POLIMORFIZM RS9939609 GENU FTO JEST ZWIĽZANY ZE WSKANIKIEM MASY CIAŁA DZIECI Z WOJEWÓDZTWA PODLASKIEGO
POLYMORHISM rs 9939609 OF FTO GENE IS RELATED TO THE BODY MASS INDEX IN CHILDREN FROM PODLASKIE PROVINCE
Magdalena Tercjak-Rećko1, Włodzimierz Łuczyński2, Paweł Bernatowicz1, Grzegorz Zalewski3, Małgorzata Rembińska1, Urszula Lachowska1, Przemysław Rećko1, Paweł Suchoń1, Marcin Czaban1, Justyna Sokal1, Anna Koplińska1, Zuzanna Pajer1, Karolina Bogdanowicz1, Jacek Nikliński4, Artur Bossowski2
1 Studenckie Koło Naukowe przy
2 Klinice Pediatrii, Endokrynologii, Diabetologii z Pododdziałem Kardiologii, Uniwersytet Medyczny w Białymstoku
Kierownik: prof. dr hab. med. A. Bossowski
3Zakład Patomorfologii Lekarskiej, Uniwersytet Medyczny w Białymstoku
Kierownik: prof. dr hab. med. L. Chyczewski
4Zakład Klinicznej Biologii Molekularnej, Uniwersytet Medyczny w Białymstoku
Kierownik: prof. dr hab. med. J. Nikliński
Streszczenie
Wstęp: Występowanie otyłoci oraz cech zespołu metabolicznego u dzieci jest czynnikiem predykcyjnym chorób układu sercowo-naczyniowego u dorosłych. Wydaje się zasadne poszukiwanie nowych czynników ryzyka rozwoju tych chorób. Zdefiniowanie uwarunkowania genetycznego otyłoci mogłoby pomóc w selekcji pacjentów z grupy podwyższonego ryzyka jej powstania oraz przyczynić się do wdrożenia postępowania profilaktycznego i leczniczego, a w konsekwencji zmniejszenia chorobowoci i miertelnoci z tego powodu. Jednym z genów, które najprawdopodobniej sš zwišzane z masš ciała jest gen Fat Mass and Obesity Associated Gene (FTO). Za cel pracy przyjęto próbę okrelenia zwišzku pomiędzy polimorfizmem rs9939609 genu FTO a wskanikiem masy ciała dzieci z województwa podlaskiego. Materiał i metody: W badaniu wzięło udział 405 dzieci w wieku 4-18 lat. Badanie dziecka obejmowało pomiary wysokoci i masy ciała (z wyliczeniem wskanika masy ciała), obwodu talii i cinienia krwi oraz analizę wyników dotyczšcych przemiany lipidowej. Polimorfizm FTO rs9939609 oznaczono metodš dyskryminacji alleli na aparacie ABI 7900HT Fast Real-Time PCR System. Wyniki: Polimorfizm rs9939609 genu FTO był zwišzany ze standaryzowanym wskanikiem masy ciała, a nosiciele genotypu AA charakteryzowali się wyższym ryzykiem otyłoci. Polimorfizm był również zwišzany z obwodem talii, wartociami skurczowego cinienia tętniczego oraz stężeniem triacylogliceroli Nie obserwowano natomiast asocjacji z rozkurczowym cinieniem tętniczym, całkowitym stężeniem cholesterolu oraz frakcji HDL i LDL. Wnioski: W naszych badaniach wykazalimy zwišzek pomiędzy polimorfizmem rs9939609 genu FTO a wskanikiem masy ciała u dzieci z województwa podlaskiego. Być może w przyszłoci genotypowanie stanie się jednš z metod oceny ryzyka rozwoju chorób układu sercowo-naczyniowego.
Słowa kluczowe: nadwaga, otyłoć, dzieci, polimorfizm genowy, gen FTO
Abstract
Introduction: The presence of obesity and the features of metabolic syndrome plays a predictive role in the diseases of cardiovascular system (CVD) in adults. It seems reasonable to seek new risk factors in the development of CVD. Defining the genetic background of obesity could help to select patients from a high risk group and help to introduce prevention and treatment, which, in consequence, lead to the lowering of its morbidity and mortality. One of the genes probably related to the body weight is the Fat Mass and Obesity Associated Gene (FTO). The aim: of the study was an attempt to assess the relationship between the FTO polymorphism rs9939609 and body mass index in children from Podlaskie province. Material and methods: 405 children aged 4-18 were included in the study. The examination included body mass index, waist circumference, blood pressure and lipid profile analysis. FTO rs9939609 polymorphism was assessed using a discrimination allele method with the application of ABI 7900HT Fast Real-Time PCR System. Results: FTO rs9939609 polymorphism was related to the standarized body mass index and the AA genotype carriers had a higher risk of obesity. This polymorphism was also associated with waist circumference, systolic blood pressure and triglycerides concentration. It was not correlated with diastolic blood pressure and total HDL- and LDL-cholesterol concentrations. Conclusions: Our results demonstrate that rs9939609 FTO gene polymorphism is related to the body mass index in children. Our results should be confirmed in studies on a large cohort of healthy Polish children.
Key words: overweight, obesity, children, gene polymorphism, FTO gene
WSTĘP
Wg wiatowej Organizacji Zdrowia (World Health Organisation, WHO) otyłoć jest definiowana jako nieprawidłowe lub nadmierne nagromadzenie tłuszczu w tkance tłuszczowej prowadzšce do pogorszenia stanu zdrowia (http://www.who.int). Patologia ta jest wynikiem zaburzenia równowagi pomiędzy ilociš energii przyjmowanej a wydatkowanej. W ostatnich latach notuje się coraz więcej przypadków nadwagi i otyłoci zarówno wród dorosłych jak i dzieci (1). W większoci krajów odsetek osób dotkniętych tym problemem przekroczył próg 15% czego efektem było ogłoszenie przez WHO koniecznoci podjęcia działań zmierzajšcych do ograniczenia dalszego przyrostu skali tego zjawiska oraz do leczenia osób już chorych (2). Należy zakładać, że większoć otyłych dzieci pozostanie otyłymi w wieku dorosłym, a otyłoć u dorosłych prowadzi do rozwoju szeregu powikłań jakimi sš: zespół metaboliczny, cukrzyca typu 2, nadcinienie tętnicze i inne choroby układu sercowo-naczyniowego, zespół bezdechu sennego oraz niektóre nowotwory. Nie należy także zapominać o skutkach psychologicznych i społecznych otyłoci w tym niskiej samoocenie, trudnociach z akceptacjš wród społeczeństwa oraz kłopotami ze znalezieniem pracy. Wyniki badań przeprowadzonych w Polsce wród populacji wieku rozwojowego również zmuszajš do podejmowania kroków zmierzajšcych w kierunku przeciwdziałania epidemii otyłoci (3-5). Najbardziej rozpowszechnionym parametrem służšcym do rozpoznawania otyłoci jest wskanik masy ciała (Body Mass Index, BMI), wprowadzony już w XIX wieku przez Adolpha Queteleta i obliczany jako iloraz masy ciała w kilogramach i kwadratu wysokoci ciała wyrażonej w metrach [kg/m2] (6). Dla doroslych zostały ustalone wartoci BMI okrelajšce nadwagę (BMI >25 kg/ m2) i otyłoć (BMI>30 kg/m2). U dzieci wykorzystuje się siatki centylowe tego wskanika, gdzie uwzględniona jest płeć oraz wiek dziecka. W pimiennictwie anglojęzycznym a także wg niektorych badaczy polskich wartoci BMI >85 centyla wiadczš o nadwadze, a powyżej 95 centyla - o otyloci (6-8). Jednak częć autorow polskich pozostaje przy wartociach odcięcia: 90 i 97 centyl odpowiednio dla nadwagi i otyłoci (9). Dla celow analiz statystycznych przydatne wydaje się użycie definicji opartej na standardowym odchyleniu BMI (standard deviation score, SDS-BMI) (5).
Patomechanizm powstawania otyłoci nie jest do końca poznany. Proces nadmiernego, zapasowego składowania tkanki tłuszczowej jest najprawdopodobniej pozostałociš po czasach, w ktorych pokarm był mniej dostępny (10). W badaniach nad otyłociš wieku dziecięcego wielokrotnie wymienia się, jako jeden z czynnikow ryzyka, występowanie tej choroby u rodzicow, co tłumaczy się zarowno dziedziczeniem okrelonych wariantow genow, jak i obecnociš specyficznych nawykow żywieniowych, stylu życia i sytuacji socjoekonomicznej w danym gospodarstwie domowym. Wyniki badań naukowych z ostatnich dekad coraz częciej wskazujš na podłoże genetyczne wielu chorob m.in. choroby wieńcowej serca, cukrzycy noworodkowej, cukrzycy typu 1 czy 2, choroby Alzheimera, a także otyłoci, w ktorej prawdopodobnie w 60-80% grajš rolę czynniki dziedziczne (11). O udział w powstawaniu otyłoci podejrzewanych jest ponad 300 genow. Sporod genow kandydatow najczęciej wymienia się geny: FTO (Fat Mass and Obesity Associated Gene), MC4R (melanocortin 4 receptor), PPARÁ (Peroxisome proliferator-activated receptor), INSIG2 (Insulin induced gene 1),FASN (Fatty acid synthase) oraz PFKP (Phosphofructokinase, platelet) z których największy wpływ wydaje się wywierać gen FTO (12). Jest to gen leżšcy na długim ramieniu chromosomu 16 (16q12.2) kodujšcy białko o aktywnoci demetylazy kwasów nukleinowych zależnych od 2-oksyglutaranu i żelaza (II), które należy do nadrodziny niehemowych dioksygenaz (13). W obrębie pierwszego intronu tego genu zidentyfikowano polimorfizmy pojedynczego nukleotydu (single nucleotide polimorphism, SNP), które sš zwišzane z występowaniem nadwagi i otyłoci u nosicieli danego polimorfizmu (14). Najsilniejszy wpływ został wykazany w zwišzku z wariantem rs9939609. Nosiciele jednego allelu A (zwišzanego z ryzykiem otyłoci) charakteryzujš się wyższymi wartociami masy ciała, wskanika masy ciała, obwodu talii oraz gruboci warstwy tłuszczowej podskórnej (w pomiarach fałdów skórnych). Efekt ten jest wyraniejszy u homozygot AA. Do zwiększonego przyrostu masy ciała najprawdopodobniej dochodzi przez przyjmowanie większej iloci kalorii, przy braku wzrostu objętoci spożywanego pokarmu, czyli przez wybieranie potraw wysokokalorycznych (18). Wg naszej wiedzy nie sš dostępne wyniki badań dotyczšcych wpływu genu FTO na pojawianie się nadwagi/ /otyłoci u dzieci polskich. Uwzględniajšc powyższe dane, za cel pracy przyjęto próbę okrelenia zwišzku pomiędzy polimorfizmem rs9939609 genu FTO, a wskanikiem masy ciała dzieci z województwa podlaskiego. Potwierdzenie takiego zwišzku miałoby implikacje kliniczne w ocenie ryzyka rozwoju chorób układu sercowo-naczyniowego w populacji wieku rozwojowego.
MATERIAŁ I METODY
pACJENCI
Praca jest częciš projektu badawczego IDOC (Immunogenetics in Diabetic and Obese Children badań immunogenetycznych u dzieci z cukrzycš i otyłociš), którego koordynatorem jest Klinika Pediatrii, Endokrynologii, Diabetologii z Pododdziałem Kardiologii Uniwersytetu Medycznego (UM) w Białymstoku. W badaniu wzięło udział 405 dzieci w wieku 4-18 lat (redni wiek 14,05 ą3,2), w tym 222 chłopców (54,8%) i 183 dziewczęta (45,1%). Kryteriami włšczenia do grupy badanej były: pochodzenie/narodowoć polska, miejsce zamieszkania na terenie województwa podlaskiego oraz zgoda rodziców lub opiekunów prawnych. Wykluczone z badania zostały dzieci z zaburzeniami hormonalnymi (choroby tarczycy, nadnerczy, gonad, cukrzyca typu 1 i 2), zaburzeniami odżywiania (w tym anorexia nervosa, bulimia), chorobami genetycznymi, metabolicznymi oraz innymi, mogšcymi wpływać na masę ciała. Badane dzieci nie otrzymywały żadnych leków. Wszyscy uczestnicy badania byli pacjentami Kliniki Pediatrii, Endokrynologii, Diabetologii z Pododdziałem Kardiologii UM w Białymstoku pomiędzy wrzeniem 2009 a majem 2011. Najczęstszymi powodami hospitalizacji były: nadwaga/otyłoć prosta, nadcinienie tętnicze, szmer wysłuchiwany nad sercem i zaburzenia rytmu serca oraz wady serca nieistotne hemodynamicznie. Na realizację projektu uzyskano zgodę Komisji Bioetycznej UM w Białymstoku. W każdym przypadku rodzice/opiekunowie dziecka wyrażali zgodę na udział w badaniu. Badanie zostało zarejestrowane na http:// clinicaltrials.gov/ (NCT01279161).
METODY ANTROPOMETRYCZNE
Badanie dziecka obejmowało pomiary wysokoci ciała (cm, stadiometr Harpentera), masy ciała (kg), obwodu talii (cm) i cinienia krwi (mmHg, RR) przeprowadzone przez przeszkolonych członków grupy badawczej. Wysokoć ciała, masa ciała i obwód talii były mierzone w lekkim stroju sportowym lub bielinie, bez obuwia, po opróżnieniu pęcherza moczowego. Każdy pomiar był przeprowadzany dwukrotnie. Pomiary wysokoci ciała i obwodu talii wykonywane były z dokładnociš do 0,1 cm. Przy różnicy wyników pomiaru wysokoci ciała >0,5 cm lub obwodu talii 3 cm przeprowadzano trzeci pomiar. Masa ciała była mierzona z dokładnociš do 0,1 kg, w razie rozbieżnoci wyników >0,3 kg wykonywano trzeci pomiar. Wyliczono wskanik masy ciała ze wzoru, wyznaczono pozycję na siatkach centylowych oraz obliczono standardowe odchylenie BMI wg Colea SDS-BMI. (15-17). Cinienie tętnicze mierzono przy użyciu cinieniomierza naramiennego firmy A&D (model UA-767 Plus) z użyciem mankietów indywidualnie dopasowanych do długoci i obwodu ramienia dziecka. Pomiar przeprowadzano po 5-minutowym odpoczynku w pozycji siedzšcej, z podparciem dla pleców i pod kończynš, na której był zakładany mankiet. W przypadku wartoci z pierwszego pomiaru przekraczajšcych normy (powyżej 95 centyla wg wieku, płci i wysokoci ciała), cinienie było mierzone trzykrotnie, w trzech różnych dniach. Dodatkowo jeli dane były dostępne analizowano wyniki badań przemiany lipidowej w tym: cholesterol całkowity, LDL-cholesterol, HDL-cholesterol i triacyloglicerole oraz parametry przemiany węglowodanowej tj. glikemię i insulinemię na czczo (badania wykonywane testami komercyjnymi w surowicy, normy laboratorium Dziecięcego Szpitala Klinicznego). Po analizie uzyskanych wyników prawidłowš masę ciała zdefiniowano jako BMI 3-90 centyl, nadwagę: bmi≥90 i <97 centyla, otyłoć wartoci BMI równe lub przekraczajšce 97 centyl (17). Wysokie prawidłowe cinienie tętnicze rozpoznawano, gdy wartoci RR były równe lub przekraczały 90 centyl i jednoczenie poniżej 95 centyla, a nadcinienie tętnicze rozpoznawano, gdy wartoci cinienia skurczowego lub rozkurczowego przekraczały 95 centyl (18). Otyłoć centralnš zdefiniowano jako obwód talii przekraczajšcy 90 centyl (19).
GENOTYPOWANIE
Do genotypowania pobierano 0,5 cm3 krwi obwodowej przy okazji badań laboratoryjnych koniecznych do diagnostyki pacjenta. Polimorfizm FTO rs9939609 oznaczono u wszystkich dzieci metodš dyskryminacji alleli na aparacie ABI 7900HT Fast Real-Time PCR System z oprogramowaniem SDS 2.1 (Applied Biosystems, Foster City, CA, USA). Wariant A/T badano korzystajšc z walidowanych, komercyjnie dostępnych sond zawartych w TaqMan SNP Genotyping Assay (Assay ID C__30090620_10, Applied Biosystem) znakowanych barwnikiem na końcu 5 (odpowiednio VIC/FAM). Materiał DNA wyizolowano z pełnej krwi żylnej przy użyciu TaqMan Sample-to-SNP Kit (Applied Biosystems) zgodnie z instrukcjš producenta. Reakcję przeprowadzono na płytkach 384-dołkowych w objętoci 5μL, mieszanina zawierała 1μL materiału DNA, 2,5 μL TaqMan GTXpress Master Mix (Applied Biosystems), 0,25 μL TaqMan Genotyping Assay Mix 20x (applied Biosystems) oraz 1,25 μL wody wolnej od DN-az. Zastosowano następujšcy profil termiczny reakcji: denaturacja wstępna 95°C przez 10 min; 40 cykli następujšcych kolejno: denaturacja 92°C przez 15s, hybrydyzacja/elongacja 60°C przez 60s. Celem kontroli kontaminacji na każdej płytce reakcyjnej wprowadzono próby negatywne zawierajšce wodę zamiast materiału DNA. Zanotowano 99,3% prawidłowych reakcji. Przykład uzyskanych wyników zaprezentowano na rycinie 1.
Analiza statystyczna
Częstoć alleli i genotypów w badanej populacji została ustalona poprzez zliczanie genotypów. Otrzymany rozkład analizowano pod względem zgodnoci z prawem Hardyego-Weinberga (test χ2 Pearsona). Zmienne cišgłe porównywano używajšc nieparametrycznego testu rank Wilcoxona w przypadku dwóch grup badanych lub testu Kruskalla-Wallisa, w przypadku więcej niż dwóch porównywanych grup. Do porównania zmiennych dyskretnych posłużył test χ2 Pearsona. Ryzyko względne oszacowano wyliczajšc iloraz szans (OR) z 95% przedziałem ufnoci (95%CI) przy użyciu bezwarunkowej analizy regresji logistycznej. Hipoteza, że polimorfizmy sš zwišzane z parametrami charakteryzujšcymi pacjentów była testowana zakładajšc różne relacje między allelami (kodominujšcy i recesywny model genetyczny). Zmienne w skali interwałowej przedstawiono jako rednia arytmetyczna ą odchylenie standardowe. Dwustronne p<0,05 wyznaczało poziom istotnoci statystycznej. Wszystkie obliczenia zostały wykonane przy użyciu programu R-project (wersja 2.11.1, 2010; The R Foundation for Statistical Computing, Vienna, Austria).
WYNIKI
Nadwaga, otyłoć oraz wyniki analizy przemiany lipidowej
Prawidłowš masę ciała zanotowano u 299 dzieci tj. 73,8%, kryteria nadwagi spełniało 42 tj. 10,3% grupy, a otyłoć obserwowano u 64 dzieci tj. 15,8%. Otyłociš brzusznš charakteryzowało się 81 dzieci tj. 20%. Prawidłowe cinienie krwi zanotowano u 289 tj. 71,3% dzieci, wysokie prawidłowe cinienie tętnicze obserwowano u 60 tj. 14,8% dzieci, a nadcinienie u 56 tj. 13,8% badanych. Wyniki badań profilu lipidowego były dostępne u 115 dzieci. Podwyższone stężenie cholesterolu stwierdzono u 6 tj. 5,2% sporód ocenionych, obniżone stężenie HDL-cholesterolu u 7 tj. 6,6% badanych, podwyższone stężenie LDL-cholesterolu u 2 tj. 1,9% dzieci, a triacylogliceroli u 5 tj. 4,7% grupy.
Zwišzek polimorfizmu rs9939609 genu FTO ze wskanikiem masy ciała
Częstoć rzadszego w badanej populacji allelu T wynosila 46%, natomiast rozkład genotypów przedstawiał się w sposób następujšcy: AA 126 (31,1%) , AT 186 (45,9%), TT 93 (22,9%). Obserwowany rozkład częstoci genotypów był zgodny z wyznaczonym na podstawie częstoci allelicznych według prawa Hardyego-Wienberga. Polimorfizm genu FTO był zwišzany ze standaryzowanym wskanikiem masy ciała (SDS-BMI) (χ2= 9, df=2, p=0,011). U dzieci z genotypem TT rednie SDS-BMI wynosiło 0,69 i nie różniło się od wartoci u heterozygot AT (rednia 0,69, p=0,99). Natomiast u dzieci z genotypem AA było istotnie statystycznie wyższe i wynosiło 1,32, p=0,019. Zwišzek pomiędzy polimorfizmem rs9939609 genu FTO a standaryzowanym wskanikiem masy ciała przedstawia rycina 2. Jak wspomniano, mimo, że wartoć BMI jest zmiennš cišgłš używa się również standardowych wartoci odcięcia dla rozpoznania nadwagi i otyłoci. W zwišzku z tym, że wartoci SDS-BMI były niemal identyczne w grupach AT i TT, poza modelem ogólnym testowano model recesywny. Przy założeniu recesywnego modelu dziedziczenia (homozygoty TT i heterozygoty AT vs homozygoty AA) nosiciele genotypu AA charakteryzowali się wyższym ryzykiem otyłoci (OR=1,75 (95%CI 1,09-2,82), p=0,02) w porównaniu z dziećmi z prawidłowš masš ciała. W przypadku, gdy nie zakładano z góry żadnego modelu dziedziczenia (homozygoty TT vs heterozygoty AT vs homozygoty AA) ilorazy szans wynosiły OR=0,79 (0,44-1,43), p=0,44 dla heterozygot AT i OR=1,51 (0,83-2,76), p=0,18 dla homozygot AA. Nie obserwowano istotnych statystycznie różnic w dystrybucji genotypów pomiędzy dziećmi z prawidłowš masš ciała a dziećmi z nadwagš.
Polimorfizm był również zwišzany z obwodem talii (przy założeniu recesywnego modelu dziedziczenia 79,9 vs 73,4, p=0,003, odpowiednio dla AA i AT+TT), wartociami skurczowego cinienia tętniczego (przy założeniu recesywnego modelu dziedziczenia 122 vs 114,6 mmHg, p=0,008, odpowiednio dla AA i AT+TT) oraz stężeniem triacylogliceroli (przy założeniu recesywnego modelu dziedziczenia 112,6 vs 96,4, p=0,04, n=115 odpowiednio dla AA i AT+TT). Nie obserwowano natomiast asocjacji z cinieniem tętniczym rozkurczowym (przy założeniu recesywnego modelu dziedziczenia 73,4 vs 73,2, p=0,87, odpowiednio dla AA i AT+TT)), całkowitym stężeniem cholesterolu (177,1 vs 170,4, p=0,41), oraz frakcji HDL (52,5 vs 52,6,p=0,64) i LDL (106,1 vs 99,5, p=0,62).
DYSKUSJA
Nadwaga i otyłoć sš ogromnym problemem społecznym i medycznym. Występowanie otyłoci oraz cech zespołu metabolicznego u dzieci jest czynnikiem predykcyjnym chorób układu sercowo-naczyniowego u dorosłych (20). Podejmuje się szereg działań majšcych na celu identyfikowanie dzieci zagrożonych tš patologiš, publikowane sš również stanowiska ekspertów dotyczšce prewencji, diagnostyki i leczenia otyłoci (7). Wydaje się zasadne poszukiwanie nowych, dotychczas nieznanych czynników ryzyka rozwoju chorób układu sercowo-naczyniowego. Zdefiniowanie uwarunkowania genetycznego otyłoci mogłoby pomóc w selekcji pacjentów z grupy podwyższonego ryzyka jej rozwoju oraz przyczynić się do wdrożenia postępowania profilaktycznego i leczniczego, a w konsekwencji zmniejszenia chorobowoci i miertelnoci z tego powodu. Jednym z genów, które najprawdopodobniej sš zwišzane z masš ciała jest gen FTO. W naszym badaniu stwierdzilimy zwišzek polimorfizmu genu FTO ze wskanikiem masy ciała, obwodem talii, ryzykiem nadwagi/otyłoci, wartociami skurczowego cinienia tętniczego oraz stężeniem triacylogliceroli.
W ocenianej przez nas subpopulacji pacjentów w wieku rozwojowym, mieszkańców województwa podlaskiego, obserwowalimy wysoki odsetek nadwagi i otyłoci (łšcznie 26,1%). U dzieci z województwa mazowieckiego w wieku 7-9 lat zanotowano nadwagę u 12% badanych, a otyłoć u 7% (5). Dane te dotyczyły wartoci SDS-BMI dla wieku kalendarzowego dzieci szkolnych. Podobne dane, również u dzieci szkolnych zostały uzyskane w województwie podlaskim: nadwagę stwierdzono u 11,3% dzieci w wieku 7-10 lat, natomiast otyłoć u 5,4% (rozpoznanie stawiano wg kryteriów centylowych BMI) (21). Z kolei w dużej grupie dzieci szkolnych południowego Podlasia obserwowano nadwagę u 11,5% dzieci, a otyłoć u 3%. Częstoć występowania nadwagi czy otyłoci zależy od przyjętych kryteriów jej rozpoznawania. Wg Abramowicza i wsp. użycie norm polskich, opartych na siatkach BMI powoduje niedoszacowanie wyników w porównaniu do użycia norm opracowanych przez międzynarodowe zespoły np. International Obesity Task Force (IOTF) wg Colea i wsp. (22). Ograniczeniem naszych badań jest udział dzieci hospitalizowanych a nie ocenianych w szkołach.
W jednym z najważniejszych badań dotyczšcych wpływu polimorfizmu rs9939609 genu FTO na masę ciała przeprowadzonym na ponad 38 tysišcach osób wykazano, że 16% homozygot AA ważyło ok. 3 kilogramów więcej oraz charakteryzowało się wyższym ryzykiem (1.67) otyłoci w porównaniu do nosicieli homozygot TT (14). Zwišzek ten obserwowano od 7 roku życia (allel A korelował ze zwiększeniem SDS-BMI o 0,08 j w tym wieku). W tym samym badaniu obserwowano również zwišzek FTO z masš ciała oraz innymi wskanikami obecnoci tkanki tłuszczowej takimi jak obwód talii, fałdy tkankowo-tłuszczowe oraz iloć tkanki tłuszczowej ocenianej metodš DEXA (Dual-energy X-ray absorptiometry). Podobne wyniki obserwowano w innym, wieloorodkowym badaniu (23). Wg autorów fińskich wpływ genu FTO dotyczy nie tylko masy ciała i tkanki tłuszczowej ale także skurczowego i rozkurczowego cinienia krwi oraz stężenia całkowitego i LDL-cholesterolu (24). Nie obserwowano natomiast korelacji pomiędzy genotypem FTO a ilociš przyjmowanej energii oraz aktywnociš fizycznš w wieku 15 lat.
Czas pojawienia się wpływu genu FTO na masę ciała jest dyskusyjny, niektórzy badacze twierdzš, że zaznacza się on już po 2 tygodniach od urodzenia (25). Inni autorzy obserwowali narastanie wpływu genu FTO na wartoci SDS-BMI do 20 roku życia, a następnie osłabianie jego wpływu (26). Przyczyny tego zjawiska nie sš znane. Być może jego wyjanienie przyczyniłoby się do odkrycia funkcji genu FTO.
W jednym z badań, mimo zwišzku polimorfizmu genu FTO z aktualnymi wartociami wskanika masy ciała, masy ciała oraz obwodu talii, wariant ten nie zwiększał znaczšco swojego wpływu w długoletniej retrospektywnej obserwacji (27). Należy zatem zakładać, że korelacja ta jest wykrywalna, ale nie silna. Tym niemniej uważa się, że predyspozycja genetyczna może mieć wpływ na chorobowoć i miertelnoć zwišzanš z otyłociš (23). Co ciekawe, w badaniu duńskim wykazano, że genotyp AA zwiększa również miertelnoć nie zwišzanš z otyłociš (28). W obserwacji długofalowej 658 osób od wieku 3-17 lat do wieku 15-45 lat wykazano, że niska masa urodzeniowa predysponuje do wyższych wartoci BMI w życiu dorosłym w zależnoci od niektórych genotypów FTO, ale nie oznaczanego przez nas rs9939609 (29). Interesujšce dane dotyczš genu FTO i różnych populacji etnicznych oraz dymorfizmu płciowego. Wpływ polimorfizmu rs9936609 genu FTO na wskanik masy ciała w populacji chińskiej jest słabszy w porównaniu do populacji europejskiej, a częstoć występowania allelu A predysponujšcego do otyłoci jest znacznie mniejsza (12,6 vs 45%) (30). Większoć autorów uważa, że wpływ FTO na masę ciała dotyczy obu płci. Jednak jedno z badań przeprowadzone u dzieci z otyłociš olbrzymiš wskazywało na zwišzek polimorfizmu genu FTO z BMI wyłšcznie u dziewczšt a nie chłopców, podobny efekt dotyczył wrażliwoci na insulinę i stężenia glukozy (31). Do dzi nie została poznana funkcja genu FTO, być może odgrywa on rolę w sterowaniu metabolizmem przez orodkowy układ nerwowy. Z pewnociš ekspresja mRNA dla FTO w tkance tłuszczowej nie jest zwišzana z cechami zespołu metabolicznego (32). Zakłada się, że u podłoża epidemii otyłoci leży nadmierne przyjmowanie energii, jest zatem prawdopodobne, że FTO wpływa na ten proces, a nie np. na iloć wydatkowanej energii. W jednym z badań obserwowano zwišzek pomiędzy FTO a BMI u osób stosujšcych dietę wysokotłuszczowš w porównaniu do osób wybierajšcych posiłki o niskiej zawartoci tłuszczu (33). Dane te potwierdzono u dzieci (34). Mimo, że w jednym z eksperymentów nosiciele allelu A nie wykazywali chęci do przyjmowania większych iloci energii w porównaniu do nosicieli allelu T, to obserwowano różnicę w odsetku tłuszczu przyjmowanego w trakcie posiłku testowego (35). Poza tym allel A był zwišzany z większš ilociš epizodów utraty kontroli nad ilociš spożywanego jedzenia. Wcišż niejednoznaczne sš wyniki badań interwencyjnych u dzieci z oznaczonym genotypem FTO. Wydaje się, że allel A jest zwišzany z wyższym przyrostem masy ciała w czasie interwencji, jednak liczba doniesień na ten temat jest niewielka (przeglšd pimiennictwa - (36)). Na przykład genotypy AA genu FTO oraz CC genu INSIG2 były zwišzane z najmniejszš redukcjš masy ciała a nawet jej przyrostem w trakcie rocznej próby zmiany stylu życia majšcej na celu obniżenie masy ciała (37). Trudno jest jednoznacznie wyrokować czy ocena polimorfizmu genu FTO będzie miała znaczenie kliniczne, nie ma też aktualnie żadnych propozycji profilaktyki czy interwencji terapeutycznej w tej dziedzinie. Być może takie propozycje pojawiš się w najbliższej przyszłoci, m.in. po wynikach badań interwencyjnych. Należy także pamiętać, że polimorfizm FTO odpowiada tylko za 1% zmiennoci wskanika masy ciała (14). W niektórych grupach pacjentów wpływ ten jest znaczny np. u kobiet z zespołem policystycznych jajników w porównaniu do kobiet bez cech zespołu (wzrost BMI o 1,56 kg/m2 vs 0,46 kg/m2 na każdy allel A). Nie ma też wštpliwoci, że pozostaje do odkrycia jeszcze wiele genów predysponujšcych do rozwoju otyłoci. Niektóre z genów kandydatów będš przedmiotem dalszych badań naszego zespołu. Jednak postęp w tej dziedzinie będzie wymagał współpracy wielu orodków kliniczno-badawczych i gromadzenia dużych baz danych. Oczekiwania lekarzy i pacjentów dotyczšce wyników tych badań sš ogromne, natomiast cišgle pozostaje przed nami wiele wyzwań metolodogicznych. Wród nich będzie z pewnociš przejcie od badań genetycznych do udzielania porad, profilaktyki i leczenia otyłoci. Samo np. wydanie wyniku oceny polimorfizmu genu FTO wydaje się trudne do przeprowadzenia w wietle uzyskanych przez nas i wielu autorów wyników.
WYNIKI
W badaniach wykazano zwišzek pomiędzy polimorfizmem rs9939609 genu FTO a wskanikiem masy ciała u dzieci. Wyniki te powinny być potwierdzone na większej grupie zdrowych polskich dzieci.
PIMIENNICTWO
1. Daniels S.R., Arnett D.K., Eckel R.H., Gidding S.S., Hayman L.L., Kumanyika S., Robinson T.N.: Overweight in children and adolescents. Pathophysiology, consequences, prevention, and treatment. Circulation, 2005, 111, 1999-2012.
2. World Health Organisation: Obesity: Preventing and managing the global epidemic - report of a WHO consultation on obesity. 3-5 June 1997, Geneva. 1997.
3. Szponar L., Ciok J., Jarosz M., Dolna A., Ołtarzewski M.: Opcje polityki przeciwdziałania rosnšcemu zagrożeniu otyłociš. Przekrojowe badania porównawcze (Polska). Instytut Żywnoci i Żywienia, Warszawa, 2006.
4. Oblacińska A., Jodkowska M.: Otyłoć u polskich nastolatków. Epidemiologia, styl życia, samopoczucie. Instytut Matki i Dziecka Warszawa, 2007.
5. Pyrżak B., Majcher A., Rymkiewicz-Kluczyńska B.: Częstoć występowania nadwagi i otyłoci u dzieci w wieku 7-9 lat województwa mazowieckiego. Endokrynol. Ped., 2007, 4, 43-49.
6. Cole T.J., Bellizzi M.C., Flegal K.M., Dietz W.H.: Establishing a standard definition for child overweight and obesity worldwide: international survey. BMJ, 2000, 320, 1240.
7. Barlow S.E. and the Expert Commitee: Expert Commitee recommendations regarding the prevention, assessment, and treatment of child and adolescent overweight and obesity: summary report. Pediatrics, 2007, 120, S164-192.
8. Jodkowska M., Tabak I., Oblacińska A.: Ocena częstoci występowania nadwagi i otyłoci u młodzieży w wieku 13- 15 lat w Polsce przy zastosowaniu trzech różnych narzędzi badawczych. Przegl. Epidemiol., 2007, 61, 585-592.
9. Zahorska-Markiewicz B., Podolec P., Kopeć G., Drygas W., Godycki-Ćwirko M., Opala G., Kozek E., Zdrojewski T., Pajšk A., Undas A., Małecki M., Czarnecka D., Naruszewicz M., Stańczyk J., Sieradzki J.: Polish Forum for Prevention Guidelines on overweight and obesity. Kardiol. Pol., 2008, 66, 594-596.
10. Eckel R.H.: Obesity: a disease or a physiologic adaptation for survival? In: Eckel RH. ed. Obesity Mechanism and Clinical Management. Lippincott, Williams & Wilkins. Philadelphia, Pa, 2003, 3-30.
11. Wardle J., Carnell S., Haworth C.M.A.: Evidence for a strong genetic influence on childhood adiposity despite the force of the obesogenic environment. Am. J. Clin. Nutr., 2008, 87, 398.
12. Zhao J., Bradfield J.P., Li M., Wang K., Zhang H., Kim C.E., Annaiah K., Glessner J.T., Thomas K., Garris M., Frackelton E.C.: The role of obesity-associated loci identified in genome-wide association studies in the determination of pediatric BMI. Obesity, 2009, 17, 2254-2257.
13. Gerken T., Girard C.A., Tung Y.C., Webby C.J., Saudek V., Hewitson K.S., Yeo G.S., McDonough M.A., Cunliffe S., McNeill L.A., Galvanovskis J., Rorsman P., Robins P., Prieur X., Coll A.P., Ma M., Jovanovic Z., Farooqi I.S., Sedgwick B., Barroso I., Lindahl T., Ponting C.P., Ashcroft F.M., ORahilly S., Schofield C.J.: The obesity-associated FTO gene encodes a 2-oxoglutarate-dependent nucleic acid demethylase. Science, 2007, 318, 1469-1472.
14. Frayling T.M., Timpson N.J., Weedon M.N., Zeggini E., Freathy R.M., Lindgren C.M., Perry J.R.B., Elliott K.S.: A common variant in the FTO gene is associated with body mass index and predisposes to childhood and adult obesity. Science, 2007, 316, 889-894.
15. Cole T.J., Green P.J.: Smoothing reference centile curves: The LMS method and penalized likelihood. Statistics in Medicine, 1992, 11, 1305-1319.
16. Cole T.J., Freeman J.V., Preece M.A.: Body mass index reference curves for the UK. Arch. Dis. Child., 1995, 73, 25-29.
17. Palczewska I., Niedwiecka Z.: Wskaniki rozwoju somatycznego dzieci i młodzieży warszawskiej. Medycyna Wieku Rozwojowego, 2001, 5 (supl I nr 2), 1-120.
18. Kułaga Z., Litwin M., Grajda A., Gurzkowska B., Napieralska E., Kułaga K. oraz Grupa Badaczy OLAF: Rozkłady wartoci cinienia krwi w populacji referencyjnej dzieci i młodzieży w wiek szkolnym. Standardy Medyczne Pediatria, 2010, 7, 100-111.
19. Kułaga Z., Litwin M., Zajšczkowska M.M., Wasilewska A., Morawiec-Knysak A., Różdżyńska A., Grajda A., Gurzkowska B., Napieralska E., Barwicka K., wišder S.: Porównanie wartoci obwodów talii i bioder dzieci i młodzieży polskiej w wieku 7-18 lat z wartociami referencyjnymi dla oceny ryzyka sercowonaczyniowego - wyniki wstępne projektu badawczego OLAF (PL0080). Standardy Medyczne, 2008, 5, 473-485.
20. Morrison J.A., Friedman L.A., Gray McGuire C.: Metabolic syndrome in childhood predicts adult cardiovascular disease 25 years late: The Princeton Lipid Research Clinics Followup Study. Pediatrics, 2007, 120, 340-345.
21. Białokoz-Kalinowska I., Abramowicz P., Konstantynowicz J., Piotrowska-Jastrzębska J.: Ocena stanu odżywienia dzieci w wieku wczesnoszkolnym z regionu Podlasia. Pediatria Współczesna, Gastroentrologia, Hepatologia i Żywienie Dziecka, 2007, 9, 127-129.
22. Abramowicz P., Białokoz-Kalinowska I., Konstantynowicz J., Piotrowska-Jastrzębska J.: Występowanie nadwagi i otyłoci u dzieci w wieku 7-9 lat w zależnoci od różnych wartoci referencyjnych wskanika masy ciała (BMI). Pediatria Polska, 2007, 82, 408-413.
23. Scuteri A., Sanna S., Chen W.M., Uda M., Albai G., Strait J., Najjar S., Nagaraja R., Orru M., Usala G., Dei M., Lai S., Maschio A., Busonero F.: Genome-wide association scan shows genetic variants in the FTO gene are associated with obesity-related traits. PLoS Genetics, 2007, 3, e115.
24. Hakanen M., Raitakari O.T., Lehtimaki T., Peltonen N., Pahkala K., Sillanmaki L., Lagstrom J., Viikari J., Simell O., Ronnemaa T.: FTO genotype is associated with body mass index after age of seven years but not with energy intake or leisure-time physical activity. J. Clin. Endocrinol. Metab., 2009, 94, 1281-1287.
25. Lopez-Bermejo A., Petry C.J., Diaz M., Sebastiani G., de Zegher F., Dunger D.B., Ibanez L.: The association between the FTO gene and fat mass in humans develops by the postnatal age of two weeks. J. Clin. Endocrinol. Metab., 2008, 93, 1501-1505.
26. Hardy R., Wills A.K., Wong A., Elks C.E., Wareham N.J., Loos R.J., Kuh D., Ong K.K.: Life course variations in the associations between FTO and MC4R gene variants and body size. Hum. Mol. Genet., 2010, 19, 545-552.
27. Liu G., Zhu H., Dong Y., Podolsky R.H., Treiber F.A., Snieder H.: Influence of common variant in FTO and near INSIG2 and MC4R on growth curves for adiposity in African- and European-American youth. Eur. J. Epidemiol., 2011, 26, 463-373.
28. Zimmermann E., Kring S.I.I., Berentzen T.L., Holst C., Pers T.H., Hansen T., Pedersen O., Sorensen T.I.A., Jess T.: Fatness-associated FTO gene variant increases mortality independent of fatness - in cohorts of Danish Men. PLoS One, 2009, 4, e4428.
29. Mei H., Chen W., Srinivasan S.R., Jiang F., Schork N., Murray S., Smith E., So J.D., Berenson G.S.: FTO influences on longitudinal BMI over childhood and adulthood and modulation on relationship between birth weight and longitudinal BMI. Hum. Genet., 2010, 128, 589-596.
30. Chang Y.C., Liu P.H., Lee W.J., Chang T.J., Jiang Y.D., Li H.Y., Kuo S.S., Lee K.C., Chuang L.M.: Common variation in the Fat Mass and Obesity-Associated (FTO) gene confers risk of obesity and modulates BMI in the Chinese population. Diabetes, 2008, 57, 2245-2252.
31. Jacobsson J.A., Danielsson P., Svensson V., Klovins J., Gyllensten U., Marcus C., Schioth H.B., Fredriksson R.: Major gender difference in association of FTO gene variant among severely obese children with obesity and obesity related phenotypes. Biochem. Biophys. Res. Commun., 2008, 368, 476-482.
32. Samaras K., Botelho N.K., Chrisholm D.J., Lord R.V.: Subcutaneous and visceral adipose tissue FTO gene expression and adiposity, insulin action, glucose metabolism, and inflammatory adipokines in type 2 diabetes mellitus and in health. Obes. Surg., 2010, 20, 108-113.
33. Sonestedt E., Roos C., Gullberg B., Ericson U., Wirfalt E., Orho-Melander M.: Fat and carbohydrate intake modify the association between genetic variation in the FTO genotype and obesity. Am. J. Clin. Nutr., 2009, 90 1418-1425.
34. Cecil J.E., Tavendale R., Watt P., Hetherington M.M., Palmer C.N.: An obesity-associated FTO gene variant and increased energy intake in children. N. Engl. J. Med., 2008, 359, 2558-2566.
35. Tanofsky-Kraff M., Han J.C., Anandalingam K., Shomaker L.B., Columbo K.M., Wolkoff L.E., Kozlosky M., Elliott C., Ranzenhofer L.M., Roza C.A., Yanovski S.Z., Yanovski J.A.: The FTO gene rs9939609 obesity-risk allele and loss of control over eating. Am. J. Clin. Nutr., 2009, 90, 1483-1488.
36. Rendo T., Moleres A., del Moral A.M.: Effects of the FTO gene on lifestyle interwention studies in children. Obes. Facts, 2009, 2, 393-399.
37. Reinehr T., Hinney A., Toschke A.M., Hebebrand J.: Aggravating effect of INSIG2 and FTO on overweight reduction in a one-year lifestyle intervention. Arch. Dis. Child., 2009, 94, 965-967.
Adres do korespondencji:
Włodzimierz Łuczyński
Klinika Pediatrii, Endokrynologii z Pododdziałem Kardiologii UM w Białymstoku
ul. Waszyngtona 17, 15-274 Białystok
[email protected]