Ожирение и гены. Какие гены вызывают ожирение?

Ожирение возникает по многим причинам, в том числе генетическим. По оценкам ученых, гены могут быть причиной почти 70% колебаний массы тела. Означает ли это, что гены несут ответственность за большинство случаев ожирения?

Читайте также: Что мы унаследовали от предков, или ГЕНЫ, отвечающие за наш темперамент, ... Ожирение - причины, лечение и последствия

Ожирение - это сложное хроническое заболевание, которое возникает из-за множества экологических, метаболических, психологических, гормональных и генетических причин. Наибольшее влияние на развитие ожирения оказывают факторы окружающей среды, в том числе, прежде всего, чрезмерное поступление обработанных пищевых продуктов с высоким содержанием калорий и низкой физической активностью, а также нарушения в работе гормонов голода и сытости. Однако научные исследования показывают, что гены также играют важную роль в возникновении ожирения. Мы предлагаем, как гены и их наследственность способствуют ожирению и каковы типы генетического ожирения.

Оглавление:

1. Ожирение и гены - что такое генетические полиформизмы?
2. Ожирение и гены - что такое генетические мутации?
3. Ожирение и гены - типы ожирения с генетическим фоном
4. Ожирение и гены - моногенное ожирение
5. Ожирение и гены - ожирение, связанное с генетическими синдромами
6. Ожирение и гены - полигенное ожирение
7. Ожирение и гены - что вызывает ожирение: гены или окружающая среда?
8. Ожирение и гены - молекулярная диагностика ожирения

Ожирение и гены - что такое генетический полиморфизм?

Генетические полиморфизмы, среди прочего Полиморфизмы одиночных нуклеотидов (SNP) Полиморфизмы одиночных нуклеотидов) это небольшие изменения в геноме. Следствием полиморфизма является появление различных вариантов генов в человеческой популяции. Это, в свою очередь, влияет на фенотип, то есть на то, как каждый из нас выглядит и реагирует на факторы окружающей среды. Таким образом, генетические полиморфизмы могут влиять на риск развития различных заболеваний, метаболизм микро- и макроэлементов, лекарств и даже частично определять психологические характеристики человека. Каждому полиморфизму присвоен идентификационный номер, который начинается с букв «rs», например, rs9939609 для полиморфизма гена. FTO.

Ожирение и гены - что такое генетические мутации?

Механизм образования полиморфизма и генетической мутации схож, то есть возникает из-за ошибок, допущенных при дупликации ДНК, но их последствия разные. Биологический эффект полиморфизма более тонкий, чем эффект мутации. Обычно это вызывает различную реакцию на факторы окружающей среды, например, на диету, устойчивость к токсинам. Поэтому говорят, что наличие определенного полиморфизма может предрасполагать нас, например, к ожирению или раку груди. Это, конечно, не означает, что мы должны заболеть этими болезнями. С другой стороны, генетические мутации обычно настолько вредны для организма, что очень часто приводят к серьезным наследственным заболеваниям. В отличие от полиморфизма эффект мутации необратим и не зависит от факторов окружающей среды. И хотя это разделение кажется очевидным и четким, ученым не всегда удается провести четкую грань между мутацией и генетическим полиморфизмом.

Ожирение и гены - типы ожирения с генетическим фоном

• Моногенное (изолированное) ожирение, то есть ожирение, вызванное мутацией в одном гене.
• Ожирение, связанное с генетическими синдромами, при которых ожирение является лишь одним из симптомов наследственного генетического нарушения.
• Полигенное ожирение (распространенное), т.е. вызванное наличием генетических полиморфизмов в нескольких генах, - наиболее распространенная форма ожирения с генетической основой.

«Гены ожирения» могут предрасполагать не только к ожирению. Немногие гены кодируют белки, отвечающие только за один биохимический путь, поэтому эффекты полиморфизма одного гена могут быть разнонаправленными. Следовательно, «гены ожирения» могут также предрасполагать к диабету 2 типа, нарушениям липидов, раку и сердечно-сосудистым заболеваниям.

Ожирение и гены - моногенное ожирение

Моногенное ожирение встречается только у нескольких процентов населения и приводит к ожирению III степени, так называемому. патологическое ожирение в раннем детстве. К настоящему времени описано несколько генов, мутации которых могут вызывать моногенное ожирение, а именно: LEP, LEPR, POMC, MC4R, PCSK1, SIM1, BDNF, NTRK2, GRHB. Эти гены кодируют белки, которые могут прямо или косвенно способствовать ожирению. Большинство из них относятся к так называемым система лептин-меланокортин, контролирующая чувство голода и сытости.

Наиболее изученными в контексте моногенного ожирения являются: gen LEP (англ. лептин) кодирование лептина и гена LEPR (рецептор лептина), кодирующий рецептор лептина. Лептин, или «гормон сытости», представляет собой молекулу, секретируемую жировыми клетками, и регулирует метаболизм, связанный с приемом пищи. Лептин действует на лептиновые рецепторы, расположенные в гипоталамусе, через которые подавляется рефлекс голода. Открытие роли мутаций лептина и его рецепторных генов в формировании моногенного ожирения было сделано благодаря наблюдениям на лабораторных мышах, у которых LEP и LEPR они были сильно повреждены. Было замечено, что у этих мышей был безудержный аппетит, что привело к крайнему ожирению. Более поздние исследования показали, что животные с мутацией гена LEP имели слишком низкий уровень лептина в крови и с генными мутациями LEPR были устойчивы к действию лептина.

Также у людей мутации в генах, связанных с лептином, приводят к почти полному отсутствию лептина в крови или устойчивости рецепторов лептина к его воздействию и, как следствие, к чрезмерному аппетиту и ожирению. Кроме того, у людей последствиями нехватки лептина являются нарушения поведения, иммунодефицит и высокий уровень инсулина в крови.

Другим важным геном, мутации которого нарушают путь лептин-меланокортин, является ген MC4R (англ. рецептор меланокортина 4), кодирующего рецептор меланокортина 4. Этот рецептор связывается с гормоном проопиомеланокортином, короче POMC. Стоит отметить, что мутации генов POMC проопиомеланокортин также вызывает моногенное ожирение. Люди с генными мутациями MC4R у них повышен аппетит, и они едят намного больше, чем люди без этой мутации. Кроме того, у них высокий уровень инсулина в крови.

Учитывая, что моногенное ожирение вызвано генетическими мутациями, нарушающими необратимо важные метаболические пути, варианты лечения ограничены. Исключение составляют люди с мутацией гена. LEPпотому что в этом случае дефицит лептина можно восполнить путем наружного введения гормона.

Ожирение и гены - ожирение, связанное с генетическими синдромами

Генетические синдромы, связанные с ожирением, представляют собой группу заболеваний, при которых ожирение является лишь одним из симптомов. Всего описано около 25 таких болезненных образований. Помимо ожирения для них характерны врожденные дефекты, умственная отсталость и специфические поведенческие расстройства. Генетические синдромы, связанные с ожирением, чрезвычайно редки и в основном вызваны обширными генетическими изменениями, включающими потерю или дублирование фрагментов хромосом. Хромосомы - это структуры, на которых расположены все гены в клетке, поэтому их повреждение приводит к отклонениям сразу во многих генах.

Наиболее часто встречается синдром Прадера-Вилли. Заболеваемость этим синдромом составляет 1: 10 000–50 000 рождений. Основная причина СПВ - потеря фрагмента хромосомы 15 (область 15q11-q13), унаследованного от отца. Такие большие генетические потери вызывают нарушение работы многих генов. Поэтому, помимо крайнего ожирения, люди с СПВ страдают пониженным мышечным тонусом (гипотония), плохой мимикой, чрезмерным аппетитом, умственной отсталостью и нарушениями сна. Вероятный механизм ожирения при этом синдроме - нарушение биохимических путей в гипоталамусе, связанных с секрецией грелина (так называемого «гормона голода»). Высокий уровень грелина у пациентов приводит к безудержному аппетиту.

Рекомендуемая статья:

Синдром Прадера-Вилли - причины, симптомы и лечение

Другой пример генетического синдрома, при котором ожирение является доминирующим симптомом, - это синдром Барде-Бидля.У пациентов с этим синдромом ожирение развивается в возрасте от 1 до 2 лет. Другие симптомы синдрома включают: наличие лишних пальцев рук и ног (полидактилия), дегенерация сетчатки глаза, умственная отсталость, нарушения развития половых органов и почек. Синдром вызван мутациями не менее 20 генов (в т.ч. BBS1, BBS2, BBS3, BBS4, BBS5, BBS6, BBS7, BBS8, BBS9, BBS10).

Рекомендуемая статья:

Ожирение и гены. Что такое синдром Барде-Бидля?

Другие описанные генетические синдромы, связанные с ожирением, включают:

• Синдром Коэна
• Синдром Бёрьесона-Лемана
• Синдром Альстрёма
• Синдром Симпсона и Голаби
• Синдром Карпентера
• Синдром Вильсона-Тернера
• Синдром Смита и Магениса
• синдром дисомии хромосомы 14

Ожирение и гены - полигенное ожирение

Открытие полигенного ожирения стало революционным, поскольку считается, что оно может составлять более 90% всех случаев ожирения. В очень крупных исследованиях с участием однояйцевых близнецов (то есть с одним и тем же геномом) было доказано, что на гены приходится почти 70% разницы в массе тела, измеряемой индексом массы тела (ИМТ). Тем не менее, подчеркивается, что при полигенном ожирении очень важно взаимодействие между «генами ожирения» и факторами окружающей среды, то есть образом жизни. Поэтому в данном случае речь идет о предрасположенности к ожирению. Другими словами, наличие неблагоприятных вариантов «генов ожирения» не означает, что мы должны стать полными. По этой причине исследование полигенного ожирения очень сложно, так как нелегко доказать причинно-следственную связь между конкретными генами и образом жизни.

Первым открытым и в то же время наиболее изученным геном, предрасполагающим к ожирению, является ген FTO (англ. ген, связанный с жировой массой и ожирением). Он кодирует фермент 2-оксоглутаратдеметилазу, который особенно экспрессируется в гипоталамусе и островках поджелудочной железы, что указывает на его важную роль в регуляции энергетического обмена в организме. Наличие неблагоприятного варианта полиморфизма гена rs9939609 FTO (так называемый вариант AA, который встречается у 16% европейцев) был связан с более высоким риском ожирения и диабета 2 типа по сравнению с типичными вариантами этого гена (так называемые варианты TT и TA). Хотя молекулярные механизмы, приводящие к такой предрасположенности, полностью не выяснены, исследования с участием детей доказали, что полиморфизмы генов FTO может повлиять, среди прочего о питании, особенно калорийном. Доказано, что дети с неблагоприятным вариантом гена FTOкоторые имели неограниченный доступ к высококалорийной пище, потребляли ее гораздо больше, чем дети с типичными продуктами.

Однако наиболее интересным аспектом стратегий лечения полигенного ожирения является «чувствительность» полиморфизмов генов. FTO для изменения образа жизни. Опубликованные метаанализы показали, что люди с ожирением с вариантом AA, помимо того, что они более предрасположены к неблагоприятным изменениям образа жизни и, следовательно, предрасположены к ожирению, могут более эффективно снижать массу тела путем введения соответствующей диеты и физической активности, чем люди с вариантами ТТ и ТА. Другие исследования показали, что у людей, перенесших бариатрическую операцию, изменчивость генов FTO он также может помочь поддерживать здоровую массу тела после операции.

Важный

Очень часто изменения генов, которые способствуют моногенному ожирению, могут быть вовлечены в формирование полигенного ожирения. Пример - gen MC4R. Разница в том, что при полигенном ожирении степень повреждения гена более мягкая, так как это вызвано полиморфизмом. Предполагается, что механизм, с помощью которого полиморфизмы генов MC4R На предрасположенность к ожирению влияют более частые перекусы между приемами пищи и склонность к перееданию. Варианты риска полиморфизма гена rs17782313 MC4R (Варианты CT и CC) были связаны с более высоким ИМТ как у детей, так и у взрослых, более частыми перекусами и тенденцией к употреблению высококалорийной пищи. Интересно, что было показано, что средиземноморская диета может ослабить влияние неблагоприятных вариантов обоих полиморфизмов генов. FTOи MC4R.

Вы это знаете...

Мы можем изменить наши гены своим образом жизни. Как ни абсурдно это звучит, открытия последних лет показывают, что это так! Так называемый эпигенетические модификации, которые являются своеобразным связующим звеном между генетикой и окружающей средой. Эпигенетические модификации могут буквально «включать» и «выключать» экспрессию определенных генов с помощью молекулярных химических меток. Самое главное, что эти типы изменений не меняют структуру ДНК, т.е.они не являются необратимой генетической мутацией, а подвергаются динамическим изменениям, особенно под влиянием факторов окружающей среды. Именно эпигенетические модификации могут быть вызваны образом жизни, изменяя, таким образом, риск ожирения и его осложнений.

Ожирение и гены - что вызывает ожирение: гены или окружающая среда?

Ответить на этот вопрос сложно. В случае моногенного ожирения и генетических синдромов, связанных с ожирением, факторы окружающей среды не будут влиять на фенотип ожирения так сильно (если вообще будут), как в случае полигенного ожирения, фенотип которого во многом зависит от взаимодействия с окружающей средой.

Привычки в еде особенно важны для развития ожирения и во многом определяются окружающей средой, в которой мы растем. Научные исследования показывают, что здесь очень важна роль родителей и передаваемые ими пищевые привычки. Подчеркивается, что это особенно относится к потреблению менее калорийных, но более питательных продуктов, таких как овощи, потребление которых определяется положительным или отрицательным опытом употребления этих продуктов. В отличие от высококалорийной пищи, например, сладостей, где врожденные предрасположенности играют большую роль.

Вы это знаете...

На пищевые привычки могут влиять гены, например, через чувство вкуса. Так называемый жирный ароматизатор, который может представлять собой шестой тип ароматизатора, распознающего жирные кислоты. Вкусовые ощущения, связанные с продуктами, богатыми жирами, могут привести к их избыточному поступлению в рацион и, следовательно, вызвать ожирение. На «вкус жира» может влиять полиморфизм генов. CD36 (англ. кластер дифференциации 36). Выделены три наиболее распространенных полиморфизма генов. CD36: rs1761667, rs1527483 и rs3840546. Было показано, что люди с вариантами GG и GA полиморфизма rs1761667 более чувствительны к «вкусу жира» и обладают способностью ощущать значительно более низкую концентрацию жирных кислот в пище, чем с вариантами AA, которые для достижения того же уровня вкусовых ощущений требуют гораздо более высокого содержания этого компонента в блюдах. . «Вкус жира» может косвенно влиять на пищевые привычки. Повышенная чувствительность к жирным кислотам в пище связана с меньшим поступлением в рацион продуктов с высоким содержанием жиров и более низким индексом ИМТ.

Исследования показали, что также формы проведения свободного времени, такие как просмотр телевизора, могут усилить негативный эффект «генов ожирения». Конечно, это предполагает не взаимодействие генов со временем, проведенным за просмотром телевизора, а взаимосвязь между тем, как люди проводят время (в данном случае не очень активными) с повышенным риском ожирения. Другие исследования показали, что люди, которые предпочитают эту форму проведения свободного времени, также едят более калорийную и нездоровую пищу.

Большинство специалистов подчеркивают, что, в конце концов, ключевую роль в эпидемии ожирения играют факторы окружающей среды. Объясняя это прежде всего тем фактом, что наши гены не меняются так быстро, как образ жизни, который мы ведем в настоящее время. Ранее упомянутые полиморфизмы генов являются примером FTO, где во многих исследованиях было показано, что предрасположенность к ожирению можно преодолеть с помощью соответствующей диеты и физической активности.

Ожирение и гены - молекулярная диагностика ожирения

Молекулярные тесты на генетическую основу ожирения можно проводить в любом возрасте, поскольку наш геном не меняется на протяжении всей нашей жизни. При принятии решения о проведении теста важен подробный семейный анамнез, поскольку он может указывать на наследственную природу ожирения. Если помимо ожирения у пациента есть другие серьезные нарушения, например умственная отсталость, это может указывать на генетический синдром, связанный с ожирением. При диагностике генетических синдромов, связанных с ожирением, используются цитогенетические методы для оценки структуры и количества хромосом в клетке. Когда исследование исключает генетические синдромы, важна также история питания и привычек. Если это указывает на чрезмерное потребление калорий при низкой физической активности, следует учитывать полигенное ожирение. В этом случае может быть проведено тестирование на генетические полиморфизмы, например, гены. FTO или MC4Rчто может подтвердить предрасположенность к ожирению.

Тесты на наличие мутаций и полиморфизмов проводят методами молекулярной биологии, в основном на основе полимеразной цепной реакции (ПЦР). Наиболее распространенным является секвенирование по Сэнгеру. Анализы можно проводить в специализированных больницах, где есть генетические лаборатории. Кроме того, на рынке есть несколько коммерческих компаний, которые проводят генетические тесты на «гены ожирения». Полученный результат необходимо проконсультировать у специалиста по медицинской генетике для оценки клинической значимости обнаруженной генетической мутации / полиморфизма.

Литература:
1. Abete I. et al. Различные диетические стратегии для похудения при ожирении: роль энергии и содержания макроэлементов. «Нутр Рес Рев» 2006, 19, 5–17.
2. Fenech M. et al. Нутригенетика и нутригеномика: точки зрения на текущее состояние и приложения в исследованиях и практике питания. "J Nutrigenet Nutrigenomics" 2011, 4, 69–89.
3. Фрайлинг Т.М. и другие. Распространенный вариант гена FTO связан с индексом массы тела и предрасполагает к ожирению у детей и взрослых.. «Наука» 2007, 316, 889–894.
4. Барчик А. и др., Генетика ожирения - патогенез, клинико-диагностические аспекты. Медицина периода развития, 2017; XXI, 3, 186-202.
5. Maes H. et al. Генетические факторы и факторы окружающей среды в относительной массе тела и ожирении человека. Behav. Genet. 1997; 27: 325–351.
6. Męczekalski B. et al. Роль генов в ожирении. Современные взгляды, патогенез, клинические аспекты. Эндокринология, ожирение и метаболические нарушения 2008, 5 (1), 27-37.
7. Hinney A. et al. От моногенного к полигенному ожирению: последние достижения. Eur Детская подростковая психиатрия. 2010 Март; 19 (3): 297-310.
8. Сэвидж С.Дж. и другие. Влияние родителей на пищевое поведение. Зачатие до подросткового возраста. Этика J Law Med. 2007; 35 (1): 22–34.
9. Hinney A. et al. От моногенного к полигенному ожирению: последние достижения. Eur Детская подростковая психиатрия. 2010 Март; 19 (3): 297-310.
10. Xi B. et al. Связь между общим полиморфизмом гена MC4R и риском ожирения: систематический обзор и метаанализ. "PLoS One" 2012, 7 (9), e45731.
11. Ortega-Azorín C. et al. Связь полиморфизмов FTO rs9939609 и rs17782313 MC4R с сахарным диабетом 2 типа модулируется диетой и выше, когда соблюдение схемы средиземноморской диеты низкое.. «Кардиоваск Диабетол» 2012, 6 (11), 137.
12. Qi Q. et al. Просмотр телепередач, физическая активность в свободное время и генетическая предрасположенность по отношению к индексу массы тела у женщин и мужчин. Тираж. 2012 9 октября; 126 (15): 1821-7.
13. Винтовка К. Генетика вкуса. Могут ли гены определять пищевые привычки? Современная диетология 11/2017.

Важный

Poradnikzdrowie.pl поддерживает безопасное лечение и достойную жизнь людей, страдающих ожирением.
Эта статья не содержит материалов, дискриминирующих или клеймящих людей, страдающих ожирением.