The study of the association of polymorphism rs659366 gene UCP2 c obesity and type 2 diabetes among residents of the Moscow Region

• Aleksandr K. Baturin
• Elena Yu. Sorokina
• Alla V. Pogozheva
• Elena V. Peskova
• Makurina O.N.
• Viktor A. Tutelyan

Abstract1112 people from Moscow region have been surveyed. Genotyping of rs659366 polymorphism UCP2 gene was performed using allele-specific amplification, result detection in real time and using TaqMan-probes complementary DNA polymorphic sites. The study of rs659366 polymorphism of the UCP2 gene has showed that 36,9% of patients had genotype AA, 46,7% – genotype AG, and 16,5% – genotype GG. The frequency of allele A was 60,2%, allele G – 39,8%. BMI, value of fat mass, visceral fat area, serum glucose and triglyceride levels were significantly higher in carriers of A allele in the homozygous and heterozygous state than in carriers of G allele in the homozygous state. Frequency of A allele compared with G allele in obese patients (BMI greater than 30 kg/m 2) was: OR – 1,52; CI (1,24–1,86), p=0,001, and in diabetes mellitus type 2 – OR – 1,22; CI (0,910–1,622), p=0,19.

Keywords:obesity, diabetes mellitus type 2 gene polymorphism rs659366 UCP2

В настоящее время доказано, что ожирение и сахарный диабет (СД) 2 типа представляют собой реальную угрозу для жизни и здоровья населения во всем мире. По данным Международной целевой группы по борьбе с ожирением, около 1 млрд взрослых имеют избыточную массу тела, а 475 млн из них страдают ожирением [13, 26].

Сахарный диабет 2 типа составляет 90-95% всех случаев СД и, как правило, развивается у лиц с ожирением старше 40 лет. Эта патология характеризуется хронической гипергликемией, вызванной сочетанием инсулинорезистентности и недостаточной компенсаторной секрецией инсулина. СД 2 типа отличается высокой распространенностью. У пациентов с СД 2 типа высокий риск сердечно-сосудистых заболеваний и смертности от них. Этому способствует развитие у больных ожирением и СД 2 типа метаболического синдрома, характеризующегося высоким уровнем липидов в сыворотке крови.

Риск развития СД определяется совместным действием генетических и экологических факторов. Считают, что резкое увеличение заболеваемости СД 2 типа, наблюдаемое на протяжении последних десятилетий, связано с изменением характера питания и физической активности, которые могут реализоваться только на фоне генетических факторов [18, 20, 27, 28].

В последние годы предпринимаются большие усилия для идентификации генетических вариантов, ассоциированных с ожирением и СД 2 типа.

Значительное количество исследований посвящено генам, связанным с энерготратами, таким как гены, кодирующие митохондриальные разобщающие белки (UCPs), которые представляют собой семейство мембранных белков, носителей анионов, расположенных на внутренней мембране митохондрий [8, 11].

Наиболее изучен в этом плане полиморфизм rs659366 гена разобщающего белка 2 (UCP2), который является ключевым регулятором энергетического баланса. Он присутствует на внутренней мембране митохондрий, опосредует утечку протонов через внутреннюю мембрану путем разобщения окисления аденозинтрифосфата (АТФ), таким образом уменьшая производство АТФ в митохондриальной дыхательной цепи. Эффектами UCP2 может быть ингибирование стимулированной глюкозой секреции инсулина [6, 29].

Однако исследование этого полиморфизма привело к неоднозначным результатам. В ряде работ на европейских популяциях была показана связь генотипа АА со снижением риска развития ожирения [10], что в дальнейшем было подтверждено и при исследовании взрослых корейцев [14].

В более поздних работах на европейских и американских популяциях показана связь генотипа АА с риском развития ожирения [16, 19, 21, 22] или ее отсутствие [25].

Метаанализ, включающий 12 исследований полиморфизма rs659366 гена UCP2, с общим количеством обследованных 7390 (контрольная группа) и 9890 (пациенты с ожирением) показал статистически значимую ассоциацию с ожирением у выходцев из Европы, в отличие от выходцев из Азии, где связи с ожирением не выявлено [17].

При изучении связи полиморфизма rs659366 гена UCP2 с СД 2 типа были также получены неоднозначные результаты. Так, в группах американцев европейского происхождения выявлена ассоциация аллеля А с СД 2 типа [7, 12, 15], в то же время в ряде работ показана ассоциация аллеля G c СД 2 типа также у американцев европейского происхождения [5, 19] и в группе жителей из Северной Индии [23]. При обследовании жителей Японии и некоторых европейских популяций связи с СД 2 типа не выявлено [9, 24].

Ранее нами была изучена связь полиморфизмов rs9939609 гена FTO и Trp64Arg гена ADRB3 с риском ожирения и СД 2 типа [1-4].

В связи с этим целью исследования стало изучение ассоциации полиморфизма rs659366 гена UCP2 c ожирением и СД 2 типа у жителей Московского региона.

Материал и методы

Были обследованы 1112 человек, проживающих в Московском регионе, из них 312 мужчин и 800 женщин. Из общего числа пациентов 64% имели индекс массы тела (ИМТ) >30 кг/м² . 139 человек (13 мужчин и 122 женщины, средний возраст 57,1±0,45 года) страдали СД 2 типа (диагноз верифицирован в медицинских организациях по месту жительства), из них 3,6% имели избыточную массу тела, а 96,4% - абдоминальное ожирение различной степени. Уровень глюкозы в сыворотке крови пациентов с СД 2 типа составлял 7,90±0,23 ммоль/л, содержание гликированного гемоглобина - 7,04±0,26%.

Биохимические показатели, характеризующие состояние липидного и углеводного обмена, определяли c использованием анализатора марки "ABX PENTRA 400" ("HORIBA ABX SAS", Франция) в автоматическом режиме.

Определение состава тела (содержания воды, абсолютной и относительной массы мышечной и жировой ткани) проводили методом биоимпедансметрии при помощи программного обеспечения "Looking`Body" анализатора "InBody 720" (Корея).

У всех обследованных была проведена идентификация полиморфизма rs659366 гена UCP2.

ДНК выделяли из крови стандартным методом с использованием сорбента и набора реагентов "ДНК-сорб-С" (ФГУН ЦНИИЭ Роспотребнадзора, Москва). Генотипирование проводили с применением аллель-специфичной амплификации с детекцией результатов в режиме реального времени и использованием TaqMan-зондов, комплементарных полиморфным участкам ДНК [14]. Для проведения амплификации использовали амплификатор "CFX96 Real Time System" ("BIO-RAD", США).

Статистическую обработку полученных результатов проводили с использованием системы PASW Statistics 20. Тесты на соблюдение равновесия Харди-Вайнберга и выявление ассоциаций методом Пирсона χ² проводили с помощью программы DeFinetti на сайте Института генетики человека (Мюнхен, Германия).

Результаты и обсуждение

Результаты исследования полиморфизма rs659366 гена UCP2 показали, что 36,9% обследованных имели генотип АА, 46,7% - генотип AG, а 16,5% - генотип GG. Частота встречаемости аллеля А составляла 60,2%, аллеля G - 39,8% (табл. 1). При этом достоверной разницы между мужчинами и женщинами по частоте встречаемости аллелей не выявлено. Частота встречаемости генотипа АА и аллеля А в нашем исследовании выше показателя, выявленного в европейских популяциях (соответственно 16,6 и 40,8%) [9, 24].

Как видно из табл. 2, у носителей аллеля А в гомозиготном и гетерозиготном состоянии ИМТ был достоверно выше, чем у носителей аллеля G в гомозиготном состоянии.

Частота встречаемости ожирения была выше на 19,7% у носителей аллеля А в гомозиготном состоянии и на 9,0% - в гетерозиготном состоянии по сравнению с генотипом GG. Причем у женщин величина этого показателя была намного выше, чем в общей группе.

При сравнительном анализе относительной величины жировой массы отмечалось ее достоверное увеличение у носителей генотипов АА и АG по сравнению с генотипом GG у женщин и в общей группе обследованных. У мужчин эта закономерность прослеживалась только в гомозиготном состоянии. Площадь висцерального жира была достоверно выше у носителей аллеля А во всех группах.

Анализ результатов биохимических исследований, представленных в табл. 3, свидетельствует о достоверном увеличении в сыворотке крови уровня глюкозы и триглицеридов у носителей генотипов АА и АG по сравнению с генотипом GG в целом по группе и особенно у женщин. У мужчин данная тенденция была характерна только в отношении носителей аллеля А в гомозиготном состоянии.

Достоверное увеличение уровня общего холестерина в сыворотке крови у носителей генотипов АА и АG по сравнению с генотипом GG было выявлено только у женщин (табл. 3).

Как видно из табл. 4, у обследованных с ожирением (ИМТ>30 кг/м² ) достоверно чаще встречались генотип АА и аллель А, чем у обследованных с ИМТ<30 кг/м² . Частота аллеля А по сравнению с частотой аллеля G составила OR - 1,52; CI (1,24-1,86), p=0,001. Особенно это было характерно для женщин с ожирением, у которых частота встречаемости генотипа АА и аллеля А была в 1,5 раза выше по сравнению с группой лиц с ИМТ<30 кг/м² (p=0,001).

Результаты исследования полиморфизма rs659366 у пациентов с СД 2 типа, представленные в табл. 5, показали, что частота генотипа АА и аллеля А были несколько выше по сравнению с обследуемыми без этого заболевания, хотя различия не достигали уровня достоверной значимости. При этом если среди мужчин частота аллеля А не отличалась от показателей группы обследуемых без диабета, то среди женщин, страдающих СД 2 типа, частота генотипа АА и аллеля А была выше, чем в группе сравнения.

Таким образом, результаты проведенных исследований свидетельствуют о том, что генетические варианты rs659366 гена UCP2 вносят свой вклад в развитие ожирения у жителей Московской области. Наиболее выраженная ассоциация полиморфизма с ожирением и СД 2 типа отмечена у женщин.

Литература

1. Батурин А.К., Погожева А.В., Сорокина Е.Ю. и др. Изучение полиморфизма rs9939609 гена FTO у лиц с избыточной массой тела и ожирением // Вопр. питания. - 2011. - № 3. - С. 13-17.

2. Батурин А.К., Погожева А.В., Сорокина Е.Ю. и др. Изучение Trp64Arg полиморфизма гена Я3-адренорецепторов у лиц с избыточной массой тела и ожирением // Вопр. питания. - 2012. - № 2. - С. 23-27.

3. Батурин А.К., Сорокина Е.Ю., Погожева А.В., Тутельян В.А. Генетические подходы к персонализации питания // Вопр. питания. - 2012. - № 6. - С. 4-11.

4. Батурин А.К., Сорокина Е.Ю., Погожева А.В. и др. Изучение региональных особенностей полиморфизма rs9939609 гена FTO и Trp64Arg гена ADRB3 у населения Российской Федерации // Вопр. питания. - 2014. - № 2. - С. 35-41.

5. Bulotta A., Ludovico O., Coco A. et al. The common -866G/A polymorphism in the promoter region of the UCP-2 gene is associated with reduced risk of type 2 diabetes in Caucasians from Italy // J. Clin. Endocrinol. Metab. - 2005. - Vol. 90. - P. 1176-1180.

6. Chan C.B., Kashemsant N. Regulation of insulin secretion by uncoupling protein // Biochem. Soc. Trans. - 2006. - Vol. 34. - P. 802-805.

7. D’Adamo M., Perego L., CardellinM. et al. The _866A/A Genotype in the Promoter of the Human Uncoupling Protein 2 Gene Is Associated with Insulin Resistance and Increased Risk of Type 2 Diabetes. // Diabetes. - 2004. - Vol. 53. - P. 1905-1910.

8. Dalgaard L.T. Genetic Variance in Uncoupling Protein 2 in Relation to Obesity, Type 2 Diabetes, and Related Metabolic Traits: Focus on the Functional −866G>A Promoter Variant (rs659366) // J. Obes. - 2011. - N 2. - P. 1-12.

9. de Souza В.M., Brondani L.A., Bouc A.P. et al. Associations between UCP1 -3826A/G, UCP2 -866G/A, Ala55Val and Ins/Del, and UCP3 -55C/T Polymorphisms and Susceptibility to Type 2 Diabetes Mellitus: Case-Control Study and Meta-Analysis // PLoS One. - 2013. - Vol. 8. - P. e54259. www.plosone.org

10. Esterbauer H., Schneitler C., Oberkofler H. et al. A common polymorphism in the promoter of UCP2 is associated with decreased risk of obesity in middle-aged humans // Nat. Genet. - 2001. - Vol. 28. - P. 178-183.

11. Fisler S.J., Warden C.H. Uncoupling proteins, dietary fat and the metabolic syndrome // Nutr. Metab. - 2006. - Vol. 3. - P. 7.

12. Gable D.R., Stephens J.W., Cooper J.A. et al. Variation in the UCP2UCP3 gene cluster predicts the development of type 2 diabetes in healthy middle-aged men // Diabetes. - 2006. - Vol. 55. - P. 1504-1511.

13. International Obesity Taskforce: Obesity the global epidemic. [http://www.iaso.org/iotf/obesity/obesitytheglobalepidemic].

14. Jun H.S., Kim I.K., Lee H.J. et al. Effects of UCP2 and UCP3 variants on the manifestation of overweight in Korean children // Obesity. - 2009. - Vol. 17. - P. 355-362.

15. Krempler F., Esterbauer H., Weitgasser R. et al. A Functional Polymorphism in the Promoter of UCP2 Enhances Obesity Risk but Reduces Type 2 Diabetes Risk in Obese Middle-Aged Humans // Diabetes. - 2002. - Vol. 51. - P. 3331-3335.

16. Kring S.I., Larsen LH., Holst C. et al. Genotype-phenotype associations in obesity dependent on definition of the obesity phenotype // Obes. Facts. - 2008. - Vol. 1, N 3. - P. 138-145.

17. Li Qian, Kuanfeng X., Xinyu X. et al. UCP2 -866G/A, Ala55Val and UCP3 -55C/T Polymorphisms in Association with Obesity Susceptibility - A Meta-Analysis Study // PLoS One. - 2013. - Vol. 8, N 4. - P. e58939.

18. Lussenko V., Almgren P., Anevski D. et al. Genetic prediction of future Type 2 diabetes // PLoS Med. - 2005. - Vol. 12. - P. e345.

19. Martinez-Hervas S., Mansego M.L., de Marco G. Polymorphisms of the UCP2 gene are associated with body fat distribution and risk of abdominal obesity in Spanish population // Eur. J. Clin. Invest. - 2012. - Vol. 42, N 2. - P. 171-179.

20. McCarthy M.I. Genomics, type 2 diabetes, and obesity // N. Engl. J. Med. - 2010. - Vol. 363. - P. 2339-2350.

21. Ochoa M.C., Santos J.L., Azcona C. et al. Association between obesity and insulin resistance with UCP2-UCP3 gene variants in Spanish children and adolescents // Mol. Genet. Metab. - 2007. - Vol. 92, N 4. - P. 351-358.

22. Oktavianthi S., Trimarsanto H., Febinia C.A. et al. Uncoupling protein 2 gene polymorphisms are associated with obesity // Cardiovasc. Diabetol. - 2012. - Vol. 11. - P. 41.

23. Rai E, Sharma S, Koul A et al. l Interaction between the UCP2-866G/A, mtDNA 10398G/A and PGC1alpha p.Thr394Thr and p.Gly482Ser polymorphisms in type 2 diabetes susceptibility in North Indian population // Hum. Genet. - 2007. - Vol. 122, N 5. - P. 535-540.

24. Sasahara M., Nishi M., Kawashima H. et al. Uncoupling protein 2 promoter polymorphism -866G/A affects its expression in beta-cells and modulates clinical profiles of Japanese type 2 diabetic patients // Diabetes. - 2004. - Vol. 53, N 2. - P. 482-485.

25. Schauble N., Geller F., Siegfried W. et al. No evidence for involvement of the promoter polymorphism -866 G/A of the UCP2 gene in childhood-onset obesity in humans // Exp. Clin. Endocrinol. Diabetes. - 2003. - Vol. 111, N 2. - P. 73-76.

26. Shaw J.E., Sicree R.A., Zimmet P.Z. Global estimates of the prevalence of diabetes for 2010 and 2030 // Res. Clin. Pract. - 2010. - Vol. 87. - P. 4-14.

27. Vimaleswaran K.S., Loos R.J. Progress in the genetics of common obesity and type 2 diabetes // Expert Rev. Mol. Med. - 2010. - Vol. 12. - P. e7.

28. Wang C.P., Chung F.M., Shin S.J., Lee Y.J. Congenital and environmental factors associated with adipocyte dysregulation as defects of insulin resistance // Rev. Diabet. Stud. - 2007. - Vol. 4. - P. 77-84.

All articles in our journal are distributed under the CC BY-NC-ND 4.0 (Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International)

© GEOTAR-Media Publishing Group. The use of textual and illustrative content from this publication for the training of any artificial intelligence systems - including machine learning models and neural networks - is strictly prohibited without the prior written consent of the copyright holder.