Лу Ци

отдел по хранене, Харвардско училище за обществено здраве, Бостън, Масачузетс, САЩ

b Чанинг Отдел по мрежова медицина, Медицински отдел, Болница Brigham and Women’s и Медицинско училище в Харвард, Бостън, Масачузетс, САЩ

Резюме

Цел на прегледа

Целта на този преглед е да обобщи последните постижения в изследванията на диетични фактори, генетични фактори и техните интерактивни ефекти върху затлъстяването и загубата на тегло.

Последни открития

Дори при огромно количество проведени изследвания, противоречията все още изобилстват относно относителната ефективност на различни диети за отслабване. Неотдавнашният напредък в проучванията за асоцииране в целия геном направи голям напредък в разкриването на генетичната основа на регулиране на телесното тегло. В бъдещите кохорти се появяват възпроизводими доказателства, които показват взаимодействие между генетични фактори и хранителни фактори, като подсладена захар напитка при затлъстяване. В рандомизирани клинични проучвания е установено, че генотиповете на индивиди променят диетичните интервенции за загуба на тегло, поддържане на теглото и промени в свързаните метаболитни характеристики като липиди, инсулинова резистентност и кръвно налягане. Въпреки това, репликацията, функционалното изследване и превеждането на констатациите в персонализирани диетични интервенции остават основните предизвикателства.

Обобщение

Появиха се предварителни, но обещаващи данни в подкрепа на взаимодействието между гените и диетите при определяне на загуба на тегло и поддържане; и проучванията в района имат голямо обещание за информиране на бъдещи персонализирани диетични интервенции за намаляване на затлъстяването и свързаните с това здравословни проблеми.

ВЪВЕДЕНИЕ

Затлъстяването става все по-сериозен здравен проблем в целия свят [1]. Смята се, че ескалиращата епидемия от затлъстяване до голяма степен се дължи на забележим преход от „традиционни“ към „обезогенни“ модели на околната среда, характеризиращи се с увеличен достъп до силно вкусни, калорични храни и напитки, както и от заседнал начин на живот [2,3].

Като едно от основните усилия в борбата срещу бързото нарастване на затлъстяването и съпътстващите заболявания като диабет тип 2, сърдечно-съдови заболявания и някои видове рак, се предлагат различни диетични интервенции за подобряване на загубата на тегло и дългосрочното поддържане на теглото [4,5] . Въпреки че тези диети обикновено не показват значителна разлика в ефективността при загуба на тегло, в отговора на участниците е забелязана значителна интериндивидуална хетерогенност; и натрупването на доказателства предполага, че геномният състав може поне отчасти да обясни такава променливост [6-8]. През последните няколко години, разследванията на целия геном са идентифицирали няколко десетки варианта, свързани с телесното тегло и затлъстяването [9,10]. Интересното е, че тези открития предполагат, че пътищата на неврологична регулация на апетита и приема на храна са силно ангажирани, осигурявайки биологична основа за потенциалните взаимодействия между генетични фактори и диетични фактори при определяне на телесното тегло [11]. В съответствие с тези констатации, наскоро появилите се данни както от наблюдателни проучвания, така и от рандомизирани контролирани проучвания (RCT) показаха обещаващи доказателства в подкрепа на потенциалните взаимодействия между гените и диетите при затлъстяване и загуба на тегло [8,12▪▪, 13 cross.tv].

Целта на настоящия преглед е да обобщи скорошната литература за взаимодействията между гените и диетите във връзка със затлъстяването, загубата на тегло и поддържането. Прегледът ще разгледа накратко и потенциалните предизвикателства, които се крият в района и бъдещите насоки.

КЛЮЧОВИ ТОЧКИ

Както диетичните, така и генетичните фактори влияят върху затлъстяването и загубата на тегло чрез интерактивен начин.

Проучването на взаимодействията между гени и диети в големи перспективни кохорти и рандомизираните клинични проучвания са основни и допълващи подходи.

Персонализираната диетична интервенция за отслабване и поддържане носи големи обещания за постигане на по-ефективна профилактика и лечение при затлъстяване и свързани метаболитни нарушения.

ДИЕТА И ОТСЛАБВАНЕ

Традиционно диетите с ограничена енергия обикновено се предписват за лечение на отслабване [14]. През последните години се съсредоточи значително върху профила на макронутриентите на диетата при усилване на загубата на тегло и поддържането [15-17]. В мета-анализ на 33 RCT и 10 кохортни проучвания, Hooper et al. [18] съобщават, че по-ниският общ прием на мазнини е довел до умерена, но значителна загуба на тегло при възрастни с прием на изходни мазнини от 28–43% от енергийния прием и продължителност от 6 месеца до над 8 години. В друг мета-анализ, включващ 1141 пациенти със затлъстяване, беше установено, че диетата с ниско съдържание на въглехидрати е свързана с приблизително 7 кг намаляване на телесното тегло [19]. Последните данни сочат, че диетата с високо съдържание на протеини (25–35% от енергията) и ниско съдържание на мазнини може да увеличи загубата на телесна мазнина, да увеличи ситостта и да подобри сърдечно-съдовите рискови фактори. Wycherley et al. [20] проведе системен преглед на съотношението въглехидрати и протеини при диети с ниско съдържание на мазнини. В сравнение със стандартната протеинова диета с енергийно ограничение, изокалорично предписаната диета с високо съдържание на протеини осигурява умерени ползи за намаляване на телесното тегло, мастната маса.

Sacks et al. [6] сравнява четири популярни диети за отслабване, различни по мазнини, протеини или въглехидрати в 2-годишно интервенционно проучване на 811 участници с наднормено тегло или затлъстяване. Тези диети изглежда не се различават значително при насърчаването на загуба на тегло. При пациенти с диабет Ajala et al. [21] сравнява 20 RCT, които оценяват различни диети с интервенции най-малко 6 месеца; и установи, че диетите с ниско съдържание на въглехидрати и средиземноморието водят до по-голяма загуба на тегло (съответно -0,69 кг и -1,84 кг).

В допълнение, няколко диетични фактора са свързани с намаляване на телесното тегло. Например високият прием на пълнозърнести храни постоянно се свързва с по-нисък ИТМ и намален риск от затлъстяване, въпреки че данните от клиничните проучвания все още са оскъдни и противоречиви [22]. Установено е също така, че млечните продукти улесняват загубата на тегло при няколко краткосрочни РКИ, въпреки че ефектите са умерени [23]. В допълнение, две скорошни RCT показаха, че намалената консумация на подсладени захарни напитки (SSB) насърчава загубата на тегло при деца [24,25]. Въпреки това, дори и при огромно количество проведени изследвания, противоречията все още изобилстват относно относителната ефективност на различни диети за отслабване.

ГЕНЕТИКА НА ЗАТЪЛВАНЕТО И ОТСЛАБВАНЕТО

гени

Размерите на ефекта и честотата на рисковите алели на установените SNP, свързани с ИТМ и затлъстяването.

Проведени са две GWAS за загуба на тегло след операция на стомашен байпас. В едно проучване на 693 лица, подложени на операция на стомашен байпас на Roux-en-Y (RYGB) с репликация в независима популация от 327 лица, подложени на RYGB, Hatoum et al. [28] идентифицира локус на хромозома 15, който е свързан със загуба на тегло след RYGB. В друго дори по-малко проучване (n = 258) бяха идентифицирани няколко допълнителни локуса [29]. Въпреки това, докладваните асоциации не достигат широко признато общо-геномно ниво (напр. P от 5 × 10 -8), което поражда опасения относно потенциално фалшиво положителни находки. Очевидно е, че широкомащабното сътрудничество на множество опити за отслабване е от съществено значение за подобряване на способността за изследване за идентифициране на нови генетични локуси. Към днешна дата няма GWAS за загуба на тегло, причинена от диетична намеса. Освен това малко се знае за функцията на генетичните варианти, които са идентифицирани.

ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ НА ГЕН-ДИЕТА ВЪРХУ ЗАТЪЛВАНЕТО ПРИ НАБЛЮДЕНИЯ

Общоприето е, че хранителните фактори и генетичните фактори не могат да влияят независимо на телесното тегло. Вместо това тези фактори могат да си взаимодействат помежду си [8,30,31]. При популационни проучвания обаче откриването на взаимодействия между гени и диети е объркано. Статистическите модели за тест за взаимодействие обикновено се опитват да опростят сложните биологични събития и следователно могат да се представят неадекватно при улавяне на разнообразните модели на взаимодействия между гени и диети. В допълнение, по-голямата част от предишните проучвания са недостатъчни поради относително малък размер на извадката и дизайн на напречното сечение и са обект на потенциални пристрастия като объркване и обратна причинно-следствена връзка. Тези ограничения могат отчасти да обяснят повечето от съобщените по-рано взаимодействия между гени и диети, които не са възпроизводими [8,31,32].

В нашия неотдавнашен анализ [12▪▪], за първи път тествахме взаимодействията ген-диета в множество потенциални кохорти с дизайн на репликация. Проучването оценява взаимодействията между приема на SSB и генетичната податливост към затлъстяване (оценено на 32 локуса, свързани с ИТМ) във връзка с ИТМ и затлъстяване сред три кохорти - здравното проучване на медицинските сестри, последващото проучване на здравния специалист и здравето на генома на жените Проучване. Наблюдавахме насочено последователни взаимодействия между генетичната чувствителност и SSB. В трите кохорти, взети заедно, събраните относителни рискове (95% CI) за инцидентно затлъстяване на нарастване от 10 рискови алела са 1,34 (1,16–1,52), 1,58 (1,30–1,87), 1,52 (1,21–1,83) и 3,24 (1,90 –4,58) в четирите категории прием на SSB (P за взаимодействие 15 g фибри на 1000 kcal). Констатациите обаче не са били възпроизведени в DPP. Авторите предполагат, че това може да се дължи на факта, че увеличеният прием на фибри не е част от DPP. В последващо проучване на 304 участници от TULIP беше установено, че генотипът на CCF7L2 SNP е свързан със значително по-голяма загуба на тегло при участници с висок прием на фибри, но не и при тези с нисък прием на фибри [36]. Тези данни подчертават значението и предизвикателствата при възпроизвеждането на взаимодействията между гените и диетата при РКИ.

ПОДДРЪЖКА НА ГЕНОТИП И ОТСЛАБВАНЕ

Отдавна е отбелязано, че поддържането на тегло след умишлено отслабване е трудно постижимо. Въпреки че диетичните ограничения и/или повишената физическа активност обикновено могат да доведат до загуба на тегло малко след интервенцията, част от участниците възвръщат телесното си тегло по-късно по време на интервенцията и повечето от тях възстановяват теглото си след интервенцията. Физиологичната адаптация към загуба на тегло, насърчаваща възстановяването на телесното тегло, включително промени в енергийните разходи, метаболизма на субстрата и секрецията на хормони в регулирането на апетита, е основна пречка [37]. Поддържането на загуба на тегло е особено предизвикателство в „обезогенната“ среда, която преобладава в много от развитите и бързо развиващите се страни.

Look Action for Health in Diabetes е рандомизирано проучване за определяне на ефектите от подкрепата и образованието за диабет (DSE) и интензивна интервенция в начина на живот (ILI), което комбинира модификация на диетата и повишена физическа активност, предназначени да доведат до средно 7% загуба на тегло и поддържане, върху сърдечно-съдовата заболеваемост и смъртност при 5145 етнически разнообразни участници с наднормено тегло и затлъстяване с диабет тип 2. McCaffery et al. [40] изследва взаимодействието между 13 предразполагащи към затлъстяване полиморфизми в осем гена и рандомизирано рамо за лечение при прогнозиране на промяна на теглото на 1-ва година и възстановяване на теглото на 4-та година сред лица, загубили 3% или повече от изходното си тегло до 1-ва година. беше установено, че FTO SNP rs3751812 показва значителна прогноза в DSE група (P = 0,005), но не и в ILI група.

ГЕНОТИП И ОТСЛАБВАНЕ НА МЕТАБОЛИЧНИ ЧЕРИ

Затлъстяването е основен рисков фактор за различни метаболитни нарушения; и загубата на тегло е свързана с подобряване на метаболитните профили в много интервенционни проучвания [4,41]. Неотдавнашно проучване предполага, че промяната на траекторията на метаболитните маркери е показала различни модели и може да не е успоредна на циклирането на загуба на тегло и възстановяване [42].

В проучването Pounds Lost сме докладвали за взаимодействия между диетична интервенция и генетични варианти във връзка с няколко метаболитни признака (Таблица 1) [13 cross.tv, 33–36,38–40,43 cross.tv, 44 cross.tv▪, 45,46,47 ▪, 48 cross.tv, 49] В едно проучване открихме, че T алелът на GIPR SNP rs2287019 е свързан с по-голямо намаляване на глюкозата на гладно, инсулина на гладно и HOMA-IR (всички P 0,05 за всички, с изключение на едно сравнение), което предполага генетично консултирането не променя съществено мотивацията за самоотчитане или спазването на програмата за превенция. Забележително е обаче, че размерът на изследването е относително малък; и остава неясно как генетичната информация ще бъде преведена на общите пациенти по отношение на нейната интерактивна връзка с модификациите на диетата/начина на живот и въздействието върху подобряването на здравето. Понастоящем липсват подобни изследвания, разглеждащи генетично консултиране относно диетични интервенции, насочени към загуба на тегло, но спешно необходими.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Колекция от диетични фактори е свързана със затлъстяването и загубата на тегло. Въпреки това остава неясно по отношение на ефективните диети за отслабване и поддържане. През последните няколко години генетичните изследвания постигнаха голям напредък в идентифицирането на варианти в човешкия геном, които влияят върху регулирането на телесното тегло; и нововъзникващите проучвания показват доказателства за взаимодействия между генетични фактори и диетични фактори при затлъстяване, загуба на тегло и поддържане. Тези открития отвориха нов път за по-обширни разследвания на взаимодействията между гените и диетите в бъдеще. Обикновено много продуктивна следваща стъпка би била да се извърши анализ на целия геном в добре подсигурените рандомизирани проучвания за диетична интервенция. Необходими са и функционални проучвания, за да се даде представа за потенциалните механизми, лежащи в основата на взаимодействията между генетични и диетични фактори.

Една от крайните цели на изучаването на взаимодействието ген-диета е да се разработят персонализирани диетични интервенции, базирани на генетични профили, които са по-добре съобразени с нуждите на индивидите. Разбирането на взаимодействията между гените и диетите във връзка със загуба на тегло носи големи обещания за осигуряване на по-ефективна профилактика и лечение на затлъстяването и свързаните с него метаболитни нарушения.

Благодарности

Това проучване беше подкрепено от безвъзмездни средства от Националния институт за сърцето, белите дробове и кръвта (> HL071981), Националния институт по диабет и храносмилателни и бъбречни заболявания (> DK091718), Бостонския изследователски център за затлъстяване (DK46200) и САЩ - Безвъзмездна помощ на Израелската бинационална научна фондация2011036. Д-р Лу Ци е получил наградата за развитие на учените от Американската асоциация по сърдечни заболявания (0730094N).

Бележки под линия

Конфликт на интереси

Няма конфликт на интереси.

ЛИТЕРАТУРА И ПРЕПОРЪЧИТЕЛНО ЧЕТЕНЕ

Хартиите от особен интерес, публикувани в рамките на годишния период на преглед, бяха подчертани като: