CC BY
74
УДК 616.379-008.64+577.171.6
ЗВ'ЯЗОК ПОЛ1МОРФНИХ ВАР1АНТ1В ГЕНА РЕЦЕПТОРА ЛЕПТИНУ З РОЗВИТКОМ ЦУКРОВОГО Д1АБЕТУ 2 ТИПУ ТА ОЖИР1ННЯ
С.В. Зяблiцев, О.С. Ларш, П.А. Чернобривцев, М.В. Зяблщева, Т.Ю. Юзвенко
Украгнський науково-практичний центр ендокринног xipypeiï, трансплантацп ендокринних оргатв i тканин МОЗ Украгни, м. Кигв
Зяблщев Сергш Володимирович
д-р мед. наук, проф., акад. Академп наук вищоi освти Украгни, зав. вiддiлу патофiзiологii, iмунологii та трансплантологи 01021, м. Kuie, Кловський y3ei3, 13-А Тел./факс: (044) 253-66-26 E-mail: zsv@endosurg.com.ua
Основною причиною розвитку цукрового дебету (ЦД) 2 типу е хроычна пперглке1^я, яка розвиваеться за наявнктю шсулшорезистентносп i прогресуючого зниження функцюнально'активносп р-^тин пщшлунковоТ залози [1, 5]. У бтьшосп випадтв ЦД 2 типу поеднуеться з абдомшально-вiсцеральним ожирiнням [2, 8]. Показаний прямий зв'язок ступеня ожиршня та швидкостi розвитку проявiв та ускладнень ЦД 2 типу [8].
Важлива роль у регуляцп процеав лшогенезу й окислення жирних кислот належить гормону бто''' жирово' тканини лептину, який регулюе енергетичний баланс шляхом пригычення вiдчуття голоду [1, 5]. Лептин зв'язуеться з рецепторами в латеральному (пригычуе вщчуття голоду) i в медiальному гiпоталамусi (стимулюе вщчуття насичення) та протидiе ефектам «гормону голоду» грелшу, гальмуе видiлення в аркуатному ядрi гiпоталамуса нейропептиду Y та Agouty-related peptide (AgRP) та стимулюе видiлення а-меланоцитстимулюючого гормону [1]. При алiментарному ожирiннi чутливкть до лептину знижуеться, що обумовлюе збiльшення апетиту та гiперфагiю [5]. При ЦД 2 типу розвиваеться феномен лептинорезистентносп, при якому гiперлептинемiя, що прямо залежить вщ об'ему жирово' тканини, супроводжуеться втратою фiзiологiчних властивостей гормону [1, 5].
Серед основних причин розвитку лептинорезистентносп основною вважають порушення функцiонування лептинових рецепторiв LepRa i
LepRf, як присутнi в гiпоталамусi, периферичних органах i тканинах (жировiй, печiнцi, скелетних м'язах, пщшлунковш залозi, яечниках, перед-мiхуровiй залозi, плацентi, нирках, легенях) i кодуються геном LEPR (хромосомна локалiзацiя 1p31, екзон 24) [5, 11]. Бтковий продукт цього гена -gp130 належить до амейства рецепторiв цитокiнiв, якi стимулюють транскрип^ю генiв через активацiю цитозольних бткв JAK-STAT (Janus Kinase-Signal Transducer and Activator of Transcription protein) [11]. Для LEPR описана низка полiморфiзмiв, з яких найбтьш кл^чно значимим е rs1137101. Суть цього SNP полягае в зам^ аденiну (А) на гуанш (G) в 668 позицп гена (668A>G), що призводить до замши глутамiну на аргшш в 223 позици рецепторного бтка (Gln223Arg) [6].
Показано, що в рiзних популяцiях носи алеля 223Gln мають бiльшу масу тiла та шдекс маси тiла (1МТ) [4, 9, 10, 12], рiвнi в кровi холестерину, триглiцеридiв [10], лептину [7] та пщвищений ризик розвитку ожиршня [10, 12], тодi як носи алеля 223Arg, навпаки, - нижчi показники 1МТ, рiвень лептину та ризик розвитку ожиршня [4, 9]
Мета роботи - вивчення зв'язку полiморфiзму rs1137101 гена LEPR з розвитком ЦД 2 типу та ожиршня у таких хворих.
МАТЕР1АЛИ ТА МЕТОДИ
У дослщження включено 103 па^енти з дiагнозом ЦД 2 типу вком вщ 33 до 79 рокв, у середньому (53±8) рокiв, як склали групу випадкiв. Серед них чоловi-
Клiнiчна ендокринологiя та ендокринна xipypm 2 (54) 2016
57
KiB - 38 (37%), жшок - 65 (63%). yci пацieнти мали ускладнення у виглядi дiабетичних полшейропати (88%), мГкроанпопатп (84%), офтальмопатГ'' (40%), енцефалопатГ'' (27%) та нефропатГ'' (20%). Тpивaлiсть захворювання складала вщ 1 до 25 poKiB. Нaявнiсть ЦД 2 типу у близьких poдичiв виявлена у 23% пафенпв. Згiднo pекoмендaцiй ВООЗ визначали 1МТ (кг/м2). Серед обстежених oci6 недостатньо''' маси тiлa не було в жодного, нормальний 1МТ (18,5-24,9) встановлено у 19,5%, нaдмipнa маса тта - 30,1%, oжиpiння I ступеня -29,1%, II ступеня -14,6% i III ступеня - 6,7%. Тобто у вщГбранш когорт1 ктьтсть пaцieнтiв з нормальною або нaдмipнoю масою тiлa спiввiднoсилaся з ктькктю пaцieнтiв з oжиpiнням як 1:1. У контрольнш гpупi обстежено 100 практично здорових людей вщповщно'Т стат та вiку, якi не мали н ЦД 2 типу, ан oжиpiння. Анaлiз пoлiмopфних ДНК-лoкусiв здшснювали методом полГмеразно''' ланцюгово'Т реакцГт' у реальному час з використанням тест-систем TaqMan® SNP Genotyping Assay (США). Вплив полГморфних мapкеpiв на розвиток захворювання оцЫювали is застосуванням таблиць спряженост i диспеpсiйнoгo aнaлiзу, ступшь aсoцiaцiT' Гз захворюванням - з використанням величини вщношення шансГв (OR). У кровГ, забрано''' з лГктьово''' вени в ранковий час (8-9 год) натще при первинному обстеженнГ пацГента, Гмуноферментним методом визначали вмГст лептину (набГр реактивГв DRG International Inc., США). СтатистичнГ розрахунки здшснювали в середовищ1 прикладних програм Statistica 10 (StatSoft, Inc., USA).
Робота виконана в рамках НДР МОЗ Украши «Патогенез молекулярно-генетичних порушень жирового та вуглеводного обмГну при цукровому дГабетГ 2 типу та оптимГзацГя цукрознижувально''' терапп», держ. реестр. № 0116U003041, Украшський науково-практичний центр ендокринно''' хГрургГ'', трансплантацГ'' ендокринних органГв i тканин
0,7
0,fi
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
□ Випадки □Контроль
h]
rn
Gln/Gln Arg/Gln Arg/Arg
Gin
Arg
Рис.1. Частоти генотипе полiморфiзму г$1137101 гена 1БРНу групах пац'1ент'1в з ЦД 2 типу (випадки) i в кон-трольнй.
Примтки: * - в'дмшност'! м'1ж групами за генотипом в1п/в1п статистично значущ/' (за точним методом Фшерар=0,041); # - в'дмшност'! м'1жгрупами зарозпод'ь лом алелей статистично значущ/' (за точним методом Фшера р=0,024).
МОЗ УкраТни (науковий керiвник - д-р мед. наук, проф. О.С. Ларш).
РЕЗУЛЬТАТИ ТА ОБГОВОРЕННЯ
Розподт частот генотитв полiморфiзму гб1137101 гена LEPR у грут випадтв i контрольнш груп1 наступний: Gln223Gln - 0,282 i 0,170; Gln223Arg -0,582 i 0,600; Агд223Агд - 0,136 i 0,230, вiдповiдно (рис. 1).
Отриман данi вiдповiдали закону розподту Хардi-Вайнберга для випадкiв (х2=3,730, df=1, р=0,162) i контролiв (х2=4,175, df=1, р=0,129).
Аналiз розподiлу частот генотипiв виявив статистично значущий приркт (в 1,66 раза; р(Fet)=0,041) частоти генотипу Gln223Gln у груп1 випадмв порiвняно з контролем. Частоти генотитв Gln223Arg та Агд223Агд статистично значуще не вiдрiзнялися.
Таблиця 1
Вплив генотишв та алелей полiморфiзму rs1137101 (Gln223Arg) гена LEPR на розвиток ЦД 2 типу
Генотипи Випадки Контроль OR CI - 95% X2 P
Gln/Gln 29 17 1,913 0,973-3,761 5,276 0,074
GLN/ARG 60 60 0,930 0,531-1,628
ARG/ARG 14 23 0,527 0,254-1,094
Gln 118 94 1,512 1,022-2,237 4,299 0,039
Arg 88 106 0,661 0,447-0,978
58
КлЫчна ендокринолопя та ендокринна хГрургГя 2 (54) 2016
Таблиця 2
Вплив генотишв та алелей полiморфiзму Г51137101 ^!п223Агд) гена LEPR на розвиток ожиршня при ЦД 2 типу
Генотипи 1МТ >30 (п=52) п / % 1МТ <30 (п=51) п / % OR С1 - 95% Х2 Р
С1П/С1П 19/36,5 10/19,6 2,361 0,967-5,762 5,422 0,069
GLN/ARG 29/55,8 31/60,8 0,813 0,371-1,783
ARG/ARG 4/7,70 10/19,6 0,342 0,100-1,171
Gln 67/64,4 51/50,0 1,811 1,036-3,165 4,378 0,038
Агд 37/35,6 51/50,0 0,552 0,316-0,965
Алельнi частоти полiморфiзму гб1137101 гена LEPR у групi випадкiв та в контролi розподiлилися таким чином: 223Gln - 0,573 i 0,470; 223Агд - 0,427 i 0,530, вщповщно (рис. 1). У групi випадкв була виявлена статистично значуща бтьша частота алеля 223Gln (у 1,2 раза) i нижча частота алеля Агд (у 1,2 раза) з показником р^е^=0,024.
Таблицi спряженостi не показали статистично значущоТ асофацп генотитв полiморфiзму гб1 137101 гена LEPR з розвитком ЦД 2 типу, тод1 як аналiз впливу алелей показав статистично значущу асоцiацiю розподту алелей з наявнiстю захворювання: х2=4,299; df=1; р=0,039 (табл. 1).
За наявнктю алеля 223Gln збiльшувався ступшь асощацп iз захворюванням у 1,5 раза (OR=1,512; С1=1,022-2,237; р=0,039), а присутнiсть в генотип! алеля 223Агд знижувала ступiнь асощацп у 1,5 раза ^=0,661; С1=0,447-0,978; р=0,039).
Дисперсiйний аналiз виявив вплив алеля 223Gln полiморфiзму гб1137101 гена LEPR на бiльш висок1 значення порiвняно з алелем 223Агд 1МТ (26,29±0,81 кг/м2 проти 30,32±0,68 кг/м2; F=7,51; р=0,003) та вмiсту лептину в кровi (87,27±7,52 нг/мл проти 105,58±10,25 нг/мл; F=6,59; р=0,006). Такi змiни традицiйно асоцiюються з ожиршням у хворих на ЦД 2 типу [3, 9].
Числены дан [3, 6, 7, 9, 10] показують, що полiморфiзм гб1 137101 супроводжуеться пору-шенням структури i функци рецептора лептину I гальмуе його експреаю з порушенням проведення гормонального сигналу. За нашими даними, присутысть в генотипi алеля 223Gln сприяе бiльш високим значенням 1МТ та вмiсту лептину в кровь
Для оцшки впливу полiморфiзму гб1 137101 гена LEPR на розвиток ожиршня у пащетчв з ЦД 2 типу окремо було проаналiзовано розподт генотипiв та алелей за наявносп ожирiння (1МТ >30 кг/м2) та при
нормальнш або надмiрнiй масi тiла (1МТ <30 кг/м2). Як вщображено в табл. 2, за наявносп ожиршня у па^етчв iз ЦД 2 типу майже вдвiчi частiше виявлявся генотип Gln223Gln (36,5% проти 19,6% у пащет1в без ожирiння; p(Fet)=0,045).
Частоти гетерозиготного генотипу Gln223Arg статистично значуще не вiдрiзнялися, а частота мiнорного гомозиготного генотипу Агд223Агд у пацiентiв з ожиршням була у 2,5 раза рщше (7,7% проти 19,6% у пащеш1в без ожиршня; р^е^=0,025). Залежносп розподiлу генотипiв вiд наявностi або вщсутносп ожирiння не виявлено (р(х2)=0,069) за умов вiдповiдностi до розподту ХардьВайнберга (HWE) даних по групах, як було видiлено за значенням 1МТ (х2=2,404; df=1; р=0,308 для групи з 1МТ >30 та х2=2,373; df=1, р=0,319 для групи з 1МТ <30).
Як показала оцшка розподiлу алелей полiморфiзму гб1 137101 гена LEPR, мiж групами була виявлена статистично значуща рiзниця: у груп з 1МТ >30 алель 223Gln спостерiгався у 64,4% па^ен^в, тодi як у груп1 з 1МТ <30 - у 50%. Алель 223Агд у групi з ожиршням зус^чався значно рiдше (у 35,6% проти 50% у груп без ожиршня). Ця рiзниця була статистично значущою (р(х2)=0,038). Тобто, можна було стверджувати, що за наявносп ожиршня у пафетчв з ЦД 2 типу алель 223Gln зус^чався значно (у 1,3 раза) часпше, а мшорний алель 223Агд - рщше (у 1,4 раза). Вщповщно, можна було стверджувати, що алель 223Gln е асоцшованим з наявнктю ожирiння при ЦД 2 типу та 1МТ >30, а ризик розвитку ожиршня у таких хворих пщвищений у 1,8 раза (OR=1,811; С1=1,036-3,165; р(х2)=0,038).
Отже, результати роботи показали, що полiморфiзм гб1 137101 гена LEPR е фактором генетичного ризику для ЦД 2 типу й одночасно сприяе розвитку ожиршня у таких хворих.
Кл1н1чна ендокринолопя та ендокринна х1рурпя 2 (54) 2016
59
ВИСНОВКИ
1. При ЦД 2 типу виявлена бтьша частота генотипу Gln/Gln порiвняно з контрольною групою (у 1,65 раза; p(Fet)=0,041). Вiдповiдно, алель 223Gln виявлявся часпше, а алель 223Arg - рщше (у 1,2 раза порiвняно з контролем; р^е1:)=0,024). У носив алеля 223Gln ризик розвитку ЦД 2 типу збтьшений у 1,5 раза, тодi як присутнiсть алеля 223Arg знижуе ризик захворювання у 1,5 раза (р=0,039).
2. Наявнiсть алеля 223Gln сприяе прогресуванню ожирiння та гшерлептинемп при ЦД 2 типу. Ризик розвитку ожиршня у таких хворих пщвищений у 1,8 раза.
Л1ТЕРАТУРА
1. Инсулиновая резистентность и роль гормонов жировой ткани в развитии сахарного диабета / И.И. Дедов, М.И. Балаболкин, Г.Г. Мамаева и др. // Пособие для врачей. - М., 2005. - 88 с.
2. Маньковский Б.Н. Распространенность невыяв-ленного сахарного диабета 2 типа и предиабета в Украине: результаты эпидемиологического исследования «ДИАПАЗОН» // Диабет. Ожирение. Метаболический синдром. - 2014. - Т. 3, № 5. - С. 70-75.
3. Association of four insulin resistance genes with type 2 diabetes mellitus and hypertension in the Chinese Han population / Bo Jiang, Ya Liu, Yuxin Liu et al. // Mol. Biol. Rep. - 2014. - Vol. 41 (2). - P. 925933.
4. Fan S.H. Leptin and leptin receptor gene polymorphisms and their association with plasma leptin levels and obesity in a multi-ethnic Malaysian suburban population / S.H. Fan, Y.H. Say // J. Physiol. Anthropol. - 2014. - Vol. 33 (1). - P. 15. doi: 10.1186/1880-6805-33-15.
5. Fantuzzi G. Adipose tissue, adipokines, and inflammation. / G. Fantuzzi // J. Allergy and Clinical Immunology. - 2006. - Vol. 115, № 5. - P. 911-919.
6. Functional consequences of the human leptin receptor (LEPR) Q223R transversion / G. Stratigopoulos, Ch. A. LeDuc, N. Matsuoka [et al.] // Obesity (Silver Spring). - 2009. -Vol. 17 (1). - P. 126135.
7. Genome-wide association study identifies polymorphisms in LEPR as determinants of plasma soluble leptin receptor levels / Q. Sun, M.C. Cornelis, P. Kraft [et al.] // Human Molecular Genetics - 2010. - Vol. 19, № 9. - P. 1846-1855.
8. Global status report on non-communicable diseases 2014 / WHO. - Geneva: World Health Organization, 2014. - 298 p.
9. IGF2, LEPR, POMC, PPARG, and PPARGC1 gene variants are associated with obesity-related risk phenotypes in Brazilian children and adolescents // E.M. Queiroz, A.P.C. Candido, I.M. Castro et al. // Braz. J. Med. Biol. Res. - 2015. - Vol. 48 (7). - P. 595-602.
10.Interaction of dietary fat intake with APOA2, APOA5 and LEPR polymorphisms and its relationship with obesityand dyslipidemia in young subjects / T. Domínguez-Reyes, C.C. Astudillo-López, L. Salgado-Goytia et al. // Lipids Health Dis. - 2015. - Vol. 14. -P.106. doi: 10.1186/s12944-015-0112-4.
11.LEPR leptin receptor [Homo sapiens (human) ] // http://ww.ncbi.nlm.nih.gov/
12.The Q223R polymorphism in LEPR is associated with obesity in Pacific Islanders / T. Furusawa, I. Naka, T. Yamauchi et al. // Hum. Genet. - 2010. - Vol. 127 (3). - P. 287- 294. doi: 10.1007/s00439-009-0768-9.
РЕЗЮМЕ
Зв'язок полiморфних BapiaHTiB гена рецептора лептину з розвитком цукрового дiaбету 2 типу та ожиршня
С.В. Зябл'щев, О.С. Лар'ш, П.А. Чернобривцев, М.В. Зяблщева
Мета роботи - вивчення значення полiморфiзму rs1137101 гена LEPR у розвитку цукрового дiабету
2 типу та його впливу на розвиток ожиршня у таких хворих.
Мaтеpiaли та методи. Дослщжено 103 па^енти
3 дiагнозом цукрового дiабету 2 типу, як мали кл^чно виражен ускладнення. Контрольну групи склали 100 практично здорових оаб у вщповщному вщк Анaлiз полiморфних ДНК-локуав здшснювали методом полiмерaзноT ланцюговоТ реакци у реальному час (TaqMan® SNP Genotyping Assay). У кровi визначали вмiст лептину (DRG International Inc., США).
Результати та обговорення. Результати показали, що алельний полiморфiзм rs 1137101 (Gln223Arg) гена LEPR був асоцшований з розвитком цукрового дiaбету 2 типу: алель 223Gln пщвищуе у 1,5 раза, а алель 223Arg - знижуе у 1,5 раза (p=0,039) ризик його розвитку. Наявысть алеля 223Gln у па^етчв з цукровим дiaбетом 2 типу сприяе розвитку ожиршня та його проявiв, а саме - бтьш високим значенням шдексу маси тта (26,29±0,81 кг/м2 проти 30,32±0,68 кг/м2; F=7,51; p=0,003) та вмкту лептину
60
Клш1чна ендокринолопя та ендокринна хфурпя 2 (54) 2016
в KpoBi (87,27±7,52 нг/мл проти 105,58±10,25 нг/ мл; F=6,59; p=0,006). Алель 223Gln е асоцшованим з наявнiстю ожирiння при цукровому Aia6eTi 2 типу та 1МТ >30 кг/м2. У носив алеля 223Gln ризик розвитку ожирiння пщвищений у 1,8 раза (OR=1,811; CI=1,036-3,165; р(х2)=0,038).
Висновки. Полiморфiзм rs1137101 гена LEPR е фактором генетичного ризику для цукрового дiабету 2 типу й одночасно сприяе розвитку ожиршня в таких хворих.
Ключовi слова: цукровий дiабет 2 типу, ожиршня, ген рецептора лептину (LEPR), rs1137101.
РЕЗЮМЕ
Связь полиморфных вариантов гена рецептора лептина с развитием сахарного диабета 2 типа и ожирения
С.В. Зяблицев, А.С. Ларин, П.А. Чернобривцев, М.В. Зяблицева
Цель работы - изучение связи полиморфизма rs1137101 гена LEPR в развитии сахарного диабета 2 типа и его влияния на развитие ожирения у этих больных.
Материалы и методы. Обследовано 103 пациента с диагнозом сахарного диабета 2 типа, которые имели клинически выраженные осложнения. Контрольную группу составили 100 практически здоровых человек соответствующего возраста. Анализ полиморфных ДНК-локусов осуществляли методом полимеразной цепной реакции в реальном времени (TaqMan® SNP Genotyping Assay). В крови определяли содержание лептина (DRG International Inc., США).
Результаты и обсуждение. Результаты показали, что аллельный полиморфизм rs1137101 (Gln223Arg) гена LEPR был ассоциирован с развитием сахарного диабета 2 типа: аллель 223Gln повышает в 1,5 раза, а аллель 223Arg - снижает в 1,5 раза (p=0,039) риск его развития. Наличие аллели 223Gln у больных с сахарным диабетом 2 типа способствует развитию ожирения и его проявлений, а именно - более высоким значениям индекса массы тела (26,29±0,81 кг/м2 против 30,32±0,68 кг/м2; F=7,51; p=0,003) и уровня в крови лептина (87,27±7,52 нг/мл против 105,58±10,25 нг/мл; F=6,59; p=0,006). Аллель 223Gln ассоциирована с ожирением при сахарном диабете 2 типа при ИМТ >30 кг/м2. У носителей аллели
223Gln риск развития ожирения повышен в 1,8 раза (OR=1,811; CI=1,036-3,165; р(х2)=0,038).
Выводы. Полиморфизм rs1137101 гена LEPR является фактором генетического риска для сахарного диабета 2 типа и в то же время способствует развитию ожирения у этих больных.
Ключевые слова: сахарный диабет 2 типа, ожирение, ген рецептора лептина (LEPR), rs1137101.
SUMMARY
Influence of polymorphic variants of the leptin gene receptor on diabetes mellitus 2 type and obesity S.V. Ziablitsev, A.S. Larin, P.A. Chernobrivtsev, M.V. Ziablitseva
The aim of this work is to study the role of LEPR gene polymorphism rs1137101 on the development of diabetes mellitus type 2 and its influence in developing obesity in these patients.
Materials and methods. 103 patients with type 2 diabetes clinical complications were evaluated. The control group comprised of 100 people of corresponding age without diabetes and obesity. The analysis of DNA loci polymorphism was carried out by the method of polymerase chain reaction in real time (TaqManR SNP Genotyping Assay). Blood leptin was determined (DRG International Inc., USA).
Results and discussion. Results showed that allelic polymorphism rs1137101 (Gln223Arg) of LEPR gene had been associated with the development of diabetes mellitus type 2: allele 223Gln promotes 1.5 times, and allele 223Arg - reduces 1.5 times (p=0,039) the risk for developing type 2 diabetes. The presence of allele223Gln in patients with type 2 diabetes assists in developing obesity, specifically - higher values of body mass index (26,29Г}0,81 kg/m2 in comparison to 30,32Г}0,68 kg/m2; F=7,51; p=0,003) and leptin blood level (87,27Г}7,52 ng/ml in comparison to 105,58Г}10,25 ng/ml; F=6,59; p=0,006). Allele 223Gln is associated with obesity in diabetics with BMI >30 kg/ m2. In carriers of allele 223Gln the risk of developing obesity is 1,8 times higher (OR=1,811; CI=1,036-3,165; р(х2)=0,038).
Conclusions. Polymorphism rs1137101 of LEPR gene is a genetic risk factor for diabetes mellitus type 2 and promotes development of obesity in these patients.
Key words: diabetes mellitus type 2, obesity, LEPR, rs1137101.
Дата надходження до редакц'И 11.05.2016 р. Клш1чна ендокринолопя та ендокринна х1рурпя 2 (54) 2016
