How to manage rheumatoid arthritis according to classic biomarkers and polymorphisms?

Karim Mowla , Mohammad Amin Saki , Mohammad Taha Jalali , Zeinab Deris Zayeri

Front. Biol. ›› 2017, Vol. 12 ›› Issue (3) : 183 -191.

PDF (438KB)
Front. Biol. ›› 2017, Vol. 12 ›› Issue (3) : 183 -191. DOI: 10.1007/s11515-017-1452-4
REVIEW
REVIEW

How to manage rheumatoid arthritis according to classic biomarkers and polymorphisms?

Author information +
History +
PDF (438KB)

Abstract

OBJECTIVES: Single nucleotide polymorphisms (SNPs), genetic background, and epigenetics play important roles in rheumatoid arthritis (RA). These factors can be useful in RA diagnosis, prognosis, and treatment response evaluation, particularly with the growing trends in personalized medicine. Therefore, categorizing classic genes and SNPs in RA can present an appropriate guideline for RA management.

DISCUSSION: Prognostic and diagnostic biomarkers play important roles in RA diagnosis and treatment. Categorizing SNPs is not an easy process yet, but selecting classic SNPs can be useful worldwide, according to basic similarities that exist in genomes. In this review, we compiled some of these RA-associated SNPs and biomarkers in a table, according to newly identified factors. The role of epigenetics in RA is undeniable; using epigenetic biomarkers like histone deacetylase (HDACs) can be useful in RA diagnosis and treatment. miRs such as miR-146a, miR-155, and miR-222 are useful in diagnosis and can be used in treatment by interfering with other factors’ functions. Interleukins (ILs) seem to be good prognostic and diagnostic markers and can be targeted in RA treatment.

CONCLUSION: Using multiple types of biomarkers, such as genes, SNPs, and epigenetic biomarkers like HDACs can be useful in RA management and treatment. PTPN22, HLA-DR polymorphisms, miRs, and HDACs are considerable in RA susceptibility; hence, they can be valuable biomarkers in future studies. This article gathered separate information from approximately 100 articles to present useful biomarkers and polymorphisms in one review.

Keywords

polymorphism / rheumatoid arthritis / miRs / HLA-DR / epigenetics

Cite this article

Download citation ▾
Karim Mowla, Mohammad Amin Saki, Mohammad Taha Jalali, Zeinab Deris Zayeri. How to manage rheumatoid arthritis according to classic biomarkers and polymorphisms?. Front. Biol., 2017, 12(3): 183-191 DOI:10.1007/s11515-017-1452-4

登录浏览全文

4963

注册一个新账户 忘记密码

References

[1]

Aletaha DAlasti FSmolen J S (2015). Rheumatoid factor, not antibodies against citrullinated proteins, is associated with baseline disease activity in rheumatoid arthritis clinical trials. Arthritis Res Ther17(1): 229

[2]

Anaya J MRamirez-Santana CAlzate M AMolano-Gonzalez NRojas-Villarraga A (2016). The autoimmune ecology. Front Immunol7: 139

[3]

Anderson A EPratt A GSedhom M ADoran J PRoutledge CHargreaves BBrown P MLê Cao K AIsaacs J DThomas R (2016). IL-6-driven STAT signalling in circulating CD4+ lymphocytes is a marker for early anticitrullinated peptide antibody-negative rheumatoid arthritis. Ann Rheum Dis75(2): 466–473

[4]

Angiolilli CBaeten D LRadstake T RReedquist K A ( 2017). The acetyl code in rheumatoid arthritis and other rheumatic diseases. Epigenomics9(4):447–461

[5]

Angiolilli CGrabiec AFerguson BFernandez BMTak PMcKinsey TBaeten D LReedquist K A (2014). HDAC5 regulates CXCL chemokine expression in RA FLS via the transcription factor IRF1. Ann Rheum Dis,73(Suppl 1):A8 

[6]

Arleevskaya M IKravtsova O ALemerle JRenaudineau YTsibulkin A P (2016). How rheumatoid arthritis can result from provocation of the immune system by microorganisms and viruses. Front Microbiol7: 1296

[7]

Barbi JPardoll DPan F (2013). Metabolic control of the Treg/Th17 axis. Immunol Rev252(1): 52–77

[8]

Brzustewicz EBryl E (2015). The role of cytokines in the pathogenesis of rheumatoid arthritis--Practical and potential application of cytokines as biomarkers and targets of personalized therapy. Cytokine76(2): 527–536

[9]

Castro-Santos PLaborde C MDíaz-Peña R (2015). Genomics, proteomics and metabolomics: their emerging roles in the discovery and validation of rheumatoid arthritis biomarkers. Clin Exp Rheumatol33(2): 279–286

[10]

Chimenti M STriggianese PConigliaro PCandi EMelino GPerricone R (2015). The interplay between inflammation and metabolism in rheumatoid arthritis. Cell Death Dis6(9): e1887

[11]

Choe J YKim S K (2015). Association between serum uric acid and inflammation in rheumatoid arthritis: perspective on lowering serum uric acid of leflunomide. Clin Chim Acta438: 29–34

[12]

Chung I MKetharnathan SThiruvengadam MRajakumar G (2016). Rheumatoid Arthritis: The Stride from Research to Clinical Practice. Int J Mol Sci17(6): E900160;

[13]

Connolly MMullan R HMcCormick JMatthews CSullivan OKennedy AFitzGerald OPoole A RBresnihan BVeale D JFearon U (2012). Acute-phase serum amyloid A regulates tumor necrosis factor α and matrix turnover and predicts disease progression in patients with inflammatory arthritis before and after biologic therapy. Arthritis Rheum64(4): 1035–1045

[14]

Cuppen B VPardali KKraan M CMarijnissen A CYrlid LOlsson MBijlsma J WLafeber F PFritsch-Stork R D (2017). Polymorphisms in the multidrug-resistance 1 gene related to glucocorticoid response in rheumatoid arthritis treatment. Rheumatol Int37(4): 531–536

[15]

Deane K DEl-Gabalawy H (2014). Pathogenesis and prevention of rheumatic disease: focus on preclinical RA and SLE. Nat Rev Rheumatol10(4): 212–228

[16]

Desiderio VTirino VPapaccio GPaino F (2014). Bone defects: molecular and cellular therapeutic targets. Int J Biochem Cell Biol51: 75–78

[17]

Elmesmari AFraser A RWood CGilchrist DVaughan DStewart LMcSharry CMcInnes I BKurowska-Stolarska M (2016). MicroRNA-155 regulates monocyte chemokine and chemokine receptor expression in Rheumatoid Arthritis. Rheumatology (Oxford)55(11): 2056–2065

[18]

Gall B JWilson ASchroer A BGross J DStoilov PSetola VWatkins C MSiderovski D P (2016). Genetic variations in GPSM3 associated with protection from rheumatoid arthritis affect its transcript abundance. Genes Immun17(2): 139–147

[19]

Gavrilă B ICiofu CStoica V (2016). Biomarkers in rheumatoid arthritis, what is new? J Med Life9(2): 144–148

[20]

Glant T TMikecz KRauch T A (2014). Epigenetics in the pathogenesis of rheumatoid arthritis. BMC Med12(1): 35

[21]

Guerreiro-Cacais A ONorin UGyllenberg ABerglund RBeyeen A DPetit-Teixeira ECornélis FSaoudi AFournié G JHolmdahl RAlfredsson LKlareskog LJagodic MOlsson TKockum IPadyukov L, and the Rheumatoid Arthritis Consortium International (RACI) (2017). VAV1 regulates experimental autoimmune arthritis and is associated with anti-CCP negative rheumatoid arthritis. Genes Immun18(1): 48–56

[22]

Guo WYu DWang XLuo CChen YLei WWang CGe YXue WTian QGao XYao W (2016). Anti-inflammatory effects of interleukin-23 receptor cytokine-binding homology region rebalance T cell distribution in rodent collagen-induced arthritis. Oncotarget7(22): 31800–31813

[23]

Guo YWu QNi BMou ZJiang QCao YDong HWu Y (2014). Tryptase is a candidate autoantigen in rheumatoid arthritis. Immunology142(1): 67–77

[24]

Hashemi MSandoughi MFazeli SABahari GRezaei MZakeri Z( 2016). Evaluation of HLA-G 14 bp Ins/Del and+3142G>C polymorphism with susceptibility and early disease activity in rheumatoid arthritis. Adv Med2016:4985745

[25]

Heard EMartienssen R A (2014). Transgenerational epigenetic inheritance: myths and mechanisms. Cell157(1): 95–109

[26]

Henrotin YSanchez CCornet AVan de Put JDouette PGharbi M (2015). Soluble biomarkers development in osteoarthritis: from discovery to personalized medicine. Biomarkers20(8): 540–546

[27]

Honne KHallgrímsdóttir IWu CSebro RJewell N PSakurai TIwamoto MMinota SJawaheer D (2016). A longitudinal genome-wide association study of anti-tumor necrosis factor response among Japanese patients with rheumatoid arthritis. Arthritis Res Ther18(1): 12

[28]

Hu JZhai CHu JLi ZFei HWang ZFan W (2017). MiR-23a inhibited IL-17-mediated proinflammatory mediators expression via targeting IKKα in articular chondrocytes. Int Immunopharmacol43: 1–6

[29]

Hwang Y GBalasubramani G KMetes I DLevesque M CBridges S L Jr, Moreland L W (2016). Differential response of serum amyloid A to different therapies in early rheumatoid arthritis and its potential value as a disease activity biomarker. Arthritis Res Ther18(1): 108

[30]

Ibrahim MMohan SXing M JKesavan C (2016). Conditional knockout of the microRNA 17-92 cluster in type-I collagen-expressing cells decreases alveolar bone size and incisor tooth mechanical properties. Folia Biol (Praha)62(4): 175–179

[31]

Jiang XAskling JSaevarsdottir SPadyukov LAlfredsson LViatte SFrisell T (2016). A genetic risk score composed of rheumatoid arthritis risk alleles, HLA-DRB1 haplotypes, and response to TNFi therapy- results from a Swedish cohort study. Arthritis Res Ther18(1): 288

[32]

Kang K YWoo J WPark S H (2014). S100A8/A9 as a biomarker for synovial inflammation and joint damage in patients with rheumatoid arthritis. Korean J Intern Med29(1): 12–19

[33]

Khalifa OPers Y MFerreira RSénéchal AJorgensen CApparailly FDuroux-Richard I (2016). X-linked  miRNAs associated with gender differences in Rheumatoid arthritis. Int J Mol Sci17(11): E1852

[34]

Kim K SChoi H MLee Y AChoi I ALee S HHong S JYang H IYoo M C (2011). Expression levels and association of gelatinases MMP-2 and MMP-9 and collagenases MMP-1 and MMP-13 with VEGF in synovial fluid of patients with arthritis. Rheumatol Int31(4): 543–547

[35]

Lavric MMiranda-García M AHolzinger DFoell DWittkowski H (2016). Alarmins firing arthritis: Helpful diagnostic tools and promising therapeutic targets. Joint Bone Spine: S1297-319X(16)30127-0

[36]

Li ZCai JCao X (2016). MiR-19 suppresses fibroblast-like synoviocytes cytokine release by targeting toll like receptor 2 in rheumatoid arthritis. Am J Transl Res8(12): 5512–5518

[37]

Liu FWang XZhang XRen CXin J (2016). Role of serum cartilage oligomeric matrix protein (COMP) in the diagnosis of rheumatoid arthritis (RA): A case-control study. J Int Med Res44(4): 940–949

[38]

Ma YShan ZMa JWang QChu JXu PQin AFan S (2016). Validation of downregulated microRNAs during osteoclast formation and osteoporosis progression. Mol Med Rep13(3): 2273–2280

[39]

Martin N TMartin M U (2016). Interleukin 33 is a guardian of barriers and a local alarmin. Nat Immunol17(2): 122–131

[40]

Mc Ardle AFlatley BPennington S RFitzGerald O (2015). Early biomarkers of joint damage in rheumatoid and psoriatic arthritis. Arthritis Res Ther17(1): 141

[41]

McGovern ASchoenfelder SMartin PMassey JDuffus KPlant DYarwood APratt A GAnderson A EIsaacs J DDiboll JThalayasingam NOspelt CBarton AWorthington JFraser PEyre SOrozco G (2016). Capture Hi-C identifies a novel causal gene, IL20RA, in the pan-autoimmune genetic susceptibility region 6q23. Genome Biol17(1): 212

[42]

Nell V PMachold K PStamm T AEberl GHeinzl HUffmann MSmolen J SSteiner G (2005). Autoantibody profiling as early diagnostic and prognostic tool for rheumatoid arthritis. Ann Rheum Dis64(12): 1731–1736

[43]

Niki YTakeuchi TNakayama MNagasawa HKurasawa TYamada HToyama YMiyamoto T (2012). Clinical significance of cartilage biomarkers for monitoring structural joint damage in rheumatoid arthritis patients treated with anti-TNF therapy. PLoS One7(5): e37447

[44]

Niu XChen G( 2014). Clinical biomarkers and pathogenic-related cytokines in rheumatoid arthritis. J Immunol Res2014:698192

[45]

Ombrello M JRemmers E FTachmazidou IGrom AFoell DHaas J PMartini AGattorno MÖzen SPrahalad SZeft A SBohnsack J FMellins E DIlowite N TRusso RLen CHilario M OOliveira SYeung R SRosenberg AWedderburn L RAnton JSchwarz THinks ABilginer YPark JCobb JSatorius C LHan BBaskin ESigna SDuerr R HAchkar J PKamboh M IKaufman K MKottyan L CPinto DScherer S WAlarcón-Riquelme M EDocampo EEstivill XGül Ade Bakker P IRaychaudhuri SLangefeld C DThompson SZeggini EThomson WKastner D LWoo P, and the British Society of Pediatric and Adolescent Rheumatology (BSPAR) Study Group, and the Childhood Arthritis Prospective Study (CAPS) Group, and the Randomized Placebo Phase Study of Rilonacept in sJIA (RAPPORT) Investigators, and the Sparks-Childhood Arthritis Response to Medication Study (CHARMS) Group, and the Biologically Based Outcome Predictors in JIA (BBOP) Group, and the International Childhood Arthritis Genetics (INCHARGE) Consortium (2015). HLA-DRB1*11 and variants of the MHC class II locus are strong risk factors for systemic juvenile idiopathic arthritis. Proc Natl Acad Sci USA112(52): 15970–15975

[46]

Ortea IRoschitzki BLópez-Rodríguez RTomero E GOvalles J GLópez-Longo Jde la Torre IGonzález-Alvaro IGómez-Reino J JGonzález A (2016). Independent Candidate Serum Protein Biomarkers of Response to Adalimumab and to Infliximab in Rheumatoid Arthritis: An Exploratory Study. PLoS One11(4): e0153140

[47]

Ospelt C (2016). Epigenetic biomarkers in rheumatology–the future? Swiss Med Wkly146: w14312

[48]

Palmer GTalabot-Ayer DLamacchia CToy DSeemayer C AViatte SFinckh ASmith D EGabay C (2009). Inhibition of interleukin-33 signaling attenuates the severity of experimental arthritis. Arthritis Rheum60(3): 738–749

[49]

Paradowska-Gorycka AWojtecka-Lukasik ETrefler JWojciechowska BLacki J KMaslinski S (2010). Association between IL-17F gene polymorphisms and susceptibility to and severity of rheumatoid arthritis (RA). Scand J Immunol72(2): 134–141

[50]

Parra M (2015). Class IIa HDACs- new insights into their functions in physiology and pathology. FEBS J282(9): 1736–1744

[51]

Pawlik AKotrych DMalinowski DDziedziejko VCzerewaty MSafranow K (2016). IL17A and IL17F gene polymorphisms in patients with rheumatoid arthritis. BMC Musculoskelet Disord17(1): 208

[52]

Picascia AGrimaldi VPignalosa ODe Pascale M RSchiano CNapoli C (2015). Epigenetic control of autoimmune diseases: from bench to bedside. Clin Immunol157(1): 1–15

[53]

Plant DWebster ANair NOliver JSmith S LEyre SHyrich K LWilson A GMorgan A WIsaacs J DWorthington JBarton A (2016). Differential methylation as a biomarker of response to etanercept in patients with rheumatoid arthritis. Arthritis Rheumatol68(6): 1353–1360

[54]

Robinson W HLindstrom T MCheung R KSokolove J (2013). Mechanistic biomarkers for clinical decision making in rheumatic diseases. Nat Rev Rheumatol9(5): 267–276

[55]

Ruyssen-Witrand ADegboé YCantagrel ANigon DLukas CScaramuzzino SAllanore YVittecoq OSchaeverbeke TMorel JSibilia JCambon-Thomsen ADieudé PConstantin A (2016). Association between RANK, RANKL and OPG polymorphisms with ACPA and erosions in rheumatoid arthritis: results from a meta-analysis involving three French cohorts. RMD Open2(2): e000226

[56]

Sellam JRivière ECourties ARouzaire P OTolusso BVital E MEmery PFerraciolli GSoubrier MLy BHendel Chavez HTaoufik YDougados MMariette X (2016). Serum IL-33, a new marker predicting response to rituximab in rheumatoid arthritis. Arthritis Res Ther18(1): 294

[57]

Sharma JBhar S (2017). C SD. A review on Interleukins: the key manipulators in Rheumatoid Arthritis. Mod Rheumatol, doi:10.1080/14397595.2016.1266071

[58]

Siebuhr A SWang JKarsdal MBay-Jensen A CJin YZheng Q (2012). Matrix metalloproteinase-dependent turnover of cartilage, synovial membrane, and connective tissue is elevated in rats with collagen induced arthritis. J Transl Med10(1): 195

[59]

Smolenska ZSmolenski R TZdrojewski Z (2016). Plasma concentrations of amino acid and nicotinamide metabolites in rheumatoid arthritis--potential biomarkers of disease activity and drug treatment. Biomarkers21(3): 218–224

[60]

Snir OGomez-Cabrero DMontes APerez-Pampin EGómez-Reino J JSeddighzadeh MKlich K UIsraelsson LDing BCatrina A IHolmdahl RAlfredsson LKlareskog LTegnér JGonzalez AMalmström VPadyukov L (2014). Non-HLA genes PTPN22, CDK6 and PADI4 are associated with specific autoantibodies in HLA-defined subgroups of rheumatoid arthritis. Arthritis Res Ther16(4): 414

[61]

Sode JVogel UBank SAndersen PSHetland MLLocht HHeegaard NHAndersen V (2016). Confirmation of an IRAK3 polymorphism as a genetic marker predicting response to anti-TNF treatment in rheumatoid arthritis. Pharmacogenomics J

[62]

Song JJin E HKim DKim K YChun C HJin E J (2014). MicroRNA-222 regulates MMP-13 via targeting HDAC-4 during osteoarthritis pathogenesis. BBA Clin3: 79–89

[63]

Syversen S WGaarder P IGoll G LØdegård SHaavardsholm E AMowinckel Pvan der Heijde DLandewé RKvien T K (2008). High anti-cyclic citrullinated peptide levels and an algorithm of four variables predict radiographic progression in patients with rheumatoid arthritis: results from a 10-year longitudinal study. Ann Rheum Dis67(2): 212–217

[64]

Tedesco AD’Agostino DSoriente IAmato PPiccoli RSabatini P (2009). A new strategy for the early diagnosis of rheumatoid arthritis: a combined approach. Autoimmun Rev8(3): 233–237

[65]

Tejasvi TStuart P EChandran VVoorhees J JGladman D DRahman PElder J TNair R P (2012). TNFAIP3 gene polymorphisms are associated with response to TNF blockade in psoriasis. J Invest Dermatol132(3 Pt 1): 593–600

[66]

Torices SJulia AMuñoz PVarela IBalsa AMarsal SFernández-Nebro ABlanco FLópez-Hoyos MMartinez-Taboada VFernández-Luna J L (2016). A functional  variant  of TLR10 modifies the  activity  of  NFkB  and  may help  predict  a  worse  prognosis  in patients with  rheumatoid  arthritis.  Arthritis  Res  Ther18(1):  221

[67]

Toussirot EAbbas WKhan K ATissot MJeudy ABaud LBertolini EWendling DHerbein G (2013). Imbalance between HAT and HDAC activities in the PBMCs of patients with ankylosing spondylitis or rheumatoid arthritis and influence of HDAC inhibitors on TNF alpha production. PLoS One8(8): e70939

[68]

Uemura YHayashi HTakahashi TSaitho TUmeda RIchise YSendo STsuji GKumagai S (2015). MMP-3 as a biomarker of disease activity of rheumatoid Arthritis Rinsho Byori63(12): 1357–1364 

[69]

van Steenbergen H WRaychaudhuri SRodríguez-Rodríguez LRantapää-Dahlqvist SBerglin EToes R EHuizinga T WFernández-Gutiérrez BGregersen P Kvan der Helm-van Mil A H (2015). Association of valine and leucine at HLA-DRB1 position 11 with radiographic progression in rheumatoid arthritis, independent of the shared epitope alleles but not independent of anti-citrullinated protein antibodies. Arthritis Rheumatol67(4): 877–886

[70]

Viatte SLee J CFu BEspéli MLunt MDe Wolf J NWheeler LReynolds J ACastelino MSymmons D PLyons P ABarton ASmith K G (2016). Association between genetic variation in FOXO3 and reductions in inflammation and disease activity in inflammatory polyarthritis. Arthritis Rheumatol68(11): 2629–2636

[71]

Viatte SPlant DRaychaudhuri S (2013). Genetics and epigenetics of rheumatoid arthritis. Nat Rev Rheumatol9(3): 141–153

[72]

Visvanathan SWagner CRojas JKay JDasgupta BMatteson E LMack MBaker D GRahman M U (2009). E-selectin, interleukin 18, serum amyloid a, and matrix metalloproteinase 9 are associated with clinical response to golimumab plus methotrexate in patients with active rheumatoid arthritis despite methotrexate therapy. J Rheumatol36(7): 1371–1379

[73]

Walsh A MWhitaker J WHuang C CCherkas YLamberth S LBrodmerkel CCurran M EDobrin R (2016). Integrative genomic deconvolution of rheumatoid arthritis GWAS loci into gene and cell type associations. Genome Biol17(1): 79

[74]

Watanabe TTakahashi NHirabara SIshiguro NKojima T (2016). Hyaluronan inhibits Tlr-4-dependent RANKL expression in human rheumatoid arthritis synovial fibroblasts. PLoS One11(4): e0153142

[75]

Wei S TSun Y HZong S HXiang Y B (2015). Serum levels of IL-6 and TNF-α may correlate with activity and severity of rheumatoid arthritis. Med Sci Monit21: 4030–4038

[76]

Yamamoto KOkada YSuzuki AKochi Y (2015). Genetic studies of rheumatoid arthritis. Proc Jpn Acad, Ser B, Phys Biol Sci91(8): 410–422

[77]

Yang JDu HLv JZhang L (2016). Association of rs1137101 polymorphism in LEPR and susceptibility to knee osteoarthritis in a Northwest Chinese Han population. BMC Musculoskelet Disord17(1): 311

[78]

Yi J PWu Y ZYu NYu Z WXie F YYuan Q (2016). VEGF gene polymorphisms affect serum protein levels and alter disease activity and synovial lesions in rheumatoid arthritis. Med Sci Monit22: 316–324

[79]

Zengin OOnder M EKalem ABilici MTürkbeyler I HOzturk Z AKisacik BOnat A M (2016). New inflammatory markers in early rheumatoid arthritis. Z Rheumatol,doi:10.10071S00393-016-0187-y

[80]

Zhai TGao CHuo RSheng HSun SXie JHe YGao HLi HZhang JLi HSun YLin JShen BXiao LLi N (2016). Cyr61 participates in the pathogenesis of rheumatoid arthritis via promoting MMP-3 expression by fibroblast-like synoviocytes. Mod Rheumatol27(3): 466–475160;

[81]

Zhang YRen GGuo MYe XZhao JXu LQi JKan FLiu MLi D (2013). Synergistic effects of interleukin-1β and interleukin-17A antibodies on collagen-induced arthritis mouse model. Int Immunopharmacol15(2): 199–205

RIGHTS & PERMISSIONS

Higher Education Press and Springer-Verlag Berlin Heidelberg

AI Summary AI Mindmap
PDF (438KB)

824

Accesses

0

Citation

Detail

Sections
Recommended

AI思维导图

/