Региональные особенности полиморфизма генов, ассоциированных с ожирением (rs9939609 гена FTO и Trp64Arg гена ADRB3), у населения России

Резюме

Исследования последних лет показали значимую связь с ожирением полиморфизмов: rs9939609 гена связи с жировой массой и ожирением FTO в европейских, некоторых азиатских и афроамериканских популяциях и Trp64Arg гена ADRB3 в ряде европейских популяций. Ассоциацию вариантов rs9939609 и Trp64Arg с ожирением изучали у 1244 жителей Московского и Свердловского регионов. Генотипирование выполняли методом аллельспецифичной амплификации с детекцией результатов в режиме реального времени с использованием TaqMan-зондов, комплементарных полиморфным участкам ДНК. Частота встречаемости мутантного аллеля гена FTO у населения Московского и Свердловского регионов составляла 45,1%, при этом генотип ТТ был выявлен в 30,2% случаев, АТ - в 49,5%, АА - в 20,3%.

У женщин несколько чаще, чем у мужчин (48,4% против 42,5%), отмечалось наличие мутантного аллеля. Лица с ожирением чаще являлись носителями генотипов АА (26,3%) и АТ (52,8%) по сравнению с обследованными с индексом массы тела (ИМТ) меньше 30 кг/м 2 (соответственно 18,1 и 50,7%).

У лиц с ожирением была выявлена достоверно более высокая частота встречаемости (52,6% против 43,4%) аллеля риска А. У населения Московского и Свердловского регионов наличие мутантного аллеля гена ADRB3 отмечалось в 7,4% случаев. При этом 15,5% обследованных имели гетерозиготный Trp64Arg генотип ADRB3, что согласуется с данными зарубежных исследований. Частота встречаемости аллеля риска Arg64 и генотипа Trp64Arg у женщин (соответственно 9,3 и 18,5%) по сравнению с мужчинами (6,2 и 12,2%) была достоверно выше. У обследованных с ожирением значительно чаще отмечалось наличие мутантного аллеля и Trp64Arg генотипа ADRB3 (соответственно 9,1 и 18,1%) по сравнению с лицами с ИМТ менее 30 кг/м 2 (7,4 и 14,9%), однако эти различия были статистически не достоверны. Результаты проведенных исследований свидетельствуют о том, что генетические варианты rs9939609 гена FTO и Trp64Arg генотип ADRB3 вносят свой вклад в развитие ожирения у жителей Московской и Свердловской областей Российской Федерации. Риск развития ожирения увеличивается в случае сочетанного полиморфизма обоих генов.

Ключевые слова:ожирение, индекс массы тела, полиморфизм, ген FTO, ген ADRB3

Вопр. питания. - 2014. - № 2. - С. 35-41.

Ожирение представляет актуальную проблему в связи с его прогрессирующим распространением и тяжестью осложнений, которые нередко становятся причиной смерти больных в молодом возрасте. С конца прошлого века во всем мире число лиц с ожирением более чем удвоилось.

Патогенез ожирения связан с нарушениями обменных процессов, которые могут приводить к инсулинорезистентности, нарушенной толерантности к глюкозе и развитию сахарного диабета типа 2 (СД 2). Это может быть обусловлено как внешними факторами: неправильным образом жизни, в том числе разбалансированным питанием, так и генетическими нарушениями. В связи с этим большой интерес представляет идентификация генов - кандидатов этой патологии. При обследовании детей и взрослых различных популяций выявлено более сотни генетических полиморфизмов, связанных с ожирением [3, 8, 11, 15].

Показана выраженная ассоциация полиморфизма rs9939609 FTO с увеличением индекса массы тела (ИМТ), отсутствием чувства насыщения пищей и повышением (в 1,5-2 раза) риска развития ожирения [9, 10, 15-17]. Наиболее тесная связь установлена между ожирением и полиморфизмом rs9939609 гена FTO в европейской, японской и мексиканской популяциях. Частота встречаемости мутантного аллеля FTO составляет 46-51% среди жителей Западной и Центральной Европы, Западной Африки и только 16% в Китае [4-6, 10, 16].

В наших более ранних исследованиях, проведенных у лиц с ожирением, проживающих в Московском регионе (около 100 человек), была показана достаточно частая встречаемость мутантного аллеля гена FTO (63% в гомозиготном состоянии), особенно у женщин, что ассоциировалось с более высоким ИМТ, абсолютной и относительной величиной жировой массы и уровнем триглицеридов в сыворотке крови [1, 13, 14].

Важную роль в регуляции величины жировой массы играет и полиморфизм гена β3-адренорецепторов (ADRB3), который также может рассматриваться в качестве гена - кандидата ожирения. Мутация в кодоне 64 из ADRB3 приводит к замене триптофана на аргинин (Trp64Arg) в белке рецептора и ассоциируется с повышенной массой тела. Результаты исследований с включением 11 000 человек свидетельствуют о том, что мутация Trp64Arg гена ADRB3 широко распространена в нескольких этнических группах и связана с увеличением массы тела, висцеральным ожирением, резистентностью к инсулину и более ранним (на 22 года раньше) развитием СД 2 [7, 12].

Результаты наших более ранних исследований у небольшого числа пациентов с ожирением, проживающих в Московском регионе (100 человек), показали достаточно низкую частоту встречаемости мутантного аллеля гена ADRB3, который был выявлен только в гетерозиготном состоянии.

У носителей мутантного аллеля в гетерозиготном состоянии чаще встречались ожирение более высоких степеней и СД 2, наблюдалось увеличение ИМТ, абсолютной и относительной жировой массы (р<0,05) по сравнению носителями генотипа Trp64Trp. Наличие этого аллеля ассоциировалось с уровнем гипергликемии (а иногда и гиперурикемии), инсулинорезистентностью, наличием метаболического синдрома и СД 2, а также с более ранним развитием этого заболевания [2].

Целью настоящей работы явилось сравнительное изучение полиморфизма rs9939609 гена FTO и Trp64Arg гена ADRВ3 у жителей Московской и Свердловской областей.

Материал и методы

Всего было обследовано 1244 человека, среди них 511 мужчин и 733 женщины в возрасте от 18 до 73 лет, 850 человек (249 мужчин и 601 женщина) - жители Московского региона, 394 человека (262 мужчины и 132 женщины) - Свердловского региона Российской Федерации.

У всех обследованных была проведена идентификация полиморфизма rs9939609 гена FTO и Trp64Arg гена ADRB3. ДНК выделяли из крови стандартным методом с использованием сорбента и набора реагентов "ДНК-сорб-С" (ФГУН ЦНИИЭ Роспотребнадзора, Россия). Для генотипирования полиморфизма rs9939609 FTO гена применяли мультиплексную аллель-специфичную амплификацию с детекцией результатов в режиме реального времени с использованием TaqMan-зондов, комплементарных полиморфным участкам ДНК [10].

Для проведения анализа использовали амплификаторы "Биометра" (Германия) и "RotorGene-6000" (Австралия).

Статистическую обработку полученных результатов проводили с использованием системы PASW Statistics 20. Тесты на соблюдение равновесия Харди-Вайнберга и выявление ассоциаций методом Пирсона χ 2 проводили с помощью программы

DeFinetti на сайте Института генетики человека (Мюнхен, Германия).

Результаты исследования

Результаты исследования полиморфизма rs9939609 гена FTO у населения 2 регионов Российской Федерации свидетельствовали, что частота встречаемости мутантного аллеля составляла 45,1%, при этом генотип ТТ был выявлен в 30,2% случаев, АТ - в 49,5%, АА - в 20,3% (табл. 1).

У женщин несколько чаще, чем у мужчин (48,4% против 42,5%), отмечалось наличие мутантного аллеля гена FTO (OR - 1,27, C.I.=[1,08-1,49]; р=0,33). Лица с ожирением немного чаще являлись носителями генотипов АА (26,3%) и АТ (52,8%) по сравнению с обследованными с ИМТ меньше 30 кг/м2 (соответственно 18,1 и 50,7%). При этом у лиц с ожирением по сравнению с испытуемыми с нормальной массой тела (см. табл. 1) была выявлена достоверно более высокая частота встречаемости (соответственно 52,6 против 43,4%) аллеля риска А (OR - 1,45, C.I.=[1,19-1,75]; p=0,002).

Анализ данных исследования полиморфизма rs9939609 гена FTO у населения Московского региона показал, что частота встречаемости мутантного аллеля составляла 47,8%, при этом 26,5% обследованных имели генотип ТТ, 51,4 % - генотип АТ и 22,1% - генотип АА (см. табл. 1).

Как видно из той же таблицы, у женщин наблюдалась несколько большая частота встречаемости аллеля риска А (OR - 1,12, C.I.=[0,90-1,39]; р=0,33) по сравнению с мужчинами. Полученные данные согласуются с результатами наших предыдущих исследований, выполненных на меньшем количестве испытуемых, проживающих в Московском регионе [1, 13, 14].

У обследованных с ожирением (ИМТ 30 кг/м2 и выше) в 1,3 раза чаще отмечалось наличие генотипов АА по сравнению с обследованными с ИМТ менее 30 кг/м 2 . При этом у лиц с ожирением по сравнению с испытуемыми с нормальной массой тела (см. табл. 1) была выявлена достоверно более высокая (в 1,17 раза) частота встречаемости аллеля риска А (OR - 1,67, C.I.=[1,20-2,31]; p=0,02).

Результаты исследования полиморфизма rs9939609 гена FTO свидетельствовали о том, что 34% обследованных работников металлургических предприятий Свердловской области имели генотип ТТ, 47,5 % - генотип АТ и 18,5% - генотип АА (см. табл. 1). При этом у женщин наблюдалась достоверно более высокая частота встречаемости аллеля риска А (OR - 1,43, C.I.=[1,06-1,93]; p=0,02) по сравнению с мужчинами.

Как видно из табл. 1, у обследованных с ожирением значительно чаще отмечалось наличие генотипа АА (27,7%) по сравнению с обследованными с ИМТ менее 30 кг/м 2 (13,0%). При этом у лиц с ожирением (табл. 1) по сравнению с испытуемыми с нормальной массой тела наблюдалась в 1,4 раза достоверно более высокая частота встречаемости аллеля риска А (OR - 1,72, C.I.=[1,12 -2,63]; p=0,01).

Анализ данных исследования полиморфизма Trp64Arg гена ADRB3 у населения обоих регионов Российской Федерации свидетельствовал о наличии мутантного аллеля в 7,4% случаев (табл. 2).

При этом 15,5% обследованных имели гетерозиготный Trp64Arg генотип ADRB3, что согласуется с данными зарубежных исследований [7, 12].

Частота встречаемости аллеля риска Arg64 и генотипа Trp64Arg у женщин (соответственно 9,3 и 18,5%) по сравнению с мужчинами (6,2 и 12,2%) была достоверно выше (OR - 1,55, C.I.=[1,13-2,12]; p=0,006). При этом у обследованных с ожирением значительно чаще отмечалось наличие мутантного аллеля и Trp64Arg генотипа ADRB3 (соответственно 9,1 и 18,1%) по сравнению с лицами с ИМТ 30 кг/м 2 (7,4 и 14,9%), однако эти различия были статистически не достоверны (OR - 1, 24, C.I.=[0,87-1,75]; p=0,22).

Результаты исследования полиморфизма гена ADRB3 конкретно у жителей Московского и Свердловского регионов показали, что соответственно 8,1 и 6,8% из них являлись носителями мутантного аллеля. Распределение генотипов и частоты аллелей полиморфизма гена ADRB3 представлено в табл. 2. Среди обследованных соответственно 83,4 и 86,3% имели Trp64Trp генотип, а 16,6 и 13,7% - Trp64Arg генотип ADRB3.

У женщин по сравнению с мужчинами наблюдалась достоверно более высокая частота встречаемости аллеля риска Arg64 как в Московском (OR - 1,21, C.I.=[0,80-1,83]; p=0,36), так и в Свердловском регионе (OR - 2,1, C.I.=[0,92-4,68]; p=0,07).

Как видно из табл. 2, у обследованных с ожирением, проживающих в Московском и Свердловском регионах, несколько чаще отмечалось наличие Trp64Arg генотипа ADRB3 (соответственно 18,5 и 16,3%) по сравнению с лицами с ИМТ менее 30 кг/м 2 (16,2 и 6,8%). При наличии ожирения наблюдалась несколько большая частота встречаемости мутантного аллеля у населения как в Московской (OR - 1,33, C.I.=[0,72-2,45]; p=0,37), так и в Свердловской области (OR - 1,20, C.I.=[0,49-2,87]; p=0,69).

Анализ данных антропометрических исследований показал ассоциацию полиморфизма rs9939609 гена FTO и Trp64Arg гена ADRB3 с величиной ИМТ. У лиц с АТ (р<0,01) и, особенно, АА (р<0,001) генотипом был выявлен достоверно более высокий ИМТ по сравнению с ТТ генотипом FTO (табл. 3).

Носители мутантного аллеля А гена FTO при гетерозиготном (р<0,01) и, особенно, гомозиготном типе (р<0,001), проживающие в Московском регионе, имели достоверно более высокий ИМТ по сравнению с типом ТТ. У жителей Свердловского региона наблюдалась та же тенденция, однако данные различия были статистически не достоверными, что, по-видимому, связано с меньшим процентом встречаемости лиц с ожирением в этой группе обследованных.

Как в Московском, так и в Свердловском регионе носители мутантного аллеля гена ADRB3 имели более высокий ИМТ, однако данные различия были статистически не достоверными (табл. 3).

Полученные данные согласуются с результатами исследований зарубежных авторов, которые показали выраженную достоверную ассоциацию полиморфизма rs9939609 гена FTO и Trp64Arg гена ADRB3 с величиной ИМТ [7, 10, 12, 16, 17].

Интерес представляла оценка антропометрических параметров у лиц с сочетанным носительством мутантных аллелей гена FTO и ADRB3.

Как видно из табл. 4, при сочетании генотипа Trp64Arg гена ADRB3 с АТ и АА генотипами FTO у обследованных отмечались достоверно более высокие ИМТ соответственно на 11% (р<0,05) и 12% (р<0,001), по сравнению с теми лицами, у которых отсутствовала мутация обоих генов (Trp64Trp/ТТ).

Таким образом, результаты проведенных исследований свидетельствуют о том, что генетические варианты rs9939609 гена FTO и Trp64Arg гена ADRB3 вносят свой вклад в развитие ожирения у жителей Московской и Свердловской областей Российской Федерации. При этом риск развития ожирения увеличивается при сочетанном полиморфизме обоих генов. Полученные межрегиональные различия в отношении частоты встречаемости полиморфизмов этих генов и их ассоциации с полом и антропометрическими параметрами могли быть связаны с этническим разнообразием обследованного контингента.

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. - № 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. Carlos F., Silva-Nunes С.J et al. Association of FTO and PPARG polymorphisms with obesity in Portuguese women // Diabetes, Metabolic Syndrome and Obesity: Targets and Therapy. - 2013. - Vol. 6. - P. 241-245.

4. Hennig B., Fulford A., Sirugo G. et al. Prentice A. M. FTO gene variation and measures of body mass in an African population // BMC Med. Genet. - 2009. - Vol. 10. - P. 21.

5. Hoа A., Stein J., Hua X. et al. A commonly carried allele of the obesity-related FTO gene is associated with reduced brain volume in the healthy elderly // Alzheimer’s Disease Neuroimaging Initiative. - 2010.

6. Legry V., Cottela D, Ferrieresb J. et al. Effect of an FTO polymorphism on fat mass, obesity, and type 2 diabetes mellitus in the French MONICA Study // Metabolism: Clinical and Experimental. - 2009. - P. 971-975.

7. de Luis D., Sagrado М., Aller R. et al. Influence of the Trp64Arg polymorphism in the beta 3 adrenoreceptor gene on insulin resistance, adipocytokine response, and weight loss secondary to lifestyle modification in obese patients // Eur. J. Intern. Med. - 2007. - Vol. 18. - P. 587-592.

8. Marcadenti А., Fuchs F.D. Effects of FTO rs9939609 and MC4R rs17782313 on obesity, type 2 diabetes mellitus and blood pressure in patients with hypertension // Cardiovasc. Diabetology. - 2013. - Vol. 12. - P. 103.

9. Mitchell J., Church T., Rankinen T. et al. FTO Genotype and the Weight Loss Benefits of Moderate Intensity Exercise//Obesity. - 2010. - Vol. 18. - P. 641-643.

10. Muller T.D., Hinney A., Scherag A. et al. "Fat mass and obesity associated" gene (FTO): no significant association of variant rs9939609 with weight loss in a lifestyle intervention and lipid metabolism markers in German obese children and adolescents // BMC Med. Genet. - 2008. - Vol. 17, N 9. - P. 85.

11. Silva С.F., Zandona M.R. et al. Association between a frequent variant of the FTO gene and anthropometric phenotypes in Brazilian children // BMC Med. Genet. - 2013. - Vol. 14. - P. 34.

12. Thomas G., Tomlinson B., Chang J. et al. The Trp64Arg polymorphism of the beta 3 adrenergic receptor gene and obesity in Chinese subjects with components of the metabolic syndrome // Int. J. Obes. Relat. Metab. Disord. - 2000. - Vol. 25. - P. 545-551.

13. Tutelian V., Baturin A., Pogozheva A. et al. The FTO rs9939609 polymorphism study in patients with overweight and obesity // 11 th Eur. Nutrition Conference Fens. - Madrid, 2011. - P. 285.

14. Tutelian V., Baturin A., Pogozheva A. The FTO and β3-Adrenoreceptor genes polymorphisms study in persons with overweight and obesity // Obesity Facts. - 2012. - Vol. 5 (suppl. 1). - P. 106.

15. Wardle J., Carnell S. Appetite is a Heritable Phenotype Associated with Adiposity // Ann. Behav. Med. - 2009. - Vol. 38. - P. 25-30.

16. Zabena C., Gonzalez-Sanchez J. et al. The FTO obesity gene. Genotyping and gene expression analysis in morbidly obese patients // Obes. Surg. - 2009. - Vol. 19, N 1. - P. 87-95.

17. Zimmermann E., Skogstrand K., Hougaar D.M. et al. Influences of the Common FTO rs9939609 Variant on Inflammatory Markers throughout a Broad Range of Body Mass Index // PLoS One. - 2011. - Vol. 5. - P. e15958.