Effects of the protease inhibitor (Pi) polymorphism on alpha-1-antitrypsin concentration and elastase inhibitory capacity in human serum

Summary

The concentration of alpha-1-antitrypsin (AAT) and its elastase inhibitory capacity (EIC) have been investigated in vitro in sera from 1688 healthy Canberra blood donors typed for electrophoretic variants of the protease inhibitor (Pi) locus. Nine Pi alleles were recorded in the sample, of which M1 was found at a frequency of nearly 70% and the other eight were each at frequencies below 15%. As a class, heterozygotes among the three Pi M subtype alleles, M1, M2 and M3, have higher means and lower variances for AAT and EIC than do the three M subtype homozygotes. Among the three homozygotes M1M1 has highest AAT and EIC and among the heterozygotes dominance in M1M2 and M1M3 is towards or beyond the high M1M1 values. Of the six other Pi alleles recorded, two (F and G) have similar values to the M subtypes but the other four (I, N, S and Z) have lower values. The patterns of means and variances in AAT and EIC for the different M subtype genotypes do not support the precise threshold function postulated by Martin and Oakeshott (1983) to relate activity to Darwinian fitness. Nevertheless, several aspects of the results are consistent with a general positive relationship between activity and fitness.

Zusammenfassung

Die Konzentration von Alpha-1-Antitrypsin (AAT) und seine Elastase-Inhibitions-kapazität (EIC) wurden in vitro untersucht bei Seren von 1688 gesunden Blutspendern in Canberra, die auf elektrophorethische Varianten des Locus Protease-Inhibitor (Pi) typisiert wurden. Neun Pi-Allele wurden in der Stichprobe festgestellt, von denen M1 in einer Frequenz von fast 70% gefunden wurde und die anderen acht in Frequenzen von weniger als 15%. Als Klasse haben die Heterozygoten der drei Pi M-Subtypenallele M1, M2 und M3 höhere Mittelwerte und niedrigere Varianzen von AAT und EIC als die drei M-Subtypen-Homozygoten. Unter den drei Homozygoten hat M1M1 höchste AAT und EIC und bei den Heterozygoten beläuft sich die Dominanz bei M1M2 und M1M3 gegen oder jenseits der hohen Werte von M1M1. Von den sechs anderen berichteten Pi-Allelen haben zwei (F und G) ähnliche Werte wie die M-Subtypen, wohingegen die anderen vier (I, N, S und Z) niedrigere Werte haben. Das Muster der Mittelwerte und Varianzen von AAT und EIC für die verschiedenen Genotypen der M-Subtypen unterstützt nicht die genaue Schwellenfunktion, die von Martin und Oakeshott (1983) postuliert wurde, um Aktivität mit Darwinscher Fitneß zu verknüpfen. Dennoch stimmen verschiedene Aspekte der Ergebnisse mit einer allgemeinen positiven Verknüpfung zwischen Aktivität und Fitneß überein.

Résumé

La concentration d'alpha-1-antitrypsine (AAT) et sa capacité d'inhibition de l'élastase (EIC) ont été étudiées in vitro dans des sérums de 1688 donneurs de sang bien portants de Canberra typés pour les variantes électrophorétiques du locus inhibiteur de Protéase (Pi). Neuf allèles Pi ont été notés dans l'échantillon, parmi lesquels M1 a été trouvé à une fréquence d'environ 70%; les huit autres avaient chacun une fréquence inférieure à 15%. En tant que classe, les hétérozygotes formés par les allèles M1, M2 et M3 des sous-types de Pi M ont des moyennes plus élevées et des variances plus basses pour AAT et EIC que les trois homozygotes des sous-types de M. Parmi les trois homozygotes, M1M1 a les AAT et EIC les plus élevées, et parmi les hétérozygotes la dominance chez M1M2 et M1M3 s'oriente vers les hautes valeurs M1M1 ou les dépasse. Des six autres allèles Pi notés, deux (F et G) ont des valeurs semblables à celles des sous-types de M, mais les quatre autres (I, N, S et Z) ont des valeurs plus basses. La configuration des moyennes et variances de AAT et EIC pour les différents génotypes des sous-types de M n'étaye pas la fonction à seuil précis postulée par Martin et Oakeshott (1983) comme mettant en relation l'activité à la fitness darwinienne. Quoi qu'il en soit, plusieurs aspects des résultats sont cohérents avec une relation générale positive entre activité et fitness.