Генетика, 2019, T. 55, № 4, стр. 458-467
Анализ ассоциаций полиморфных вариантов генов LEPR (rs1137100), LRP5 (rs3736228) и LPL (rs320) с риском развития сахарного диабета 2-го типа
О. В. Кочетова 1, *, Д. Ш. Авзалетдинова 2, Л. Ф. Шарипова 2, Г. Ф. Корытина 1, Л. З. Ахмадишина 1, Т. В. Моругова 2, О. Е. Мустафина 1
1 Институт биохимии и генетики Уфимского федерального исследовательского центра
Российской академии наук
450054 Уфа, Россия
2 Башкирский государственный медицинский университет
450000 Уфа, Россия
* E-mail: Olga_mk78@mail.ru
Поступила в редакцию 17.04.2018
После доработки 25.05.2018
Принята к публикации 14.06.2018
Аннотация
Сахарный диабет 2-го типа – многофакторное заболевание с наследственной предрасположенностью. Однако генетические механизмы его развития до конца не выяснены. Нами был проведен поиск ассоциаций полиморфных вариантов вовлеченных в развитие ожирения генов LEPR (rs1137100), LRP5 (rs3736228) и LPL (rs320) с сахарным диабетом 2-го типа. Ассоциация с развитием заболевания была установлена для аллеля T локуса LRP5 (rs3736228) (р = 0.029, OR = 1.46). Выявлена ассоциация локуса rs1137100 гена LEPR (р = 0.032) с уровнем индекса массы тела (ИМТ), не связанная с наличием сахарного диабета 2-го типа. Маркерами риска развития диабета 2-го типа являются аллель Т локуса rs3736228 гена LRP5 (OR = 1.74, p = 0.012) и аллель G локуса rs320 гена LPL (OR = = 1.39, p = 0.027), статистически значимая ассоциация выявлена только в группе пациентов без ожирения. У индивидов с генотипом ТТ локуса LPL rs320 наблюдалось снижение уровня липопротеинов низкой плотности (р = 0.04), а лица с генотипами GT и GG этого локуса имели пониженный уровень холестерина (р = 0.027). У носителей генотипа СС локуса LRP5 rs3736228 было выявлено снижение уровня ИМТ (р = 0.012) и снижение концентрации триглицеридов в крови (р = 0.00000004).
В последние годы практически во всех странах мира отмечается рост заболеваемости сахарным диабетом 2-го типа (СД2). Согласно оценке экспертов Всемирной Организации Здравоохранения, в настоящий момент в мире насчитывается 180 млн больных СД2, и прогнозируется, что к 2025 г. их количество достигнет 330 млн человек. В России также отмечается рост этой патологии. Широкая распространенность, ранняя инвалидизация пациентов, высокая смертность от осложнений обусловливают актуальность исследований [1]. Считается, что ожирение приводит к формированию СД2. В последние годы молекулярно-генетические механизмы этиопатогенеза СД2 являются объектом широкомасштабных исследований во всем мире [2].
Проведенные ген-кандидатные анализы выявили ряд генов, ассоциированных с СД2 и количественными параметрами, определяющими диабет 2-го типа. Один из таких генов – ген LEPR, кодирующий рецепторы лептина. Лептин – гормон, вырабатываемый адипоцитами и рядом других тканей, таких как слизистая оболочка желудка, действует как сигнальная молекула, участвующая в регуляции массы тела. Достигая мозга, лептин влияет на гипоталамические рецепторы, приводя к уменьшению аппетита, стимулируя потребление энергии и потерю массы тела [3]. Лептин выполняет свою функцию путем связывания с его рецепторами, принадлежащими к семейству цитокиновых [4]. Эти рецепторы расположены главным образом в гипоталамусе, также они обнаруживаются в тканях и клетках, которые регулируют гомеостаз глюкозы, например в бета-клетках поджелудочной железы. В этом случае рецепторы лептина влияют на ингибирование секреции инсулина, опосредованное лептином. Данные факты делают очевидным связь гена LEPR как гена-кандидата с риском развития СД2 [5].
Ген LRP5 кодирует протеин, относящийся к рецепторам липопротеинов низкой плотности (ЛПНП), а также являющийся рецептором Wnt-сигнального пути. LRP5 отвечает за рост и развитие клеток и считается ключевым регулятором развития тканей и гомеостаза. Кроме того, известно, что сигнальный путь Wnt играет ключевую роль в регуляции β-клеточной функции поджелудочной железы [6]. Гену LRP5 уделяют большое внимание при исследовании остеопороза, однако рядом исследователей была показана роль этого гена в развитии предрасположенности к СД2. Установлено, что Wnt/LRP5-сигнальный путь является связующим звеном между адипогенезом и остеогенезом [7]. Исследования, проводимые на модельных животных, показали, что LRP5 влияет на метаболизм холестерина и глюкозы. Показано, что полиморфные варианты этого гена ассоциированы с риском развития ожирения и дислипидемии [7]. Ожирение, в свою очередь, связано с развитием инсулинрезистентности и вовлечено в патогенез СД2. Исследования по данному гену при СД2 малочисленны.
Липопротеинлипаза (LPL) является ключевым ферментом метаболизма липидов человека. LPL расщепляет триглицериды самых крупных по размеру и богатых липидами липопротеинов плазмы крови – хиломикронов и липопротеинов очень низкой плотности – в свободные жирные кислоты и моноацилглицерин [8]. Дефицит LPL приводит к развитию атеросклероза, ожирения, дислипидемии, инсулиновой резистентности и СД2. При СД2 активность LPL обычно недостаточна и способствует увеличению уровня триглицеридов в сыворотке крови. Различные полиморфные варианты, обнаруженные в гене LPL, уменьшают или увеличивают активность фермента, тем самым изменяя уровень холестерина и липопротеинов. Известно, что полиморфный локус rs320 гена LPL связан с уровнями триглицеридов и липопротеинов высокой плотности и концентрацией общего холестерина в плазме крови [9]. Показана взаимосвязь полиморфных вариантов гена LPL с инсулинрезистентностью [10].
Таким образом, по результатам анализа литературных данных была установлена возможная ассоциация полиморфных вариантов генов LEPR (rs1137100), LRP5 (rs3736228) и LPL (rs320) с риском развития ожирения и количественными параметрами, характеризующими СД2 [7, 10]. Вместе с тем результаты, полученные исследователями на различных популяциях, весьма противоречивы. Это может быть вызвано различием в специфике распределения частот генотипов и аллелей в популяциях мира. В свое исследование мы включили испытуемых татарской этнической принадлежности, проживающих в Республике Башкортостан. Ранее проведенные исследования по изучению генофонда популяции татар показали, что у них в 70% случаев встречаются гаплогруппы, характерные для народов Западной Евразии. На долю же восточного компонента приходится около 30–20% гаплогрупп [11].
Цель настоящего исследования заключалась в выявлении ассоциации полиморфных вариантов гена рецептора лептина LEPR (rs1137100), гена LRP5 (rs3736228) и гена липопротеинлипазы LPL (rs320) с развитием сахарного диабета 2-го типа в популяции татар.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
В исследовании были использованы образцы ДНК 930 неродственных индивидов, татар по этнической принадлежности, проживающих на территории Республики Башкортостан. Из них 486 пациентов с СД2 и 444 – без клинических и лабораторных признаков диабета. Описание выборок приведено в табл. 1.
Таблица 1.
Характеристика обследованных выборок
| Показатель | Контроль | Пациенты СД2 |
|---|---|---|
| N | N = 444 | N = 486 |
| Мужчины, % (N) | 40.5 (180) | 32.6 (158) |
| Женщины, % (N) | 59.5 (262) | 67.4 (328) |
| Возраст, лет | 56.3 | 60.9 |
| Вес, кг | 78.9 | 80.4 |
| Рост, см | 173.2 | 161.6 |
| ИМТ, кг/м2 | 25.4 | 30.9 |
| Систолическое давление, мм. рт. ст. | 120.4 | 142.6 |
| Диастолическое давление, мм. рт. ст. | 80.2 ± 7.8 | 105.1 ± 11.6 |
| Глюкоза крови натощак, ммоль/л | 4.9 ± 0.8 | 7.1 ± 1.9 |
| Холестерин, ммоль/л | 5.01 ± 9.6 | 5.44 ± 1.13 |
| Триглицериды, ммоль/л | 1.4 ± 0.5 | 1.7 ± 1.3 |
| Липопротеины высокой плотности (ЛПВП), ммоль/л | 2.9 ± 1.01 | 3.1 ± 1.4 |
| Липопротеины низкой плотности (ЛПНП), ммоль/л | 1.08 ± 0.3 | 1.2 ± 0.5 |
| HbA1c, % | 4.8 ± 0.6 | 6.7 ± 1.3 |
| C-пептид, нг/мл | 2.26 ± 0.9 | 2.3 ± 1.2 |
Исследование было одобрено Комитетом по этике ИБГ УНЦ РАН. От всех участников исследования получали информированное добровольное согласие на использование биологического материала.
Генотипирование. ДНК выделяли из лейкоцитов периферической крови с использованием фенольно-хлороформной очистки. Исследовали полиморфные локусы генов LEPR (rs1137100), LRP5 (rs3736228) и LPL (rs320) при помощи ПЦР с последующим расщеплением продукта соответствующими рестриктазами HaeIII, DraIII, HindIII. Условия проведения ПЦР, последовательности праймеров представлены в табл. 2.
Таблица 2.
Полиморфные маркеры, вошедшие в исследование, их локализация, нуклеотидные последовательности праймеров, рестриктазы и аллели
| Ген | Полиморфизм, локализация | Праймеры, рестриктаза | Аллель, размеры фрагментов, пн |
|---|---|---|---|
| LEPR | c.326A>G
rs1137100
Lys109Arg Экзон 2 |
F: 5'-TTTCCACTGTTGCTTTCGGA-3' R: 5'-AAACTAAAGAATTTACTGTTGAAACAAATGGC-3' HaeIII |
A – 100, G – 70, 30 |
| LRP5 | c.2246C>T
rs3736228
p.Ala749Val Экзон 18 |
F: 5'-GACTGTCAGGACCGCTCACACG-3' R: 5'-AAGGTTTTCAGAGCCCCTAC-3' DraIII |
C – 143, T – 119 |
| LPL | g.27496T>G Интрон 8 |
F: 5'-AGATGCTACCTGGATAATCAAAG-3' R: 5'-AATTTGTCAATCCTAACTTAGAG-3' HindIII |
Т – 139, 90, G – 229 |
Результаты амплификации и рестрикции оценивали при помощи вертикального электрофореза в 6–8%-ном полиакриламидном геле. Гель окрашивали раствором бромистого этидия (0.1 мкг/мл) в течение 15 мин и фотографировали в проходящем ультрафиолетовом свете. Для определения размеров продукта использовали маркер молекулярной массы с шагом 100 пн (СибЭнзим, Россия).
Статистическая обработка результатов. Статистическую обработку данных проводили, используя пакеты прикладных программ Statistica v. 6.0 (StatSoft Inc., USA) и PLINK v. 1.07 [12]. Ассоциацию между полиморфными вариантами исследуемых генов и ожирением оценивали с использованием критерия χ2-Пирсона. Сравнивали попарно группы пациентов СД2 и индивиды контрольной группы. Рассчитывали частоты аллелей и генотипов, соответствие распределения частот генотипов равновесию Харди–Вайнберга (χ2 и р). Логистическую регрессию использовали для выявления ассоциации полиморфных вариантов изученных генов с развитием СД2; экспоненту отдельного коэффициента регрессии (beta) интерпретировали как отношение шансов (OR) с расчетом 95%-ного доверительного интервала.
Вклад аллельных вариантов изучаемых генов-кандидатов в вариабельность количественных клинико-биохимических показателей (уровень глюкозы, липидов и т.д.) определяли с помощью критерия Крускела–Уоллиса (в случае трех групп) или Манна–Уитни (в случае двух групп), расчеты проводили по программе Statistica v. 6.0 (StatSoft Inc., USA) [13].
РЕЗУЛЬТАТЫ
На первом этапе работы мы проверили соответствие распределения частот генотипов полиморфных локусов равновесию Харди–Вайнберга, а также оценили частоты редкого аллеля (minor allele frequency, MAF) в выборках больных и в контроле. Получены следующие результаты при изучении группы контроля: LEPR (rs1137100) (р = = 0.82, MAF = 0.306), LRP5 (rs3736228) (р = 0.34, MAF = 0.081), LPL (rs320) (р = 0.89, MAF = 0.226). Полученное распределение частот соответствует частоте редкого аллеля в популяции HapMap-CEU (MAF = 0.338, MAF = 0.138, MAF = 0.270 соответственно).
В табл. 3 представлены данные по распределению частот генотипов и аллелей изученных локусов, значимость различий между группами больных СД2, а также показатели отношения шансов, рассчитанные для редкого аллеля каждого локуса. Статистически значимые различия между исследованными группами выявлены при анализе полиморфного локуса rs3736228 гена LRP5 среди больных СД2 (р = 0.029).
Таблица 3.
Распределение частот полиморфных вариантов генов LRP5, LEPR, LPL в группе больных СД2 и контрольной группе
| Ген, полиморфизм | Генотипы, аллели | Хромосома | СД2 (N = 486) %/N |
Контроль (N = 444) %/N |
p (χ2 для генотипов) |
p (χ2 для аллелей) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| LRP5, rs3736228 c.2246C>T p.Ala749Val | CC CT TT C T |
11:68433827 | 78.40/381 20.78/101 0.82/4 88.79/863 11.21/109 |
84.01/373 15.7/770 0.23/1 91.89/816 8.11/72 |
0.06 | 0.029 |
| LEPR, rs1137100 c.326A>G p.Lys109Arg |
AA AG GG G A |
1:65570758 | 44.44/216 48.97/238 6.58/32 68.93/670 31.07/302 |
47.75/212 43.24/192 9.01/40 69.37/616 30.63/272 |
0.13 | 0.88 |
| LPL, rs320 g.27496T>G |
TT GT GG T G |
8:19961566 | 54.32/264 38.07/185 7.61/37 73.35/713 26.65/259 |
59.68/265 35.36/157 4.95/22 77.36/687 22.64/201 |
0.12 | 0.051 |
В табл. 4 представлены статистически значимые результаты анализа ассоциации с развитием СД2 (с определением коэффициента регрессии, beta, экспоненту которого интерпретировали как OR для логистической модели с расчетом 95%-ного доверительного интервала – 95% CI) и результаты анализа уровня значимости с учетом возраста и индекса массы тела (ИМТ) в различных моделях.
Таблица 4.
Результаты анализа ассоциации полиморфных локусов генов LRP5, LEPR, LPL в группе больных СД2 и контрольной группе
| Ген | Полиморфизм | Редкий аллель | Генотип/модель | СД2 N = 486 N (%) |
Контроль N = 444 N (%) |
OR (CI 95%) p |
|---|---|---|---|---|---|---|
| LRP5 | rs3736228 | T | CC TC-TT Dominant |
381 (78.3) 105 (21.6) |
373 (84) 71 (16) |
1.45 (1.04–2.03) 0.027 |
| CC-TC TT Recessive |
482 (99.2) 4 (0.8) |
443 (99.8) 1 (0.2) |
3.68 (0.41–32.98) 0.2 | |||
| Log-additive | – | – | 1.46 (1.06–2.01) 0.02 | |||
| LEPR | rs1137100 | A | AA GA-GG Dominant |
216 (44.4) 270 (55.6) |
212 (47.9) 231 (52.1) |
1.15 (0.89–1.49) 0.3 |
| AA-GA GG Recessive |
454 (93.4) 32 (6.6) |
403 (91) 40 (9) |
0.71 (0.44–1.15) 0.16 | |||
| Log-additive | – | – | 1.02 (0.83–1.26) 0.81 | |||
| LPL | rs320 | G | TT GT-GG Dominant |
264 (54.3) 222 (45.7) |
265 (59.7) 179 (40.3) |
1.24 (0.96–1.62) 0.099 |
| TT-GT GG Recessive |
449 (92.4) 37 (7.6) |
422 (95) 22 (5) |
1.58 (0.92–2.72) 0.094 | |||
| Log-additive | – | – | 1.24 (1.00–1.53) 0.046 |
Обнаружена ассоциация редкого аллеля T локуса LRP5 (rs3736228) с развитием СД2 (р = 0.029, OR = 1.46). В данном случае аддитивная модель более информативна (р = 0.02, OR = 1.43). Она показывает, что каждая доза редкого аллеля T увеличивает риск заболевания.
На уровне тенденции выявлена ассоциация локуса LPL (rs320) за счет увеличения частоты редкого аллеля G в группе больных до 26.65% по сравнению с 22.64% в контрольной группе (р = = 0.051, OR = 1.24). Более информативной является аддитивная модель (р = 0.046, OR = 1.24), свидетельствующая, что каждая доза редкого аллеля G увеличивает риск заболевания.
Анализ влияния уровня ИМТ и гендерных различий при развитии СД2
При анализе выбранных генов взаимосвязь между уровнем ИМТ и заболеванием СД2 показано было только для локуса LEPR (rs1137100) (р = = 0.032). Показано, что этот локус статистически значимую ассоциацию имеет только с уровнем ИМТ и не связан с наличием СД2. Анализ количественного показателя ИМТ в зависимости от аллельных вариантов этого локуса показал значимую ассоциацию с уровнем ИМТ в группе испытуемых пациентов с ожирением и нормальным уровнем ИМТ. Более информативной является ассоциация в рецессивной модели (р = 0.004), свидетельствующая о протективном эффекте варианта GG при формировании ожирения. Значимых взаимодействий для других локусов показано не было.
Анализ взаимодействий генотипов с внешними факторами (уровень ИМТ и полом) также проводился путем сопоставления величин отношения шансов (OR), рассчитанных для индивидуальных генотипов в группах, дифференцированных по уровню ИМТ и гендерному признаку. Показана ассоциация для локуса rs3736228 гена LRP5 в дифференцированном по уровню ИМТ анализе. Ассоциация с развитием СД2 была выявлена только в группе больных СД2 с нормальной массой тела (OR = 1.74, p = 0.012) и не было выявлено ассоциации в группе больных с ожирением (OR = 1.31, p = 0.19). В группе больных с нормальным уровнем ИМТ ассоциация была выявлена для локуса LPL (rs320) (OR = 1.39, p = 0.027) (табл. 5).
Таблица 5.
Анализ ассоциации полиморфных локусов генов LRP5, LEPR, LPL с развитием СД2 в группах, дифференцированных по уровню ИМТ
| Группа | Ген, полиморфный локус |
Редкий аллель |
Генотип или модель | р | OR (CI 95%) |
|---|---|---|---|---|---|
| Ожирение | LRP5 rs3736228 |
T | Log-additive CC (0) TC (1) TT (2) | 0.19 | 1.31 (0.87–1.97) |
| LEPR rs1137100 |
A | Log-additive AA (0) GA (1) GG (2) | 0.84 | 0.97 (0.76–1.25) | |
| LPL rs320 |
G | Log-additive TT (0) GT (1) GG (2) | 0.12 | 1.23 (0.94–1.60) | |
| Норма | LRP5 rs3736228 |
T | Log-additive CC (0) TC (1) TT (2) | 0.012 | 1.74 (1.12–2.68) |
| LEPR rs1137100 |
A | Log-additive AA (0) GA (1) GG (2) | 0.55 | 0.92 (0.70–1.21) | |
| LPL rs320 |
G | Log-additive TT (0) GT (1) GG (2) | 0.027 | 1.39 (1.04–1.85) |
Оценка гендерных различий статистически значимых различий не выявила.
Анализ ассоциации полиморфных локусов исследованных генов с количественными признаками метаболических нарушений
Ассоциации полиморфных локусов LEPR (rs1137100), LRP5 (rs3736228) и LPL (rs320) с биохимическими и антропометрическими показателями в контрольной группе не выявлено. Дальнейший анализ проводился в группе пациентов. Ассоциации полиморфного локуса rs1137100 гена LEPR с биохимическими показателями у больных СД2 также не выявлено. Анализ ассоциаций количественных признаков с полиморфными вариантами исследованных генов представлен в табл. 6.
Таблица 6.
Ассоциация полиморфных вариантов генов LRP5, LEPR, LPL с клиническими и биохимическими параметрами СД2
| Параметры | LRP5 rs3736228 M (S.E) |
р | LEPR rs1137100 M (S.E) |
р | LPL rs320 M (S.E) |
р | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| CC | TC | TT | AA | GA | GG | TT | GT | GG | ||||
| Возраст дебюта СД2, лет | 54.94 (0.77) | 57 (1.66) | 46 (6) |
0.21 | 54.42 (0.99) | 55.7 (1.05) | 57.5 (2.41) | 0.45 | 59.76 (2.25) | 54.81 (0.72) | 0.04 | |
| Вес, кг | 80.04 (1.14) | 85.38 (3.28) | 84 (12) | 0.17 | 82.04 (1.6) | 80.08 (1.66) | 81.71 (4.35) | 0.69 | 82.08 (1.54) | 80.9 (1.83) | 75.47 (3) | 0.27 |
| ИМТ, кг/м2 | 28.53 (0.23) | 29.9 (0.48) | 0.012 | 28.94 (0.21) | 26.95 (0.74) | 0.0067 | 28.53 (0.26) | 29.09 (0.33) | 0.18 | |||
| ОТ, см | 98.64 (0.96) | 101.38 (2.42) | 99 (10) | 0.5 | 99.22 (1.16) | 99.36 (1.62) | 98 (2.94) | 0.92 | 99.22 (1.22) | 98.8 (1.41) | 101.21 (3.37) | 0.8 |
| Глюкоза натощак, ммоль/л | 7.21 (0.16) | 7.42 (0.36) | 7.35 (1.05) | 0.85 | 7.17 (0.18) | 7.43 (0.24) | 6.54 (0.3) | 0.27 | 7.4 (0.2) | 7.15 (0.25) | 6.65 (0.23) | 0.32 |
| HbA1c, % | 7.51 (0.09) | 7.38 (0.08) | 7.25 (0.35) | 0.73 | 7.39 (0.08) | 7.63 (0.13) | 7.16 (0.1) | 0.12 | 7.49 (0.1) | 7.54 (0.13) | 7.25 (0.11) | 0.58 |
| С-пептид, нг/мл | 2.31 (0.09) | 2.17 (0.24) | 1.11 (0.35) | 0.34 | 2.18 (0.1) | 2.36 (0.14) | 2.26 (0.51) | 0.62 | 2.22 (0.11) | 2.28 (0.13) | 2.53 (0.46) | 0.63 |
| Холестерин, ммоль/л | 5.44 (0.09) | 5.43 (0.21) | 5 (1.1) | 0.87 | 5.46 (0.11) | 5.4 (0.13) | 5.44 (0.18) | 0.94 | 5.19 (0.1) | 5.57 (0.11) | 0.027 | |
| ТГ, ммоль/л | 1.52 (0.07) | 2.32 (0.39) | 0.00000004 | 1.72 (0.15) | 1.63 (0.14) | 1.64 (0.19) | 0.89 | 1.65 (0.1) | 1.72 (0.17) | 1.65 (0.22) | 0.94 | |
| ЛПНП, ммоль/л | 3.04 (0.11) | 3.18 (0.24) | 2.49 (0.71) | 0.73 | 3.13 (0.14) | 3.07 (0.15) | 2.5 (0.3) | 0.29 | 2.84 (0.14) | 3.24 (0.14) | 0.047 | |
| ЛПВП, ммоль/л | 1.18 (0.04) | 1.31 (0.08) | 1.23 (0.6) | 0.42 | 1.19 (0.05) | 1.22 (0.05) | 1.2 (0.16) | 0.91 | 1.26 (0.06) | 1.13 (0.05) | 1.2 (0.07) | 0.29 |
Ассоциация с уровнем ИМТ была выявлена по локусу rs1137100 гена LEPR (р = 0.0067). Было установлено, что носители генотипа GG имели пониженный уровень ИМТ, достигающий 26.9 кг/м2, в отличие от носителей генотипов АА и АG, имеющих ИМТ равный 28.9 кг/м2.
Анализ количественных антропометрических показателей выявил ассоциацию локуса rs3736228 гена LRP5 с риском развития ожирения. У носителей генотипа СС уровень ИМТ составил 28.53 кг/м2, а у испытуемых с генотипами TC и TT – 29.9 кг/м2 (р = 0.012). Выявлена ассоциация полиморфного локуса rs3736228 гена LRP5 с уровнем триглицеридов (ТГ). Показано, что носители генотипа СС имели уровень ТГ равный 1.52 ммоль/л, носители генотипов СТ и ТТ – 2.32 ммоль/л (р = 0.00000004).
Показано, что носители генотипа ТТ локуса rs320 гена LPL имели сниженный уровень липопротеинов низкой плотности – 2.84 ммоль/л, а у индивидов с генотипами GT и GG уровень ЛПНП достигал значения 3.24 ммоль/л (р = 0.04). Была выявлена статистически значимая вариабельность показателя общего холестерина в зависимости от генотипа локуса rs320 гена LPL. У индивидов с генотипами GT и GG отмечалось снижение уровня холестерина до 5.19 ммоль/л по сравнению с генотипом TT. Носители этого генотипа имели показатели холестерина равные 5.57 ммоль/л (р = = 0.047). Показаны статистически значимые различия в возрасте дебюта заболевания в зависимости от генотипов этого локуса. У носителей генотипов ТТ и GT диабет манифестировал раньше – в среднем в возрасте 54.8 лет по сравнению с пациентами, имеющими генотип GG (59.76 лет, р = 0.04).
ОБСУЖДЕНИЕ
В результате проведенного исследования подтверждена ассоциация полиморфных локусов генов LRP5 (rs3736228) и LPL (rs320) с развитием СД2 и количественными параметрами, характеризующими СД2, в популяции татар. Эти результаты согласуются с данными других авторов в различных популяциях мира, например у китайцев [14] и испанцев [15]. Наиболее значимая ассоциация получена при анализе уровня триглицеридов. Высокий уровень триглицеридов может обусловливать СД2, заболевания сердца и сосудов. В исследованиях ряда авторов показана взаимосвязь полиморфных вариантов гена LRP5 с уровнями холестерина в плазме крови модельных животных [16]. Также показана вовлеченность Wnt/LRP5- сигнального пути в адипогенез, секрецию инсулина, толерантность к глюкозе. Выключение гена LRP5 у модельных мышей, находившихся на диете с повышенным содержанием жира, приводило к увеличению уровней холестерина в плазме. При кормлении мышей с дефицитом LRP5 обычной диетой наблюдалось выраженное нарушение толерантности к глюкозе с выраженным снижением внутриклеточного АТФ и Са2+ в ответ на введение глюкозы и ухудшением инсулинозависимой секреции. Показано, что LRP5-дефицитным островкам поджелудочной железы не хватало Wnt-стимулированной секреции инсулина. Эти данные свидетельствуют о том, что передача сигналов Wnt-LRP5 способствует индуцированной глюкозой секреции инсулина в β-островках [16]. Также на модельных животных было показано, что Wnt/LRP5-сигнальный путь вовлечен в метаболизм жирных кислот. Magoori с соавт. [17] было установлено, что активность LRP5 модулирует уровень триглицеридов в плазме крови. Полиморфный вариант rs3736228T гена LPR5 обусловливает потерю функций этого белка, что в свою очередь приводит к изменению метаболизма липидов [18]. В этой связи полиморфные варианты гена LRP5 рассматриваются в качестве потенциальных факторов риска в развитии метаболических нарушений [16, 17].
Далее в нашем исследовании была показана ассоциация полиморфного локуса rs320 гена LPL с уровнями липидов плазмы крови. Поскольку данный полиморфизм является интронным, ассоциацию связывают не с этим полиморфным вариантом, а с находящимся в полном сцеплении с ним полиморфным локусом экзона 9 (Ser447Ter) [19]. Считается, что локус rs320 гена LPL приводит к снижению активности фермента. По данному полиморфному маркеру в литературных источниках развернулась дискуссия. В ряде исследований показана ассоциация с риском развития метаболических расстройств с редким аллелем G [20, 21], тогда как по данным других авторов рисковым аллелем был аллель Т [22]. По данным Munshi с соавт. [23], ассоциации с локусом rs320 гена LPL в популяции индийцев показано не было. В работе Tao He с соавт. [22] выдвигается предположение, что аллель G проявляет протективную роль в популяциях Азии, но не Европы, поскольку у европейцев прослеживается обратная взаимосвязь с аллелем G [22, 24].
Нами показано, что вариант аллеля G является рисковым при развитии СД2 у лиц с нормальной массой тела, а также выявлена взаимосвязь данного варианта с повышенным уровнем холестерина и ЛПНП. Эти данные согласуются с полученными результатами Бушуевой и соавт. [24] в популяции русских, Javorský с соавт. [20] в популяции словаков, Vardarl с соавт. [21] в турецкой популяции. Они показали, что генотип GG локуса rs320 гена LPL является маркером развития СД2 и дислипидемии [20–24]. Возможной взаимосвязи с гендерной принадлежностью нами выявлено не было.
Известно, что лептиновый рецептор (LEPR) играет ключевую роль в контроле массы тела, энергетического метаболизма и чувствительности к инсулину. Нами было проведено исследование для оценки ассоциаций генетических вариантов LEPR с развитием СД2. В нашем исследовании установлена взаимосвязь полиморфных вариантов локуса LEPR rs1137100 с уровнем массы тела; показано, что генотип GG является протективным маркером ожирения, но не имеет отношения к развитию СД2. В крупном метаанализе Yang и Niu [25] по изучению локуса K109R (rs1137100) также показано отсутствие статистически значимой взаимосвязи между полиморфными вариантами данного маркера и риском развития СД2 в различных популяция мира. По результатам GWAS аллель G обусловливает снижение уровня растворимой формы рецептора лептина (sOb-R) [26]. Согласно данным литературы существует обратно пропорциональная зависимость между уровнем рецептора в сыворотке крови и массой тела. С другой стороны, в исследовании Долгушиной с соавт. [27] у русских повышенный уровень лептина был выявлен у носителей аллеля G локуса K109R. Ассоциация локуса LEPR rs1137100 для аллеля А с ожирением показана в исследованиях Rosmond с соавт. [28] у шведов, Okada с соавт. [29] у мексиканцев. По данным других авторов статистически значимых различий с данным локусом при ожирении не выявлено [30]. Получаемые противоречивые результаты свидетельствуют о наличии воздействий внешнесредовых факторов (например, гендерная принадлежность) и о межпопуляционных различиях в распределении частот полиморфного локуса гена LEPR.
Нами была выявлена ассоциация полиморфных вариантов гена Wnt-сигналинга (LRP5) и гена липопротеинлипазы (LPL) с развитием СД2 в популяции татар. Представленный анализ ассоциаций подтверждает роль этих генов в развитии сахарного диабета 2-го типа. Показано, что полиморфные варианты гена LEPR (rs1137100) ассоциированы только с ожирением, но не являются маркерными в отношении СД2. Определены патогенетически значимые взаимодействия исследованных маркеров с показателями липидного обмена у больных. Полученные результаты представляют интерес для понимания молекулярных механизмов развития СД2.
Исследование частично поддержано Российским фондом фундаментальных исследований (№ 18-015-00050) и Министерством науки и высшего образования Российской Федерации № АААА-А16-116020350032-1.
Список литературы
Дедов И.И., Шестакова М.В., Сунцов Ю.И. Сахарный диабет в России: проблемы и решения. М., 2008. 14 с.
Белоусова О.Н., Сиротина С.С., Якунченко Т.И., Жернакова Н.И. Молекулярные и генетические механизмы патогенеза сахарного диабета 2-го типа // Науч. ведомости Белгородского гос. ун-та. Серия: Медицина. Фармация. 2015. Т. 31. № 16. С. 213.
Oswal A., Yeo G. Leptin and the control of body weight: a review of its diverse central targets, signaling mechanisms, and role in the pathogenesis of obesity // Obesity. 2010. V. 18. № 2. P. 221–229. doi 10.1038/ oby.2009.228
Winick J.D., Stoffel M., Friedman J.M. Identification of microsatellite markers linked to the human leptin receptor gene on chromosome 1 // Genomics. 1996. V. 36. № 1. P. 221–222. doi 10.1006/geno.1996.0455
Emilsson V., Liu Y.L., Cawthorne M.A. Expression of the functional leptin receptor mRNA in pancreatic islets and direct inhibitory action of leptin on insulin secretion // Diabetes. 1997. V. 46. № 2. P. 313–316. doi 10.2337/diab.46.2.313
Foer D., Zhu M., Cardone R.L. et al. Impact of gain-of-function mutations in the low-density lipoprotein receptor-related protein 5 (LRP5) on glucose and lipid homeostasis // Osteoporosis Intern. 2017. V. 28. № 6. P. 2011–2017. doi 10.1007/s00198-017-3977-4
Guo Y.F., Xiong D.H., Shen H., Zhao L.J. et al. Polymorphisms of the low-density lipoprotein receptor-related protein 5 (LRP5) gene are associated with obesity phenotypes in a large family-based association study // J. Med. Genet. 2006. V. 43. № 10. P. 798–803. doi 10.1590/S0100-879X2000001100006
Cho Y.S., Go M.J., Han H.R. et al. Association of lipoprotein lipase (LPL) single nucleotide polymorphisms with type 2 diabetes mellitus // Experim. Mol. Med. 2008. V. 40. № 5. P. 523. doi 10.3858/emm.2008.40.5.523
Ahn Y.I., Kamboh M.I., Hamman R.F. et al. Two DNA polymorphisms in the lipoprotein lipase gene and their associations with factors related to cardiovascular disease // J. Lipid Res. 1993. V. 34. № 3. P. 421–428.
Goodarzi M.O., Guo X., Taylor K.D. et al. Lipoprotein lipase is a gene for insulin resistance in Mexican Americans // Diabetes. 2004. V. 53. № 1. P. 214–220. doi 10.2337/diabetes.53.1.214
Трофимова Н.В., Литвинов С.С., Хусаинова Р.И. и др. Генетическая характеристика поволжских татар по данным об однородительских маркерах // Изв. Самарского науч. центра РАН. 2013. № 15. С. 3–5.
Purcell S., Neale B., Todd-Brown K. et al. PLINK: a toolset for whole genome association and population based linkage analysis // Am. J. Hum. Genet. 2007. V. 81. № 3. P. 559–575. doi 10.1086/519795
Statistica v. 6.0 program (StatSoft Inc., USA) (http:// www.statistica.com).
Xuan M., Wang Y., Wang W. et al. Association of LRP5 gene polymorphism with type 2 diabetes mellitus and osteoporosis in postmenopausal women // Intern. J. Clin. Experim. Med. 2014. V. 7. № 1. P. 247.
Ariza M.J., Sánchez-Chaparro M.Á., Barón F.J., et al. Additive effects of LPL, APOA5 and APOE variant combinations on triglyceride levels and hypertriglyceridemia: results of the ICARIA genetic sub-study // BMC Med. Genet. 2010. V. 11. № 1. P. 66.
Fujino T., Asaba H., Kang M.J. et al. Low-density lipoprotein receptor-related protein 5 (LRP5) is essential for normal cholesterol metabolism and glucose-induced insulin secretion // Proc. Natl Acad. Sci. USA. 2003. V. 100. № 1. P. 229–234. doi 10.1073/pnas.0133792100
Magoori K., Kang M.J., Ito M.R. et al. Severe hypercholesterolemia, impaired fat tolerance, and advanced atherosclerosis in mice lacking both low density lipoprotein receptor-related protein 5 and apolipoprotein E // J. Biol. Chemistry. 2003. V. 278. № 13. P. 11331–11336. doi 10.1074/jbc.M211987200
Borrell-Pagès M., Romero J.C., Badimon L. LRP5 deficiency down-regulates Wnt signalling and promotes aortic lipid infiltration in hypercholesterolaemic mice // J. Cell. Mol. Med. 2015. V. 19. № 4. P. 770–777. doi 10.1111/jcmm.12396
Rip J., Nierman M.C., Ross C.J. et al. Lipoprotein lipase S447X: a naturally occurring gain-of-function mutation // Arteriosclerosis, Thrombosis, Vascular Biol. 2006. V. 26. № 6. P. 1236–1245. doi 10.1161/ 01.ATV.0000219283.10832.43
Javorský M., Gašperíková D., Ukropec J. et al. Lipoprotein lipase HindIII polymorphism influences HDL-cholesterol levels in statin-treated patients with coronary artery disease // Wiener Klin. Wochenschrift. 2007. V. 119. № 15–16. P. 476–482. doi 10.1007/ s00508-007-0824-1
Vardarl A.T., Harman E., Çetintaş V.B. et al. Polymorphisms of lipid metabolism enzyme-coding genes in patients with diabetic dyslipidemia // Anatolian J. Cardiology. 2017. V. 17. № 4. P. 313. doi 10.14744/AnatolJCardiol.2016.7142
He T., Wang J., Deng W.S., Sun P. Association between lipoprotein lipase polymorphism and the risk of stroke: A meta-analysis // J. Stroke and Cerebrovascular Dis. 2017. V. 26. № 11. P. 2570–2578. doi 10.1016/j.jstrokecerebrovasdis.2017.06.003
Munshi A., Babu M.S., Kaul S. et al. Association of LPL gene variant and LDL, HDL, VLDL cholesterol and triglyceride levels with ischemic stroke and its subtypes // J. Neurological Sci. 2012. V. 31. № 1. P. 51–54. doi 10.1016/j.jns.2012.04.006
Бушуева О.Ю., Стецкая Т.А., Корогодина Т.В. и др. Исследование взаимосвязи полиморфизмов HindIII гена LPL и Taq1b гена CETP с риском развития атеротромботического инсульта у жителей Центральной России // Терапевт. архив. 2015. Т. 87. № 8. С. 86–91. doi 10.17116/terarkh201587886-91
Yang Y., Niu T. A meta-analysis of associations of LEPR Q223R and K109R polymorphisms with type 2 diabetes risk // PLoS One. 2018. V. 13. № 1. e0189366. doi 10.1371/journal.pone.0189366
Sun Q., Cornelis M.C., Kraft P. et al. Genome-wide association study identifies polymorphisms in LEPR as determinants of plasma soluble leptin receptor levels // Hum. Mol. Genet. 2010. V. 19. № 9. P. 1846–1855. doi 10.1093/hmg/ddq056
Долгушина Н.В., Десяткова Н.В., Донников А.Е. и др. Роль адипокинов и генов-регуляторов адипокинов в эффективности программ вспомогательных репродуктивных технологий у пациенток с избыточной массой тела // Акушерство и гинекология. 2017. Т. 2. № 71–78. doi 10.18565/aig.2017.2.71-8
Rosmond R., Chagnon Y.C., Holm G. et al. Hypertension in obesity and the leptin receptor gene locus // J. Clin. Endocrinol. Metabolism. 2000. V. 85. № 9. P. 3126–3131. doi 10.1210/jcem.85.9.6781
Okada T., Ohzeki T., Nakagawa Y. et al. Impact of leptin and leptin-receptor gene polymorphisms on serum lipids in Japanese obese children // Acta Pædiatrica. 2010. V. 99. № 8. P. 1213–1217. doi 10.1111/j.1651-2227.2010.01778.x
Hollensted M., Ahluwalia T.S., Have C.T. et al. Common variants in LEPR, IL6, AMD1, and NAMPT do not associate with risk of juvenile and childhood obesity in Danes: a case–control study // BMC Med. Genet. 2015. V. 16. № 1. P. 105. doi 10.1186/s12881-015-0253-3
Дополнительные материалы отсутствуют.
Пн.-пт.: 10.00-19.00