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

Полный текст (PDF)

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).

Ключевые слова: сахарный диабет 2, липопротеинлипаза, рецептор лептина, ген Wnt-сигналинга, полиморфный маркер.

DOI: 10.1134/S0016675819040052

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
2 для генотипов)
p
2 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

Примечание. M (S.E) – средние значения и стандартная ошибка среднего, р – уровень значимости для критерия Манна–Уитни или Крускела–Уоллиса. ОТ – объем талии, HbA1c – гликированный гемоглобин, ТГ – триглицериды, ЛПНП – липопротеины низкой плотности, ЛПВП – липопротеины высокой плотности.

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 [2024]. 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

  1. Дедов И.И., Шестакова М.В., Сунцов Ю.И. Сахарный диабет в России: проблемы и решения. М., 2008. 14 с.

  2. 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.

  3. 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

  4. 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

  5. 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

  6. 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

  7. 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

  8. 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

  9. 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.

  10. 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

  11. 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.

  12. 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

  13. Statistica v. 6.0 program (StatSoft Inc., USA) (http:// www.statistica.com).

  14. 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.

  15. 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.

  16. 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

  17. 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

  18. 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

  19. 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

  20. 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

  21. 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

  22. 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

  23. 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

  24. 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

  25. 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

  26. 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

  27. 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

  28. 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

  29. 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

  30. 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.