Генетика, 2021, T. 57, № 5, стр. 579-589
Гены нейротрансмиттерной системы и ген трансмембранного белка 18 в развитии пищевого поведения у пациентов с ожирением
О. В. Кочетова 1, *, Д. Ш. Авзалетдинова 2, З. А. Шангареева 2, Л. З. Ахмадишина 1, Г. Ф. Корытина 1, В. В. Викторов 2, Т. В. Викторова 2
1 Институт биохимии и генетики, Уфимский федеральный исследовательский центр
Российской академии наук
450054 Уфа, Россия
2 Башкирский государственный медицинский университет
450008 Уфа, Россия
* E-mail: Olga_mk78@mail.ru
Поступила в редакцию 28.05.2020
После доработки 07.09.2020
Принята к публикации 12.11.2020
Аннотация
Расстройство пищевого поведения обусловливает переедание и рост избыточной массы тела. Сложный патогенез формирования пищевой зависимости имеет генетическую основу. Цель нашего исследования – изучить ассоциацию полиморфных вариантов генов, кодирующих рецепторы глутамата (GRIK5 rs8099939, GRIK3 rs534131, GRIA1 rs2195450, GRIN2B rs7301328, rs2268132, rs1805476, GRIN1 rs6293), гамма-аминомасляной кислоты (GABBR2 rs3750344), гена рецепторов серотонина (HTR2A rs6313, rs6311), гена нейротрофического фактора мозга (BDNF rs925946, rs11030107) и гена трансмембранного белка 18 (TMEM18 rs2860323, rs6548238) с расстройством пищевого поведения у индивидов с избыточной массой тела и ожирением. Ассоциация с уровнем показателя ИМТ обнаружена для генотипа GG гена GRIN1 (rs6293), генотипами СС-АС GRIK5 (rs8099939), СС-СТ TMEM18 (rs6548238), СТ-ТТ GRIA1 (rs2195450). Расстройство ограничительного пищевого поведения было выявлено у носителей генотипов АС-АА локуса rs1805476 гена GRIN2B (Р = 0.04), носителей генотипа GG локуса rs6293 гена GRIN1 (Р = 0.028). Расстройство эмоциогенного пищевого поведения было характерно носителям аллеля А локуса rs1805476 гена GRIN2B (Р = 0.005) и носителям генотипов АС-СС. Нарушение экстернального пищевого поведения было выявлено у носителей генотипов АА и АС полиморфного локуса rs1805476 гена GRIN2B (Р = 0.0003). Таким образом, полиморфные варианты генов глутаматных, серотониновых рецепторов, а также гена трансмембранного белка 18 являются важными факторами развития расстройства пищевого поведения и ожирения.
Расстройство пищевого поведения (ПП), или пищевая зависимость, обусловливает переедание и рост избыточной массы тела [1]. Сложный патогенез формирования пищевой зависимости имеет генетическую основу [2]. По результатам Genome Wide Association Study (GWAS), были выявлены локусы, обусловливающие менее 10% наследуемости ожирения, вероятность наследования ожирения в близнецовых исследованиях достигает 85% [3], тогда как исследование пищевого поведения остается малоизученной проблемой. Одним из обсуждаемых генов ожирения является ген нейротрофического фактора мозга (BDNF), ассоциированный с массой тела по результатам GWAS [4]. Масштабное исследование генетических антропометрических признаков (GIANT-консорциум) выявил дополнительные локусы, вносящие вклад в развитие ожирения, например ген трансмембранного белка 18 (TMEM18) [5].
Гены, продукты которых принимают участие в формировании личностных характеристик, могут обусловливать аддиктивное поведение человека, включая депрессию, алкоголизм, расстройство пищевого поведения. Известно, что полиморфные варианты генов нейротрансмиттерной системы способствуют формированию личностных качеств, в том числе влияют на ПП [6].
Гены глутаматных рецепторов играют центральную роль в развитии синаптической пластичности и нейротоксичности [7]. Глутамат является основным возбуждающим нейротрансмиттером центральной нервной системы (ЦНС) [8]. Была установлена глутаматергическая природа многих нейродегенеративных расстройств, и нейротоксическое действие глутамата стало предметом исключительно интенсивного изучения после того, как к нейропатологическим состояниям, обусловленным гиперактивностью глутаматергической системы, отнесли не только классические нейродегенеративные расстройства (болезнь Альцгеймера, хорею Гентингтона, болезнь Паркинсона, боковой амиотрофический склероз), но и ишемические поражения головного мозга, различные энцефалопатии (включая диабетические), когнитивные и мнестические расстройства, алкоголизм и др. [9–15].
Гамма-аминомасляная кислота (ГАМК, GABA) – один из основных тормозных нейромедиаторов ЦНС. ГАМК играет ключевую роль в процессах торможения ЦНС. В этом контексте гамма-аминомасляная кислота является полным антагонистом глутамина (нейромедиатор возбуждения).
Известно, что серотонин влияет на настроение, состояние сна и бодрствования, и в том числе, на потребление пищи и/или выборочное потребление продуктов, содержащих простые углеводы [16]. Установлено действие этого нейромедиатора на энергетический баланс в организме. Увеличение уровня серотонина в ЦНС способствует снижению потребления пищи и уменьшению массы тела. Гиперпродукция периферического серотонина посредством взаимодействия с адипоцитокинами приводит к ожирению [17]. Чаще всего в основе психических нарушений лежит ряд общих нейробиологических механизмов, поэтому мы провели исследование как генов ассоциированных с ожирением (по GWAS), так и общеизвестные гены с риском развития расстройства пищевого поведения.
Цель нашего исследования ‒ изучить ассоциацию полиморфных вариантов генов, кодирующих рецепторы глутамата (GRIK5 rs8099939, GRIK3 rs534131, GRIA1 rs2195450, GRIN2B rs7301328, rs2268132, rs1805476, GRIN1 rs6293), гамма-аминомасляной кислоты (GABBR2 rs3750344), гена рецептора серотонина (HTR2A rs6313, rs6311), гена нейротрофического фактора мозга (BDNF rs925946, rs11030107), гена трансмембранного белка 18 (TMEM18 rs2860323, rs6548238) с расстройством пищевого поведения у индивидов с избыточной массой тела и ожирением.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Образцы ДНК. Изучали ДНК неродственных индивидов, татар по этнической принадлежности, проживающих на территории Республики Башкортостан. Число обследованных составило 275 человек. Средний возраст испытуемых составил 55.6 ± 7.68 лет. В группу вошли 172 женщины и 103 мужчины. Средний рост – 171.56 ± 8.63 см, средняя масса тела – 79.7 ± 13.23, избыточная масса тела (ИМТ) – 29.18 ± 3.30 кг/м2. Испытуемые были дифференцированы по пищевому поведению, в первую группу вошло 60 человек без нарушений ПП, т.е. все параметры по трем видам ПП входили в референсные значения, вторую группу составили испытуемые с нарушением ПП хотя бы по одному параметру (N = 215). Пациенов с ожирением (ИМТ ≥ 30 кг/м2) обследовали в “Центре коррекции веса и сопутствующих заболеваний” на базе больницы скорой медицинской помощи, в 21-ой больнице г. Уфа, на Республиканской станции переливания крови.
Для оценки пищевого поведения использовали Голладский опросник пищевого поведения (DEBQ) [18]. Анкета опросника включала 33 пункта, учитывающих следующие пищевые особенности: сдержанность (десять пунктов) расторможенность (десять пунктов), измеряемая как внешнее питание, и эмоциональное питание (13 вопросов). Данная анкета была адаптирована Ю.Л. Савчиковой для России [19]. Полученные нами референсные значения пищевого поведения: для ограничительного ПП (ОПП) – 2.41 баллов, для эмоциогенного (ЭмПП) – 1.88 баллов, для экстернального ПП (ЭкПП) – 3.22 балла.
Исследование одобрено комитетом по этике ИБГ УНЦ РАН. От всех участников получали информированное добровольное согласие на использование биологического материала в планируемых исследованиях.
Генотипирование. ДНК выделяли из лейкоцитов периферической крови с использованием метода фенольно-хлороформной очистки. Полиморфные варианты генов GRIK5 rs8099939 (g.42016956T>G), GRIK3 rs534131 (g.20608A>G), GRIN2B rs2268132 (g.152108G>A), GABBR2 rs3750344 (g.98578034T>C), HTR2A rs6313 (g.6230C>T), rs6311 (g.4692G>A), BDNF rs925946 (g.27645655T>G), rs11030107 (g.27673288A>G), TMEM18 rs2860323 (g.614210A>G), rs6548238 (g.634905T>C) анализировали при помощи полимеразной цепной реакции в реальном времени с использованием коммерческих наборов с флуоресцентной детекцией (FLASH/RTAS) (http://testgen.ru, ООО “Тест-Ген”, Россия) и прибора BioRad CFX96 TM (“Bio-Rad Laboratories”, Inc., USA). Флуоресценцию “по конечной точке” и дискриминацию генотипов определяли по протоколу BioRad CFX96TM, используя программу CFX Manager TM Software.
Полиморфные локусы GRIN2B rs7301328 (c.366C>G), rs1805476 (1354C>A), GRIK3 rs534131 (g.20608A>G), GRIA1 rs2195450 (c.-750C>T) и GRIN1 rs6293 (c.789A>G) исследовали при помощи ПЦР с последующим расщеплением продукта соответствующими рестриктазами TaqI, HaeIII, PstI, TaqI, MspI. Условия проведения ПЦР, последовательности праймеров представлены в табл. 1.
Таблица 1.
Полиморфные маркеры, локализация, нуклеотидные последовательности праймеров, рестриктазы и аллели
| Ген, локус | Полиморфизм, локализация | Праймер, рестриктаза | Аллель, размер фрагмента, пн |
|---|---|---|---|
| GRIN2B rs7301328 |
12:13865843 c.366C>G nsSNP |
F 5'-TCAGCACAGACTCTCACCTC-3' R 5'-CCTCAGCACAAACCCGC-3' TaqI |
C – 112 G – 93, 19 |
| GRIN2B rs1805476 |
12:13561429 c.*1354C>A regSNP |
F 5'-TTAAGAGAAATGAGCTTGGC-3' R 5'-TGTTAAGTGAAGGGAGCATC-3' HindIII |
A – 135, 181 C – 19, 116, 181 |
| GRIK3 rs534131 |
1:37018636 g.20608A>G |
F 5'-GGCTGTGTGAGGGCAGAC-3' R 5'-CCCGATTCTACTGGGACCTT-3' |
G – 156 A – 125, 31 |
| GRIA1 rs2195450 |
5:153491449 c.-750C>T |
F 5'-TCTAAGAGGAGGGGGCAAGG-3' R 5'-GCTTGGTAGATGGTGCTTGA-3' TaqI |
T – 122 C – 94, 24 |
| GRIN1 rs6293 |
9:137156786 c.789A>G |
F 5'-CGTTCTTGCCGTTCATGA-3' R 5'-GTAAGAGCCAGCAGCAACGGAG-3' MspI |
G – 138, 113, 59, 114 A – 251, 173 |
Статистическая обработка результатов. Рассчитывали частоты аллелей и генотипов, соответствие распределения частот генотипов равновесию Харди–Вайнберга; оценивали статистическую значимость различий между группами по распределению частот аллелей и генотипов с использованием критерия χ2 Пирсона. В ряде случаев для оценки достоверности различий частот использовался также трендовый тест Кохрана–Армитажа [20]. Вклад генотипов изучаемых локусов в вариабельность количественных признаков, характеризующих пищевое поведение (показатели пищевого поведения по трем видам нарушений), отражающего уровень пищевой зависимости и характеристики ожирения определяли при помощи критерия Крускела–Уоллиса (в случае трех групп) или Манна–Уитни (в случае двух групп). Для расчетов использовали программу Statistica v. 6.0 (StatSoft Inc., USA) [21].
РЕЗУЛЬТАТЫ
Прежде чем приступить к анализу ассоциации генов-кандидатов с развитием ожирения и нарушенного ПП, мы проверили соответствие распределения частот генотипов полиморфных вариантов генов равновесию Харди–Вайнберга, данные для группы сравнения; в нее входили лица без расстройства ПП, данные представлены в табл. 2. Распределение частот генотипов полиморфных локусов не отклонялось от распределения Харди–Вайнберга в группе сравнения.
Таблица 2.
Распределение частот генотипов и аллелей полиморфных локусов генов GABBR2, GRIK3, GRIK5, HTR2A, GRIN2B, GRIN1, BDNF и TMEM18 в группах индивидов с нормальным и нарушенным пищевым поведением
| № | Ген, полиморфизм | Генотипы, аллели |
Нормальное ПП, абс. (%), N = 60 |
Расстройство ПП, абс. (%), N = 215 | Р а | P в | Р с |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | GABBR2 rs3750344 |
TT/CT/CC T/C |
36 (60.0)/21 (35.0)/3(5.0) 93 (78.0)/27 (22.0) |
116(54.5)/80(37.6)/17(8.0) 312 (73)/114 (27) |
1 | 0.62 0.41 |
0.35 |
| 2 | GRIK3 rs534131 | GG/GA/AA G/A |
22 (36.7)/34 (56.7)/4 (6.7) 78 (65.0)/42 (35.0) |
82 (38.1)/114 (53.0)/19 (8.8) 278 (65.0)/152 (35.0) |
0.09 | 0.81 0.97 |
0.93 |
| 3 | GRIA1 rs2195450 | СС/СТ/ТТ C/T |
37 (61.7)/20 (33.3)/3 (5.0) 94 (78.0)/26 (22.0) |
103 (47.9)/90 (41.9)/22 (12.0) 296 (69.0)/134 (31.0) |
1 | 0.12 0.05 |
0.02 |
| 4 | GRIN2B rs7301328 | GG/GC/CC G/C |
18 (30.0)/31 (51.7)/11 (18.3) 257 (60.0)/173 (40.0) |
81 (37.7)/95 (44.2)/39 (18.1) 67 (56.0)/53 (44.0) |
0.8 | 0.51 0.50 |
0.45 |
| 5 | GRIN2B rs2268132 |
CC/AC/AA C/A |
32 (53.3)/22 (36.7)/6 (10.0) 86 (72.0)/34 (28.0) |
84 (39.1)/98 (45.6)/33 (15.3) 266 (62.0)/164 (38.0) |
0.5 | 0.13 0.06 |
0.05 |
| 6 | GRIN2B rs1805476 | СС/АСАА С/А |
12 (20.0)/29 (48.3)/19 (31.7) 53 (44.0)/67 (56.0) |
63 (29.3)/98 (45.6)54 (25.1) 224 (52.0)/206 (48.0) |
1 | 0.3 0.15 |
0.13 |
| 7 | GRIN1 rs6293 |
AA/AG/GG A/G |
35 (58.3)/24 (40.0)/1 (1.7) 94 (78.0)/26 (22.0) |
99 (46.0)/102 (47.4)/14 (6.5) 300 (70.0)/130 (30.0) |
0.26 | 0.1 0.08 |
0.04 |
| 8 | GRIK5 rs8099939 | CC/AC/AA C/A |
18 (30.0)/26 (43.3)/16 (26.7) 62(52.0)/58 (48.0) |
87 (45.0)/95 (44.2)/33 (15.3) 269 (63.0)/161 (37.0) |
0.31 | 0.11 0.04 |
0.00 |
| 9 | HTR2A rs6313 | CC/CT/TT C/T |
21 (35.0)/29 (48.3)/10 (16.7) 71 (59.0)/49 (41.0) |
59 (27.4)/107 (49.8)/49 (22.8) 225 (52.0)/205 (48.0) |
0.75 | 0.41 0.22 |
0.26 |
| 10 | HTR2A rs6311 | CC/CA/AA C/A |
23 (38.3)/28 (46.7)/9 (15) 74 (62.0)/46 (38.0) |
58 (27.0)/105 (48.8)/52(24.2) 221 (51.0)/209 (49.0) |
0.66 | 0.14 0.05 |
0.15 |
| 11 | BDNF rs11030107 |
AA/AG/GG A/G |
39 (65.0)/20 (33.3)/1 (1.7) 98 (81.7)/22 (18.3) |
159 (73.9)/54 (25.1)/2 (1.0) 372 ( 86.5)/58 (13.5) |
0.34 | 0.38 0.23 |
0.16 |
| 12 | BDNF rs925946 | GG/GT/TT G/T |
31 (51.7)/24 (40.0)/5 (8.3) 86 (71.6)/34 (28.4) |
129 (60.0)/70 (32.6)/16 (7.4) 328 (76.3)/102 (23.7) |
0.90 | 0.50 0.36 |
0.31 |
| 13 | TMEM18 rs2860323 | СС/СТ/ТТ C/T |
40 (66.7)/18 (30.0)/2 (3.3) 98 (81.7)/22 (18.3) |
155 (75.6)/49 (23.9)/1 (0.5) 359 (87.6)/51 (12.4) |
0.98 | 0.10 0.13 |
0.08 |
| 14 | TMEM18 rs6548238 | СС/СТ/ТТ C/T |
37 (61.7)/21 (35.0)/2 (3.3) 95 (79.2)/25 (20.8) |
146 (67.9)/60 (27.9)/9 (4.2) 352 (81.9)/78 (18.1) |
0.63 | 0.56 0.59 |
0.51 |
По результатам анализа распределения частот генотипов и аллелей 14-ти полиморфных вариантов генов: GRIK5 rs8099939, GRIK3 rs534131, GRIA1 rs2195450, GRIN2B rs7301328, rs2268132, rs1805476, GRIN1 rs6293, GABBR2 rs3750344, HTR2A rs6313, rs6311, BDNF rs11030107, rs925946, TMEM18 rs2860323, rs6548238 – с развитием нарушенного пищевого поведения выявлена ассоциация по локусам rs2195450 гена GRIA1, rs6293 гена GRIN1 и rs8099939 гена GRIK5.
Далее мы провели анализ количественных параметров ожирения среди всех испытуемых с учетом индекса массы тела (ИМТ). Были обнаружены статистически значимые различия в значениях ИМТ у некоторых индивидов с различными генотипами полиморфного локуса rs2195450 гена GRIA1 (табл. 3). Для индивидов с гетерозиготным и гомозиготным по редкому аллелю генотипами локуса rs2195450 гена GRIA1 характерны более высокие значения ИМТ (P = 0.0071). Ассоциация выявлена и для локуса rs2268132 гена GRIN2B, в этом случае высокие показатели уровня ИМТ характерны для генотипов АС и АА (Р = 0.04). Ассоциация определена для локуса rs6293 гена GRIN1. Носители генотипов AG и GG этого локуса имеют высокие значения ИМТ, достигающие 29.92 и 33.31 кг/м2 соответственно (Р = 0.0068). Носители генотипов СС и АС полиморфного локуса rs8099939 гена GRIK5 также обладают повышенным уровнем ИМТ, достигавшим 30.16 и 30.06 кг/м2 соответственно (Р = 0.0069). Статистически значимые ассоциации наблюдались и в случае полиморфного локуса rs6548238 гена TMEM18. У лиц с гомозиготным генотипом ТТ гена TMEM18 (rs6548238) были определены более низкие значения ИМТ, по сравнению с носителями СС и СТ (Р = 0.027).
Таблица 3.
Результаты анализа ассоциации полиморфных локусов генов-кандидатов с уровнем ИМТ
| № | Ген, полиморфизм | Генотип | M (±SEM), N = 275 |
P а |
|---|---|---|---|---|
| 1 | GABBR2 rs3750344 |
TT/CT/CC | 29.51 (0.44) 29.46 (0.46) 31.39 (1.44) |
0.3 |
| 2 | GRIK3 rs534131 |
GG/GA/AA | 29.98 (0.53) 29.44 (0.42) 29.48 (1.17) |
0.72 |
| 3 | GRIA1 rs2195450 |
СС/СТТТ | 28.75 (0.42) 30.34 (0.52) 31.66 (0.9) |
0.0071 |
| 4 | GRIN2B rs7301328 | GG/GC/CC | 30.01 (0.52) 29.73 (0.5) 28.73 (0.62) |
0.36 |
| 5 | GRIN2B rs2268132 |
CC/AC/AA | 28.78 (0.44) 30.09 (0.48) 30.88 (1.01) |
0.04 |
| 6 | GRIN2B rs1805476 | AA/AC/CC | 29.77 (0.48) 29.77 (0.47) 29.3 (0.72) |
0.8 |
| 7 | GRIN1 rs6293 |
AA/AG/GG | 28.98 (0.45) 29.92 (0.46) 33.31 (1.31) |
0.0068 |
| 8 | GRIK5 rs8099939 |
CC/AC/AA | 30.16 (0.54) 30.06 (0.48) 27.53 (0.56) |
0.0069 |
| 9 | HTR2A rs6313 |
CC/CT/TT | 29.42 (0.62) 29.66 (0.44) 29.92 (0.66) |
0.85 |
| 10 | HTR2A rs6311 |
CC/CA/AA | 29.26 (0.62) 29.71 (0.45) 30.02 (0.63) |
0.68 |
| 11 | BDNF rs11030107 |
AA/AG/GG | 29.99 (0.5) 30.67 (0.64) 28.98 (0.45) |
0.7 |
| 12 | BDNF rs925946 |
GG/GT/TT | 31.63 (0.25) 31.5 (0.32) 31.94 (0.79) |
0.88 |
| 13 | TMEM18 rs2860323 | СС/СТ/ТТ | 31.7 (0.22) 31.25 (0.5) 29.78 (3.83) |
0.42 |
| 14 | TMEM18 rs6548238 | СС/СТ/ТТ | 31.64 (0.24) 31.88 (0.34) 29.56 (0.83) |
0.027 |
Ассоциация была выявлена и с другими антропометрическими и клиническими параметрами ожирения, эти данные представлены в табл. 4. Полиморфные локусы rs2195450 гена GRIA1, rs2268132 гена GRIN2B, rs6293 гена GRIN1 и rs8099939 гена GRIK5 связаны с повышенной массой тела. Носители генотипов СТ и СС локуса rs2195450 гена GRIA1 имели повышенную массу тела, достигавшую 81.02 и 86.86 кг соответственно (Р = 0.0071) (табл. 4).
Таблица 4.
Вклад полиморфных вариантов гена GRIA1, GRIN1, GRIK5, GRIN2B, TMEM18 в вариабельность показателей характеризующих ожирение и пищевое поведение
| Ген, полиморфизм | Генотип | M (±SEM), N = 275 | Pа |
|---|---|---|---|
| Вес, кг | |||
| GRIA1 rs2195450 | СС/СТ/ТТ | 78.06 (1.19)/81.02 (1.5)/86.86 (3.07) | 0.01 |
| GRIN1 rs6293 | AA/AG/GG | 78.43 (1.33)/80.79 (1.3)/88 (3.42) | 0.048 |
| GRIK5 rs8099939 | СС/СА/АА | 80.65 (1.56)/81.15 (1.38)/75.9 (1.66) | 0.11 |
| СС-СА/АА | 80.92 (1.03)/75.9 (1.66) | 0.035 | |
| Объем талии, см | |||
| GRIA1 rs2195450 | СС/СТ/ТТ | 96.48 (1.17)/100.81 (1.31)/104.71(3.73) | 0.006 |
| GRIK5 rs8099939 | CC/AC/AA | 100.95 (1.64)/98.97 (1.24)/94.77 (1.54) | 0.04 |
| GRIN2B rs2268132 | CC/AC/AA | 96.29 (1.24)/100.23 (1.42)/102.97 (2.24) | 0.024 |
| Общий холестерин | |||
| GRIN2B rs1805476 | AA/AC/CC | 5.66 (0.16)/5.41 (0.11)/5.15 (0.16) | 0.04 |
| GRIA1 rs2195450 | СС/СТ/ТТ | 5.39 (0.11)/5.37 (0.13)/5.95 (0.3) | 0.093 |
| СС-СТ/ТТ | 5.38 (0.08)/5.95 (0.3) | 0.03 | |
| ОПП | |||
| GRIN2B rs1805476 | AA/AC/CC | 2.67 (0.12)/2.47 (0.11)/2.22 (0.13) | 0.04 |
| GRIN1 rs6293 | AA/AG/GG | 2.34 (0.1)/2.47 (0.1)/ 3.22 (0.49) | 0.028 |
| AA-AG/GG | 2.4 (0.07)/3.22 (0.49) | 0.012 | |
| TMEM18 rs6548238 | СС/СТ/ТТ | 2.68 (0.14)/2.24 (0.14)/2.56 (0.29) | 0.09 |
| СС/СТ-ТТ | 2.68 (0.14)/2.28 (0.12 | 0.03 | |
| ЭмПП | |||
| GRIN2B rs1805476 | AA/AC/CC | 3.57 (0.26)/3.07 (0.21)/2.37 (0.24) | 0.005 |
| GRIK5 rs8099939 | CC/AC/AA | 3.05 (0.24)/3.2 (0.22)/2.36 (0.24) | 0.08 |
| CC-AC/AA | 3.13 (0.16)/2.36 (0.24) | 0.027 | |
| ЭкПП | |||
| GRIN2B rs1805476 | AA /AC/CC | 3.39 (0.15)/3.08 (0.1)/2.65 (0.11) | 0.0003 |
У гомозиготных носителей редкого аллеля локуса rs6293 гена GRIN1 масса тела достигала 88 кг по сравнению с 78.43 и 81.02 кг у гомозиготных носителей частого аллеля и гетерозигот (Р = 0.048). Гомозиготные носители редкого аллеля локуса rs8099939 гена GRIK5 напротив демонстрировали снижение уровня массы тела (Р = 0.035) (табл. 4).
Объем талии является важной характеристикой метаболических расстройств. Анализ выявил ассоциации данного показателя с частотами локусов: rs2195450 гена GRIA1, rs8099939 гена GRIK5 и rs2268132 гена GRIN2B. Носители генотипов СТ и ТТ локуса rs2195450 гена GRIA1 в среднем имеют уровень талии 100.81 и 104.71 см соответственно (Р = 0.006). Для носителей генотипов АС и АА локуса rs2268132 гена GRIN2B данный размер более 100.23 и 102.97 см (Р = 0.24). Гомозиготные носители аллеля С локуса rs8099939 гена GRIK5 имели в среднем талии 100.95 см, гетерозиготы – 98.97 см, а гомозиготные носители аллеля А – 94.77 см (Р = 0.04). Ассоциация с повышенным уровнем холестерина была выявлена для локусов rs1805476 гена GRIN2B (Р = 0.024) и rs2195450 гена GRIA1 (Р = 0.03).
Анализ различных расстройств пищевого поведения выявил ассоциации с локусами: rs1805476 гена GRIN2B, rs6293 гена GRIN1 и rs8099939 гена GRIK5 и rs6548238 гена TMEM18. Нарушение ограничительного пищевого поведения было выявлено у носителей аллеля А локуса rs1805476 гена GRIN2B в гомозиготном и гетерозиготном состояниях (Р = 0.04) и у носителей генотипа GG локуса rs6293 гена GRIN1 (Р = 0.028). Носители генотипов с АG и АА имели значение баллов, соответствующе нормальному пищевому поведению (2.4 балла), тогда как носители генотипа GG страдают от пищевых самоограничений или бессистемных строгих диет (Р = 0.03). Нарушения эмоциогенного пищевого поведения были установлены для носителей аллеля А локуса rs1805476 гена GRIN2B (Р = 0.005). Обладатели аллеля А в гомозиготном и гетерозиготном состояниях имели показатели, отклоняющиеся от нормы, что свидетельствует о наличии гиперфагии. Носители редкого аллеля в гомозиготном состоянии (генотип АА, локус rs8099939 гена GRIK5 (Р = 0.027)) имели эмоциогенное пищевое поведение соответствующее норме, тогда как носители генотипов АС и СС имели баллы с повышенным значением, т.е. выше нормы (табл. 4).
Нарушение экстернального пищевого поведения было выявлено у носителей генотипов АА и АС полиморфного локуса rs1805476 гена GRIN2B (Р = 0.0003), обладатели этих генотипов способны принимать пищу всегда, когда только ее видят.
Известны данные о наличии гендерных различий при анализе гена рецептора серотонина [22], в этой связи мы провели анализ распределения полиморфных вариантов гена HTR2A rs6313, rs6311 отдельно у мужчин и женщин. Была выявлена ассоциация локуса rs6311 гена HTR2A с уровнем ИМТ у мужчин (Р = 0.04): для носителей генотипа СС ИМТ равен 29 ± 0.87 кг/м2, для генотипа АС – 23.38 ± 0.55 кг/м2, для носителей генотипа АА ИМТ составил 27.52 ± 1.11 кг/м2 (Р = 0.04). Вместе с тем для локуса rs6313 гена HTR2A такие различия выявлены не были (Р = 0.27). В отношении остальных ОНП также проводился анализ различий в зависимости от гендерной принадлежности. Ассоциации были выявлены для полиморфных локусов: rs2195450 гена GRIA1 (P = 0.008), rs6293 гена GRIN1 (P = 0.022) и rs8099939 гена GRIK5 (P = 0.017). Таким образом, полученные ассоциации сохранились, однако уровень значимости уменьшился.
ОБСУЖДЕНИЕ
После проведения большого количества широкомасштабных исследований GWAS и ген-кандидатного анализа стали известны гены, потенциально вовлеченные как в развитие ожирения, так и в формировании расстройств пищевого поведения. Такими потенциальными генами-кандидатами являются: гены нейротрасмиттеры (гены рецепторов серотонина, рецепторов глутамата, гамма-аминомасляной кислоты), гены, ассоциированные с ожирением по результатам GWAS (нейротрофического фактора мозга, трансмембранного белка 18, рецептора меланокортина 4, ген, ассоциированный с массой тела (FTO) и др.). Проведенный анализ показал наличие ассоциаций с развитием нарушений ПП при сравнении частот генотипов и аллелей генов GRIN1 rs6293, GRIA1 rs2195450, GRIN2B rs2268132, GRIK5 rs8099939 в исследуемых группах. Анализ количественных параметров выявил ассоциацию локусов GRIA1 rs2195450, GRIN1 rs6293, GRIK5 rs8099939, TMEM18 rs6548238 с уровнем ИМТ, также ассоциация была выявлена для локуса rs6311 гена HTR2A с ожирением только у мужчин.
Отдельный анализ проводился для изучения пищевого поведения испытуемых с использованием результатов опросника DEBQ. Ассоциация с расстройством пищевого поведения была установлена для локусов: rs1805476 гена GRIN2B, rs6293 гена GRIN1 и rs8099939 гена GRIK5 и rs6548238 гена TMEM18. Проводимые ранее исследования показали взаимосвязь локусов rs6293 гена GRIN1 и rs1805476 гена GRIN2B с расстройством нарушенного ПП при сахарном диабете типа 2 [15]. Полученные ассоциации подтвердились в нашей выборке пациентов с ожирением, а также расстройством ОПП. Генотипы СС и СТ гена TMEM18 (rs6548238) чаще встречались у индивидов с расстройством ограничительного ПП и у лиц с повышенной массой тела. Аллель С ассоциируется с нарушенным пищевым поведением и ожирением. В 2009 г. Консорциум “Генетические исследования антропометрических признаков” провел крупномасшабный мета-анализ данных и выявил ассоциацию аллеля С (частого аллеля полиморфного локуса rs6548238 гена TMEM18) с ожирением [23]. Известно, что ген TMEM18 экспрессируется в некоторых областях мозга, особенно в гипоталамусе, а также в регионах, которые играют решающую роль в регуляции энергетического гомеостаза и в областях регулирующих калорийность питания. Установлено, что калорийность питания, изменение энергетических потребностей организма, массы тела, влияют на экспрессию генов [24]. Однако молекулярная функция белка неизвестна. Известно, что TMEM18 локализуется на ядерной мембране и связывает ДНК с ее С-концом, подавляя ее транскрипцию. Этот результат был подтвержден как у взрослых, так и у детей [25].
В ряде исследований была установлена ассоциация полиморфных локусов генов серотонинергических рецепторов и нейротрофического фактора мозга с риском развития ожирения [16, 26]. Тем не менее в данной работе такой ассоциации выявлено не было, за исключением локуса rs6311 гена HTR2A в группе мужчин. Возможно это связано с различными частотами этих локусов в разных этнических группах или наличием гендерных различий [26]. Серотонин-нейротрансмиттер регулирует основные физиологические процессы – сон, аппетит, секреторную функцию. Рецептор серотонина HTR2A участвует в регуляции секреции кортизола [27], которая может играть патогенетическую роль при абдоминальном ожирении. Показано, что полиморфные варианты гена HTR2A ассоциированы с ожирением у шведов [28] и с повышенным потреблением энергии и жира у детей из Франции [29]. Анализ пищевого поведения и его ассоциация с полиморфными вариантами гена HTR2A статистически значимых различий не выявил. Об отсутствии ассоциации с пищевым поведением и ожирением сообщалось в исследованиях T. Ando с соавт. в популяциях японцев и испанцев [30, 31]. С другой стороны, в работах [32–34] ассоциация с нарушенным ПП поведением установлена для аллеля А. Продолжение исследования рецепторов серотонина представляется актуальным при изучении пищевого поведения.
Наибольшее количество статистически значимых ассоциаций в настоящем исследовании выявлено для полиморфных локусов генов глутаматных рецепторов. Исследований глутаматергической системы по проблеме алиментарного ожирения немного. Так, в работе J. Wright с соавт. указывается на то, что системное введение антагонистов рецепторов глутамата N-метил-d-аспартатного типа (антагонистов NMDAr) повышает аппетит и увеличивает количество съедаемой пищи [35]. Установлено, что холецистокинин (CCK) путем активации желудочно-кишечных афферентов блуждающего мозга и антагонистов NMDA-рецепторов способствует быстрому насыщению и формированию состояния сытости. Это может свидетельствовать о роли глутаматергической системы в контроле потребления пищи. Установлено, что гены глутаматных рецепторов играют центральную роль в развитии синаптической пластичности (формировании памяти и процессов обучения), нейротоксичности, а также нейрональной выживаемости или смерти нейронов [7]. Так, например, нейрональный рецептор N-метил-D-аспартата (NMDAR) играет ключевую роль в патофизиологии шизофрении, биполярного расстройства, депрессии и других психоэмоциальных расстройств [6]. Установлено снижение экспрессии NMDAR рецепторов у пациентов с депрессивным синдромом.
Ген GRIN2B рецептора N-метил-d-аспартата (NMDA), расположен в 12p12, состоит из 13 экзонов. Кодирует субъединицу NR2, ионотропных глутаматных рецепторов, участвует в длительном потенцировании, зависящем от активности повышения эффективности синаптической передачи [6]. В настоящей работе также для носителей аллеля С локуса rs1805476 выявлена ассоциация с расстройством ПП по трем шкалам. Полиморфный локус rs1805476 является заменой в 3' области гена GRIN2B. Согласно базе RegulomeDB (Version1.1) (http://regulome.stanford.edu/) оценивали регуляторный показатель однонуклеотидного полиморфизма (ОНП). ОНП rs1805476 расположен в регионе, являющемся сайтом связывания с транскрипционными факторами. Данному полиморфному варианту соответствует коэффициент 5 и уровень scoro равный 0.00143, однако эти значения отражают низкий регуляторный потенциал. Вместе с тем известно, что ОНП rs1805476 и rs1805502 гена GRIN2B находятся в неравновесии по сцеплению D' = 0.9. В работе S.C. Weickert с соавт. показано, что полиморфный локус rs1805502 ассоциирован со сниженной экспрессией мРНК и уровнем белка. Вариабельность гена, кодирующего NR2B-субъединицу глутаматного NMDA-рецептора, может отрицательно влиять на экспрессию других субъединиц NMDAR [37].
Полиморфный вариант гена GRIN2B (rs2268132) связан со статусом курения и количественными показателями, отражающими интенсивность курения [38]. Полиморфный вариант гена GRIN1 (rs6293) ассоциирован с ограничительным пищевым поведением. Изучение полиморфизма rs6293 проводилось при исследовании заболеваний мозга, ассоциация была выявлена с возрастом манифестации у пациентов при болезни Гентингтона в турецкой популяции [39]. Интронный полиморфизм rs2195450 гена GRIA1 ассоциирован с риском развития мигрени особенно в популяциях Азии. Вероятно его ассоциация с заболеваниями объясняется тесным сцеплением с другим функционально значимым полиморфизмом, либо этот полиморфизм обусловливает вариативное посттранскрипционное редактирование белка, изменяющее скорость десенсибилизации рецептора [40].
Риск развития ожирения ассоциирован с аллелем С полиморфного локуса rs809993 гена GRIK5. Согласно базе RegulomeDB данному признаку соответствует коэффициент 5 – указание на то, что этот локус является местом связывания транскрипционных факторов.
Полученные результаты указывают на наличие ассоциации полиморфных вариантов генов глутаматных, серотониновых рецепторов и трансмембранного белка 18 с нарушением пищевого поведения и формирования ожирения.
Исследование частично финансировалось Российским фондом фундаментальных исследований (№ 20-013-00261) и Министерством науки и высшего образования Российской Федерации НИР № АААА-А16-116020350031-4.
Биологический материал (ДНК) для исследования взят из биологических материалов человека ИБГ УНЦ РАН, поддержанной программой биоресурсных коллекций ФАНО России (соглашение № 007-030164/2).
Все процедуры, выполненные в исследовании с участием людей, соответствуют этическим стандартам институционального и/или национального комитета по исследовательской этике и Хельсинкской декларации 1964 г. и ее последующим изменениям или сопоставимым нормам этики.
От каждого из включенных в исследование участников было получено информированное добровольное согласие.
Авторы заявляют, что у них нет конфликта интересов.
Список литературы
Вознесенская Т.Г. Расстройства пищевого поведения при ожирении и их коррекция // Ожирение и метаболизм. 2004. № 2. С. 2–6.
Bulik C., Sullivan P., Kendler K. Genetic and environmental contributions to obesity and binge eating // Int. J. Eat. Disord. 2003. V. 33. № 3. P. 293–298. https://doi.org/10.1002/eat.10140
Andreasen C.H., Andersen G. Gene–environment interactions and obesity – further aspects of genomewide association studies // Nutr. 2009. V. 25. № 10. P. 998–1003. https://doi.org/10.1016/j.nut.2009.06.001
Speliotes E.K., Willer C.J., Berndt S.I. et al. Association analyses of 249,796 individuals reveal 18 new loci associated with body mass index // Nat. Genet. 2010. V. 42. № 11. P. 937–948. https://doi.org/10.1038/ng.686
Thorleifsson G., Walters G.B., Gudbjartsson D. et al. Genome-wide association yields new sequence variants at seven loci that associate with measures of obesity // Nat. genet. 2009. V. 41. № 1. P. 18–24. https://doi.org/10.1038/ng.274
Georgi A., Jamra R.A., Klein K. et al. Possible association between genetic variants at the GRIN1 gene and schizophrenia with lifetime history of depressive symptoms in a German sample // Psych. Genet. 2007. V. 17. № 5. P. 308–310. https://doi.org/10.1097/YPG.0b013e3280c1e5fb
Metzler M. Mutations in NMDA receptors influence neurodevelopmental disorders causing epilepsy and intellectual disability // Clin. Genet. 2011. V. 79. № 3. P. 219–220. https://doi.org/10.1111/j.1399-0004.2010.01610
Shepherd G.M. The Synaptic Organization of the Brain. Oxford University Press. 2004.
Leigh P.N., Meldrum B.S. Excitotoxicity in ALS // Neurology. 1996. V. 47. № 6. Suppl. 4. P. 221S–227S.
Chapman A.G. Glutamate receptors in epilepsy // Prog. Brain Res. Els. 1998. V. 116. P. 371–383. https://doi.org/10.1016/s0079-6123(08)60449-5
Loopuijt L.D., Schmidt W.J. The role of NMDA receptors in the slow neuronal degeneration of Parkinson’s disease // Amino Acids. 1998. V. 14. № 1–3. P. 17–23. https://doi.org/10.1007/BF01345237
Arning L., Kraus P., Valentin S. et al. NR2A and NR2B receptor gene variations modify age at onset in Huntington disease in a sex-specific manner // Hum. Genet. 2007. V. 122. № 2. P. 175–182. https://doi.org/10.1007/s00439-007-0393-4
Tang J., Chen, X., Xu, X. et al. Significant linkage and association between a functional (GT) n polymorphism in promoter of the N-methyl-D-aspartate receptor subunit gene (GRIN2A) and schizophrenia // Neur. Let. 2006. V. 409. № 1. P. 80–82. https://doi.org/10.1016/j.neulet.2006.09.022
Seripa D., Matera M.G., Franceschi M. et al. Association analysis of GRIN2B, encoding N-methyl-D-aspartate receptor 2B subunit, and Alzheimer’s disease // Dem. Ger. Cog. Disord. 2008. V. 25. № 3. P. 287–292. https://doi.org/10.1159/000118634
Kochetova O.V., Avzaletdinova D.S., Korytina G.F. et al. The association between eating behavior and polymorphisms in GRIN2B, GRIK3, GRIA1 and GRIN1 genes in people with type 2 diabetes mellitus // Mol. Biol. Rep. 2020. V. 47. № 3. P. 2035–2046. https://doi.org/10.1007/s11033-020-05304-x
Загребаева О.Ю. Роль серотонинергической системы в развитии ожирения // Мед. новости. 2016. № 4. С. 259.
Namkung J., Kim H., Park S. Peripheral serotonin: a new player in systemic energy homeostasis //Mol. Cells. 2015. V. 38. № 12. P. 1023. https://doi.org/10.14348/molcells.2015.0258
Van Strien T., Frijters J.E., Bergers G.P. et al. The Dutch Eating Behavior Questionnaire (DEBQ) for assessment of restrained, emotional, and external eating behavior // Int. J. Eating Disorders. 1986. V. 5. № 2. P. 295–315. https://doi.org/10.1002/1098-108X(198602)5:2<295-AID-EAT2260050209>3.0.CO;2-T
Савчикова Ю.Л. Психологические особенности женщин с проблемами веса: Дис. … д. б. н. СПб. гос. ун-т, 2005. 225 с.
Slager S.L., Schaid D.J. Case-control studies of genetic markers: Power and sample size approximations for Armitage’s test for trend // Hum. Hered. 2001. V. 52. № 3. P. 149–153. https://doi.org/10.1159/000053370
Statistica v. 6.0 program (StatSoft Inc., USA) (http:// www.statistica.com).
Zhao H., Wilkinson A., Shen J. et al. Genetic polymorphisms in genes related to risk-taking behaviours predicting body mass index trajectory among Mexican American adolescents // Ped. Obes. 2017. V. 12. № 5. P. 356–362. https://doi.org/10.1111/ijpo.12151
Willer C.J., Speliotes E.K., Loos R.J. et al. Six new loci associated with body mass index highlight a neuronal influence on body weight regulation // Nat. Gen. 2009. V. 41. № 1. P. 25.https://doi.org/10.1038/ng.287
Almén M.S., Jacobsson J.A., Shaik J.H. et al. The obesity gene, TMEM18, is of ancient origin, found in majority of neuronal cells in all major brain regions and associated with obesity in severely obese children // BMC Med. Gen. 2010. V. 11. № 1. P. 58. https://doi.org/10.1186/1471-2350-11-58
Felix J.F., Bradfield J.P., Monnereau C. et al. Genome-wide association analysis identifies three new susceptibility loci for childhood body mass index // Hum. Mol. Gen. 2016. V. 25. № 2. P. 389–403. https://doi.org/10.1093/hmg/ddv472
Genis-Mendoza A.D., Ruiz-Ramos D., López-Narvaez M. et al. Genetic association analysis of 5-HTR2A gene variants in eating disorders in a Mexican population // Brain Beh. 2019. V. 9. № 7. P. e01286. https://doi.org/10.1002/brb3.1286
Rittenhouse P.A., Bakkum E.A., Levy A.D. et al. Central stimulation of renin secretion through serotonergic, noncardiovascular mechanisms // Neuroendocrinology. 1994. V. 60. № 2. P. 205–214. https://doi.org/10.1159/000126754
Rosmond R., Bouchard C., Björntorp P. Increased abdominal obesity in subjects with a mutation in the 5‑HT2A receptor gene promoter // Ann. N.-Y. Acad. Sci. 2002. V. 967. № 1. P. 571–575. https://doi.org/10.1111/j.1749-6632.2002.tb04319.x
Herbeth B., Aubry E., Fumeron F. et al. Polymorphism of the 5-HT2A receptor gene and food intakes in children and adolescents: The stanislas family study // Am. J. Clin. Nutr. 2005. V. 82. № 2. P. 467–470. https://doi.org/10.1093/ajcn.82.2.467
Ando T., Komaki G., Karibe M. et al. 5-HT2A promoter polymorphism is not associated with anorexia nervosa in Japanese patients // Psych. Genet. 2001. V. 11. № 3. P. 157–160. https://doi.org/10.1097/00041444-200109000-00008
Fuentes J.A., Lauzurica N., Hurtado A. et al. Analysis of the –1438 G/A polymorphism of the 5-HT2A serotonin receptor gene in bulimia nervosa patients with or without a history of anorexia nervosa // Psych. Genet. 2004. V. 14. № 2. P. 107–109. https://doi.org/10.1097/01.ypg.0000107933.32051.55
Gorwood P., Adès J., Bellodi L. et al. The 5-HT 2A− 1438G/A polymorphism in anorexia nervosa: A combined analysis of 316 trios from six European centres // Mol. Psych. 2002. V. 7. № 1. P. 90–94. https://doi.org/10.1038/sj.mp.4000938
Kang Q., Chen J., Yu S. et al. Association of the 5‑HT2A receptor gene promoter polymorphism-1438G/A with anorexia nervosa and psychopathological traits in the Chinese Han population: A preliminary study // Asia-Pacific Psych. 2017. V. 9. № 3. P. e12284. https://doi.org/10.1111/appy.12284
Ricca V., Nacmias B., Boldrini M. et al. Psychopathological traits and 5-HT2A receptor promoter polymorphism (–1438 G/A) in patients suffering from Anorexia Nervosa and Bulimia Nervosa // Neur. Let. 2004. V. 365. № 2. P. 92–96. https://doi.org/10.1016/j.neulet.2004.04.057
Wright J., Campos C., Herzog T. et al. Reduction of food intake by cholecystokinin requires activation of hindbrain NMDA-type glutamate receptors // Am. J. Physiol.-Regulatory, Integrative and Comparative Phys. 2011. V. 301. № 2. P. R448–R455. https://doi.org/10.1152/ajpregu.00026.2011
Гареева А.Э., Закиров Д.Ф., Хуснутдинова Э.К. Анализ ассоциации полиморфных вариантов гена GRIN2B с параноидной шизофренией и эффективностью терапии типичными нейролептиками у русских и татар из Республики Башкортостан // Генетика. 2013. V. 49. № 9. P. 1106–1106.https://doi.org/10.7868/s001667581308002x
Weickert C.S., Fung S.J., Catts V.S. et al. Molecular evidence of N-methyl-D-aspartate receptor hypofunction in schizophrenia // Mol. Psych. 2013. V. 11. № 18. P. 1185–1192. https://doi.org/10.1038/mp.2012.137
Корытина Г.Ф., Ахмадишина Л.З., Кочетова О.В. и др. Полиморфные варианты генов глутаматных (GRIK5, GRIN2B) и серотонинового (HTR2A) рецепторов ассоциированы с хронической обструктивной болезнью легких // Мол. биология. 2017. V. 51. № 4. P. 603–614. https://doi.org/10.7868/S0026898417040127
Tunal N.E. Huntington’s Disease: Molecular Pathogenesis and Current Models. London: IntechOpen, 2017. 152 p.
Kerner B., Jasinska A., De Young J. et al. Polymorphisms in the GRIA1 gene region in psychotic bipolar disorder // Am. J. Med. Gen. Part B: Neuropsych. Genet. 2009. V. 150. № 1. P. 24–32. https://doi.org/10.1002/ajmg.b.30780
Дополнительные материалы отсутствуют.
Пн.-пт.: 10.00-19.00