Резюме

Заден план

Оценихме връзките между единичните нуклеотидни полиморфизми и различните клинични параметри, свързани със захарен диабет тип 2 (T2DM), риск от затлъстяване и метаболитен синдром (MS) в казахстанска кохорта.

асоциация

Методи

Общо 1336 субекта, включително 408 пациенти с T2DM и 928 контролни субекта, бяха наети от амбулатория и генотипизирани за 32 полиморфизма, свързани преди това с T2DM и фенотипи, свързани със затлъстяването в други етнически групи. За проучвания за асоцииране са използвани хи-квадрат тест или точен тест на Фишер за биномни променливи. Проведена е логистична регресия за изследване на връзките между изследваните SNP и риска от развитие на T2DM, затлъстяване и МС след корекции за възрастта и пола.

Резултати

След изключване на четири SNP поради неравновесие на Харди-Вайнберг, бяха установени значителни асоциации в кохорти, съвпадащи с възрастта между T2DM и следните SNP: rs9939609 (FTO), rs13266634 (SLC30A8), rs7961581 (TSPAN8/LGR5) и rs1799883 (FABP2). В допълнение, изследването на общи несравними T2DM и контролни кохорти разкри значителни връзки между T2DM и SNPsrs1799883 (FABP2) и rs9939609 (FTO). Освен това, полиморфизмите в FTO гените са свързани с повишен риск от затлъстяване, докато полиморфизмите в FTO и FABP2 гените също са свързани с риска от развитие на МС в общо несравними кохорти.

Заключение

Потвърдихме връзките между полиморфизмите в рамките на SLC30A8, TSPAN8/LGR5, FABP2, и FTO гени и чувствителност към T2DM в казахстанска кохорта и разкри значителни асоциации с антропометрични и метаболитни черти. По-специално, FTO и FABP2 генните полиморфизми са значително свързани с чувствителността към МС и затлъстяването в тази кохорта.

Заден план

Захарният диабет тип 2 (T2DM) е най-широко разпространеното ендокринно заболяване и един от най-острите медицински и обществени проблеми, тъй като води до ранна инвалидизация и повишена смъртност от различни усложнения [1, 2]. В момента над 170 милиона души страдат от T2DM [3]. Според Казахстанската диабетна асоциация към края на 2013 г. са идентифицирани повече от 273 000 лица с диабет тип 1 или тип 2; това представлява 1,6% от населението на страната. Освен това T2DM е преобладаващата форма на диабет в Казахстан, тъй като е открита при 93% от пациентите с диабет [4].

T2DM е многофакторно заболяване; неговата патогенеза се характеризира с β-клетъчна дисфункция, придружена от намалена секреция на инсулин и β-клетъчна маса, повишена секреция на глюкагон, намален отговор на инкретин, увеличено производство на глюкоза в черния дроб, засилена реабсорбция на глюкоза, активирана липолиза, намалена абсорбция на глюкоза от мускулите и невротрансмитер дисфункции [5, 6]. Много проучвания разкриват връзки между T2DM и затлъстяването и метаболитния синдром (MS). Смята се, че генетичните вариации и факторите на околната среда допринасят за развитието на T2DM. Най-големият напредък в идентифицирането на генетични фактори, лежащи в основата на T2DM, е постигнат с помощта на проучвания за асоцииране в целия геном (GWAS) в различни популации [6]. Въпреки това, положителните асоциации трябва да бъдат оценени в други етнически популации, поради свързаните разлики в честотата на генетичните варианти, а също и поради разликите в приноса на факторите на околната среда [6–10].

В момента се смята, че повече от 100 генетични варианта са свързани с риска от развитие на T2DM. По-голямата част от тези гени влияят върху секрецията на инсулин [6, 11, 12], въпреки че точните молекулярни механизми, чрез които това се случва, остават до голяма степен неизвестни. Настоящото проучване има за цел да определи дали 32 генетични полиморфизми, предварително идентифицирани от GWAS и генни проучвания, използващи други етнически популации, са свързани с чувствителността към фенотипите, свързани със затлъстяването T2DMand в казахстанска кохорта. Различни клинични метаболитни фенотипове, свързани с T2DM, като индекс на телесна маса (BMI), кръвно налягане, обиколка на талията до бедрата, плазмени нива на глюкоза, холестерол, триглицериди (TG), липопротеини с ниска плътност (LDL), липопротеини с висока плътност ( HDL), С-пептид и гликозилиран хемоглобин (HbA1c) също бяха изследвани.

Методи

Субекти и клинични тестове

Наднорменото тегло и затлъстяването са определени съгласно критериите на СЗО, както следва: нормално тегло, 18,5 kg/m 2 ≤ индекс на телесна маса (BMI) 2; наднормено тегло, 25 kg/m 2 ≤ BMI ≤ 30 kg/m 2; затлъстяване, ИТМ> 30 kg/m 2. Наличието на поне три от следните компоненти, дефинирани МС (критерии ATPIII): централно затлъстяване (обиколка на талията (WC)> 88 cm при жените,> 102 cm при мъжете), хипертриглицеридемия (TG ≥1,6 mmol/L), HDL холестерол Таблица 1 Характеристика на избрани SNP

Статистически анализ

Количествените данни се представят като медиана и обхват, освен ако не е посочено друго, докато качествените данни се представят като проценти. Статистическият анализ беше извършен с помощта на софтуер R (версия 3.1.2, Фондация за статистически изчисления, Виена, Австрия) и софтуер Arlequin (версия 3.1.2, Университет в Берн, Берн, Швейцария) [17–19]. Съответствието на честотните разпределения на генотипа с равновесието на Харди-Вайнберг (HWE) беше оценено с помощта на критерия χ2 (α = 0,05, df = 2). За изследвания на асоцииране е използван хи-квадрат тест или точен тест на Фишер за биномни променливи. Проведена е логистична регресия, за да се определи връзката между изследваните SNP и риска от T2DM, затлъстяване и МС, след корекции за възрастта и пола. Съотношенията на коефициентите (OR) бяха изчислени и представени със стойности на 95% доверителен интервал (CI). За количествени непараметрични данни беше използван тестът за подписване на ранг на Wilcoxon за сравнение на променливите между две групи, а тестът на Kruskal-Wallis беше използван, когато променливите бяха сравнени между три групи. Разликите се считат за статистически значими, ако P

Резултати

Общи T2DM и контролни кохорти

Изходните клинични характеристики на 1336 субекта (928 контролни субекта и 408 индивида с T2DM) са изброени в таблица 2. В контролната група имаше 257 мъже и 671 жени (средна възраст 32 [диапазон, 18–61] години, медиана ИТМ 23,0 [ диапазон, 15,1–54,0] kg/m 2, средна плазмена глюкоза на гладно 4,9 [диапазон, 3,2–7,8] mmol/L). Групата с T2DM се състои от 182 мъже и 226 жени (средна възраст 59 [диапазон, 29–84] години, медиана на ИТМ 29,3 [диапазон, 18,2–47,6] kg/m 2, средна плазмена глюкоза на гладно 9,6 [диапазон, 3,6–30,5] mmol/L). С изключение на височината, всички измерени параметри се различават значително между пациентите и контролните субекти.

Съответстващи на възрастта T2DM и кохорти за контрол

T2DM обикновено се развива при индивиди на средна възраст и по-възрастни. Тъй като контролната група се състоеше от субекти, по-млади от тези в групата с T2DM, за да се избегне пристрастие (т.е. включването на млади контроли с генетични рискови фактори за развитие на T2DM), подгрупа от контролни субекти беше съпоставена по възраст с субекти с диабет (н = 141 контроли и н = 223 случая) възможно най-близо, със средна възраст 52 години в контролната група и 53 години в групата на T2DM.

Клиничните и биохимичните характеристики на възрастово съвпадащите субекти на изследване са изброени в Таблица 3. Средното тегло на възрастово съвпадащите субекти от групата на T2DM (82 [диапазон, 46–135] kg) е по-високо от това на контролните индивиди, съответстващи на възрастта. В групата на T2DM стойностите за BMI, SBP, DBP, WC, плазмена глюкоза на гладно и TG са по-високи, докато нивата на HDL са по-ниски от тези в контролната група, съответстваща на възрастта. За разлика от тях, височината, нивата на общия холестерол и LDL, както и делът на мъжете са сходни между двете групи, съответстващи на възрастта.

Генетичен анализ на T2DM маркери във възрастовите и общите T2DM и контролни кохорти

Генотипизирахме 32 често срещани SNP (представляващи 25 гена/локуса), от които28 бяха в HWE (Допълнителен файл 1). Четири полиморфизма, които не отговарят на критериите на HWE, бяха изключени от последващи анализи. В съвпадащите с възрастта T2DM и контролни казахстански кохорти, логистичният регресионен анализ след корекции за възрастта и пола разкри четири SNP в четири отделни локуса, които бяха значително свързани с T2DM, както следва: rs9939609 (FTO), OR = 1,52, CI [1,03–2,26], P = 0,04; rs13266634 (SLC30A8), OR = 0,68, CI [0,49–0,93], P = 0,02; rs7961581 (TSPAN8/LGR5), ИЛИ = 1,54, CI [1,05–2,27], P = 0,03; rs1799883 (FABP2), ИЛИ = 1,51, CI [1,06–2,13], P = 0,02) (Таблица 4). В допълнение, два допълнителни SNP в рамките на FTO ген, rs3751812 и rs8050136, има тенденция да бъде свързан с T2DM (P Таблица 4 Асоциация на кандидат-SNP локуси с диабет тип 2 в възрастово съвпадащите казахстански кохорти

Генетичен анализ на ИТМ, затлъстяване и други метаболитни параметри в общата несравнима контролна кохорта

Асоциациите между ИТМ и SNP, за които е установено, че са свързани с T2DM (както беше споменато по-горе), бяха тествани в общата контролна група (Допълнителен файл 3). Данните от няколко индивида бяха изключени от анализи поради липсващи параметри и данни за генотипа. По този начин, за FTO rs3751812 (P = 0,046) и FTO rs8050136 (P = 0,03), най-високите стойности на ИТМ са идентифицирани съответно при носители на TT и AA генотип. SBP беше по-висока (P = 0,046) и нивата на HDL са по-ниски (P = 0,02) за FABP2 rs1799883 TT генотипове (допълнителни файлове 4 и 5) в сравнение с тези параметри при не-носители. Полиморфизми в рамките на FTO гени също са свързани с нивата на LDL (rs3751812: P = 0,04; rs8050136: P = 0,03; rs9939609: P = 0,02) (Допълнителен файл 6) и нива на холестерол (rs9939609: P = 0,04) (Допълнителен файл 7). Не са открити обаче връзки с нивата на TG и HbA1c за нито един от шестте изследвани SNP (данните не са показани).

Няколко проучвания показват, че затлъстяването вероятно ще бъде основен рисков фактор за появата на T2DM. Затова тествахме връзката между всички 28 SNP и състоянието на затлъстяването (Допълнителен файл 8). След корекции за възраст и пол, и като се вземат предвид само екстремни стойности на ИТМ (т.е. 30), само FTO полиморфизмите са свързани с риск от затлъстяване (rs3751812: OR = 1,51, CI [1,14–1,99], P = 0,003, мощност = 72%; rs850136: ИЛИ = 1,52, CI [1,15–2,01], P = 0,003, мощност = 74%; rs9939609: ИЛИ = 1.44, CI [1.09–1.92], P = 0,01, мощност = 60%).

И накрая, 1336 субекти бяха разделени на две групи според наличието или отсъствието на МС; 489 не са имали T2DM и MS (контролна група), а 208 са имали поне три компонента на MS (пациенти). Свързан е рискът от развитие на поне три компонента на МС FTO полиморфизми (rs3751812: OR = 1,49, CI [1,04–2,14], P = 0,03, мощност = 61%; rs8050136: ИЛИ = 1,52, CI [1,06–2,19], P = 0,02, мощност = 65%; rs9939609: ИЛИ = 1,59, CI [1.10–2.32], P = 0,01, мощност = 72%) и FABP2 полиморфизъм (rs1799883: OR = 1,65, CI [1,16–2,38], P = 0,006, мощност = 82%; Допълнителен файл 9).

Сравнение на честотите на алелите в казахстанското население с данните за населението от базата данни HapMap

Също така сравнително анализирахме разликите в честотата на алелите между казахстанското население и популациите от различен етнически произход (изброени по-долу), представени в базата данни HapMap: африканци (йоруба в Ибадан, Нигерия; Luhya в Webuye, Кения); Американци от африкански произход (Югозападна САЩ); Масаи (Кинаява, Кения), американци (мексиканци в Лос Анджелис, САЩ), азиатци (гуджарати индийски от Хюстън, САЩ, хан китайци в Пекин, Китай; китайско население в Метрополитън Денвър, САЩ; японци в Токио, Япония) и европейци (Жители на Юта със северно и западноевропейско потекло, САЩ; Тоскани, Италия; Таблица 5).

Както се очакваше, бяха открити значителни разлики в честотата на алелите между казахи и представители на други етнически групи за голям брой SNP (Таблица 5). За афро-американската популация са налични данни за генотипа само за 25 от 28 изследвани SNP. Алелните честоти на 22 от тези 25 SNP са значително различни от тези на казахстанското население. За белите хора има данни за генотипа за 27 SNP. Алелните честоти на 17 SNP са значително различни при кавказците и казахстанците. За азиатските популации са налични и данни за генотипа за 27 от 28 изследвани SNP. Алелните честоти на 18 от тези 27 SNP са значително различни в сравнение с тези на казахстанското население.

Дискусия

В настоящото проучване разгледахме дали генетичните варианти, съобщени по-рано [8, 12, 23–43], свързани с чувствителността към T2DM, затлъстяването и МС в други етнически групи, също са свързани със свързани със затлъстяването фенотипи и/или заболявания в казахстанска кохорта. Казахстанците са тюркоезични хора, които живеят в няколко страни от Централна Азия, включително Казахстан, Узбекистан, Киргизстан, както и в Русия, Монголия и Китай. От историческа гледна точка и поради оскъдните генетични данни се предполага, че казахстанското население се е формирало в резултат на смесване на европейско и азиатско население [23, 24].

Доколкото ни е известно, това е първото проучване, показващо значителни връзки между генетичните полиморфизми в рамките SLC30A8, TSPAN8/LGR5, FABP2, и FTO гени и чувствителност към T2DM в групи, съобразени с възрастта, включително казахстански субекти. Също така установихме, че SNP в FTO и FABP2 са значително свързани с податливостта към МС. И накрая, SNP в FTO беше установено, че са значително свързани с ИТМ и податливостта към затлъстяване в общата несравнима контролна група.

Алелът rs13266634 T в SLC30A8 беше показано, че има защитен ефект срещу T2DM в казахстанска кохорта, съвпадаща по възраст и пол (OR = 0,68). Тези резултати са в съгласие с резултатите от няколко мащабни проучвания, предполагащи участието на SLC30A8 в развитието на T2DM [7, 44, 45]. Поради това се изказва хипотезата, че SLC30A8 генният продукт регулира концентрацията на цинкови йони в β-клетките, тъй като цинкът има важна роля в регулирането на зреенето, съхранението и секрецията на инсулин от тези клетки [46]. Сравнителният анализ на честотите на алелни rs13266634 показа значителни разлики между казахстанското население и повечето други групи от популацията от базата данни HapMap, с изключение на азиатските популации. Също така наблюдавахме значителна връзка между TSPAN8/LGR5 rs7961581 и T2DM (ИЛИ = 1,54) в нашата кохорта, съвпадаща с възрастта. Това беше в съответствие с проучването на Zhou et al. [47], които съобщават за подобна асоциация в японско и китайско население [47]. Интересното е, че честотите на алелите rs7961581 в казахстанското население не се различават от тези в японското и китайското население. В настоящото проучване обаче тези асоциации не са открити в общите несравними T2DM и контролни кохорти.

В настоящото изследване полиморфизмите в FTO Установено е, че генът (rs3751812, rs8050136 и andrs9939609) е значително свързан с ИТМ, затлъстяване, MS, LDL и нивата на холестерола в общата контролна казахстанска кохорта. Тези резултати са в съответствие с тези от предишни проучвания, предполагащи участието на този ген в липидния метаболизъм [51, 52], затлъстяването, T2DM [51-54] и МС при различни популации [55-57]. Нашият размер на извадката (н = 838) имаше стойности на мощност от 72%, 74% и 60% за откриване на връзки между състоянието на затлъстяване и rs3751812 (OR = 1,51), rs8050136 (OR = 1,52) и rs9939609 (OR = 1,44), съответно. Освен това, размерът на извадката (н = 697) разрешено за откриване на асоциации между rs3751812 (OR = 1,49), rs8050136 (OR = 1,52) и rs9939609 (OR = 1,59) и MS със стойности на мощност съответно 61%, 65% и 72%.

FTO полиморфизмите също са значително свързани с T2DM в съвпадащите с възрастта T2DM и контролни кохорти (Таблица 4), както и в общите T2DM и контролни кохорти (мощност> 90%; Допълнителен файл 2). В продължение на много години се предполага, че FTO може да играе важна роля в контрола на енергийните разходи и може също да участва в енергийната хомеостаза. Точната функция на FTO ген и молекулярните механизми, свързващи тези некодиращи варианти със затлъстяването, остават неизвестни. Интересното е, че въпреки че IRX3 генът се намира на половин милион базови двойки далеч от FTO генен локус, наскоро беше показано, че регионите на FTO ген, които са свързани със затлъстяването, физически взаимодействат с IRX3 ген промотор; следователно е възможно IRX3 генът е свързан и със затлъстяването [58].

В настоящото изследване генетичните полиморфизми в CDKN2A/B, HHEX, TCF7L2, KCNJ11, CDKAL1, JAZF1, CDC123/CAMK1D, BCL11A, NOTCH2, THADA, LEPR, ADAM30, VEGFA, ADRB2, ADRB3, PPARG, PPARGC1A, GCKR, и MADD гените не са свързани значително с T2DM риск, МС, затлъстяване или с количествени метаболитни характеристики (TG, холестерол, LDL, HDL), кръвно налягане или ИТМ. Въпреки че много проучвания демонстрират значителни връзки между варианти на тези гени и някои фенотипи, свързани с T2DM и/или затлъстяване [8, 12, 26, 27, 29, 33, 34, 35–38], други доклади не успяват да идентифицират такива асоциации [42, 59]. Отрицателните констатации в нашата казахстанска кохорта могат потенциално да се обяснят с различна честота на алелите в различните етнически групи и/или факта, че един и същ полиморфизъм може да има различно въздействие върху чувствителността към болести в различни популации, състоящи се от различни етнически групи, и/или недостатъчна мощ на настоящото проучване за откриване на такива разлики.

Заключение

В заключение потвърдихме демонстрираните преди това връзки между полиморфизмите в SLC30A8, TSPAN8/LGR5, FABP2, и FTO и T2DM в казахстанска кохорта. Интересното е, че полиморфизмите в FTO са били значително свързани с чувствителност към МС и затлъстяване, по-висок ИТМ, по-ниски концентрации на HDL и по-висок SBP в нашата контролна група. Доколкото ни е известно, това е първото изследване на асоциацията, оценяващо как генните варианти влияят върху предразположението към метаболитни заболявания в казахстанска кохорта. Положителните резултати, както и отрицателните констатации от настоящото проучване трябва да бъдат потвърдени в по-големи кохорти от казахстански субекти.