Изучение связи генетических полиморфизмов с потреблением некоторых пищевых веществ

Авторы:
  • А. К. Батурин
    ФГБУН «ФИЦ питания и биотехнологии», Москва, Россия
  • Е. Ю. Сорокина
    ФГБУН «ФИЦ питания и биотехнологии», Москва, Россия
  • Э. Э. Кешабянц
    ФГБУН «ФИЦ питания и биотехнологии», Москва, Россия
  • И. В. Кобелькова
    ФГБУН «ФИЦ питания и биотехнологии», Москва, Россия
Журнал: Профилактическая медицина. 2018;21(6): 36-41
Просмотрено: 1201 Скачано: 172

Характер питания — один из важнейших поведенческих факторов, играющих огромную роль в возникновении и прогрессировании ряда неинфекционных алиментарно-зависимых заболеваний [1, 2]. Благодаря активному внедрению молекулярно-генетических технологий в практику здравоохранения стало известно, что значительную роль в пищевом поведении человека играет генетический фактор [3, 4]. В последние десятилетия доказан существенный вклад целого ряда генетических полиморфизмов в развитие алиментарно-зависимых заболеваний, связанных с нарушением пищевого поведения [4—7].

Вопрос влияния генетических полиморфизмов на пищевое поведение жителей Российской Арктики изучен недостаточно. В ряде работ [8, 9] показано, что частота генетических полиморфизмов, ассоциированных с риском развития алиментарно-зависимых заболеваний, у населения Крайнего Севера отличается от частоты в европейских и азиатских популяциях, однако фенотипическое проявление этих полиморфизмов остается практически не изученным.

Цель исследования — изучение связи генетических полиморфизмов rs9939609 гена FTO, rs4994 гена ADRB3, rs659366 гена UCP2 и rs5219 гена KCNJ11 у населения Арктической зоны РФ (Ямало-Ненецкий автономный округ) c содержанием в рационах жира, насыщенных жирных кислот (НЖК), углеводов и добавленного сахара, избыточный уровень потребления которых является фактором риска развития таких алиментарно-зависимых заболеваний, как сердечно-сосудистые, артериальная гипертензия, ожирение, сахарный диабет и др. [1, 10]. Согласно «Нормам физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах» и рекомендациям ВОЗ потребление жира, НЖК должно составлять соответственно не более 30 и 10% от суточной калорийности рациона, углеводов в целом — 56—58%, в том числе добавленного сахара не более 10% от суточной калорийности рациона [10, 11].

Полиморфизмы rs9939609 гена FTO, rs4994 гена ADRB3, rs659366 гена UCP2, как было показано в европейских популяциях, ассоциированы с риском ожирения. Результаты исследований у детей в возрасте 4—5 лет с носительством аллеля, А полиморфизма rs9939609 выявили потерю контроля за потреблением пищи и предпочтение более высококалорийной пищи по сравнению с носителями генотипа ТТ [12]. Результаты метаанализа с участием 11 000 обследованных свидетельствуют, что у лиц с генотипом СТ гена ADRB3 индекс массы тела в среднем на 0,3 кг/м2 выше, чем у носителей генотипа ТТ, а также наблюдается более раннее (на 22 года) развитие сахарного диабета 2-го типа [13]. Авторы метаанализа [14, 15], включившего 12 исследований полиморфизма rs659366 гена UCP2 с общим количеством обследованных 7390 (контрольная группа) и 9890 (пациенты с ожирением) показали статистически значимую ассоциацию с ожирением у выходцев из Европы, в отличие от выходцев из Азии, где связь с ожирением не выявлена. Полиморфизм rs5219 гена KCNJ11, как было установлено при обследовании европейцев и американцев европейского происхождения, ассоциирован с сахарным диабетом 2-го типа [16, 17].

Материал и методы

Исследование фактического питания 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 (135 женщин и 40 мужчин) в возрасте от 19 до 75 лет, проживающих на территории Арктической зоны Р.Ф. Среди всех обследованных 81% составляло коренное население Арктической зоны, на 98% представленное ненцами. Для анализа фактического питания использовался 24-часовой (суточный) метод воспроизведения.

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 элюировали в буферный раствор. Для выделения ДНК использовали набор реагентов РеалБест ДНК-экстракция 3 (ЗАО «Вектор-Бест», Россия). Выделение проводилось 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 [5, 18]. 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)​1​᠎.

Результаты и обсуждение

Для выявления связи изучаемых генетических полиморфизмов с уровнем потребления жиров проведено исследование по типу «случай—контроль». Все обследуемые были распределены в две группы: участники 1-й группы потребляли жира в количестве более 30% от суточной калорийности рациона (случай), представители 2-й группы — менее 30% от суточной калорийности рациона (контроль). В результате проведенных исследований обнаружено, что величины частот аллеля, А полиморфизма rs9939609 гена FTO и аллеля Т полиморфизма rs659366 гена UCP2 ниже, чем в европейских популяциях, и согласуются с показателями, полученными ранее для населения Арктической зоны Российской Федерации (табл. 1)

Таблица 1. Распределение генотипов и частота аллелей полиморфизмов у жителей Арктической зоны РФ в зависимости от уровня жиров в рационе
[9]. Величины частот аллеля С полиморфизма rs4994 гена ADRB3 и аллеля Т полиморфизма rs5219 гена KCNJ11 в изучаемой группе выше, чем у европейцев и американцев европейского происхождения [16, 17]. В наших исследованиях мы не выявили статистически достоверной связи изучаемых генетических полиморфизмов с содержанием жира в рационе обследованных (см. табл.1).

Изучение связи содержания НЖК в рационе с изучаемыми генетическими полиморфизмами проводили по типу «случай—контроль». Для этого все обследованные были распределены в две группы: в 1-й группе содержание НЖК составляло более 10% от суточной калорийности рациона (случай), во 2-й — менее 10% от суточной калорийности рациона (контроль). Результаты исследований показали, что частота аллеля, А полиморфизма rs9939609 гена FTO в группе обследуемых с содержанием НЖК в рационе более 10% от суточной калорийности рациона на 20,2% выше по сравнению с группой с содержанием НЖК менее 10% от суточной калорийности рациона (табл. 2).

Таблица 2. Распределение генотипов и частота аллелей полиморфизмов у жителей Арктической зоны РФ в зависимости от уровня НЖК в рационе
Это свидетельствует о статистически значимой ассоциации аллеля, А этого полиморфизма с высоким содержанием НЖК в рационе: ОР=1,74; 95% ДИ 1,04—2,91 при р=0,03. Таким образом, носители аллеля, А предпочитают пищу с высоким содержанием НЖК, что согласуется с данными, полученными в европейских популяциях [12]. Однако, как показано ранее при обследовании населения Арктической зоны России, у полиморфизма rs9939609 гена FTO отсутствует связь с избыточной массой тела и ожирением, в отличие от населения центральных регионов России и европейских популяций [9].

При изучении полиморфизма rs659366 гена UCP2 выявлена положительная ассоциация аллеля С с высоким содержанием НЖК в рационе у его носителей, однако эта связь не достигла статистической значимости (ОР=1,36, 95% ДИ 0,86—2,0 при р=0,19) (см. табл. 2).

Результаты изучения полиморфизмов rs4994 гена ADRB3 и rs5219 гена KCNJ11 не выявили связей с высоким содержанием НЖК в рационе у изучаемой группы (см. табл. 2).

Для более детального исследования связи полиморфизма rs9939609 гена FTO с высоким содержанием НЖК в рационе мы провели исследование по типу «случай—контроль» отдельно у мужчин и женщин. В результате проведенных исследований статистически достоверная ассоциация аллеля, А этого полиморфизма с высоким содержанием НЖК в рационе была выявлена только у женщин (ОР=1,82; 95% ДИ 1,04—3,19; р=0,04) (табл. 3).

Таблица 3. Распределение генотипов и частота аллелей полиморфизма rs9939609 гена FTO у жителей Арктической зоны России в зависимости от уровня НЖК в рационе

При изучении содержания НЖК у обследуемых в зависимости от генотипа полиморфизма rs9939609 гена FTO подтверждена статистически значимая связь аллеля, А с высоким содержанием НЖК в рационе носителей этого аллеля (табл. 4).

Таблица 4. Уровень НЖК в рационеу жителей Арктической зоны в зависимости от полиморфизма rs9939609 гена FTO (% от суточной калорийности рациона)
Носители аллеля, А (генотипы АТ+АА) предпочитали пищу с более высоким содержанием НЖК в рационе в отличие от носителей генотипа ТТ (см. табл. 4). Однако при обследовании отдельно мужчин нами не выявлено статистически значимой разницы в содержании НЖК в рационе в зависимости от носительства аллеля, А изучаемого полиморфизма, в отличие от женщин, где эта разница была статистически значимой (см. табл. 4). Только при выделении в группе мужчин коренных жителей и пришлых выявлено статистически значимое увеличение содержания НЖК в рационе у носителей аллеля, А в подгруппе пришлого мужского населения (см. табл. 4).

При изучении связи полиморфизмов rs9939609 гена FTO, rs4994 гена ADRB3, rs659366 гена UCP2 и rs5219 гена KCNJ11 с содержанием жира, углеводов и добавленного сахара в рационе у обследуемых арктической зоны Российской Федерации по типу «случай—контроль» нами не было выявлено статистически значимых ассоциаций с этими показателями (табл. 5, 6).

Таблица 5. Распределение генотипов и частота аллелей полиморфизмов у жителей Арктической зоны России в зависимости от уровня углеводов в рационе
Таблица 6. Распределение генотипов и частота аллелей полиморфизмов у жителей Арктической зоны РФ в зависимости от уровня добавленного сахара в рационе
Можно только отметить положительную ассоциацию аллеля Т полиморфизма rs5219 гена KCNJ11 с более высоким содержанием добавленного сахара в рационе, однако эта связь не достигла статистической достоверности (ОР=1,31; 95% ДИ 0,86—2,08 при р=0,26) (см. табл. 6).

Заключение

Результаты исследований подтвердили наличие генетических особенностей у жителей Арктической зоны России (Ямало-Ненецкий автономный округ). В ходе проведенных исследований обнаружено, что величины частот аллелей риска алиментарно-зависимых заболеваний полиморфизмов rs9939609 гена FTO и rs659366 гена UCP2 в среднем на 15% ниже, а полиморфизмов rs4994 гена ADRB3 и rs5219 гена KCNJ11 выше в среднем на 45 и 10% соответственно, чем у населения центральных регионов России, американцев европейского происхождения и европейцев.

Результаты проведенных исследований выявили статистически достоверную связь аллеля, А полиморфизма rs9939609 гена FTO с высоким содержанием НЖК в рационе (ОР=1,74; 95% ДИ 1,04−2,91 при р=0,03). Определены гендерные различия: статистически достоверная ассоциация аллеля, А полиморфизма rs9939609 гена FTO с высоким содержанием НЖК в рационе выявлена только у женщин (ОР=1,82; 95% ДИ 1,04−3,19 при р=0,04).

При изучении связи полиморфизмов rs9939609 гена FTO, rs4994 гена ADRB3, rs659366 гена UCP2 и rs5219 гена KCNJ11 с содержанием жира, углеводов и добавленного сахара в рационе у обследуемых Арктической зоны Российской Федерации не было выявлено статистически значимых ассоциаций с этими показателями.

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).

Участие авторов:

Концепция и дизайн — Е.С., Э.К., А.Б.

Сбор и обработка материала — Э.К., И.К., Е.С.

Статистическая обработка данных, написание текста — Е.С., Э.К.

Редактирование — А.Б.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Сведения об авторах

*Батурин Александр Константинович — д.м.н., проф. [Aleksandr K. Baturin, MD, Professor]; адрес: 109240, Россия, Москва, Устьинский проезд, д. 2/14 [address: 2/14 Ust’inskiy proezd, Moscow, 109240, Russia]; https://orcid.org/0000-0002-7455-2372, eLibrary SPIN: 8779-5240; e-mail: baturin@ion.ru

Сорокина Елена Юрьевна — к.м.н., в.н.с. [Elena Y.Sorokina, PhD, Leader researcher]; https://orcid.org/0000-0002-6530-6233, eLibrary SPIN: 6369-2605; e-mail: sorokina@ion.ru

Кешабянц Эвелина Эдуардовна — к.м.н., с.н.с. [Evelina E. Keshabyants, PhD, Senior researcher]; https://orcid.org/0000-0001-9762-2647, eLibrary SPIN: 1141-9666; e-mail: evk1410@mail.ru

Кобелькова Ирина Витальевна — к.м.н., с.н.с. [Irina V. Kobelkova, PhD, Senior researcher]; https://orcid.org/0000-0002-1237-5147, eLibrary SPIN: 1190-1096; e-mail: irinavit66@mail.ru

1https://ihg.gsf.de/cgi-bin/hw/hwa2.pl

Список литературы:

  1. Оганов Р.Г. Масленникова Г.Я. Эпидемию сердечно-сосудистых заболеваний можно остановить усилением профилактики. Профилактическая медицина. 2009;6:3-7.
  2. Измайлова О.В., Калинина А.М., Еганян Р.А. Алиментарно-зависимые факторы риска развития артериальной гипертонии и технологии их коррекции (обзор литературы). Профилактическая медицина. 2011;1:19-28.
  3. Hinney A, Volckmar AL. Genetics of eating disorders. Curr Psychiatry Rep. 2013;15:423. https://doi.org/10.1007/s11920-013-0423-y
  4. Castellini G, Franzago M, Bagnoli S, Lelli L, Balsamo M, Mancini M, Benedetta Nacmias B, Ricca V, Sorbi S, Antonucci I, Stuppia L, Stanghellini G. Fat mass and obesity-associated gene (FTO) is associated to eating disorders susceptibility and moderates the expression of psychopathological traits. PloS ONE. 2017;12(3):e0173560. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0173560
  5. Lysenko V, Almgren P, Anevski D, et al. Genetic prediction of future type 2 diabetes. PloS Med. 2005;12:Article ID e345. https://doi.org/10.1371/journal.pmed.0020345
  6. Yang Q, Xiao T, Guo J, Su Z. Complex Relationship between Obesity and the Fat Mass and Obesity Locus. Int J Biol Sci. 2017;13:615-620. https://doi.org/10.7150/ijbs.17051
  7. 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 FTO и rs4994 гена ADRB3 на риск развития ожирения. Вопросы питания 2016;85(4):29-35. http://vp.geotar.ru/ru/jarticles_diet/469.html?SSr=570133edc011ffffffff27c__07e204100b3914-4394
  8. Lemas DJ, Klimentidis YC, Wiener HC, 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;8:495-505. https://doi.org/10.1007/s12263-013-0340-z
  9. Батурин А.К., Сорокина Е.Ю., Погожева А.В., Кешабянц Э.Э., Кобелькова И.В., Камбаров А.О., Елизарова Е.В., Тутельян В.А. Изучение ассоциации полиморфизмов rs9939609 гена FTO и rs659366 гена UCP2 c ожирением у населения Арктической зоны России. Вопросы питания. 2017;86(3):32-39. https://vp.geotar.ru/ru/jarticles_diet/546.html?SSr=570133edc011ffffffff27c__07e204100b3914-4394
  10. WHO. Fact sheet N394 Updated September 2015. Healthy diet. http://www.who.int/mediacentre/factsheets/fs394/en
  11. Нормы физиологической потребности в энергии и пищевых веществах для различных групп населения Российской Федерации. Методические рекомендации МР 2.3.1.2432-08. 18 декабря 2008 г. https://docs.cntd.ru/document/1200076084
  12. Tanofsky-Kraff М, Han JC, Anandalingam K, Shomaker LB. The FTO gene rs9939609 obesity-risk allele and loss of control over eating. Am J Clin Nutr. 2009;90:1483-1488. https://doi.org/10.3945/ajcn.2009.28439
  13. Fujisawa T, Ikegami H, Kawaguchi Y, Ogihara T. Metaanalysis of the association of Trp64Arg polymorphism of b3-adrenergic receptor gene with. J Clin Endocrinol Metab. 1998;83. https://doi.org/10.1210/jcem.83.7.4922
  14. Li Qian, Kuanfeng X, Xinyu X, et al. UCP2 -866G/A, Ala55Val and UCP3 -55C/T Polymorphisms in Association with Obesity Susceptibility — A Metaanalysis Study. PLoS One. 2013;8:4:e58939. https://doi.org/10.1371%2Fjournal.pone.0058939
  15. Батурин А.К., Сорокина Е.Ю., Погожева А.В., Пескова Е.В., Макурина О.Н., Тутельян В.А. Изучение ассоциации полиморфизма rs659366 гена UCP2 с ожирением и сахарным диабетом 2-го типа у жителей Московского региона. Вопросы питания. 2015;82(1):44-49. https://vp.geotar.ru/ru/jarticles_diet/331.html?SSr=570133edc011ffffffff27c__07e204100b3914-4394
  16. Lyssenko V, Jonsson A, Almgren P, Pulizzi N, Isomaa B, et al. Clinical risk factors, DNA variants, and the development of type 2 diabetes. N Engl J Med. 2008;359:2220-2232. https://doi.org/10.1056/NEJMoa0801869
  17. Батурин А.К., Сорокина Е.Ю., Погожева А.В., Пескова Е.В., Акурина О.Н., Тутельян В.А. Изучение ассоциации полиморфизма rs5219 гена KCNJ11 с ожирением и сахарным диабетом 2-го типа у жителей Московского региона. Вопросы питания. 2015;82(2):4-9. https://vp.geotar.ru/ru/jarticles_diet/339.html?SSr=570133edc011ffffffff27c__07e204100b3914-4394
  18. Cecil JE, Tavendale R,Watt P, et al. Obesity-associated FTO gene variant and increased energy intake in children. N Engl J Med. 2008;359 :2558-2566. https://doi.org/10.1056/NEJMoa0803839