The study of the association of polymorphism rs5219 gene KCNJ11 with obesity and the risk of type 2 diabetes among residents of the Moscow Region

Abstract

The study involved 1,050 people living in the Moscow region, including 311 men and 739 women. Genotyping of KCNJ11 rs5219 polymorphisms was performed using allele-specific amplification, result detection in real time and using TaqMan-probes complementary to polymorphic DNA regions. Results of the study of KCNJ11 rs5219 gene polymorphism showed that 14,2% of the patients had TT genotype, 44,8% – CT genotype, 41,0% – СС genotype. The frequency of the mutant T allele was 36,6%, C allele – 63,4%. The frequency of the T allele didn’t significantly differ in individuals with obesity (BMI30 kg/m2) and individuals with a BMI<30kg/m2 (38,8% and 35,7%, respectively), OR – 1,14; CI (0,907–1,439), p=0,26. At the same time, the amount of energy expenditure at rest, calculated per kg lean body weight, and serum content of uric acid in were significantly higher in individuals with KCNJ11 rs5219 polymorphism, both in homo-, and in the heterozygous type. The frequency of the T allele and TT genotype in patients with hyperglycemia was higher than in the comparison group. Genotype TT is associated with type 2 diabetes (OR=2,35, CI: 1,018–5,43, p=0,04).

Keywords:obesity, diabetes mellitus 2 typе, hyperglycemia, rs5219 polymorphism of the KCNJ11 gene

Вопр. питания. - 2015. - № 2. - С. 4-9.

В настоящее время ожирение и сахарный диабет (СД) 2 типа представляют собой реальную угрозу для жизни и здоровья населения во всем мире. Выявлено более сотни генетических полиморфизмов, связанных с этими заболеваниями [1-5]. СД 2 типа составляет 90-95% всех случаев СД, как правило, развивается у лиц старше 40 лет с ожирением и включает комплекс метаболических нарушений, характеризующихся изменением секреции инсулина и инсулинорезистентностью.

Известно, что секрецию инсулина β-клетками поджелудочной железы регулирует АТФ-зависимый калиевый канал посредством влияния на метаболизм глюкозы на уровне мембран клеток.

Ген АТФ-зависимого калиевого канала подсемейства J, член 11, официальный символ KCNJ11, кодирует синтез белка Kir6.2, являющегося одной из двух субъединиц, которые образуют этот канал.

При высоком уровне глюкозы в крови и высокой концентрации АТФ внутри β-клеток канал закрыт и калий не выходит из клетки, за счет этого создается мембранный потенциал, способствующий открытию кальций-зависимых каналов, и ионы кальция, необходимые для секреции гранул, содержащих инсулин, проникают в клетку [7].

В связи с этим мутации в гене KCNJ11 могут привести к изменениям в структуре белка Kir6.2 и нарушениям функционирования канала.

Наиболее изучен в целом ряде этнических групп в настоящее время полиморфный маркер этого гена rs5219, в котором происходит замена цитозина на тимин в позиции 67, приводящая к замене глутаминовой кислоты в позиции 23 аминокислотной последовательности белка на лизин [21-24].

Показана ассоциация этого полиморфизма с риском развития СД 2 типа у европейцев и американцев европейского происхождения [9, 20]. Однако в некоторых европейских популяциях (Франция, Швейцария) статистически значимой ассоциации с СД 2 типа не выявлено [8].

В японской популяции продемонстрирована более выраженная ассоциация этого полиморфизма с риском развития СД 2 типа, чем в европейских странах [26]. Другими авторами в исследовании по типу "случай-контроль" была показана связь полиморфизма rs5219 гена KCNJ11 с риском развития СД 2 типа у жителей арабских государств, а у жителей Японии и Южной Кореи также установлена связь с риском развития артериальной гипертензии [6, 14, 19, 25]. В турецкой популяции выявлена статистически значимая связь аллеля Т со снижением уровня секреции инсулина [16].

При проведении эпидемиологических исследований было установлено, что полиморфизм rs5219 гена KCNJ11 - один из наиболее значимых для развития СД 2 типа в китайской популяции [18, 27, 29].

Однако в ряде других работ это не подтвердилось [28]. Результаты популяционных исследований, проведенные в Гонконге, выявили статистически значимую ассоциацию полиморфизма rs5219 с повышенным содержанием глюкозы в крови и преддиабетическим состоянием, но не выявили связи с риском развития СД 2 типа [11].

В целом ряде исследований, в том числе в мексиканских популяциях, а также у жителей Северной Индии и Ганы, статистически значимой связи с риском развития СД 2 типа не обнаружено [13, 15, 17]. Вместе с тем в индоевропейской этнической группе связь полиморфизма rs5219 гена KCNJ11 с этим заболеванием оказалась статистически достоверной [10].

Целью настоящего исследования стало изучение ассоциации полиморфизма rs5219 гена KCNJ11 c ожирением и риском развития СД 2 типа у жителей Московского региона.

Материал и методы

Обследованы 1050 человек, проживающих в Московском регионе, из них 311 мужчин и 739 женщин. Из общего числа пациентов 34% имели индекс массы тела (ИМТ) >30 кг/м2.

Биохимические показатели, характеризующие состояние липидного, белкового и углеводного обмена, определяли c использованием анализатора "ABX PENTRA 400" ("HORIBA ABX SAS", Франция) в автоматическом режиме. Состав тела (содержания воды, абсолютной и относительной массы мышечной и жировой ткани) изучали при помощи программного обеспечения "Looking`Body" анализатора "InBody 720" ("Biospac", Корея).

Исследование энерготрат в состоянии покоя проводили методом непрямой калориметрии с использованием портативного метаболографа VO2000 ("MedGraphics", CША).

У всех обследованных была проведена идентификация полиморфизма rs5219 гена KCNJ11.

ДНК выделяли из крови стандартным методом с использованием многокомпонентного лизирующего раствора, разрушающего комплекс ДНК с белком, и последующей сорбцией на магнитные частицы, покрытые силикагелем, и использованием набора реагентов "РеалБест ДНК-экстракция 3" (ЗАО "Вектор-Бест", Новосибирск, РФ). ДНК выделяли на автоматической станции "epMotion 5075" ("Eppendorf", Германия). Генотипирование проводили с применением аллель-специфичной амплификации с детекцией результатов в режиме реального времени и использованием TaqManзондов, комплементарных полиморфным участкам ДНК [20]. Для проведения амплификации использовали амплификатор "CFX96 Real Time System" ("BIO-RAD", США).

Статистическую обработку полученных результатов проводили с использованием системы PASW Statistics 20. 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 исследования

Результаты исследования полиморфизма rs5219 гена KCNJ11 у жителей Московского региона показали, что 14,2% обследованных имели генотип ТТ, 44,8% - генотип СТ, 41,0% - генотип СС. Частота встречаемости аллеля Т составляла 36,6%, аллеля С - 63,4% (табл. 1). При этом достоверной разницы между мужчинами и женщинами по этому показателю не выявлено [относительный риск (OR) - 0,92; доверительный интервал (CI)=(0,760-1,120), p=0,41].

Частота встречаемости аллеля Т, определенная в наших исследованиях, соответствует величине этого показателя, выявленного в европейских популяциях (37,0-52,0%) [8, 12, 20], у жителей

Японии, Индии, Китая (34-40%) [9, 24, 26], в арабских популяциях (29-32%) [14]. Вместе с тем среди жителей западноафриканской республики Гана аллель С практически не встречался [13].

Как видно из табл. 2, частота встречаемости аллеля Т у обследованных с ожирением (ИМТ30 кг/м2) статистически значимо не отличалась от таковой у обследованных с ИМТ<30 кг/м2, OR - 1,14; CI (0,907-1,439), p=0,26. При анализе результатов исследования у мужчин и женщин также не выявлено статистически достоверной разницы по этому показателю в зависимости от ИМТ.

Анализ данных антропометрических исследований показал отсутствие статистически достоверных отличий между носителями различных генотипов полиморфизма rs5219 гена KCNJ11 по величине ИМТ, жировой массы как в исследуемой группе в целом, так и отдельно у мужчин и женщин (табл. 3).

Величина энерготрат в покое, рассчитанная на 1 кг массы скелетной мускулатуры, была достоверно ниже у мужчин, имеющих генотип ТТ полиморфизма rs5219 гена KCNJ11, как при гомо-, так и при гетерозиготном типе, а также в целом по группе у лиц с генотипом СТ.

Анализ результатов биохимических исследований свидетельствовал об отсутствии у обследованных пациентов каких-либо статистически значимых различий в содержании в сыворотке крови показателей липидного и белкового обмена в зависимости от генотипа rs5219 гена KCNJ11.

Как видно из табл. 4, частота встречаемости аллеля Т у пациентов с гипергликемией была выше, чем в группе сравнения, на 7,6%, однако это увеличение не было статистически достоверным. Не наблюдалось также существенной разницы по частоте встречаемости аллеля Т (45,4 и 44,4% соответственно) между мужчинами и женщинами с гипергликемией, однако отношение шансов для аллеля Т было выше у мужчин.

В то же время генотип ТТ у пациентов с гипергликемией выявлялся на 13,0% чаще, чем в группе сравнения, и соотношение шансов для генотипов ТТ относительно генотипа СС было статистически достоверным (OR=2,35 CI: 1,018-5,43, p=0,04).

Таким образом, результаты проведенных исследований свидетельствуют о том, что генетический вариант rs5219 гена KCNJ11 вносит свой вклад в формирование риска СД 2 типа у жителей Московского региона. В то же время ассоциации полиморфизма этого гена с ожирением не отмечено.

Литература

1. Батурин А.К., Погожева А.В., Сорокина Е.Ю. и др. Изучение полиморфизма rs9939609 гена FTO у лиц с избыточной массой тела и ожирением // Вопр. питания. - 2011. - Т. 80, № 3. - С. 13-17.

2. Батурин А.К., Погожева А.В., Сорокина Е.Ю. и др. Изучение Trp64Arg полиморфизма гена β3-адренорецепторов у лиц с избыточной массой тела и ожирением // Вопр. питания. - 2012. - № 2. - С. 23-27.

3. Батурин А.К., Сорокина Е.Ю., Погожева А.В., Тутельян В.А. Генетические подходы к персонализации питания // Вопр. питания. - 2012. - № 6. - С. 4-11.

4. Батурин А.К., Сорокина Е.Ю., Погожева А.В. и др. Изучение региональных особенностей полиморфизма rs9939609 гена FTO и Trp64Arg гена ADRB3 у населения Российской Федерации // Вопр. питания. - 2014. - Т. 83. - № 2. - С. 35-41.

5. Насибулина Э.С., Борисова А.В., Ахметов И.И. Изучение ассоциации полиморфизма Ala54Thr гена FABP2 с риском развития ожирения, жировой массой тела и физической активностью // Вопр. питания. - 2013. - Т. 82, № 5. - С. 23-28.