The study of polymorphism rs9939609 FTO gene in patients with overweight and obesity

AbstractIn 94 persons living in the Moscow region, with a body mass index >25 kg/m2 were identified on the polymorphism rs9939609 FTO gene. The results showed that 83% of them were carriers of the mutant allele, and 43% – contained the mutant allele in the homozygous state. Carriers of the mutant allele rs9939609 FTO gene were distinguished by higher absolute and relative values of fat mass and triglycerides in serum.

Keywords:obesity, gene, polymorphism

Широкое распространение ожирения, являющееся серьезной медицинской проблемой, связано не только с изменением образа жизни, особенно в индустриально развитых странах, но и с генетической предрасположенностью. В разных популяциях выявлено более сотни генетических полиморфизмов, в той или иной степени связанных с ожирением [9, 24, 25].

Наиболее изучены однонуклеотидные полиморфизмы гена связи с жировой массой и ожирением, местоположение 16q12.2, официальный символ FTO [1]. Однако исследование ассоциаций полиморфизмов этого гена с фенотипическими и метаболическими проявлениями ожирения дало неоднозначные результаты в разных популяциях. В европейских популяциях выявлена существенная связь варианта rs9939609 гена FTO с избыточной массой тела и ожирением. Так, при обследовании французского населения разных регионов установлено, что аллель А этого варианта можно рассматривать в качестве фактора риска в развитии ожирения и сахарного диабета типа 2 (СД 2) [17]. Результаты обследования мужчин призывного возраста в Дании, больших групп населения (более 1000 человек с ожирением и без избыточной массы) в Испании, Германии и Бельгии, а также американцев европейского происхождения показали значимую ассоциацию полиморфизма rs9939609 с увеличением индекса массы тела (ИМТ) [5, 13, 20, 21, 26, 27].

Что касается азиатского населения, то изучение этого полиморфизма в группе китайцев из Тайваня, показало выраженную связь с ИМТ, но не выявило связи с СД 2, а результаты обследования китайцев Ханьшуй из Шанхая и Пекина (3210 человек) не подтвердили, что полиморфизм гена FTO вносит значительный вклад в развитие ожирения и СД 2 [3, 12].

В то же время в других исследованиях вариантов гена FTO у детей и подростков, проживающих в Пекине, установлена выраженная связь варианта rs9939609 c ожирением [2, 4]. Молекулярно-генетические исследования, проведенные среди больших групп японского и корейского населения, выявили ассоциации нескольких однонуклеотидных полиморфизмов гена FTO с ожирением, в том числе и rs9939609 [10, 14]. Изучение полиморфизмов FTO гена в африканской популяции (Гамбия) показало отсутствие положительной корреляции с массой тела у обследуемых [8].

Целью работы было изучение полиморфизма rs9939609 гена FTO у лиц с избыточной массой тела и ожирением, проживающих в Московском регионе.

Материал и методы

Были обследованы 94 пациента в возрасте от 18 до 75 лет с ИМТ >25 кг/м2, которые находились на обследовании в Клинике лечебного питания НИИ питания РАМН. Состав тела исследовали методами классической антропометрии (модуль № 1) и биоимпедансометрии с помощью анализатора "АВС-01" фирмы "МЕДАСС" (Россия). Биохимические показатели определяли с помощью анализатора "Konelab 30i" фирмы "Thermo Clinical Labsystems" (Финляндия).

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. Для генотипирования полиморфизма rs9939609 FTO гена использовали мультиплексную аллельспецифичную полимеразную цепную реакцию [20]. Для проведения амплификации использовали амплификаторы "Биометра" (Германия) и "RotorGene-6000" (Австралия). Статистическую обработку полученных результатов проводили c использованием системы PASW Statistics 18.

Результаты

Результаты исследования показали, что 83% обследованных являлись носителями мутантного аллеля, а у 43% содержался мутантный аллель в гомозиготном состоянии. При этом частота встречаемости мутантного аллеля у женщин была несколько выше, чем у мужчин. Распределение генотипов и частота аллелей полиморфизма rs9939609 гена FTO представлены в табл. 1 (А - мутантный аллель, Т - аллель дикого типа).

Полученные данные позволяют считать достаточно высокой частоту встречаемости полиморфизма гена FTO для людей с изучаемым фенотипом при избыточной массе тела и ожирении. Для сравнения, частота встречаемости аллеля риска ожирения варианта rs9939609 по обобщенным данным многочисленных исследований среди лиц с ожирением составляет 71%, а среди жителей с нормальной и избыточной массой тела: в Западной и Центральной Европе - 46%, в Западной Африке - 51%, в Китае - 16% [8, 11, 20].

В табл. 2 представлена характеристика наблюдавшихся больных. Избыточная масса тела отмечалась у 19% пациентов, ожирение I степени - у 25%, II степени - у 16%, III степени - у 40%.

Артериальная гипертензия I-II степени диагностирована у 73% больных, ишемическая болезнь сердца (ИБС) - у 26%, гиперлипопротеидемия (ГЛП) IIа типа - у 63%. Отметим, что у носителей мутантного аллеля чаще встречалось ожирение более высоких степеней. Так, у носителей генотипов АА и АТ ожирение наблюдалось соответственно в 86 и 85% случаев, а у носителей генотипа ТТ - в 71% случаев. Гиперхолестеринемия у пациентов с генотипами АА и АТ встречалась значительно чаще (соответственно у 73 и 74%) по сравнению с пациентами с ТТ-генотипом (41%). Повышенный уровень триглицеридов в сыворотке крови отмечался у 32% лиц с генотипом АА, у 59% - с АТ и у 29% - с ТТ. Частота выявления сопутствующих заболеваний сердечно-сосудистой системы у носителей мутантного аллеля была также значительно выше. При этом изучаемые нозологические формы у гомо- и гетерозиготных носителей встречались практически с одинаковой частотой.

Антропометрические показатели у больных ожирением с полиморфизмом rs9939609 гена FTO представлены в табл. 3 и на рис. 1 и 2. Результаты этих исследований свидетельствуют о том, что носители мутантного аллеля, особенно при гомозиготном типе (АА), имеют более высокие массу тела и ИМТ, однако данное различие статистически недостоверно, что, по-видимому, связано с малочисленной выборкой наблюдаемых.

Таблица 1. Распределение генотипов и частота аллелей полиморфизма rs9939609 гена FTO у мужчин и женщин с избыточной массой тела и ожирением

Таблица 2. Нозологическая характеристика наблюдаемых пациентов с полиморфизмом rs9939609 гена FTO

Таблица 3. Антропометрические показатели у больных ожирением с полиморфизмом rs9939609 гена FTO (M±m)

Рис. 1. Величина ИМТ у носителей (а, б) мутантного (АА и АТ) и дикого аллеля rs9939609 гена FTO

Полученные данные согласуются с результатами исследований, проведенных другими авторами на более многочисленных группах населения (1000 человек), которые показали выраженную ассоциацию полиморфизма rs9939609 с увеличением ИМТ [5, 13, 20, 21, 26, 27]. Так, при обследовании 234 белых женщин, находившихся в климактерическом периоде, было выявлено, что у лиц с гомозиготным типом носительства мутантного аллеля АА ИМТ составлял 32,8 кг/м2 по сравнению с показателем (31,0 кг/м2; р<0,05) у лиц и генотипом ТТ [19]. Более детальный анализ полиморфизма rs9939609 гена FTO продемонстрировал, что у носителей аллеля риска ожирения масса тела в среднем на 1,2 кг выше, чем у людей, у которых этот аллель отсутствует; наличие 2 аллелей риска сопровождается увеличением массы тела в среднем на 3 кг [6].

Рис. 2. Величина жировой массы (%) у носителей (а, б) мутантного (АА и АТ) и дикого аллеля rs9939609 гена FTO

Что касается жировой массы, то ее абсолютная величина была статистически достоверно выше (р<0,05) у носителей генотипа АА rs9939609 гена FTO по сравнению с носителями генотипа ТТ, промежуточное между ними положение занимали носители АТ-генотипа.

В то же время носители мутантного аллеля (в том числе гомозиготного генотипа АА и в меньшей степени - гетерозиготного генотипа АТ rs9939609 гена FTO) имели достоверно большую (р1 и р2<0,02; р3<0,05) величину относительной жировой массы, чем лица с генотипом ТТ (см. табл. 3 и рис. 2). Полученные данные согласуются с результатами исследований других авторов, которые показали, что среди всех генов-кандидатов ожирения именно полиморфизм гена FTO ассоциируется с величиной жировой массы [22].

Анализ результатов биохимических исследований у больных с ожирением не выявил какихлибо существенных различий в зависимости от генотипа (табл. 4). Исключение составляло содержание триглицеридов в сыворотке крови, которое было достоверно выше (р<0,02) у носителей мутантного аллеля rs9939609 гена FTO. Полученные данные косвенно подтверждают связь гена FTO с повышенным потреблением энергии с пищей, которое можно корректировать изменением образа жизни за счет снижения калорийности рациона и повышения физической активности [7, 18, 23]. Показано наличие лептинопосредованного механизма зависимости между полиморфизмом гена FTO rs9939609, с одной стороны, и выраженностью энергетического дисбаланса и степенью ожирения - с другой [15, 16, 19].

Таким образом, результаты проведенных исследований свидетельствуют о достаточно высокой частоте встречаемости полиморфизма гена FTO у лиц с избыточной массой тела и ожирением, проживающих в Московском регионе. Лица с ожирением, носители мутантного аллеля rs9939609 гена FTO, отличаются более высокими значениями абсолютной и относительной жировой массы тела, а также содержания триглицеридов в сыворотке крови. Полученные результаты могут быть использованы при разработке персонифицированной диетотерапии на основании генодиагностики ожирения.

Таблица 4. Биохимические показатели у больных ожирением с полиморфизмом rs9939609 гена FTO (M±m)

Литература

1. База данных Национального Центра Биотехнологической информации США, http://www.ncbi.nlm.nih.gov/gene/? term=FTO.

2. Bo X., Yue S., Meixian Z. et al. // BMC Med. Genet. - 2010. - N 11. - P. 107-125.

3. Chang Y., Liu P., Lee W. et al. // Diabetes. - 2008. - Vol. 57. - P. 2245-2252.

4. Fang Н., Yanping L., Du S. et al. // BMC Med. Genet. - 2010. - N 11. - P. 136-148.

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

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

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

8. Hennig B., Fulford A., Sirugo G. et al. // BMC Med. Genet. - 2009. - N 10. - P. 21-32.

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

10. Hotta K., Nakata Y., Matsuo T. et al. // J. Hum. Genet. - 2008. - N 5/6. - P. 546-553.

11. Hoa A., Steina J., Huaa X. et al. // PNAS. - 2010. - Vol. 107. - P. 8404-8409.

12. Huaixing Li , Ying Wu, Ruth J. et al. // Diabetes. - 2008. - N 5. - P. 264-268.

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

14. Karasawa S., Daimon M., Sasaki S. et al. // Endocr. J. - 2010. - Vol. 57, N 4. - P. 293-301.

15. Labayen I., Ruiz J., Ortega F. et al. // Int. J. Obes. - 2001. - Vol. 35. - P. 66-71.

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

17. Legry V., Cottela D., Ferrieresb J. et al. // Metab. Clin. Experimental. - 2009. - P. 971-975.

18. Lein E., Hawrylycz M., Ao N. et al. // Nature. - 2007. - Vol. 445. - P. 16 8 -17 6 .

19. Mitchell J., Church T., Rankinen T. et al. // Obesity. - 2010. - Vol. 18. - P. 641-643.

20. Mьller T., Hinney A., Scherag A. et al. // BMC Med. Genet. - 2008. - Vol. 17, N 9. - P. 85.

21. Peeters A., Beckers S., Verrijken A. et al. // Mol. Genet. Metab. - 2008. - N 9. - P. 481-484.

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

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

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

25. Wardle J., Carnell S. // Ann. Behav. Med. - 2009. - Vol. 38, suppl. 1. - P. S25-S30.

26. Zabena C., Gonzalez-Sanchez J., Martinez-Larrad M. et al. //. Obes. Surg. - 2009. - Vol. 19. - P. 87-95.

27. Zimmermann E., Skogstrand K., Hougaard D. et al. // PLoS One. - 2011. - N 6. - P. 15958 -15961.