consisted of all working aged Finns who participated in the national population census in 1970. For our study, all the cancers diagnosed during the years 1971-1995 were extracted from the Finnish Cancer Register and linked with the 1970 census files. In studies I-III it was noticed that transitions into and out of the daylight saving time disturbs the sleep-wake cycle and the sleep efficiency of the healthy participants. We also noticed that short sleepers were more sensitive than long sleepers for sudden changes in the circadian rhythm. Our results also indicated that adaptation to changes in the circadian rhythm is potentially sex, age and chronotype-specific. In study IV no significant increase in the occurrence of hospital treated accidents or manic episodes was noticed. However, interesting observations about the seasonal fluctuation of the occurrence rates of accidents and manic episodes were made. Study V revealed that there might be close relationship between circadian rhythm disruption and cancer. The prevalence of Non-Hodgkin lymphoma was the highest among night workers. The five publications included in this thesis together point out that disturbed circadian rhythms may have adverse effect on health. Disturbed circadian rhythms decrease the quality of sleep and weaken the sleep-wake cycle. A continuous circadian rhythm disruption may also predispose individuals to cancer development. Since circadian rhythm disruptions are common in modern society they might have a remarkable impact on the public health. Thus it is important to continue circadian rhythm research so that better prevention and treatment methods can be developed. Keywords: Circadian rhythm, daylight saving time, manic episodes, accidents, Non-Hodgkin lymphoma 11