Изучение Trp64arg полиморфизма гена β3-адренорецепторов у лиц с избыточной массой тела и ожирением

РезюмеРазвитие ожирения связано с образом жизни и генетическими механизмами. В частности, полиморфизмы генов адренорецепторов (ADRB) интенсивно изучаются в плане их ассоциаций с ожирением. Trp64Arg полиморфизм гена ADRB3, являющийся миссенс-мутацией в первом трансмембранном домене β3-адренорецептора, ассоциирован с висцеральным ожирением и инсулинорезистентностью во французской и финской популяциях. Последний метаанализ, который охватывал данные 6582 обследуемых из японских популяций, показал значительную ассоциацию мутантного аллеля c увеличением индекса массы тела (ИМТ). Цель исследования - изучение взаимосвязи полиморфизма Trp64Arg гена ADRB3 с ИМТ, жировой массой и биохимическими показателями. Обследовали 91 пациента из московского региона с ИМТ>25 кг/м2 с определением антропометрических и биохимических показателей. Генотипирование выполняли методом аллельспецифичной амплификации с детекцией результатов в режиме реального времени с использованием TaqMan-зондов, комплементарных полиморфным участкам ДНК. Распределение Trp64Trp и Trp64Arg генотипов гена ADRB3 у лиц с избыточной массой тела и ожирением составляло соответственно 82 и 12%. Пациенты с Trp64Arg генотипом ADRB3 по сравнению с носителями Trp64Trp генотипа отличались значительно большим процентом жировой массы (соответственно 48,6±0,96 и 43,8±1,72%; р<0,05), содержанием в сыворотке крови глюкозы (6,51±0,18 и 5,67±0,09 моль/л; р<0,01) и мочевой кислоты (0,46±0,02 и 0,38±0,01 ммоль/л; р<0,05). Результаты изучения полиморфизма гена ADRB3 могут быть использованы для персонализации диетотерапии лиц с ожирением.

Ключевые слова:ген Trp64Arg, полиморфизм, ожирение, избыточная масса тела

Вопр. питания. - 2012. - № 2. - С. 23-27.

Широкое распространение ожирения, представляющее собой серьезную медицинскую проблему, обусловлено взаимодействием не только экологических, но и генетических факторов. В различных популяциях выявлено более сотни генетических полиморфизмов, в той или иной степени связанных с ожирением [5, 13, 14]. Одним из них является полиморфизм гена β3-адренорецепторов (ADRB3), который играет важную роль в регуляции жировой массы и связан с развитием сахарного диабета. В настоящее время разрабатываются синтетические стимуляторы этих рецепторов, которые, возможно, смогут применяться при ожирении, увеличивая интенсивность обменных процессов.

Первоначально β-адренорецепторы (ADRB) разделяли на ADRB1 и ADRB2. Впоследствии фармакологические и молекулярно-генетические исследования продемонстрировали наличие еще одного подтипа - ADRB3. Последовательность аминокислот в ADRB3 на 40-50% идентична таковой для β1- и β2-адренорецепторов [2].

Известно, что ADRB являются посредниками при повышении функциональной активности сердечно-сосудистой системы под воздействием стресса. Сведения о наличии и функции ADRB3 в сердечнососудистой системе противоречивы. В отличие от β1- и β2-адренорецепторов они обладают гораздо более высоким сродством к норадреналину, чем к адреналину, и при стимуляции вызывают меньше побочных эффектов со стороны сердечно-сосудистой системы. Было показано, что воздействие на ADRB3 в эндотелии коронарных артерий и артерий молочной железы вызывает вазодилатацию этих сосудов [3, 10].

Наряду с этим активация β3-адренорецепторов приводит к усилению стимулированного катехоламинами липолиза в белой жировой ткани и термогенеза в бурой. Общее содержание ADRB3 в организме может варьировать в зависимости от увеличения массы тела, наличия инсулинорезистентности и инсулиннезависимого сахарного диабета.

Очевидно, что снижение функции этого рецептора может привести к ожирению. Это позволяет рассматривать ADRB3 в качестве гена - кандидата ожирения. Мутация в кодоне 64 из ADRB3 приводит к замене триптофана на аргинин (Trp64Arg) в белке рецептора, что ассоциируется с повышенной массой тела, ранним развитием сахарного диабета типа 2 (СД 2) и повышением резистентности к инсулину. Результаты метаанализа исследований с участием около 11 000 обследованных свидетельствуют о том, что у лиц с вариантом Trp64Arg отмечаются более высокий индекс массы тела - ИМТ (на среднем на 0,30 кг/м2) и более раннее (на 22 года) развитие СД 2 [4], чем при нормальном гомозиготном генотипе.

Известно, что снижение массы тела - эффективный способ уменьшить риск развития метаболического синдрома и СД 2 [7, 11]. Доказано, что даже небольшая потеря массы тела (5%) под влиянием диеты и физических упражнений служит эффективным средством лечения ожирения и связанных с ним осложнений [6].

Таблица 1. Распределение генотипов и частоты аллелей полиморфизма гена ADRB3 у мужчин и женщин с избыточной массой тела и ожирением

Таблица 2. Нозологическая характеристика наблюдаемых пациентов

Было показано, что применение у лиц с ожирением, не страдавших СД 2, низкокалорийной диеты (1520 ккал, 52% углеводов, 25% жиров и 23% белков) для Trp64/Arg64- и Arg64/Arg64-генотипов по сравнению с Trp64/Trp64-генотипом способствовало менее выраженному снижению массы тела, в том числе жировой, окружности талии, уровня глюкозы в сыворотке крови и величины HOMA [9].

В связи с этим целью настоящих исследований стало изучение полиморфизма гена ADRB3 у лиц с избыточной массой тела и ожирением.

Материал и методы

Обследован 91 пациент с избыточной массой тела и ожирением (ИМТ 25 кг/м2) в возрасте от 21 года до 79 лет, которые находились в НИИ питания РАМН и в течение 14 дней получали низкокалорийную диету (1500 ккал). Пациентам проводили клинические, антропометрические и биохимические исследования. Биохимические показатели определяли с помощью анализатора "Konelab 30i" фирмы "Thermo Clinical Labsystems" (Финляндия).

У всех обследованных идентифицирован полиморфизм гена ADRB3. ДНК выделяли из крови стандартным методом с использованием сорбента и набора реагентов "ДНК-сорб-С", производства ФГУН "ЦНИИЭ Роспотребнадзора" (Москва). Генотипирование выполняли методом аллельспецифичной амплификации с детекцией результатов в реальном времени с использованием TaqManзондов, комплементарных полиморфным участкам ДНК [8, 9]. Для проведения анализа использовали амплификаторы "Биометра" (Германия) и "RotorGene-6000" (Австралия).

Статистическую обработку полученных результатов проводили c использованием аналитической системы PASW Statistics 18.

Результаты

Результаты исследования полиморфизма гена ADRB3 у 91 пациента с избыточной массой тела и ожирением, проживающих в московском регионе, показали, что 12% из них являются носителями мутантного аллеля в гетерозиготном состоянии. Распределение генотипов и частоты аллелей полиморфизма гена ADRB3 представлено в табл. 1 (А - мутантный аллель, Т - аллель дикого типа). Полученные результаты совпадают с данными зарубежных исследований, согласно которым среди пациентов с ожирением у 84,6% имеется Trp64Trp-генотип и у 15,4% - Trp64Arg-генотип ADRB3 [9].

В то же время в наших предыдущих исследованиях на этом же контингенте была показана достаточно высокая частота встречаемости мутантного аллеля (82%, из них 42% в гомозиготном состоянии) другого гена - кандидата ожирения - полиморфизм rs9939609 гена FTO [1, 12].

В табл. 2 представлена характеристика наблюдаемых пациентов. Избыточная масса тела отмечалась у 18% обследованных, ожирение I степени - у 22%, II степени - у 15%, III степени - у 45%. СД 2 был диагностирован у 12% пациентов, гиперхолестеринемия отмечалась у 68%, гипертриглицеридемия - у 43%.

Обращает на себя внимание, что у носителей мутантного аллеля гена ADRB3 чаще встречалось ожирение более высоких степеней. Так, среди носителей Trp64Arg-генотипа ожирение наблюдалось у 91% обследуемых, а среди носителей Trp64Trp-генотипа - у 81%. СД 2 выявляли у лиц с Trp64Arg-генотипом практически в 5 раз чаще, чем с Trp64Trp-генотипом.

Гиперхолестеринемия и гипертриглицеридемия у пациентов с Trp64Arg-генотипом ADRB3 также наблюдались значительно чаще (соответственно у 78 и 55%), чем в случае Trp64Trp-генотипа (66 и 41%).

Антропометрические показатели у больных ожирением с полиморфизмом Trp64Arg гена ADRB3 представлены в табл. 3. В ходе анализа выявлены повышенные значения ИМТ, абсолютной и относительной жировой массы (р<0,05) у лиц с мутантным типом, что согласуется с данными литературы, свидетельствующими о выраженной ассоциации полиморфизма Trp64Arg-гена ADRB3 с ожирением [4, 9, 11].

В ходе 2-недельной диетотерапии эти показатели однонаправлено изменялись у лиц с избыточной массой тела и ожирением разных генотипов. В то же время общая и ежедневная редукция массы тела у пациентов с Trp64Arg-генотипом была на 16% ниже, чем у носителей аллеля дикого типа, хотя эти различия и не были достоверными, что, по-видимому, связано с малочисленной выборкой наблюдаемых и непродолжительным курсом диетотерапии. Полученные данные согласуются с исследованиями зарубежных авторов, которые показали меньшую эффективность применения низкокалорийной диеты у лиц с ожирением, носителей мутантного аллеля гена ADRB3 [9].

Анализ результатов биохимических исследований, характеризующих состояние липидного обмена у лиц с избыточной массой тела и ожирением, не выявил каких-либо существенных разтличий в зависимости от генотипа ADRB3 (табл. 4). В то же время у носителей Trp64Arg-гена отмечались достоверно более высокие содержания в сыворотке крови глюкозы (на 15%; р<0,01) и мочевой кислоты (на 19%; р<0,05), чем у обследованных с Trp64Trp-генотипом.

Полученные данные согласуются с результатами зарубежных исследований, показавших ассоциацию Trp64Arg полиморфизма гена ADRB3 с уровнем гипергликемии, инсулинорезистентностью, наличием метаболического синдрома и СД 2, а также более ранним развитием этого заболевания [4, 9, 11].

Таким образом, результаты проведенных исследований свидетельствуют о достаточно низкой встречаемости Trp64Arg полиморфизма гена ADRB3 у лиц с избыточной массой тела и ожирением, проживающих в московском регионе. Носители мутантного аллеля этого гена отличаются достоверно более высокими значениями величины жировой массы, а также содержания в сыворотке крови глюкозы и мочевой кислоты. Полученные данные могут быть использованы при разработке персонифицированных диет на основании генодиагностики ожирения.

Таблица 3. Антропометрические показатели у больных ожирением с полиморфизмом гена ADRB3 (M±m)

Таблица 4. Биохимические показатели у больных ожирением с полиморфизмом гена ADRB3 (M±m)

Литература

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

2. Bardou М., Rouget С., Breuiller-Fouchе М. et al .// BMC Pregnancy Childbirth. - 2007. - Vol. 7 (Suppl. 1). - S14-21.

3. Dessy C., Moniotte S., Ghisdal P. et al. // Circulation. - 2004. - Vol. 110. - Р. 948-954.

4. Fujisawa T., Ikegami H., Kawaguchi Y. et al. // J. Clin. Endocrinol. Metab. - 1998. - Vol. 83. - Р. 2441-2444.

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

6. Knowler W., Barret-Connor E., Fowler S. // N. Engl. J. Med. - 2002. - Vol. 346. - Р. 393-403.

7. Kopelman P . // Nature. - 2000. - Vol. 404. - Р. 635-643.

8. Muler T., Hinney A., Scherag A. et al. // BMC Med. Genet. - 2008. - Vol. 17. - P. 9-85.

9. de Luis D., Sagrado М., Aller R. et al. // Eur. J. Intern. Med. - 2007. - Vol. 18. - Р. 587-592.

10. Rozec B., Serpillon S., Toumaniantz G. et al. // J. Am. Coll. Cardiol. - 2005. - Vol. 46. - Р. 351-359.

11. Thomas G., Tomlinson B., Chang J. et al. // Int. J. Obes. Relat. Metab. Disord. - 2000. - Vol. 25. - Р. 545-551.

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

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

14. Wardle J., Carnell S. // Ann. Behav. Med. - 2009. - Vol. 38 (Suppl. 1). - S25-S30.