The study of FTO rs9939609-gene polymorphism in the Sverdlovsk Region

AbstractRecently independent studies, including genome-wide scans, have shown that the rs9939609 single-nucleotide polymorphism (SNP) in the first intron of the fat mass and obesity associated (FTO) gene were significantly associated with obesity in populations of European origin, in certain Asian (e.g., Japanese and Chinese) and African American populations. In this study we examined the association between rs9939609 FTO variant and obesity related parameters in 394 individuals (262 males and 132 females; ages 20–70 years) from the Sverdlovsk area, Russia. A SNP variant rs9939609 was genotyped with the useof an allelic discrimination assay. The TaqMan-based real-time PCR method was applied. The prevalence of ТТ, ТА and АА genotypes of rs9939609 FTO gene of this study was 34%, 47,5%, 18,5%, respectively, the minor A-allele frequency was 42,3%. In comparison to males, females had significantly higher the frequency of minor A-allele and AA genotype. The AA genotype was significantly more frequent in obese individuals (defined as body mass index ≥30 kg/m2) than in non-obese (27,7 and 13,0%, respectively). Compared to the carriers of TT genotype, the likelihood of obesity was 3,0 for the carriers of AA genotype and 1,73 for the carriers of AA+AT genotype. These results confirm that genetic variation (rs9939609) FTO gene contributes to the etiology of obesity in the Sverdlovsk area.

Keywords:FTO rs9939609-gene polymorphism, relation to obesity

Вопр. питания. - 2012. - № 5. - С. 28-32.

В различных популяциях выявлено более сотни генетических полиморфизмов, в той или иной степени связанных с ожирением [8, 23, 24]. Многочисленные исследования показали выраженную ассоциацию полиморфизма rs9939609 с увеличением индекса массы тела (ИМТ) [4, 10, 17, 18, 25, 26]. Показано, что у носителей полиморфизма rs9939609-гена FTO масса тела в среднем на 1,2 кг и окружность талии на 1 см больше, чем у людей, у которых этот аллель отсутствует. Наличие 2 аллелей риска сопровождается увеличением массы тела в среднем на 3 кг и повышением риска развития ожирения в 1,67 раза [3, 8, 16].

При этом наиболее тесная связь с избыточной массой тела установлена при полиморфизме rs9939609-гена FTO в европейской, японской и мексиканской популяциях [10, 25]. Частота встречаемости аллеля риска для ожирения варианта rs9939609 довольно высока и составляет 46% среди жителей Западной и Центральной Европы, 51% - среди уроженцев Западной Африки и 16% - в Китае [2, 7, 9, 14, 17].

Несмотря на многочисленные исследования гена FTO, молекулярный механизм ассоциации его вариантов с ожирением изучен недостаточно. Ген кодирует синтез белка, гомологичного AlkB - белку репарации ДНК. Семейство этих белков использует железо (II), α-кетоглутарат и диоксиген для окислительной репарации алкилнуклеотидов в однонитевой ДНК и РНК. В экспериментах in vitro было установлено, что рекомбинантный белок FTO участвует в окислительном деметилировании 3-метилтимина в однонитевой ДНК и 3-метилурацила - в РНК [11].

В экспериментальных исследованиях было показано, что мРНК гена FTO детектируется во многих тканях организма, но в наибольшем количестве - в дугообразном ядре гипоталамуса [5, 23]. Результаты исследований у детей в возрасте 4-5 лет с мутантными аллелями гена FTO (rs9939609) показали отсутствие чувства насыщения пищей, т.е. для них было характерно потребление пищи в отсутствие голода [24].

Показана связь гена FTO с повышенным потреблением энергии с пищей, которое можно корректировать изменением образа жизни за счет снижения калорийности рациона и повышения физической активности [6, 15, 20]. Выявлено наличие лептин-опосредованного механизма зависимости между полиморфизмом гена FTO rs9939609, с одной стороны, и выраженностью энергетического дисбаланса и степенью ожирения - с другой [12, 13, 16].

В наших более ранних исследованиях была показана достаточно частая встречаемость полиморфизма rs993960-гена FTO (83%, в том числе 43% в гомозиготном состоянии) у лиц с избыточной массой тела и ожирением, проживающих в Московском регионе. При этом частота встречаемости полиморфизма rs9939609-гена FTO у женщин была несколько выше, чем у мужчин [1, 21, 22]. У носителей мутантного аллеля, особенно при гомозиготном типе (АА), были более высокие ИМТ, абсолютная и относительная величина жировой массы, а также содержание триглицеридов в сыворотке крови по сравнению с носителями генотипа ТТ.

Целью настоящей работы явилось изучение полиморфизма rs9939609-гена FTO у рабочих металлургических предприятий Свердловской области.

Материал и методы

Были обследованы 394 (262 мужчины и 162 женщины в возрасте от 20 до 70 лет) работника металлургических предприятий Свердловской области Российской Федерации.

Исследование состава тела проводили методом биоимпедансметрии с помощью анализатора "АВС-01" фирмы "МЕДАСС" (Россия).

Таблица 1. Распределение генотипов и частота аллелей полиморфизма rs9939609-гена FTO у жителей Свердловской области (n=394)

Рис. 1. Частота встречаемости мутантного (АА и АТ) и дикого аллеля (ТТ) rs9939609-гена FTO у жителей Свердловской области

Таблица 2. Частота аллелей полиморфизма rs 9939609-гена FTO и расчет отношения шансов для аллеля риска (А) у мужчин и женщин, проживающих в Свердловской области

Таблица 3. Распределение генотипов и частота аллелей полиморфизма rs9939609-гена FTO (в %) у жителей Свердловской области в зависимости от величины индекса массы тела (ИМТ)

Таблица 4. Частота аллелей полиморфизма rs 9939609-гена FTO и расчет отношения шансов для аллеля риска (А) у жителей Свердловской области в зависимости от величины ИМТ

У всех обследованных была проведена идентификация полиморфизма rs9939609 гена FTO. ДНК выделяли из крови стандартным методом с использованием сорбента и набора реагентов "ДНК-сорб-С" (производства ФГУН "ЦНИИЭ Роспотребнадзора", Москва). Для генотипирования полиморфизма rs9939609-гена FTO применяли мультиплексную аллель-специфичную амплификацию с детекцией результатов в режиме реального времени с использованием TaqManзондов, комплементарных полиморфным участкам ДНК [17]. Для проведения амплификации использовали амплификаторы "Биометра" (Германия) и "RotorGene-6000" (Австралия).

Статистическую обработку полученных результатов проводили c использованием системы PASW Statistics 18. Тесты на соблюдение равновесия Харди-Вайнберга и выявление ассоциаций методом Пирсона χ2 проводили с помощью программы DeFinetti на сайте Института генетики человека (Мюнхен, Германия).

Результаты и обсуждение

Результаты исследования полиморфизма rs9939609-гена FTO показали, что у 34% обследованных работников металлургических предприятий Свердловской области был генотип ТТ, у 47,5% - генотип АТ и у 18,5% - генотип АА (табл. 1 и рис. 1).

При этом у женщин наблюдалась достоверно более высокая частота встречаемости алелля риска А [OR - 1,43; CI=(1,06-1,92), p=0,018] и генотипа AA [OR - 1,78; CI=(1,12-2,82), p=0,014], чем у мужчин (см. табл. 1, 2 и рис. 1). Полученные данные согласуются с результатами наших предыдущих исследований [1, 21, 22].

Как видно из табл. 3 и рис. 2, у обследованных с ожирением (ИМТ - 30 кг/м2 и выше) значительно чаще отмечались генотип АА (27,7%) и аллель А (50,0%), чем у обследованных с ИМТС <30 кг/м2 (соответственно 13,0 и 36,8%). При этом у лиц с ожирением (табл. 4) наблюдалась достоверно более частая встречаемость алелля риска А [OR - 1,72; CI=(1,12-2,63), p=0,013].

Рис. 2. Частота встречаемости мутантного (АА и АТ) и дикого аллеля (ТТ) rs9939609-гена FTO у обследованных жителей в зависимости от величины ИМТ

а - при ИМТ <30 кг/м2; б - ≥30 кг/м2 .

Таблица 5. Антропометрические показатели у жителей Свердловской области с полиморфизмом rs9939609-гена FTO (M±m)

Анализ результатов ассоциативного тестирования с расчетом отношения шансов показал, что у носителей АА-генотипа вероятность развития ожирения составила 3,0 [95% CI=(1,30-7,08), p=0,008], а у носителей АА+АТ-генотипов - 1,73 [95% CI=(1,20-2,67), p=0,100] по сравнению с носителями ТТ-генотипа.

В наших более ранних исследованиях [1, 21, 22] частота встречаемости полиморфизма rs9939609гена FTO у лиц с ожирением, проживающих в Московском регионе, была более высокой, чем у обследованных из Свердловской области с ИМТ>30 кг/м2 и составляла для генотипа АА 43% и аллеля А - 63%. Данные различия, возможно, связаны с тем, что обследованные с ожирением - носители АА-генотипа из Москвы, имели более высокий ИМТ (39,1±1,17 против 33,7±1,03 кг/м2).

Результаты, представленные в табл. 5, свидетельствуют о том, что у обследованного контингента частота встречаемости ожирения при АА-генотипе была выше в 4,2 раза, чем при ТТ-генотипе, и в 1,7 раза - чем при АТ-генотипе. У носителей мутантного аллеля, особенно при гомозиготном типе (АА), были более высокие жировая масса и индекс массы тела, однако данное различие было статистически недостоверным.

Полученные данные согласуются с результатами других исследований, выполненных у большой группа обследованных и показавших выраженную достоверную ассоциацию полиморфизма rs9939609 с величиной ИМТ и жировой массы [3, 10, 17-19, 25, 26]. Результаты проведенных исследований показали, что генетический вариант rs9939609-гена FTO вносит свой вклад в этиологию развития ожирения у жителей Свердловской области России.

Литература

1. Батурин А.К., Погожева А.В., Сорокина Е.Ю. и др. // Вопр. питания. - 2011. - № 3. - С. 13-17.

2. Сhang Y.-C., Liu P., Lee W. et al. // Diabetes. - 2008. - Vol. 57. - P. 2 24 5 - 2 2 5 2 .

3. Frayling T., Timpson N., Weedon M. et al. // Science. - 2007. - Vol. 316. - P. 889-894.

4. Freathy R, Timpson N., Lawlor D. // Diabetes. - 2008 . - Vol. 57. - P. 1419-1426.

5. Fredriksson R., Hagglund M., Olszewski P. et al. // Endocrinology. - 2008. - Vol. 149, N 5. - P. 2062-2070.

6. Gerken T., Girard C., Tung Y. et al. // Science. - 2007. - Vol. 318. - P. 1469-1472.

7. Hennig B., Fulford A., Sirugo G. et al. // BMC Med. Genet. - 2009. - N 10. - P. 21-25.

8. Hinney A., Hebebrand J. // Obes. Facts. - 2008. - Vol. 1. - P. 3 5 - 4 2 .

9. Ho A., Stein J., Hua X. et al. Alzheimer’s Disease Neuroimaging Initiative. - 2010. - P. 38-43.

10. Jess T., Zimmermann E., Kring S. et al. // Int. J. Obes. - 2008. - Vol. 32, N 9. - P. 1388-1394.

11. Jia G., Yang C., Yang S. et al. // FEBS Lett. - 2008. - Vol. 582, N 23-24. - P. 3313-3319.

12. Labayen I., Ruiz J., Ortega F. et al. // Int. J. Obes. - 2011. - Vol. 35. - P. 66-71.

13. Lappalainen T., Tolppanen A., Kolehmainen M. et al. // Obesity (Silver Spring). - 2009. - Vol. 17. - P. 832-836.

14. Legry V., Cottela D, Ferrieresb J. et al. // Metabolism. - 2009. - N 12. - P. 971-975.

15. Lein E., Hawrylycz M., Ao N. et al. // Nature. - 2007. - Vol. 445. - P. 168-176.

16. Mitchell J., Church T., Rankinen T. et al. // Obesity. - 2010. - N 8. - P. 641-643.

17. Muller T.D., Hinney A., Scherag A. et al. // BMC Med. Genet. - 2008. - Vol. 17. - P. 79-85.

18. Peeters A., Beckers S., Verrijken A. et al. // Mol. Genet. Metab. - 2008. - Vol. 93. - P. 481-484.

19. Tews D., Fischer-Posovszky P., Wabitsch M. // Horm. Metab. Res. - 2010. - Vol. 42. - P. 75-80.

20. Timpson N., Emmett P., Frayling T. et al. // Am. J. Clin. Nutr. - 2008. - Vol. 88. - P. 971-978.

21. Tutelian V., Baturin A., Pogozheva A. et al. 11th Eur. Nutrition Conference Fens. - Madrid, 2011. -P. 285.

22. Tutelian V., Baturin A., Pogozheva A. // Obes. Facts. - 2012. - N 5 (suppl. 1). - P. 106-110.

23. Walley A., Blakemore A., Froguel P. et al. // Hum. Mol. Genet. - 2006. - Vol. 15, N 2. - P. R124-R130.

24. Wardle J., Carnell S. // Ann. Behav. Med. - 2009. - Vol. 38. - P. 2 5 - 3 0 .

25. Zabena C., Gonzalez-Sanchez J. et al. // Obes. Surg. - 2009. - Vol. 19, N 1. - P. 87-95.

26. Zimmermann E., Skogstrand K, Hougaar D.M. et al. // PLoS One. - 2011. - N 5. - P. 1595-1598.