Ожиріння та гени. Які гени викликають ожиріння?

Ожиріння виникає з багатьох причин, включаючи генетичні. Вчені підрахували, що гени можуть становити майже 70% коливань маси тіла. Чи означає це, що гени відповідають за більшість ожиріння?

Читайте також: Що ми успадковуємо від своїх предків, або ГЕНИ, відповідальні за наш темперамент, ... Ожиріння - причини, лікування та наслідки

Ожиріння - це ускладнене хронічне захворювання, яке виникає внаслідок багатьох екологічних, метаболічних, психологічних, гормональних та генетичних причин. Найбільший вплив на розвиток ожиріння справляють фактори навколишнього середовища, зокрема, в першу чергу, надмірне надходження переробленої висококалорійної їжі та низька фізична активність, а також порушення в роботі гормону голоду та ситості. Однак наукові дослідження показують, що гени також важливі для генезу ожиріння. Ми пропонуємо, як гени та їх успадкування сприяють ожирінню та які типи генного ожиріння.

Зміст:

1. Ожиріння та гени - що таке генетичні поліформізми?
2. Ожиріння та гени - що таке генетичні мутації?
3. Ожиріння та гени - типи ожиріння з генетичною основою
4. Ожиріння і гени - моногенне ожиріння
5. Ожиріння і гени - ожиріння, пов'язане з генетичними синдромами
6. Ожиріння та гени - полігенне ожиріння
7. Ожиріння та гени - що відповідає за ожиріння: гени чи навколишнє середовище?
8. Ожиріння та гени - молекулярна діагностика ожиріння

Ожиріння та гени - що таке генетичні поліморфізми?

Генетичні поліморфізми, серед інших Однонуклеотидні поліморфізми (SNP) Одиночні нуклеотидні поліморфізми) це невеликі зміни в геномі. Наслідком поліморфізмів є поява різних людських варіантів у людській популяції. Це, в свою чергу, впливає на фенотип, тобто як кожен із нас виглядає та реагує на фактори навколишнього середовища. Таким чином, генетичні поліморфізми можуть впливати на ризик розвитку різних захворювань, метаболізм мікро- та макроелементів, наркотиків та навіть частково визначати психологічні особливості людини. Кожному поліморфізму був наданий ідентифікаційний номер, який починається з букв "rs", наприклад rs9939609 для поліморфізму гена FTO.

Ожиріння та гени - що таке генетичні мутації?

Механізм утворення поліморфізму та генетичної мутації подібний, тобто це результат помилок, допущених під час дублювання ДНК, але їх наслідки різні. Біологічний ефект поліморфізму тонший, ніж ефект мутації. Зазвичай це спричиняє різну реакцію на фактори навколишнього середовища, наприклад, дієту, стійкість до токсинів. Ось чому кажуть, що наявність специфічного поліморфізму може схилити нас до, наприклад, ожиріння або раку молочної залози. Це, звичайно, не означає, що ми повинні хворіти на ці хвороби. З іншого боку, генетичні мутації зазвичай настільки шкідливі для організму, що дуже часто призводять до серйозних спадкових захворювань. На відміну від поліморфізмів, мутаційний ефект незворотний і не залежить від факторів навколишнього середовища. І хоча цей поділ здається очевидним і чітким, вченим не завжди вдається провести чітку межу між мутацією та генетичним поліморфізмом.

Ожиріння та гени - типи ожиріння з генетичною основою

• Моногенне (ізольоване) ожиріння, тобто ожиріння, спричинене мутацією одного гена.
• Ожиріння, пов’язане з генетичними синдромами, де ожиріння є лише одним із симптомів спадкового генетичного розладу.
• Полігенне ожиріння (поширене), тобто викликане наявністю генетичних поліморфізмів у кількох генах - найпоширеніша форма ожиріння з генетичною основою.

"Гени ожиріння" можуть спричинити не тільки ожиріння. Мало генів кодують білки, що відповідають лише за один біохімічний шлях, тому ефекти поліморфізму одного гена можуть бути різноспрямованими. Тому "гени ожиріння" можуть також схильні до діабету 2 типу, розладів ліпідів, раку та серцево-судинних захворювань.

Ожиріння і гени - моногенне ожиріння

Моногенне ожиріння зустрічається лише у кількох відсотків населення і призводить до ожиріння ІІІ ступеня, так званий патологічне ожиріння в ранньому дитинстві. На сьогодні описано кілька генів, мутації яких можуть спричинити моногенне ожиріння, і це: LEP, LEPR, POMC, MC4R, PCSK1, SIM1, BDNF, NTRK2, GRHB. Ці гени кодують білки, які можуть прямо чи опосередковано сприяти ожирінню. Більшість з них пов’язані з т. Зв система лептин-меланокортин, яка контролює почуття голоду та ситості.

Найбільш вивченими в контексті моногенного ожиріння є: ген LEP (англ. лептин) кодування лептину та гена LEPR (рецептор лептину), що кодує рецептор лептину. Лептин, або «гормон ситості» - це молекула, що виділяється жировими клітинами і регулює обмін речовин, пов’язаний з прийомом їжі. Лептин діє на рецептори лептину, розташовані в гіпоталамусі, через які пригнічується голодовий рефлекс. Виявлення ролі мутацій лептину та його рецепторних генів у формуванні моногенного ожиріння було зроблено завдяки спостереженням на лабораторних мишах, в яких LEP і LEPR вони були сильно пошкоджені. Було відзначено, що у цих мишей був нестримний апетит, що призвело до надзвичайного ожиріння. Пізніші дослідження показали, що тварини з генною мутацією LEP мали занадто низьку концентрацію лептину в крові та з генними мутаціями LEPR були стійкими до дії лептину.

Також у людей мутація генів, пов'язаних з лептином, призводить до майже повної відсутності лептину в крові або стійкості рецепторів лептину до його впливу, а отже, надмірного апетиту та ожиріння. Крім того, у людей наслідками нестачі лептину є порушення поведінки, імунодефіцити та високий рівень інсуліну в крові.

Іншим значущим геном, мутації якого порушують шлях лептин-меланокортин, є ген MC4R (англ. рецептор меланокортину 4), що кодує рецептор меланокортину 4. Цей рецептор зв'язується з гормоном проопіомеланокортин, коротше POMC. Варто згадати, що генні мутації POMC проопіомеланокортин також викликає моногенне ожиріння. Люди з генними мутаціями MC4R мають підвищений апетит, і їжа, яку вони їдять, набагато більша, ніж у людей без цієї мутації. Крім того, у них високий рівень інсуліну в крові.

Враховуючи, що моногенне ожиріння спричинене генетичними мутаціями, які порушують незворотно важливі метаболічні шляхи, варіанти лікування обмежені. Виняток становлять люди з генною мутацією LEPоскільки в цьому випадку дефіцит лептину можна замінити шляхом зовнішнього введення гормону.

Ожиріння і гени - ожиріння, пов'язане з генетичними синдромами

Генетичні синдроми, пов'язані з ожирінням, - це група захворювань, при яких ожиріння є лише одним із симптомів. Всього описано близько 25 таких захворювань. Окрім ожиріння, вони характеризуються вродженими вадами, інтелектуальною недостатністю та специфічними порушеннями поведінки. Генетичні синдроми, пов'язані з ожирінням, надзвичайно рідкісні і в основному спричинені великими генетичними змінами, що включають втрату або дублювання фрагментів хромосом. Хромосоми - це структури, в яких знаходяться всі гени клітини, і тому їх пошкодження призводить до відхилень у багатьох генах одночасно.

Найпоширенішим є синдром Прадера-Віллі. Частота цього синдрому становить 1: 10 000-50 000 пологів. Основною причиною PWS є втрата фрагмента хромосоми 15 (область 15q11-q13), який успадковується від батька. Такі великі генетичні втрати спричиняють збої в роботі багатьох генів. Тому, крім екстремального ожиріння, люди із СЗН страждають від зниження м’язового тонусу (гіпотонія), поганої міміки, надмірного апетиту, інтелектуальної недостатності та розладів сну. Ймовірним механізмом ожиріння при цьому синдромі є порушення біохімічних шляхів у гіпоталамусі, пов’язаному з греліном (так званий «гормон голоду»). Високий рівень греліну у пацієнтів призводить до нестримного апетиту.

Рекомендована стаття:

Синдром Прадера-Віллі - причини, симптоми та лікування

Іншим прикладом генетичного синдрому, при якому ожиріння є домінуючим симптомом, є синдром Барде-Бідля.У пацієнтів з цим синдромом ожиріння розвивається у віці від 1 до 2 років. Інші симптоми синдрому включають наявність зайвих пальців рук і ніг (полідактилія), дистрофія сітківки ока, інтелектуальна недостатність, порушення розвитку статевих органів та нирок. Синдром викликаний мутаціями щонайменше 20 генів (в т.ч. BBS1, BBS2, BBS3, BBS4, BBS5, BBS6, BBS7, BBS8, BBS9, BBS10).

Рекомендована стаття:

Ожиріння та гени. Що таке синдром Барде-Бідла?

Інші описані генетичні синдроми, пов'язані з ожирінням, включають:

• Синдром Коена
• Синдром Бержесона-Лемана
• Синдром Альстрема
• Синдром Сімпсона та Голабі
• Синдром Карпентера
• Синдром Вільсона-Тернера
• Синдром Сміта і Магеніса
• синдром дисомії хромосоми 14

Ожиріння та гени - полігенне ожиріння

Відкриття полігенного ожиріння було новаторським, оскільки вважається, що воно може становити понад 90% ожиріння. У дуже великих дослідженнях, в яких брали участь однояйцеві близнюки (тобто з одним і тим же геномом), було доведено, що гени відповідають за майже 70% різниці у масі тіла, виміряної індексом маси тіла (ІМТ). Тим не менш, підкреслюється, що при полігенному ожирінні дуже важлива взаємодія між "генами ожиріння" та факторами навколишнього середовища, тобто способом життя. Тому в даному випадку мова йде про схильність до ожиріння. Іншими словами, те, що ми маємо несприятливі варіанти «генів ожиріння», не означає, що ми повинні страждати ожирінням. З цієї причини дослідження полігенного ожиріння дуже складні, оскільки непросто довести причинно-наслідковий зв’язок між конкретними генами та способом життя.

Першим виявленим і водночас найкраще вивченим геном, схильним до ожиріння, є ген FTO (англ. жирова маса та асоційований з ожирінням ген). Він кодує фермент 2-оксоглутаратдеметилазу, який особливо експресується в гіпоталамусі та на острівцях підшлункової залози, що вказує на його важливу роль у регуляції енергетичного обміну в організмі. Наявність несприятливого варіанту гена rs9939609 поліморфізму FTO (так званий варіант АА, який зустрічається у 16% європейців) був пов’язаний з більш високим ризиком ожиріння та діабету 2 типу порівняно з типовими варіантами цього гена (так звані варіанти ТТ та ТА). Незважаючи на те, що молекулярні механізми, що ведуть до таких схильностей, до кінця не з'ясовані, дослідження з участю дітей показали, що поліморфізми генів FTO може впливати, серед іншого на постачання їжі, особливо тієї, що має високу калорійність. Доведено, що діти з несприятливим генним варіантом FTOхто мав необмежений доступ до висококалорійної їжі, споживав її набагато більше, ніж діти з типовими варіантами.

Однак найцікавішим аспектом стратегій лікування полігенного ожиріння є "чутливість" генних поліморфізмів FTO для змін способу життя. Опубліковані мета-аналізи показали, що люди з ожирінням із варіантом АА, крім того, що вони більш схильні до несприятливих наслідків для способу життя і, таким чином, схильні до ожиріння, можуть ефективніше знижувати масу тіла шляхом введення відповідної дієти та фізичної активності, ніж люди з варіантами ТТ та ТА. Інші дослідження показали, що у людей, які перенесли баріатричну хірургію, мінливість генів FTO це також може допомогти підтримувати здорову масу тіла після операції.

Важливо

Дуже часто зміни у генах, що сприяють моногенному ожирінню, можуть брати участь у формуванні полігенного ожиріння. Прикладом є ген MC4R. Різниця полягає в тому, що при полігенному ожирінні ступінь пошкодження генів є більш м’яким, оскільки це спричинено поліморфізмом. Передбачається, що механізм, за допомогою якого відбуваються поліморфізми генів MC4R впливають на схильність до ожиріння внаслідок частіших перекусів між прийомами їжі та схильності до переїдання. Варіанти ризику поліморфізму гена rs17782313 MC4R (Варіанти КТ та КК) були пов’язані з вищим ІМТ як у дітей, так і у дорослих, частішими перекусами та схильністю до вживання висококалорійної їжі. Цікаво, що було показано, що середземноморська дієта може послабити вплив несприятливих варіантів обох генних поліморфізмів FTOі MC4R.

Ви знаєте, що...

Ми можемо змінити свої гени своїм способом життя. Як би абсурдно це не звучало, відкриття, зроблені в останні роки, свідчать, що це так! Так звані епігенетичні модифікації, які є своєрідним зв’язком між генетикою та навколишнім середовищем. Епігенетичні модифікації можуть буквально "вмикати" та "вимикати" експресію певних генів за допомогою молекулярно-хімічних міток. Найголовніше, що ці типи змін не змінюють структуру ДНК, тобто вони не є своєрідною незворотною генетичною мутацією, а чимось, що зазнає динамічних змін, особливо під впливом факторів навколишнього середовища. Саме епігенетичні модифікації можуть бути спричинені способом життя, таким чином змінюючи ризик ожиріння та його ускладнень.

Ожиріння та гени - що відповідає за ожиріння: гени чи навколишнє середовище?

Відповідь на це питання складна. У випадку моногенного ожиріння та генетичних синдромів, пов’язаних із ожирінням, фактори зовнішнього середовища не впливатимуть на фенотип ожиріння настільки сильно (якщо взагалі), як у випадку полігенного ожиріння, фенотип якого тісно залежить від взаємодії з навколишнім середовищем.

Харчові звички, які значною мірою визначаються середовищем, в якому ми зростаємо, особливо важливі для розвитку ожиріння. Наукові дослідження показують, що роль батьків та харчові звички, що передаються ними, тут дуже важливі. Підкреслюється, що це особливо стосується вживання менш калорійних продуктів, але більш поживних, таких як овочі, споживання яких формується позитивним чи негативним досвідом з цими продуктами. На відміну від висококалорійної їжі, наприклад солодощів, де вроджена схильність відіграє більшу роль.

Ви знаєте, що...

На харчові звички можуть впливати гени, наприклад через відчуття смаку. Так звані жирний ароматизатор, який може представляти шостий тип ароматизатора, що розпізнає жирні кислоти. Смакові відчуття, пов’язані з продуктами, багатими жиром, можуть призвести до надмірного надходження його в раціон і, як наслідок, ожиріння. Поліморфізм генів може впливати на "смак жиру" CD36 (англ. кластер диференціації 36). Виділено три найпоширеніші поліморфізми генів CD36: rs1761667, rs1527483 та rs3840546. Було показано, що люди з варіантами GG та GA поліморфізму rs1761667 більш чутливі до "смаку жиру" і мають здатність відчувати значно нижчу концентрацію жирних кислот у їжі, ніж у варіантах АА, які для досягнення того ж рівня смакових відчуттів потребують набагато більшого вмісту цього компонента в стравах . «Смак жиру» може побічно вплинути на харчові звички. Підвищена чутливість до жирних кислот у їжі пов’язана з меншим надходженням продуктів з високим вмістом жиру в раціоні та зниженням індексу ІМТ.

Дослідження показали, що також такі види проведення вільного часу, як перегляд телевізора, можуть посилити негативний ефект "генів ожиріння". Звичайно, це не говорить про взаємодію генів із часом, проведеним за переглядом телевізора, але про взаємозв'язок між тим, як люди проводять час (в даному випадку не дуже активним) із підвищеним ризиком ожиріння. Інші дослідження показали, що люди, які віддають перевагу цій формі проведення вільного часу, також їдять більше калорійної, нездорової їжі.

Більшість спеціалістів наголошують, що, зрештою, саме фактори навколишнього середовища відіграють ключову роль в епідемії ожиріння. Пояснюючи це, перш за все, що наші гени змінюються не так швидко, як спосіб життя, який ми ведемо в даний час. Прикладом є згадані раніше поліморфізми генів FTO, де в багатьох дослідженнях було показано, що схильність до ожиріння можна подолати відповідною дієтою та фізичною активністю.

Ожиріння та гени - молекулярна діагностика ожиріння

Молекулярні дослідження генетичних основ ожиріння можна проводити в будь-якому віці, оскільки наш геном незмінний протягом усього нашого життя. Приймаючи рішення про проведення тесту, важлива детальна сімейна історія, оскільки це може свідчити про спадковий характер ожиріння. Якщо крім ожиріння у пацієнта є й інші серйозні розлади, такі як інтелектуальна вада, це може припустити генетичний синдром, пов'язаний з ожирінням. При діагностиці генетичних синдромів, пов’язаних з ожирінням, цитогенетичні методи використовуються для оцінки структури та кількості хромосом у клітині. Коли дослідження виключає генетичні синдроми, важлива також історія харчування та звичок. Якщо це свідчить про надмірне споживання калорій при низькій фізичній активності, тоді слід розглянути питання полігенного ожиріння. У цьому випадку може бути проведено тестування на генетичні поліморфізми, наприклад гени FTO або MC4Rщо може підтвердити схильність до ожиріння.

Тести на наявність мутацій та поліморфізмів проводяться за допомогою методів молекулярної біології, в основному на основі полімеразної ланцюгової реакції (ПЛР). Найпоширенішим є секвенування Сангера. Тести можна проводити в спеціалізованих лікарнях, що мають генетичні лабораторії. Крім того, на ринку є кілька комерційних компаній, які проводять генетичне тестування на «гени ожиріння». Для отримання клінічного значення виявленої генетичної мутації / поліморфізму необхідно проконсультуватися з отриманим результатом.

Література:
1. Абете І. та ін. Різні дієтичні стратегії для схуднення при ожирінні: роль енергії та вмісту макроелементів. "Nutr Res Rev" 2006, 19, 5–17.
2. Фенек М. та ін. Нутрігенетика та нутрігеноміка: точки зору на сучасний стан та застосування в дослідженнях та практиці харчування. "J Nutrigenet Nutrigenomics" 2011, 4, 69–89.
3. Фрейлінг Т.М. та ін. Поширений варіант гена FTO пов'язаний з індексом маси тіла та схильним до ожиріння у дітей та дорослих. «Наука» 2007, 316, 889–894.
4. Барчик А. та ін., Генетика ожиріння - патогенез, клінічні та діагностичні аспекти. Медицина періоду розвитку, 2017; XXI, 3, 186-202.
5. Maes H. та співавт. Генетичні та екологічні фактори відносної маси тіла та ожиріння людини. Поводитись. Genet. 1997; 27: 325–351.
6. Męczekalski B. та ін. Роль генів у ожирінні. Сучасні погляди, патогенез, клінічні аспекти. Ендокринологія, ожиріння та метаболічні розлади 2008, 5 (1), 27-37.
7. Хінні А. та ін. Від моногенного до полігенного ожиріння: останні досягнення. Eur Дитяча підліткова психіатрія. 2010 р.; 19 (3): 297-310.
8. Savage S.J. та ін. Вплив батьків на поведінку в їжі. Зачаття до підліткового віку. J Law Med Ethics. 2007; 35 (1): 22–34.
9. Хінні А. та ін. Від моногенного до полігенного ожиріння: останні досягнення. Eur Дитяча підліткова психіатрія. 2010 р.; 19 (3): 297-310.
10. Сі Б. та ін. Зв'язок між загальним поліморфізмом поблизу гена MC4R та ризиком ожиріння: систематичний огляд та мета-аналіз. "PLoS One" 2012, 7 (9), e45731.
11. Ortega-Azorín C. та ін. Асоціації поліморфізмів FTO rs9939609 та MC4R rs17782313 з діабетом 2 типу модулюються за допомогою дієти, і вони вищі, коли дотримання режиму середземноморської дієти низьке. "Кардіоваск Діабетол" 2012, 6 (11), 137.
12. Qi Q. та ін. Перегляд телевізора, дозвілля, фізична активність та генетична схильність до індексу маси тіла у жінок та чоловіків. Тираж. 2012 жовтня 9; 126 (15): 1821-7.
13. Гвинтівка К. Генетика смаку. Чи можуть гени визначати харчові звички? Сучасна дієтологія 11/2017.

Важливо

Poradnikzdrowie.pl підтримує безпечне лікування та гідне життя людей, які страждають ожирінням.
Ця стаття не містить дискримінаційного та стигматизуючого змісту людей, які страждають ожирінням.