Health disparities persist across race/

The role of thyroid hormone metabolism in clinical outcomes of the critically ill remains unclear.Using preclinical models of acute lung injury (ALI), we assessed the gene and protein expression of type 2 deiodinase (DIO2), a key driver for synthesis of biologically active triiodothyronine, and addressed potential association of DIO2 genetic variants with ALI in a multiethnic cohort.DIO2 gene and protein expression levels in murine lung were validated by microarrays and immunoblotting.Lung injury was assessed by levels of bronchoalveolar lavage protein and leukocytes.Single-nucleotide polymorphisms were genotyped and ALI susceptibility association assessed.Significant increases in both DIO2 gene and D2 protein expression were observed in lung tissues from murine ALI models (LPS-and ventilator-induced lung injury), with expression directly increasing with the extent of lung injury.Mice with reduced levels of DIO2 expression (by silencing RNA) demonstrated reduced thyroxine levels in plasma and increased lung injury (increased bronchoalveolar lavage protein and leukocytes), suggesting a protective role for DIO2 in ALI.The G (Ala) allele of the Thr92Ala coding single-nucleotide polymorphism (rs225014) was protective in severe sepsis and severe sepsis-associated ALI after adjustments for age, sex, and genetic ancestry in a logistic regression model in European Americans.Our studies indicate that DIO2 is a novel ALI candidate gene, the nonsynonymous Thr92Ala coding variant of which confers ALI protection.Increased DIO2 expression may dampen the ALI inflammatory response, thereby strengthening the premise that thyroid hormone metabolism is intimately linked to the integrated response to inflammatory injury in critically ill patients.

The genetic mechanisms underlying the susceptibility to acute respiratory distress syndrome (ARDS) are poorly understood. We previously demonstrated that sphingosine 1-phosphate (S1P) and the S1P receptor S1PR3 are intimately involved in lung inflammatory responses and vascular barrier regulation. Furthermore, plasma S1PR3 protein levels were shown to serve as a biomarker of severity in critically ill ARDS patients. This study explores the contribution of single nucleotide polymorphisms (SNPs) of the S1PR3 gene to sepsis-associated ARDS. S1PR3 SNPs were identified by sequencing the entire gene and tagging SNPs selected for case-control association analysis in African- and ED samples from Chicago, with independent replication in a European case-control study of Spanish individuals. Electrophoretic mobility shift assays, luciferase activity assays, and protein immunoassays were utilized to assess the functionality of associated SNPs. A total of 80 variants, including 29 novel SNPs, were identified. Because of limited sample size, conclusive findings could not be drawn in African-descent ARDS subjects; however, significant associations were found for two promoter SNPs (rs7022797 -1899T/G; rs11137480 -1785G/C), across two ED samples supporting the association of alleles -1899G and -1785C with decreased risk for sepsis-associated ARDS. In addition, these alleles significantly reduced transcription factor binding to the S1PR3 promoter; reduced S1PR3 promoter activity, a response particularly striking after TNF-α challenge; and were associated with lower plasma S1PR3 protein levels in ARDS patients. These highly functional studies support S1PR3 as a novel ARDS candidate gene and a potential target for individualized therapy.

Background Toll-like receptors (TLRs) are critical components for host pathogen recognition and variants in genes participating in this response influence susceptibility to infections. Recently, TLR1 gene polymorphisms have been found correlated with whole blood hyper-inflammatory responses to pathogen-associated molecules and associated with sepsis-associated multiorgan dysfunction and acute lung injury (ALI). We examined the association of common variants of TLR1 gene with sepsis-derived complications in an independent study and with serum levels for four inflammatory biomarkers among septic patients. Methodology/Principal Findings Seven tagging single nucleotide polymorphisms of the TLR1 gene were genotyped in samples from a prospective multicenter case-only study of patients with severe sepsis admitted into a network of intensive care units followed for disease severity. Interleukin (IL)-1β, IL-6, IL-10, and C-reactive protein (CRP) serum levels were measured at study entry, at 48 h and at 7th day. Alleles -7202G and 248Ser, and the 248Ser-602Ile haplotype were associated with circulatory dysfunction among severe septic patients (0.001≤p≤0.022), and with reduced IL-10 (0.012≤p≤0.047) and elevated CRP (0.011≤p≤0.036) serum levels during the first week of sepsis development. Additionally, the -7202GG genotype was found to be associated with hospital mortality (p = 0.017) and ALI (p = 0.050) in a combined analysis with European Americans, suggesting common risk effects among studies. Conclusions/Significance These results partially replicate and extend previous findings, supporting that variants of TLR1 gene are determinants of severe complications during sepsis.

Clinical observations and animal models provide evidence that the development of acute lung injury (ALI), a phenomenon of acute diffuse lung inflammation in critically ill patients, is influenced by genetic factors. Association studies are the main tool for exploring common genetic variations underlying ALI susceptibility and/or outcome. We aimed to assess the quality of positive genetic association studies with ALI susceptibility and/or outcome in adults in order to highlight their consistency and major limitations.We conducted a broad PubMed literature search from 1996 to June 2008 for original articles in English supporting a positive association (P < or = 0.05) of genetic variants contributing to all-cause ALI susceptibility and/or outcome. Studies were evaluated based on current recommendations using a 10-point quality scoring system derived from 14 criteria, and the gene was considered as the unit of replication. Genes were also categorized according to biological processes using the Gene Ontology.Our search identified a total of 29 studies reporting positive findings for 16 genes involved mainly in the response to external stimulus and cell signal transduction. The genes encoding for interleukin-6, mannose-binding lectin, surfactant protein B, and angiotensin-converting enzyme were the most replicated across the studies. On average, the studies had an intermediate quality score (median of 4.62 and interquartile range of 3.33 to 6.15).Although the quality of association studies seems to have improved over the years, more and better designed studies, including the replication of previous findings, with larger sample sizes extended to population groups other than those of European descent, are needed for identifying firm genetic modifiers of ALI.

Despite the limited genetic heterogeneity of Spanish populations, substantial evidences support that historical African influences have not affected them uniformly. Accounting for such population differences might be essential to reduce spurious results in association studies of genetic factors with disease. Using ancestry informative markers (AIMs), we aimed to measure the African influences in Spanish populations and to explore whether these might introduce statistical bias in population-based association studies.We genotyped 93 AIMs in Spanish (from the Canary Islands and the Iberian Peninsula) and Northwest Africans, and conducted population and individual-based clustering analyses along with reference data from the HapMap, HGDP-CEPH, and other sources. We found significant differences for the Northwest African influence among Spanish populations from as low as ≈ 5% in Spanish from the Iberian Peninsula to as much as ≈ 17% in Canary Islanders, whereas the sub-Saharan African influence was negligible. Strikingly, the Northwest African ancestry showed a wide inter-individual variation in Canary Islanders ranging from 0% to 96%, reflecting the violent way the Islands were conquered and colonized by the Spanish in the XV century. As a consequence, a comparison of allele frequencies between Spanish samples from the Iberian Peninsula and the Canary Islands evidenced an excess of markers with significant differences. However, the inflation of p-values for the differences was adequately controlled by correcting for genetic ancestry estimates derived from a reduced number of AIMs.Although the African influences estimated might be biased due to marker ascertainment, these results confirm that Northwest African genetic footprints are recognizable nowadays in the Spanish populations, particularly in Canary Islanders, and that the uneven African influences existing in these populations might increase the risk for false positives in association studies. Adjusting for population stratification assessed with a few dozen AIMs would be sufficient to control this effect.

Summary Background Genetic susceptibility to asthma is currently linked to a handful of genes which have a limited ability to predict the overall disease risk, suggesting the existence of many other genes involved in disease development. Accumulated evidence from association studies in genes related by biological pathways could reveal novel asthma genes. Objective To reveal novel asthma susceptibility genes by means of a pathway‐based association study. Methods Based on summary data from a previous a genomewide association study ( GWAS ) of asthma, we first identified significant biological pathways using a gene‐set enrichment analysis. We then mapped all tested single nucleotide polymorphisms ( SNP s) on the genes contributing to significant pathways and prioritized those with a disproportionate number of nominal significant associations for further studies. For those prioritized genes, association studies were performed for selected SNP s in independent case–control samples ( n = 1765) using logistic regression models, and results were meta‐analysed with those from the GWAS . Results Two biological processes were significantly enriched: the cytokine–cytokine receptor interaction ( P = 0.002) and the Wnt signalling ( P = 0.012). From the 417 genes interacting in these two pathways, 10 showed an excess of nominal associations, including a known asthma susceptibility locus (encoding SMAD family member 3) and other novel candidate genes. From the latter, association studies of 14 selected SNP s evidenced replication in a locus near the frizzled class receptor 6 ( FZD 6 ) gene ( P = 9.90 × 10 −4 ), which had a consistent direction of effects with the GWAS findings (meta‐analysed odds ratio = 1.49; P = 5.87 × 10 −6 ) and was in high linkage disequilibrium with expression quantitative trait loci in lung tissues. Conclusions and Clinical Relevance This study revealed the importance of two biological pathways in asthma pathogenesis and identified a novel susceptibility locus near Wnt signalling genes.

Sepsis is the most common cause of acute lung injury (ALI), leading to organ dysfunction and death in critically ill patients.Previous studies associated variants of interleukin-1 receptor-associated kinase genes (IRAKs) with differential immune responses to pathogens and with outcomes during sepsis, and revealed that increased expression levels of the IRAK3 gene were correlated with poor outcomes during sepsis.Here we explored whether common variants of the IRAK3 gene were associated with susceptibility to, and outcomes of, severe sepsis.After our discovery of polymorphism, we genotyped a subset of seven single-nucleotide polymorphisms (SNPs) in 336 population-based control subjects and 214 patients with severe sepsis, collected as part of a prospective study of adults from a Spanish network of intensive care units.Whereas IRAK3 SNPs were not associated with susceptibility to severe sepsis, rs10506481 showed a significant association with the development of ALI among patients with sepsis (P 5 0.007).The association remained significant after adjusting for multiple comparisons, population stratification, and clinical variables (odds ratio, 2.50; 95% confidence interval, 1.15-5.47;P 5 0.021).By imputation, we revealed three additional SNPs independently associated with ALI (P , 0.01).One of these (rs1732887) predicted the disruption of a putative human-mouse conserved transcription factor binding site, and demonstrated functional effects in vitro (P 5 0.017).Despite the need for replication in independent studies, our data suggest that common SNPs in the IRAK3 gene may be determinants of sepsis-induced ALI.

The acute respiratory distress syndrome (ARDS) is a severe inflammatory disease manifested as a result of pulmonary and systemic responses to several insults. It is now well accepted that genetic variation influences these responses. However, little is known about the genes that are responsible for patient susceptibility and outcome of ARDS. Methodological flaws are still abundant among genetic association studies with ARDS and here, we aimed to highlight the quality criteria where the standards have not been reached, to expose the associated genes to facilitate replication attempts, and to provide quick-reference guidance for future studies. We conducted a PubMed search from January 2008 to September 2012 for original articles. Studies were considered if a statistically significant association was declared with either susceptibility or outcomes of all-cause ARDS. Fourteen criteria were used for evaluation and results were compared to those from a previous quality assessment report. Significant improvements affecting study design and statistical analysis were detected. However, major issues such as adjustments for the underlying population stratification and replication studies remain poorly addressed.

Acute lung injury (ALI) is a severe inflammatory process of the lung. The only proven life-saving support is mechanical ventilation (MV) using low tidal volumes (LVT) plus moderate to high levels of positive end-expiratory pressure (PEEP). However, it is currently unknown how they exert the protective effects. To identify the molecular mechanisms modulated by protective MV, this study reports transcriptomic analyses based on microarray and microRNA sequencing in lung tissues from a clinically relevant animal model of sepsis-induced ALI. Sepsis was induced by cecal ligation and puncture (CLP) in male Sprague-Dawley rats. At 24 hours post-CLP, septic animals were randomized to three ventilatory strategies: spontaneous breathing, LVT (6 ml/kg) plus 10 cmH2O PEEP and high tidal volume (HVT, 20 ml/kg) plus 2 cmH2O PEEP. Healthy, non-septic, non-ventilated animals served as controls. After 4 hours of ventilation, lung samples were obtained for histological examination and gene expression analysis using microarray and microRNA sequencing. Validations were assessed using parallel analyses on existing publicly available genome-wide association study findings and transcriptomic human data. The catalogue of deregulated processes differed among experimental groups. The 'response to microorganisms' was the most prominent biological process in septic, non-ventilated and in HVT animals. Unexpectedly, the 'neuron projection morphogenesis' process was one of the most significantly deregulated in LVT. Further support for the key role of the latter process was obtained by microRNA studies, as four species targeting many of its genes (Mir-27a, Mir-103, Mir-17-5p and Mir-130a) were found deregulated. Additional analyses revealed 'VEGF signaling' as a central underlying response mechanism to all the septic groups (spontaneously breathing or mechanically ventilated). Based on this data, we conclude that a co-deregulation of 'VEGF signaling' along with 'neuron projection morphogenesis', which have been never anticipated in ALI pathogenesis, promotes lung-protective effects of LVT with high levels of PEEP.