Оценка обеспеченности фолиевой кислотой населения Москвы в зависимости от сочетанного влияния полиморфизма генов MTHFR и FTO

Резюме

Представлены результаты оценки обеспеченности фолиевой кислотой жите­лей Московского региона в зависимости от наличия полиморфизмов rs1801133 гена метилентетрагидрофолатредуктазы (MTHFR) и rs9939609 гена FTO. Об­следованы 326 человек (74 мужчины и 252 женщины) в возрасте от 20 до 65 лет. Результаты определения уровня фолиевой кислоты в сыворотке крови пока­зали недостаточную обеспеченность этим витамином населения Московского региона РФ. Выраженный дефицит витамина (его уровень в сыворотке крови <3,0 нг/мл) выявлен у 24,2% обследованных жителей, у 22,8% содержание фоли­евой кислоты было вблизи нижней границы нормы (3,0-4,5 нг/мл). Результаты генотипирования показали статистически значимую ассоциацию с низким уров­нем фолиевой кислоты в сыворотке крови полиморфизма rs1801133 гена MTHFR у носителей аллеля А полиморфизма rs9939609 гена FTO в гомозиготном (гено­тип АА) и гетерозиготном (генотип АТ) состоянии, OR=4,26; CI (1,40-12,9) при р=0,008, а также полиморфизма rs9939609 гена FTO у носителей алле-ля Т полиморфизма rs1801133 гена MTHFR как в гомозиготном состоянии (генотип ТТ), так и в гетерозиготном (генотип СТ), OR=3,29; CI (1,07-10,1) при р=0,03. У носителей 3 аллелей риска дефицита фолиевой кислоты поли­морфизмов rs9939609 гена FTO и rs1801133 гена MTHFR (генотипы СТ/АА и ТТ/АТ) содержание этого витамина в сыворотке крови было ниже нормы, что свидетельствует о недостаточной обеспеченности фолиевой кислотой этой категории лиц.

Ключевые слова:ожирение, индекс массы тела, фолиевая кислота, полиморфизм rs1801133 гена метилентетрагидрофолатредуктазы, полиморфизм rs9939609 гена FTO

Вопр. питания. 2018. Т. 87, № 2. С. 17-23. doi: 10.24411/0042-8833-2018-10014.

Фолиевая кислота, выполняющая роль донора метильных групп в цикле S-аденозилметионина, которые затем используются в процессе метилирова­ния дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) и синтезе дезоксинуклеотидов de novo, является одним из основ­ных микронутриентов, оказывающих значительное воз­действие на геном [1]. В экспериментах in vitro показано, что повреждение генома, вызванное дефицитом фолиевой кислоты, сходно с повреждением его от воздействия ионизирующего излучения [2].

В метаболизме этого витамина ключевое значение имеет фермент метилентетрагидрофолатредуктаза, ко­торый катализирует восстановление 5,10-метилентет-рагидрофолата в 5-метилтетрагидрофолат, активную форму фолиевой кислоты, необходимую для образо­вания метионина из гомоцистеина и далее - S-адено-зилметионина, играющего ключевую роль в процессе метилирования ДНК [1].

Активность этого фермента регулируется геном метилентетрагидрофолатредуктазой, официальный символ MTHFR (местоположение - 1р36.3), для которого выяв­лен целый ряд однонуклеотидных полиморфизмов. При этом наибольший интерес представляет полиморфизм, в котором цитозин (C) в позиции 677 заменен тимидином (T), что приводит к замене аминокислотного остатка аланина на остаток валина (позиция 223) в сайте связы­вания фолата (rs1801133).

В ряде работ показано, что низкий уровень фолиевой кислоты ассоциирован с высоким уровнем индекса массы тела (ИМТ), что может иметь потенциально важ­ное значение для здоровья, так как добавление фолата в рацион могло бы внести свой вклад в лечение ожи­рения в случае установления причинно-следственной связи [3, 4]. Показано также высокое содержание гомоцистеина, биомаркера низкого уровня фолиевой кис­лоты, в сыворотке крови детей и подростков с ожи­рением и избыточной массой тела [5]. Однако в ряде других работ не выявлено связи низкого уровня этого витамина с ожирением [6, 7].

В связи с установлением ассоциации низкого уровня фолиевой кислоты с ожирением в ряде этнических групп представляет интерес изучение вклада полиморфизма rs9939609 гена FTO, который достоверно связан с ожи­рением [8-10], в развитие дефицита фолатов.

Кроме того, следует отметить, что функциональная роль полиморфизмов rs9939609 (ген FTO) и rs1801133 (ген MTHFR) в развитии дефицита этого витамина в ор­ганизме практически не исследована.

Цель настоящей работы - изучение ассоциации по­лиморфизма rs1801133 гена MTHFR c обеспеченностью фолиевой кислотой в зависимости от носительства аллеля риска ожирения полиморфизма rs9939609 гена FTO у жителей Московского региона.

Материал и методы

Обследованы 326 человек, проживающих в Москов­ском регионе, из них 74 мужчины и 252 женщины в возрасте от 20 до 65 лет. Избыточная масса тела и ожирение (ИМТ≥25 кг/м2) были констатированы у 72,9% обследованных.

При изучении ассоциации полиморфизма rs1801133 гена MTHFR с обеспеченностью фолиевой кислотой по типу "случай-контроль" все обследованные были разделены на 2 группы: у пациентов 1-й группы содер­жание фолиевой кислоты в сыворотке крови превышало 4,5 нг/мл (контроль), а 2-й составляло менее 4,5 нг/мл (случай).

Содержание фолиевой кислоты в сыворотке крови определяли с использованием тест-системы ID-Vit® Folic Acid ("R-Biopharm", Германия) на иммунохемилюминесцентном автоматическом анализаторе "Immulite 2000 XPi" ("Siemens Healthcare Diagnostics Inc.", США).

У всех обследованных была проведена идентифика­ция полиморфизмов rs1801133 гена MTHFR и rs9939609 гена FTO. ДНК выделяли из крови стандартным мето­дом, с использованием многокомпонентного лизирующего раствора, разрушающего комплекс ДНК с бел­ком, затем ее сорбировали на покрытые силикагелем магнитные частицы, отмывали спиртом и на конечном этапе элюировали в буферный раствор. ДНК выделяли с использованием набора реагентов "РеалБест ДНК-экстракция 3" (ЗАО "Вектор-Бест", РФ) на ав­томатической станции epMotion 5075 ("Eppendorf", Германия).

Для идентификации полиморфизма rs1801133 гена MTHFR применяли полимеразную цепную реакцию учас­тков генов с последующим расщеплением их специ­фической рестриктазой (Hinf1) ("Promega Corporations США) и анализом фрагментов методом гель-электрофо­реза в агарозных гелях с добавлением бромида этидия (0,5 мг/мл) [11].

Идентификацию полиморфизма rs9939609 гена FTO проводили с применением аллель-специфичной ампли­фикации с детекцией результатов в режиме реального времени и использованием TaqMan-зондов, комплемен­тарных полиморфным участкам ДНК c использованием реагентов ("СИНТОЛ", РФ).

Для проведения амплификации использовали амплификатор "CFX96 Real Time System" ("Bio-Rad", США), агарозные гели визуализировали в проходящем УФ-свете с помощью системы документации Gel Doc ("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 и обсуждение

Результаты определения концентрации фолиевой кис­лоты в сыворотке крови показали недостаточную обес­печенность этим витамином населения Московского региона РФ. Выраженный дефицит витамина (уровень <3,0 нг/мл в сыворотке крови) отмечался у 24,2% жителей, у 22,8% содержание фолиевой кислоты было вблизи нижней границы нормы (3,0-4,5 нг/мл). Среднее значение этого показателя среди всех обследован­ных составило 5,19±0,39 нг/мл, среди мужчин - 4,58± 0,42 нг/мл, среди женщин - 6,45±0,80 нг/мл. Таким об­разом, концентрация фолиевой кислоты была статисти­чески значимо ниже у мужчин по сравнению с величи­ной этого показателя у женщин (р<0,05).

При анализе результатов исследования концентрации фолиевой кислоты в крови у всех обследованных по типу "случай-контроль" не выявлялось связи аллеля Т полиморфизма rs1801133 гена MTHFR с величиной этого показателя. В группе лиц с концентрацией фолиевой кислоты в сыворотке крови <4,5 нг/мл выявлена более низкая частота встречаемости аллеля Т (29,7%), однако различия по сравнению с частотой в группе, в которой уровень превышал 4,5 нг/мл, не достигали статистичес­кой значимости (табл. 1).

Результаты более ранних наших исследований сви­детельствуют, что у лиц с ИМТ≥25 кг/м2, которые явля­лись носителями аллеля Т полиморфизма rs1801133 гена MTHFR (генотипы СТ + ТТ), содержание фолиевой кислоты в сыворотке крови было достоверно ниже, чем у носителей генотипа СС, что подтверждает статистически значимую ассоциацию аллеля Т дан­ного полиморфизма с низкой обеспеченностью этим витамином.

В то же время в группе лиц с ИМТ<25 кг/м2 не обна­ружено различий в концентрации фолиевой кислоты в сыворотке крови в зависимости от генотипа поли­морфизма rs1801133 гена MTHFR [12]. Частота встре­чаемости аллеля Т полиморфизма rs1801133 гена MTHFR у лиц с избыточной массой тела и ожирением в группе обследованных с низкой концентрацией фолиевой кислоты в сыворотке крови была статисти­чески значимо выше (на 21,1%) по сравнению с группой лиц с высоким ее уровнем: OR=2,50; CI (1,09-5,74) при р=0,03.

На следующем этапе был проведен анализ связи уровня этого витамина в сыворотке крови с полимор­физмом rs1801133 гена MTHFR в зависимости от гено­типа полиморфизма rs9939609 гена FTO, для которого была однозначно установлена связь с избыточной мас­сой тела и ожирением у населения центральных регио­нов РФ [8].

В ходе проведенных исследований было показано, что у носителей генотипа ТТ полиморфизма rs9939609 гена FTO связь полиморфизма rs1801133 гена MTHFR с концентрацией фолиевой кислоты отсутствует (см. табл. 1).

В то же время у носителей аллеля риска избыточной массы тела и ожирения (А) полиморфизма rs9939609 гена FTO (генотипы АТ + АА) связь варианта rs1801133 гена MTHFR с концентрацией фолиевой кислоты в сы­воротке крови была статистически значима: OR=4,26; CI (1,40-12,9) при р=0,008.

В этой группе обследованных частота встречае­мости аллеля Т полиморфизма rs1801133 гена MTHFR у лиц с концентрацией фолиевой кислоты в сыворотке крови ниже 4,5 нг/мл была почти в 3 раза выше, чем у лиц с уровнем фолиевой кислоты 4,5 нг/мл и выше (см. табл. 1).

Таким образом, носительство аллеля А полимор­физма rs9939609 гена FTO статистически достоверно связано с риском снижения концентрации фолиевой кислоты в сыворотке крови при наличии аллеля Т поли­морфизма rs1801133 гена MTHFR. Эти данные могут слу­жить объяснением достоверной ассоциации снижения уровня фолиевой кислоты в сыворотке крови женщин европейского происхождения детородного возраста с увеличением ИМТ [3, 4].

Носители аллеля А полиморфизма rs9939609 гена FTO с высокой степенью вероятности имеют избы­точную массу тела или ожирение, что при носительстве аллеля Т полиморфизма rs1801133 гена MTHFR ассоциировано с низкой концентрацией фолиевой кислоты в сыворотке крови. По данным ряда иссле­дователей, у носителей аллеля Т в гомозиготном со­стоянии (генотип ТТ) отмечается снижение активности метилентетрагидрофолатредуктазы примерно до 35%, что, в свою очередь, приводит к дефициту фолиевой кислоты [1, 13].

Установлена ассоциация аллеля Т полиморфизма rs1801133 с риском развития сердечно-сосудистых заболеваний у японцев [14], европейцев и американцев европейского происхождения [15], а также с риском сахарного диабета 2-го типа [16, 17].

Следует, однако, отметить, что функциональная роль генетических полиморфизмов гена MTHFR в этиологии этих патологий до конца не изучена, но, предполо­жительно, связана с нарушением синтеза, репарации и метилирования ДНК.

Результаты изучения связи концентрации фолиевой кислоты в сыворотке крови с полиморфизмом rs9939609 гена FTO показали отсутствие статистически значимой ассоциации (табл. 2). Также не обнаружено достоверной связи с обеспеченностью фолиевой кислотой этого по­лиморфизма у носителей генотипа СС полиморфизма rs1801133 гена MTHFR.

В то же время у носителей аллеля Т как в гомозигот­ном, так и в гетерозиготном состоянии (генотипы СТ и ТТ) полиморфизма rs1801133 гена MTHFR была об­наружена статистически достоверная ассоциация по­лиморфизма rs9939609 гена FTO с обеспеченностью фолиевой кислотой OR=3,29 при р=0,03 (см. табл. 2).

Таким образом, при полиморфизме rs9939609 гена FTO (аллель А) статистически значимая связь с низкой концентрацией фолиевой кислоты в сыворотке крови наблюдается только у носителей аллеля Т (генотипы СТ и ТТ) полиморфизма rs1801133 гена MTHFR.

Анализ результатов определения концентрации фолиевой кислоты в сыворотке крови показал, что у носите­лей одного или двух аллелей риска дефицита фолиевой кислоты в генотипах полиморфизмов rs9939609 гена FTO и rs1801133 гена MTHFR этот показатель находился в пределах нормы и не отличался от величины у обсле­дуемых, которые не являются носителями указанных аллелей (табл. 3).

В то же время у носителей одновременно 3 аллелей риска дефицита фолиевой кислоты этих полиморфиз­мов концентрация фолиевой кислоты в сыворотке крови была ниже нормы, что свидетельствует о недостаточной обеспеченности этим витамином данного контингента и подтверждает результаты, полученные при их обсле­довании по типу "случай-контроль".

Обследованные с носительством 4 аллелей риска изучаемых полиморфизмов (генотип ТТ/АА) в данной группе не выявлены (см. табл. 3).

Заключение

Результаты определения концентрации фолиевой кис­лоты в сыворотке крови свидетельствуют о недостаточ­ной обеспеченности этим витамином населения Мос­ковского региона Российской Федерации. Практически только у половины обследованных лиц уровень фолиевой кислоты в сыворотке крови был в пределах нормы. Выраженный дефицит этого витамина (концентрация <3,0 нг/мл) выявлен у 24,2% обследованных жителей, у 22,8% концентрация фолиевой кислоты была на ниж­ней границе нормы (3,0-4,5 нг/мл).

Анализ данных генотипирования показал статисти­чески значимую ассоциацию с низкой концентрацией фолиевой кислоты в сыворотке крови полиморфизма rs1801133 гена MTHFR у носителей аллеля риска ожире­ния (А) полиморфизма rs9939609 гена FTO как в гомо­зиготном (генотип АА), так и в гетерозиготном (генотип АТ) состоянии.

Результаты генотипирования показали статисти­чески значимую ассоциацию с низкой концентрацией фолиевой кислоты в сыворотке крови полиморфизма rs9939609 гена FTO у носителей аллеля Т как в гомози­готном состоянии (генотип ТТ), так и в гетерозиготном (генотип СТ).

У носителей 3 аллелей риска дефицита фолиевой кис­лоты полиморфизмов rs9939609 гена FTO и rs1801133 гена MTHFR (генотипы СТ/АА и ТТ/АТ) концентрация фолиевой кислоты в сыворотке крови ниже нормаль­ных величин этого показателя, что свидетельствует о недостаточной обеспеченности данным витамином этой категории обследованных. Для этой категории лиц необходим постоянный мониторинг концентрации фолиевой кислоты в сыворотке крови и его коррекция по­средством дополнительного включения этого витамина в состав рациона.

Результаты наших более ранних исследований под­тверждают увеличение выраженности фенотипических проявлений при сочетании полиморфизмов генов. Так, было показано увеличение риска ожирения у лиц, носи­телей комбинации полиморфизмов rs9939609 гена FTO и rs4994 гена ADRB3 [9].

Потенциирующий эффект недостаточной обеспечен­ности фолиевой кислотой при сочетанных полимор­физмах rs9939609 гена FTO и rs1801133 гена MTHFR, возможно, реализуется посредством изменения метабо­лизма гомоцистеина, биомаркера низкой концентрации фолиевой кислоты в сыворотке крови обследованных. Показано, что у детей и подростков с ожирением и из­быточной массой тела гипергомоцистеинемия коррели­рует с повышенной концентрацией лептина в сыворотке крови [5].

В то же время, как свидетельствуют результаты наших более ранних исследований, лептинорезистентность до­стоверно более выражена у лиц, носителей аллеля риска ожирения (А) полиморфизма rs9939609 гена FTO [10].

Источник финансирования. Научно-исследователь­ская работа по подготовке рукописи проведена за счет средств субсидии на выполнение государственного за­дания в рамках Программы фундаментальных науч­ных исследований государственных академий наук на 2013-2020 гг. (тема № 0529-2016-0024).

Литература

1. Rosenberg N., Murata M., Ikeda Y. et al. The frequent 5,10-methy-lenetetrahydrofolate reductase C677T polymorphism is associated with a common haplotype in whites, Japanese, and Africans // Am. J. Hum. Genet. 2002. Vol. 70. P. 758-762.

2. Fenech M. Genome health nutrigenomics and nutrigenetics - diag­nosis and nutritional treatment of genome damage on an indi­vidual basis // Food Chem. Toxicol. 2008. Vol. 46, N 4. P. 1365-1370.

3. Mojtabai R. Body mass index and serum folate in childbearing age women // Eur. J. Epidemiol. 2004. Vol. 19, N 11. P. 1029-1036.

4. Lawrence J.M., Watkins M.L., Chiu V. et al. Do racial and ethnic dif­ferences in serum folate values exist after food fortification with folic acid? // Am. J. Obstet. Gynecol. 2006. Vol. 194. P. 520-526.

5. Narin F., Atabek M.E., Karakukcu M. et al. The association of plasma homocysteine levels with serum leptin and apolipoprotein B levels in childhood obesity // Ann. Saudi Med. 2005. Vol. 25. P. 209-214.

6. Liu X., Zhao L.J., Liu Y.J. et al The MTHFR gene polymorphism is associated with lean body mass but not fat body mass // Hum. Genet. 2008. Vol. 123, N 2. P. 189-196.

7. Bazzaz J.T., Shojapoor M., Nazem H. Methylenetetrahydrofolate reductase gene polymorphism in diabetes and obesity // Mol. Biol. Rep. 2009. Vol. 37, N 1. P. 105-109. doi: 10.1007/s11033-009-9545-z.

8. Батурин А.К., Сорокина Е.Ю., Погожева Е.В., Пескова Е.В. и др. Изучение региональных особенностей полиморфизма rs9939609 гена FT0 и Trp64Arg гена ADRB3 у населения Российской Федерации // Вопр. питания. 2014. Т. 83, № 2. С. 35-41.

9. Батурин А.К., Сорокина Е.Ю., Погожева А.В., Пескова Е.В., Макурина О.Н., Тутельян В.А. Изучение сочетанного влияния генетических полиморфизмов rs9939609 гена FT0 и rs4994 гена ADRB3 на риск развития ожирения // Вопр. питания. 2016. Т. 85, № 4. С. 42-47.

10. Егоренкова Н.П., Погожева А.В., Сорокина Е.Ю., Пескова Е.В., Макурина О.Н., Левин Л.Г. и др. Изучение особенностей метаболизма у лиц с полиморфизмом rs9939609 гена FTO // Вопр. питания. 2015. № 4. С. 97-104.

11. Sun J.H., Xu Y.C., Xue Y., Zhu H.L. Methylenetetrahydrofolate reductase polymorphism associated with susceptibility to coronary heart disease in Chinese type 2 diabetic patients // Mol. Cell. Endocrinol. 2005. Vol. 229. P. 95-101.

12. Сорокина Е.Ю., Погожева А.В., Аристархова Т.В., Пескова Е.В., МакуринаО.Н.,БатуринА.К.Изучениеассоциацииполиморфизма rs1801133 гена MTHFR с факторами риска неинфекционных заболеваний // Профилактическая медицина 2017 : сборник. СПб., 2017. С. 117-122.

13. Stover P.J. Human nutrition and genetic variation // Food Nutr. Bull. 2007. Vol. 28, suppl. 1. P. S101-S115.

14. Inamoto N., Katsuya T., Kokubo Y. et al. Association of methylenetetrahydrofolate reductase gene polymorphism with carotid atherosclerosis depending on smoking status in a Japanese general population // Stroke. 2003. Vol. 34. P. 1628-1633.

15. Klerk M., Verhoef P., Clarke R. et al. MTHFR studies collaboration group. MTHFR 677C/T polymorphism and risk of coronary heart disease: a meta-analysis // JAMA. 2002. Vol. 288. P. 2023-2031.

16. Raza S.A., Abbas Z., Siddiqi Z., Mahdi F. Association between ACE (rs4646994), FABP2 (rs1799883), MTHFR (rs1801133), FTO (rs9939609) genes polymorphism and type 2 diabetes with dyslipidemia // Int. J. Mol. Cell. Med. 2017. Vol. 6, N 2. Р. 121-130.

17. Zhu В., Wu Х., Zhi Х. et al. Methylenetetrahydrofolate reductase C677T polymorphism and type 2 diabetes mellitus in Chinese popu­lation: a meta-analysis of 29 case-control studies // PLoS. One. 2014. Vol. 7. doi: 10.1371/journal.pone.0102443.