Изучение ассоциации полиморфизмов rs993609 гена FTO и rs659366 гена UCP2 с ожирением у населения Арктической зоны Российской Федерации

РезюмеИзвестно, что особенности распространенности ожирения, характерные для населения Крайнего Севера, связаны в том числе с наличием генетических полиморфных вариантов. Изучены ассоциации двух полиморфных вариантов rs993609 гена FTO и rs659366 гена UCP2 с ожирением у 175 человек, проживающих на территории Арктической зоны РФ (Ямало-Ненецкий автономный округ). Частота встречаемости аллеля риска ожирения (А) полиморфизма rs9939609 гена FTO у обследуемого населения Арктики составила 30,8% и была ниже на 15%, чем у населения центральных регионов России, американцев европейского происхождения и европейцев, но на 18-20% выше, чем у жителей Аляски. У коренных жителей Арктики частота встречаемости аллеля А гена FTO была достоверно в 1,4 раза ниже, чем у пришлого населения (p<0,05), у которого отмечалось достоверно большее содержание жира в организме (на 12%), чем у коренного населения, в том числе и ненцев (p<0,05). Была обнаружена положительная ассоциация аллеля Т полиморфизма rs659366 гена UCP2 с риском развития ожирения в группе обследованных, проживающих в Арктической зоне. Таким образом, у жителей Крайнего Севера выявлено наличие генетических вариантов, способствующих теплопродукции.

Ключевые слова:ожирение, полиморфизм rs993609 гена FTO, полиморфизм rs659366 гена UCP2, население Арктики

Вопр. питания. 2017. Т. 86. № 3. С. 32-39.

В настоящее время избыточная масса тела и ожире­ние в основном выявляются у жителей Крайнего Севера западного полушария [1]. Данные зарубеж­ных авторов показали более высокую распространен­ность ожирения у жителей Аляски (до 39,4-47,1%) по сравнению с американцами европейского происхожде­ния (24,3%), за исключением говорящих на испанском языке [2, 3]. Средняя величина индекса массы тела (ИМТ) жителей Аляски составила 31,6 кг/м2 и была выше, чем у американцев европейского происхождения (29,2 кг/м2).

Значительный вклад в риск развития ожирения вносит генетический фактор. Изучение генетических полимор­физмов у населения Крайнего Севера (Аляска, Гренлан­дия, Исландия) показало, что частота встречаемости аллелей риска алиментарно-зависимых заболеваний в этнических группах этих регионов отличается от час­тоты их встречаемости в европейских и азиатских по­пуляциях [4-7]. Выявлен целый ряд различий в частоте встречаемости аллелей риска ожирения у жителей Аляски по сравнению с европейскими и азиатскими по­пуляциями (особенно rs10838738 гена MTCH2, rs7498665 гена SH2B1) [7]. Статистически достоверная ассоци­ация с избыточной массой тела и ожирением была идентифицирована для двух генетических вариантов rs35682 и rs35683 гена адипонектина (ADIPOQ) у аме­риканцев европейского происхождения в отличие от жителей Аляски, у которых не выявлено ассоциаций с ними [8].

Среди населения Исландии обнаружена статис­тически значимая ассоциация полиморфного ва­рианта rs7566605 гена INSIG2 (регулирующего син­тез холестерина, фосфолипидов, триглицеридов и ненасыщенных жирных кислот) с ожирением [9], ко­торая отсутствовала у жителей Скандинавских стран, американцев британского происхождения, русских, про­живающих в Сибири, корейцев, детей и подростков из Китая [10-13].

В то же время показано, что аллель риска ожирения (А) варианта rs9939609 гена FTO встречается среди жителей Аляски значительно реже, чем в европейских популяциях, и ее частота сходна с величиной этого по­казателя в Китае и Японии [7, 14].

Ассоциация полиморфизма rs9939609 гена связи с жировой массой и ожирением (официальный символ -FTO, местоположение: 16q12.2) с избыточной массой тела была выявлена в 2007 г. одновременно в трех независимых полногеномных исследованиях (GWAS) в европейских популяциях и в дальнейшем была под­тверждена [14-16].

В результате исследований, проведенных РАН, было выявлено закрепление у жителей Арктики генетичес­ких вариантов, способствующих переработке энергии в тепло: направленный отбор кластер генов UCP2-UCP3. UCP (разобщающий белок, термогенин) - митохондриальный мембранный белок - переносчик анионов, раз­деляющий окислительное фосфорилирование и синтез аденозинтрифосфата, что приводит к выработке тепла. Ассоциированными фенотипами UCP2 являются ожире­ние, избыточная масса тела, сахарный диабет 2 типа, коронарный и каротидный атеросклероз, дефекты нерв­ной трубки, а UCP3 - ожирение, избыточная масса тела, сахарный диабет 2 типа, переедание [17, 18].

Ген разобщающего белка 2 (официальный символ -UCP2) кодирует синтез разобщающего белка 2, кото­рый является ключевым регулятором энергетического баланса и находится на внутренней мембране мито­хондрий. Исследование полиморфизма rs659366 этого гена привело к неоднозначным результатам. Мета-анализ, включающий 12 исследований полиморфизма rs659366 гена UCP2 с общим количеством обследуемых 7390 (контрольная группа) и 9890 (пациенты с ожире­нием), показал его статистически значимую ассоциацию с ожирением у жителей Европы в отличие от жителей Азии [19]. Исследования, проведенные в Российской Фе­дерации, показали, что генетические варианты rs659366 гена UCP2 вносят свой вклад в развитие ожирения. Наиболее выраженная статистически значимая ассоци­ация полиморфизма с ожирением отмечена у женщин OR=1,52; CI (1,24-1,86) при р=0,001 [18].

В связи с этим целью настоящей работы явилось изучение ассоциации двух полиморфных вариантов rs993609 гена FTO и rs659366 и гена UCP2 с ожирением у населения Арктической зоны РФ (Ямало-Ненецкий автономный округ).

Материал и методы

Исследования пищевого статуса и генетических по­лиморфизмов коренного и пришлого населения было проведено в поселках Тазовский и Гыда Тазовского района - муниципального образования на северо-вос­токе Ямало-Ненецкого автономного округа.

Обследованы 175 человек, проживающих на террито­рии Арктической зоны РФ, из них 135 женщин и 40 муж­чин в возрасте от 19 до 75 лет. Среди всех обследован­ных 81% составляло коренное население Арктической зоны, в 98% случаев представленное ненцами.

Массу тела, обхват талии и бедер, процентное содер­жание жира (в том числе висцерального) определяли на диагностических весах-анализаторах жировой массы ("Tanita", Япония). Длину тела стоя (рост) измеряли пор­тативным ростомером ("Tanita", Япония).

Пищевой статус обследованного населения оцени­вали на основании показателя ИМТ, рассчитанного по формуле: масса тела (кг)/рост (м)2. Для анализа полученной величины ИМТ использовали следующие критерии: <18,5 кг/м2 - недостаточная масса тела; 18,5­24,9 кг/м2 - нормальная масса тела; 25,0-29,9 кг/м2 - из­быточная масса тела; >30,0 кг/м2 - ожирение. Наличие абдоминального ожирения определяли по соотношению обхвата талии и бедер.

Дезоксирибонуклеиновую кислоту (ДНК) выделяли из буккального эпителия стандартным методом с ис­пользованием многокомпонентного лизирующего рас­твора, разрушающего комплекс ДНК с белком, затем ДНК сорбировали на покрытые силикагелем маг­нитные частицы, отмывали спиртом и на конечном этапе элюировалив буферный раствор. ДНК выделяли с использованием набора реагентов "РеалБест ДНК-экстракция 3" (ЗАО "Вектор-Бест", РФ) на автомати­ческой станции epMotion 5075 ("Eppendorf", Германия). Генотипирование проводили с применением аллель-спе­цифичной амплификации с детекцией результатов в ре­жиме реального времени и использованием TaqMan-зондов, комплементарных полиморфным участкам ДНК [20, 21]. 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), https://ihg.gsf.de/cgi-bin/hw/hwa2.pl.

Результаты и обсуждение

Результаты исследования полиморфизма rs9939609 гена FTO лиц, проживающих в Ямало-Ненецком авто­номном округе, показали, что частота встречаемости аллеля риска ожирения (А) составила 30,8%, при этом генотип АА был выявлен у 11,4%, а ТТ - у половины обследованных (табл. 1). Гендерных различий при этом выявлено не было: OR=1,05 (0,55-1,63) при р=0,85.

Частота встречаемости аллеля риска ожирения (А) у населения Арктики была ниже, чем у населения центральных регионов России, американцев европейс­кого происхождения и европейцев, где она составляет 43,0-50,0% [14, 22, 23]. В то же время она была выше по сравнению с жителями Аляски, Китая и Японии (соот­ветственно 16, 15 и 19%) [7].

Анализ результатов генотипирования показал, что у коренных жителей (в основном у ненцев) частота встре­чаемости аллеля А была достоверно в 1,4 раза ниже, чем у пришлого населения (OR=1,74; 1,00-3,02, р=0,048).

Как видно из табл. 2, не выявлено ассоциации аллеля А варианта rs9939609 гена FTO с ожирением у обследу­емых Ямало-Ненецкого автономного округа как среди всех жителей, так и среди коренного населения.

Однако среди ненецкого населения арктического ре­гиона наблюдалась положительная связь частоты встре­чаемости этого аллеля с ожирением, не достигающая уровня статистической значимости.

Как видно из табл. 3, у пришлого населения отмеча­лось достоверно большее содержание жира в организме (на 12%), чем у коренного населения (ненцев) (р<0,05).

При оценке по антропометрическим показателям в зависимости от генотипа полиморфизма rs9939609 гена FTO не установлено статистически значимых разли­чий среди всех обследованных (табл. 4).

Однако следует отметить, что содержание жира в организме у носителей аллеля А в гомозиготном со­стоянии было ниже, чем у носителей генотипов ТТ и АТ соответственно на 10,3 и 13,5%, хотя это снижение не достигало уровня статистической значимости. Не было выявлено статистически значимых отличий по этим показателям при обследовании отдельно коренного и ненецкого населения (см. табл. 4).

Результаты исследования полиморфизма rs659366 гена UCP2 показали, что частота встречаемости аллеля Т находилась в пределах 34-43% для всех групп изучаемого региона Арктической зоны РФ (табл. 5).

Распространенность генотипа ТТ и мутантного аллеля Т у обследованных соответствовала величине этого показателя в европейских популяциях (16,6 и 40,8% соответственно) [24, 25]. Следует отметить более вы­сокую (но не достоверно) частоту встречаемости этого аллеля у женщин по сравнению с мужчинами, а также у коренного населения (в том числе ненцев) по сравне­нию с пришлым (см. табл. 5).

Наряду с этим выявлена положительная ассоциация аллеля Т с риском развития ожирения как в группе обследованных, проживающих в Арктической зоне, так и отдельно среди коренного населения этого региона и ненецкого населения, однако эта связь не являлась статистически значимой (табл. 6).

Изучение антропометрических показателей в за­висимости от генотипа полиморфизма rs659366 гена UCP2 не выявило статистически значимых различий среди всех обследованных изучаемого арктического региона, коренного и ненецкого населения этого реги­она и отдельно при обследовании мужчин и женщин (табл. 7).

В то же время следует отметить, что величина ИМТ и содержание висцерального жира в организме у носи­телей аллеля Т в гомозиготном состоянии - представи­телей коренного населения, особенно ненцев, - были выше, чем у пришлого населения, однако эти разли­чия не достигали уровня статистической значимости (см. табл. 7).

Заключение

Результаты исследований показали наличие генети­ческих особенностей у жителей Арктической зоны РФ (Ямало-Ненецкий автономный округ). Частота встре­чаемости аллеля риска ожирения (А) полиморфизма rs9939609 гена FTO у обследуемого населения этого региона ниже в среднем на 15%, чем у населения цен­тральных регионов России, американцев европейского происхождения и европейцев.

Полученные данные сопоставимы с результатами исследования зарубежных авторов, показавших, что аллель риска ожирения (А) варианта rs9939609 гена FTO встречается среди жителей Аляски значительнореже, чем в европейских популяциях, и сходна с ве­личиной этого показателя в Китае и Японии [17, 18]. В то же время частота выявления аллеля А на 18-20% выше, чем у жителей других регионов Крайнего Севера (Аляска) [7].

В результате проведенных исследований установ­лено, что у коренных жителей Арктической зоны Рос­сии частота встречаемости аллеля А статистически достоверно ниже, чем у обследованных жителей этого региона, которые не являются коренными для Крайнего Севера: OR=1,74 (1,00-3,02) при р=0,048. Фенотипическое проявление этого полиморфизма у обследуемых российского Крайнего Севера отличается у жителей центральных регионов России и европейских популя­ций отсутствием связи с риском развития ожирения. Эти данные подтверждаются результатами антропо­метрических обследований этих групп. Так, у пришлого населения отмечалось достоверно большее содержа­ние жира в организме (на 12%), чем у коренного насе­ления, представленного в подавляющем большинстве ненцами (p<0,05).

Показано, что частота встречаемости генотипа ТТ и аллеля Т полиморфизма rs659366 гена UCP2 у обсле­дованных жителей Арктической зоны РФ соответствует величине этого показателя, выявленного в европейских популяциях и у американцев европейского происхождения [24, 25]. Аналогично данным, полученным другими авторами [1], была выявлена положительная ассоциа­ция аллеля Т с риском развития ожирения как в группе обследованных, проживающих в Арктической зоне, так и отдельно среди коренного населения этого региона и ненецкого населения, однако эта связь не являлась статистически значимой, по-видимому, вследствие ма­лочисленности групп населения, принимавшего участие в исследовании.

Таким образом, в результате проведенных исследований у жителей Крайнего Севера выявлено наличие генетичес­ких вариантов, способствующих теплопродукции.

Литература

1. Alaska Obesity Facts Report 2014. Alaska, Governor Department of Health and Social Services. Publication Date: May 2014.

2. Hutchinson R.N., Shin S. Systematic Review of Health Disparities for Cardiovascular Diseases and Associated Factors among Ameri­can Indian and Alaska Native Populations // PLoS One. 2014. Vol. 9, N 1. Article ID e80973.

3. Slattery М1, Ferucci E.D., Murtaugh M.A. et al. Associations among body mass index, waist circumference, and health indicators in American Indian and Alaska native adults // Am. J. Health Promot. 2010. Vol. 24, N 4. P. 246-254.

4. Батурин А.К., Сорокина Е.Ю., Погожева А.В., Тутельян В.А. Ассо­циация генетических полиморфизмов с неинфекционными заболеваниями у населения Арктики // Вопр. питания. 2015. Т. 85, № 5. С. 5-12.

5. Al-Attar S., Pollex R., Ban M. et al. Association between the FTO rs9939609 polymorphism and the metabolic syndrome in a non-Caucasian multi-ethnic sample // Cardiovasc. Diabetol. 2008; Vol. 7, N 5. P. 1-6.

6. Klimentidis Y.C., Lemas D.J., Wiener H.H. et al. CDKAL1 and HHEX are associated with type-2 diabetes-related traits among Yup'ik people // J. Diabetes. 2014. Vol. 6, N 3. P. 251-259.

7. Lemas D.J., Klimentidis Y.C. Wiener H.C. et al. Obesity polymor­phisms identified in genome-wide association studies interact with n-3 polyunsaturated fatty acid intake and modify the genetic association with adiposity phenotypes in Yup'ik people // Genes Nutr. 2013. Vol. 8. P. 495-505.

8. Chung W.K., Patki A., Matsuoka N., Boyer B.B. et al. Analysis of 30 genes (355 SNPS) related to energy homeostasis for associa­tion with adiposity in European-American and Yup'ik Eskimo popula­tions // Hum. Hered. 2009. Vol. 67. P. 193-205.

9. Lyon H., Emilsson V., Hinney A. et al The association of a SNP upstream of INSIG2 with body mass index is reproduced in several but not all cohorts // PLoS Genet. 2007. Vol. 3, N 4. P. 627-623.

10. Hall D.H., Rahman T., Avery P.J. et al. INSIG-2 promoter polymor­phism and obesity related phenotypes: association study in 1428 members of 248 families // BMC Med. Genet. 2006. Vol. 7. P. 83-88.

11. Cha S., Koo I., Choi S. et al Association analyses of the INSIG2 poly­morphism in the obesity and cholesterol levels of Korean popula­tions // BMC Med. Genet. 2009. Vol. 10. P. 96.

12. Кудрявцева Е.А., Воронина Е.Н., Лифшиц Г.И. Отсутствие влия­ния полиморфных локусов генов INSIG2, FTO, GNB3 на степень выраженности ожирения у больных метаболическим синдро­мом // Вестн. НГУ. Сер.: Биология, клиническая медицина. 2010. Т. 8, № 3. С. 32-39.

13. Wang H.J., Zhang H., Zhang S.W. et al. Association of the common genetic variant upstream of INSIG2 gene with obesity related phenotypes in Chinese children and adolescents // Biomed. Environ. Sci. 2008. Vol. 21, N 6. P. 528-536.

14. Батурин А.К., Сорокина Е.Ю., Погожева А.В., Пескова Е.В., Макурина О.Н., Тутельян В.А. Изучение региональных особенностей поли­морфизма rs9939609 гена FTO и Trp64Arg гена ADRB3 у населения Российской Федерации // Вопр. питания. 2014. № 2. С. 35-41.

15. Karasawa S., Daimoni M., Sasaki S. Association of the common fat mass and obesity associated (FTO) gene polymorphism with obesity in a Japanese population // Endocr. J. 2010. Vol. 57, N 4. P. 293-301.

16. Peng S., Zhu Y., Xu F. et al. FTO gene polymorphisms and obesity risk: a meta-analysis // BMC Medicine. 2011. Vol. 9, N 71. P. 1-15.

17. Афтанас Л.И., Воевода М.И., Пузырев В.П. Арктическая медици­на: вызовы ХХI века // Научно-технические проблемы освоения Арктики / РАН. М. : Наука, 2014. 117 с.

18. Батурин А.К., Сорокина Е.Ю., Погожева А.В., Пескова Е.В., Макурина О.Н., Тутельян В.А. Изучение ассоциации полиморфизма rs659366 гена UCP2 c ожирением и сахарным диабетом типа 2 у жителей Московского региона // Вопр. питания. 2015. 1. С. 44-49.

19. Li Qian, Kuanfeng X., Xinyu X. et al. UCP2-866G/A, Ala55Val and UCP3-55C/T polymorphisms in association with obesity susceptibility. A Meta-Analysis Study // PLoS One. 2013. Vol. 8. Article ID e58939.

20. Cecil J.E., Tavendale R.,Watt P. et al. Obesity-associated FTO gene variant and increased energy intake in children // N. Engl. J. Med. 2008. Vol. 359. P. 2558-2566.

21. Lussenko V., Almgren P., Anevski D. et al Genetic prediction of future type 2 diabetes // PloS Med. 2005. Vol. 12. Article ID e345.

22. Frayling T.M., Timpson N.J., Weedon M.N., Zeggini E., Freathy R.M. et al. A common variant in the FTO gene is associated with body mass index and predisposes to childhood and adult obesity // Sci­ence. 2007. Vol. 316. P. 889-894.

23. Hinney A., Nguye T.T., Schera A. et al. Genome wide association (GWA) study for early onset extreme obesity supports the role of fat mass and obesity associated gene (FTO) variants // PLoS One. 2007. Vol. 2, N 12. P. 1-5.

24. Sasahara M., Nishi M., Kawashima H. et al. Uncoupling protein 2 promoter polymorphism -866G/A affects its expression in beta-cells and modulates clinical profiles of Japanese type 2 diabetic patients // Diabetes. 2004. Vol. 53, N 2. P. 482-485.

25. Souza В. M., Brondani L A., Bouc A.P. et al. Associations between UCP1 -3826A/G, UCP2 -866G/A, Ala55Val and Ins/Del, and UCP3 - 55C/T polymorphisms and susceptibility to type 2 diabetes mellitus: Case-Control Study and Meta-Analysis // PLoS One. 2013. Vol. 8. Article ID e54259.