CC BY
97
ОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
Полиморфизм генов FTO, LEP и LEPRу пациентов с сахарным диабетом типа 2 в малых этнических подгруппах Республики Азербайджан
З.Г. Ахмедова, С. С. Фараджева
Азербайджанский государственный институт усовершенствования врачей им. А.А. Алиева, Баку
Цель. Определить этнические различия распространенности генетических полиморфизмов г$9939609 гена FTO, ассоциированного с избыточным весом и ожирением, г$7799039 гена, кодирующего лептин LEP, и гб1137101 гена, кодирующего рецептор к лептину LEPR у пациентов с сахарным диабетом типа 2 (СД2) различных этнических подгрупп Республики Азербайджан, и оценить их корреляцию с выраженностью висцерального ожирения и артериальной гипертензии (АГ).
Материал и методы. Обследованы 86 представителей 3 этнических подгрупп Республики Азербайджан с СД2, (31 азербайджанец, 27 талышей, 28 лезгин: 32 мужчины и 54 женщины) в возрасте 50,1+0,5 года со стажем заболевания СД2 6,8+1,5 года. Были проведены общеклиническое и антропометрическое обследования. Полиморфизм генов LEP и FTO исследовали методом масс-спектрометрии MALDI-^ на генетическом анализаторе «Ма$$АВ1^» (Sequenom, США). Полученные данные обработаны с помощью статистической программы Statistica 6.0.
Результаты. Выявлены этнические различия в степени выраженности висцерального ожирения и АГ у про-
живающих в Азербайджане пациентов с СД2. Накопление мутантного аллеля А полиморфизма ^9939609 гена FTO характеризуется повышением индекса массы тела и уровня артериального давления. Наиболее значимо данный эффект проявляется у этнических жителей Республики Азербайджан. Накопление мутантных аллелей G полиморфизма ^7799039 гена лептина LEP и G полимофизма ^1137101 гена рецептора к лептину LEPR чаще встречается у пациентов с СД2, развившемся на фоне висцерального ожирения и АГ (сравнение проходило с данными нормотензивных пациентов с СД2 без ожирения).
Заключение. Этнические различия частоты распространенности однонуклеотидных полиморфизмов генов FTO, LEP и LEPR у пациентов с СД2 в Республике Азербайджан определяются накоплением мутантных аллелей и эпигенетическими факторами. Более выраженные фе-нотипические проявления генетических полиморфизмов отмечаются в этнической подгруппе жителей Республики Азербайджан, у которых СД2 сочетается с более выраженным висцеральным ожирением и более высокой степенью АГ.
The polymorphisms of the gene associated with fat mass and obesity, the leptin gene and the receptor to leptin gene among the patients with diabetes mellitus type 2 in the minor ethnic subgroups of the Azerbaijan population
Z. G. Akhmedova, S. S. Faradzheva
Azerbaijan State Institution of Postgraduate Training named after A.A. Aliev, Baku
Aim. The aim is to identify ethnic differences of rs9939609 gene FTO genetic polymorphisms associated with overweight and obesity, rs7799039 leptin encoding gene LEP and rs1137101 leptin receptor gene LEPR prevalence in patients with diabetes mellitus type 2 from different ethnic subgroups of the Republic of Azerbaijan and evaluate their correlation with the severity of visceral adi-posopathy and arterial hypertension.
Materials and Methods. 86 representatives from three ethnic subgroups of Azerbaijan Republic with diabetes mellitus type 2 (31 azerbaijanianis, 27 talyshes, lezgians 28: 32 men and 54 women) aged 50,1+0,5 years with 6,8+1,5 years length of diabetes mellitus type 2 were examined. General clinical and anthropometric examination was conducted. LEP and FTO genes polymorphism was investigated by mass spectrometry MALDI-TOF (genetic analyzer «MassARRAY», Sequenom, USA). Data have been analyzed using Statistica 6.0.
Results. Ethnic differences in the severity of visceral adiposopathy and arterial hypertension in patients living
Ключевые слова:
сахарный диабет типа 2, ожирение, ген LEP, ген LEPR, ген FTO, полиморфизм, артериальная гипертензия, азербайджанцы, лезгины, талыши
in Azerbaijan with diabetes mellitus type 2 were identified. Accumulation of the mutant allele polymorphism rs9939609 FTO gene is characterized by increased body mass index and blood pressure levels. Most significantly this effect manifests itself in Azerbaijani ethnic group. Accumulation of mutant alleles G polymorphism rs7799039 LEP and leptin gene rs1137101 G polimofizm of LEPR leptin receptor gene is more common in patients with diabetes mellitus type 2 associated with visceral adiposopathy and arterial hypertension (comparison with data from normotensive patients with diabetes mellitus type 2 without obesity).
Conclusion. Ethnic differences in the frequency of prevalence of FTO, LEP and LEPR single nucleotide polymorphisms in azerbaijanianis patients with diabetes mel-litus type 2 are determined by the accumulation of mutant alleles and epigenetic factors. More significant genetic polymorphisms associated traits were in ethnic subgroup of Azerbaijan Republic citizens with diabetes mellitus type 2 associated with more pronounced visceral adiposopathy and stronger arterial hypertension.
Key words:
diabetes mellitus type 2, obesity, gen LEP, gen FTO, gen LEPR, polymorphism, arterial hypertension, Azerbaijanian, Lezghin, Talysh
В последние два десятилетия патогенез сахарного диабета типа 2 (СД2) рассматривается в неразрывной связи с генетикой. Установлено, что на развитие и прогрессирование СД2 и его осложнений влияет совокупность генов, также оказывающих влияние на инсулино-резистентность, адипогенез и развитие провоспалительных процессов. Не вызывает сомнения тот факт, что генетика СД2 тесно связана с генетикой висцерального ожирения - основного фактора риска развития СД2 и сердечно-сосудистой патологии.
Достижения в области клинической генетики позволили выявить гены - кандидаты развития нарушений углеводного обмена и кардиометаболических нарушений. Были выявлены гены и генетические ансамбли, вносящие вклад в клинический фенотип пациента с СД2 и висцеральным ожирением из различных стран мира. Показано, что на развитие СД2 и висцерального ожирения влияет но-сительство полиморфизмов гена, ассоциированного с избыточной массой тела и ожирением, ГГОе-46-23525 Т>А гб9939609 и гена лептина 1.ЕР д6591126 G>A гб7799039. Таким образом, гены ПО и 1.ЕР рассматриваются как син-тропные для СД2 и ожирения.
В популяции жителей Республики Азербайджан клинико-генетическое исследование ассоциации полиморфизмов генов ПО и 1.ЕР с СД2 и висцеральным ожирением было проведено впервые. Необходимо отметить, что данная популяция является полиэтнической. Главной этнической подгруппой являются азербайджанцы, проживающие на равнинной местности в более развитых социально-экономических условиях, с более высокой степенью урбанизации. Генетический анализ был выполнен также у представителей двух других этнических подгрупп - талышей и лезгин, проживающих в горных районах, расположенных соответственно в южном и северном регионах Азербайджана.
Цель исследования - выявить этнические различия распространенности генетических полиморфизмов гб9939609 гена ПО, ассоциированного с избыточной массой тела и ожирением, а также гб7799039 гена лептина 1.ЕР и гб1137101 гена рецептора к лептину 1.ЕР11 и оценить уровень корреляции с выраженностью висцерального ожирения и артериальной гипертензии (АГ) у пациентов с СД2 в популяции жителей Республики Азербайджан.
Материал и методы
Обследованы 86 больных с СД2, находившихся на лечении в Республиканской клинической больнице им. акад. Мир-Касымова, в ЦРБ г. Ленкорань и эндокринологическом диспансере г. Гусары (31 азербайджанец, 28 лезгин, 27 талышей). У всех пациентов (32 мужчины, 54 женщины) было получено информированное согласие. Средний возраст больных на момент обследования составил 50,1+0,51 года. Длительность СД2 с момента установления диагноза в среднем - 6,8+1,5 года.
Всем больным выполнены общеклиническое и антропометрическое обследования - определение окружности талии (ОТ), объема бедер (ОБ), оценка соотношения ОТ/ОБ и расчет индекса массы тела (ИМТ).
Определение полиморфизма гена лептина (g65911626G>A) и гена FTO, ассоциированного с избыточной массой тела и ожирением (C46-23525T>A), проводили методом MALDI-TOF масс-спектрометрии (с разделением ионов) с помощью генетического анализатора «MassARRAY» (фирма Sequenom Inc., США). Статистический анализ полученных данных выполнен при помощи статистического пакета Statistica 6.0 для Windows. Статистически достоверными считались различия при р<0,05.
Результаты
У пациентов с СД2, проживающих на территории Азербайджана, были выявлены висцеральное ожирение, либо избыточная масса тела (табл. 1). Жировое депо в подгруппе азербайджанцев с нарушением углеводного обмена распределено по абдоминальному типу не только у мужчин, но и у женщин (индекс ОТ/ ОБ 0Т>0,85). Характерно, что у представителей обоих полов ОТ превышала рекомендуемые критерии ATP III (Adult Treatment Panel III) (80 см у женщин и 94 см у мужчин). В подгруппах талышей и лезгин общая ОТ превышала ОТ, измеренный у мужчин. Были выявлены статистически более высокие показатели ОТ у этнических жителей Азербайджана, нежели у талышей и лезгинов. Это касалось как этнических подгрупп в целом, так и мужчин в частности.
ИМТ был достоверно выше в подгруппе этнических жителей Азербайджана. У большинства пациентов с избыточной массой тела (ИМТ<30,0 кг/м2) независимо от принадлежности к какой-либо этнической подгруппе диагноз «ожирение» был подтвержден в соответствии с критериями ATP. Таким образом, был продемонстрирован статистически более высокий уровень висцерального ожирения в главной этнической подгруппе Республики Азербайджан. Кроме того, в данной этнической подгруппе было диагностировано более тяжелое течение АГ, проявляющееся статистически достоверным повышением систолического (САД) и диастолического артериального давления (ДАД), по сравнению с показателями талышей и лезгин, средний уровень САД и ДАД у которых соответствовал норме. Доказан более высокий уровень диагностирования АГ в группе этнических жителей Азербайджана по сравнению с талышами и лезгинами (51,5, 22,2 и 42,9% соответственно).
Определение генетического профиля у азербайджанцев и 2 других этнических подгрупп в соответствии с полиморфизмом гена лептина LEP (g65911626G>A) rs7799039 и гена FTO ^46-23525T>A) rs9939609, ассоциированного с избыточной массой тела и ожирением, позволило количественно оценить их корреляцию с прогрессированием висцерального ожирения и утяжелением течения АГ у пациентов с СД2.
Полиморфизм rs9939609 гена FTO. Было выявлено, что в популяции жителей Азербайджана носительство генотипа AT данного полиморфизма может приводить к более высокому значению ИМТ по сравнению с гомозиготным носительством полиморфизма, при этом носительство нормального варианта полиморфизма в гомо-
Таблица 1. Этнические различия индексов висцерального ожирения и артериальной гипертензии у этнических жителей Азербайджана с СД2 (уровень значимости рассчитан с помощью {-критерия Стьюдента)
Показатель Этнические подгруппы Р
этнические жители талыши Лезгины Р Р Р
Азербайджана (э. аз) (т) (л) (э. аз-т) (э. аз-л) (л-т)
ИМТ, кг/м2 34,6±7,0 29,7±4,8 30,6±4,6 0,0026 0,0103 0,48
ОТ, см
Все 108,5±13,1 99,3±11,5 103,9±11,0 0,0062 0,0062 0,14
Женщины 106,2±13,2 100,4±11,5 105,0±13,6 0,1668 0,7510 0,29
Мужчины 112,2±19,6 96,9±11,6 102,5±7,3 0,0105 0,0269 0,18
ОТ/ОБ
Все 0,94±0,11 0,92±0,09 0,95±0,10 0,96 0,99 0,96
Женщины 0,88±0,09 0,91±0,06 0,94±0,05 0,32 0,06 0,17
Мужчины 1,01±0,09 0,95±0,05 0,97±0,07 0,06 0,15 0,49
САД, мм рт.ст. 148,9-23,6 130,0-20,1 135,8-26,2 0,0005 0,0270 0,33
ДАД, мм рт.ст. 90,0-8,8 81,8-8,9 82,5-8,7 0,0001 0,0003 0,72
Примечание. ОТ - окружность талии; ОТ/ОБ - соотношение окружности талии и объема бедер; САД ± систолическое артериальное давление; ДАД ± диастолическое артериальное давление.
зиготной форме (генотипа АА) обладает протективным характером (рис. 1).
Этнические различия демонстрируют превышение ИМТ в подгруппе этнических жителей Азербайджана при всех рассмотренных генотипах, более выраженное у носителей мутантного аллеля Т, особенно - варианта полиморфизма в гомозиготной форме (генотипа ТТ).
Аналогичная зависимость прослеживается при рассмотрении другого фенотипического проявления - АГ (рис. 2). Носительство аллеля А (нормального варианта полиморфизма) у большинства пациентов с СД2 характеризуется протективными свойствами в отношении развития и прогрессирования АГ. Более высокий уровень ДАД отмечен в группе этнических жителей Азербайджана. При этом у этнических азербайджанцев, носителей генотипов АА, АТ и ТТ (нормального варианта полиморфизма в гомозиготной форме и мутантного - в гетеро- и гомо-
зиготной форме) наблюдается средний уровень САД, соответствующий 140, 149 и 160 мм рт.ст. и повышающийся при накоплении мутантного варианта аллеля. Аналогичная зависимость прослеживается и для уровня САД. В этнической подгруппе талышей с СД2 заметна тенденция к развитию менее выраженной формы висцерального ожирения и АГ.
Полиморфизм rs7799039 гена LEP. У выбранной популяции жителей Азербайджана с СД2 не выявлено достоверно значимых различий в отношении ИМТ в зависимости от носительства генотипов AA, GA и GG (см. рис. 1). У этнических жителей Азербайджана в сравнении сталышами и лезгинами выявлен более высокий ИМТ, повышающийся у носителей мутантного аллеля G в гетерозиготной форме и в более значительной степени - у носителей его гомозиготного варианта. Более высокие значения уровня САД у этнических жителей Азербайджа-
Рис. 1. Средний индекс массы тела у этнических жителей Азербайджана и в подгруппах талышей и лезгин в зависимости от носительства полиморфизмов генов FTO rs9939609 и LEP rs7799039
АА AT ТТ АА GA GG
FTO FTO FTO LEP LEP LEP
Генотип
Рис. 2. Средний уровень систолического артериального давления у этнических жителей Азербайджана и в подгруппах талышей и лезгин в зависимости от носительства полиморфизмов генов РТО гв9939609 и 1ЕР гв7799039
на вносили определяющий вклад в общепопуляционный подъем САД (см. рис. 2). Между тем у талышей, носителей генотипов GA и GG, при сопоставимом среднем ИМТ, соответствующем классификационной границе между избыточной массой тела и ожирением 1-й степени, выявлена тенденция к снижению САД по сравнению с параметрами, полученными в этнической подгруппе лезгин.
Полиморфизм гб1137101 гена рецептора к лепти-ну LEPR может оказывать влияние на фенотипические проявления гена лептина. Изучение полиморфизма гена рецептора к лептину ¡-ЕР11 и генного ансамбля LEP-LEPR было исследовано в группе этнических жителей Азербайджана. Достоверно значимых различий в распределении данных генов не выявлено (табл. 2). Тем не менее прослеживается тенденция к развитию стойкой АГ у носителей полиморфизмов г$7799039 гена LEP и г$1137101 гена рецептора к лептину LEPR: GG-AG и АА-АА.
Обсуждение
В работе исследованы однонуклеотидные полиморфизмы генов, ответственных за развитие висцерального ожирения, - ЕЮ (гена, ассоциированного с избыточной массой тела и ожирением), LEP (гена лептина) и LEPR (гена рецептора лептина) у этнических азербайджанцев с СД2. В настоящее время получены убедительные данные о влиянии данных генов на пищевое поведение. Расстрой-
ство пищевого поведения в виде переедания, развивающееся вследствие нарушения центральных регуляторных механизмов, способствует предпочтению гиперкалорийного питания и опосредованному им увеличению массы тела [1].
Полиморфизм rs9939609 гена FTO стал первым одно-нуклеотидным полиморфизмом, открытым в исследованиях, посвященных генетике СД2, и прежде всего тех исследованиях, в которых оценивалась генетическая предрасположенность к развитию ожирения и СД2. Установлено, что ген FTO имеет аутосомно-доминантный тип наследования (гендерные различия отсутствуют) и кодирует альфа-кетоглутаратзависимую деоксигеназу, регулирующую процесс липолиза. Кроме того, он контролирует дифференцировку адипоцитов, энергетический гомеостаз, чувство голода и насыщения, а также лептин-независимый контроль аппетита. Было установлено, что белок FTO участвует в эпигенетическом регулировании деметилирования ДНК. Молекулярный эффект мутации заключается в ассоциации полиморфного аллеля А гена FTO со снижением интенсивности липолиза, нарушением контроля аппетита и отсутствием чувства насыщения после адекватного приема пищи. Так, в исследовании ARIC (Atherosclerosis Risk in Communities Study) носительство аллеля A представителями белой расы коррелировало с повышением риска развития СД2 (относительный риск
Таблица 2. Распространенность артериальной гипертензии у носителей различных генных ансамблей 1ЕЯ-1ЕРЯ (гв7799039 гена 1ЕР и гв1137101 гена рецептора к лептину 1ЕРЯ)
Исследуемые сочетания полиморфизмов Полиморфизм rs1137101 гена LEPR
AA AG GG
Полиморфизм AA 0/0/50/50 0/66/33/0 0/0/100/0
rs7799039 гена LEP AG 25/50/25/0 25/37/25/13 50/0/0/50
GG 100/0/0/0 0/17/33/50 0/0/0/0
Примечание. Данные представлены в виде частоты распространенности (%) при уровне систолического артериального давления: <140/140-159/160-179/>180 мм рт.ст.
01^=1,19, р<0,001) и ожирения (01^=1,22, р<0,001) [2]. Кроме того, установлено, что пациенты с генотипом АА (независимо от ИМТ) имеют более высокую квоту жировой составляющей пищевого рациона и употребляют меньшее количество пищевых волокон [3]. Результаты данных исследований подтверждают патогенетическую связь между развитием висцерального ожирения и СД2. Профильный анализ данных (рис. 3, 4) подтверждает общую генетическую природу развития висцерального ожирения и АГ (достоверно значимые различия отсутствуют, р>0,05). Кроме того, при рассмотрении генетических вариантов полиморфизмов у пациентов с СД2 и висцеральным ожи-
рением и пациентов с АГ при сравнении с данными, полученными от пациентов без ожирения, прослеживается накопление мутантных аллелей полиморфизмов генов ЕГО, LEP и LEPR в гетерозиготной и/или гомозиготной форме.
Лептин, гликопротеин с молекулярной массой 16 кДа, экспрессируется преимущественно (>95%) адипоцита-ми. Первоначально изучение лептина ограничивалось исключительно оценкой его роли в развитии ожирения. В дальнейшем внимание было переключено на исследование корреляции экспрессии гена LEP и энергетического баланса организма. В настоящее время установлено влияние гиперлептинемии на усиление инсулинорезистентно-
о X
100
90 80
70 +60 50 40 30 20 10 0
FTO
О"*"
LEP
LEPR
Ж GG LEPR □ GA LEPR НАД LEPR
■ GG LEP Я GA LEP HAA LEP HTT FTO H AT FTO
■ AA FTO
Фенотип «висцеральное ожирение»
Рис. 3. Фенотипическое проявление висцерального ожирения в популяции жителей Азербайджана в зависимости от носитель-ства полиморфизмов генов FTO rs9939609, LEP rs7799039 и LEPR rs1137101
100
90 —
80 70
60 —
50 —
40 —:
Ш GG LEPR
□ GA LEPR H AA LEPR Я GG LEP Я GA LEP
□ AA LEP ETT FTO SAT FTO Я AA FTO
о 30 20 10 0
АГ (-) АГ (+) АГ (-) АГ (+) АГ (-) АГ (+)
FTO LEP LEPR
Фенотип «артериальная гипертензия»
Рис. 4. Фенотипическое проявление артериальной гипертензии в популяции жителей Азербайджана в зависимости от носитель-ства полиморфизмов генов FTO rs9939609, LEP rs7799039 и LEPR rs1137101
сти, провоспалительного ответа, степени выраженности АГ (лептин-опосредованная активация симпатической системы), проявление нейроэндокринных нарушений. Накопление мутантного аллеля G в популяции жителей Азербайджана способствует неблагоприятному течению АГ и более выраженному висцеральному ожирению.
Рецептор лептина, относящийся, как и интерлейкин-6, к семейству цитокиновых рецепторов, опосредует действие лептина. Присоединение лептина к своему рецептору приводит к активации тирозинкиназы JAK2 (Янус-киназы 2) и последующей активации STAT-факторов (signal transducers and activators of transcription), регулирующих ядерную транскрипцию генов [4]. У пациентов с СД2 важную роль в энергетическом обмене играет глюкоза, метаболизирующаяся в процессах гликолиза и цикле трикарбоновых кислот Кребса. Глюкоза и ее метаболиты также служат клеточным сигналом в процессах ингибирования K-зависимых АТФ-каналов гипоталами-ческих нейронов и стимуляции энергетического сенсора 59-АМФ-активируемой протеинкиназы AMPK [5]. В популяции жителей Азербайджана у пациентов с СД2, развившемся на фоне висцерального ожирения, и имеющих АГ, выявляются случаи носительства мутантного аллеля в гомозиготной форме и увеличение числа носителей его гетерозиготного варианта.
Необходимо отметить, что этнические генотипические различия пациентов с СД2, относящихся к различным этническим подруппам азербайджанской популяции, могут быть усилены или нивелированы влиянием условий внешней среды и эволюционно сложившимися национальными особенностями, включающими факторы пищевого поведения, степень урбанизации и уровень физической активности.
Выводы
1. В популяции жителей Азербайджана накопление мутантных вариантов полиморфизмов ^9939609 гена т, ^7799039 гена LEP и ге1137101 гена рецептора к лептину LEPR коррелирует с более выраженным развитием висцерального ожирения и усугублению течения АГ.
2. Более выраженное фенотипическое проявление однонуклотидных полиморфизмов гена, ассоциированного с ожирением, гена лептина и гена рецептора к лептину отмечается в основной этнической подгруппе жителей Азербайджана при сравнении данных с показателями талышей и лезгинов, проживающими в менее урбанизированных горных регионах.
3. Совокупность генетических и эпигенетических факторов усугубляет неблагоприятное течение висцерального ожирения и АГ у этнических жителей Азербайджана.
СВЕДЕНИЯ О ВЕДУШЕМ АВТОРЕ
Ахмедова З.Г. - доцент кафедры терапии Азербайджанского государственного института усовершенствования врачей им. А.А. Алиева, Баку E-mail: [email protected]
ЛИТЕРАТУРА
1. Church C., Moir L., McMurray F. et al. Overexpression of Fto leads to increased food intake and results in obesity // Nat. Genet. - 2010. - Vol. 42, N 12. - P. 1086-1092.
2. Bressler J., Kao W.H., Pankow J.S., Boerwinkle E. Risk of type 2 diabetes and obesity is differentially associated with variation in FTO in whites and African-Americans in the ARIC study // PLoS One. - 2010. - Vol. 5, N 5. - P. e10521.
3. Steemburgo T., Azevedo M.J., Gross J.L. et al. The rs9939609 polymorphism in the FTO gene is associated with
fat and fiber intakes in patients with type 2 diabetes // J. Nutrigenet. Nutrigenomics. - 2013. - Vol. 6, N 2. - P. 97106.
4. Wauman J., Tavernier J. Leptin receptor signaling: pathways to leptin resistance // Front. Biosci. - 2011. -Vol. 16. - P. 2771-2793.
5. Su H., Jiang L., Carter-Su C., Rui L. Glucose enhances leptin signaling through modulation of AMPK activity // PLoS One. - 2012. - Vol. 7, N 2. - P. e31636.
