Затлъстяване и гени. Кои гени причиняват затлъстяване?

Затлъстяването възниква по много причини, включително генетични. Учените изчисляват, че гените могат да представляват близо 70% от колебанията на телесното тегло. Означава ли това, че гените са отговорни за по-голямата част от затлъстяването?

Прочетете също: Какво наследяваме от нашите предци, т.е.ГЕНИ, отговорни за нашия темперамент, ... Затлъстяването - причини, лечение и последици

Затлъстяването е сложно хронично заболяване, което се дължи на много екологични, метаболитни, психологически, хормонални и генетични причини. Най-голямо влияние върху развитието на затлъстяване оказват факторите на околната среда, включително, на първо място, прекомерното снабдяване с преработени храни с високо съдържание на калории и ниска физическа активност, както и нарушения в работата на хормоните за глад и ситост. Научните изследвания обаче показват, че гените са важни и при генезиса на затлъстяването. Предлагаме как гените и тяхното наследство допринасят за затлъстяването и какви са видовете затлъстяване на гените.

Съдържание:

1. Затлъстяването и гените - какво представляват генетичните полифоризми?
2. Затлъстяването и гените - какви са генетичните мутации?
3. Затлъстяване и гени - видове затлъстяване с генетичен произход
4. Затлъстяване и гени - моногенно затлъстяване
5. Затлъстяване и гени - затлъстяване, свързано с генетични синдроми
6. Затлъстяване и гени - полигенно затлъстяване
7. Затлъстяването и гените - какво е отговорно за затлъстяването: гени или околната среда?
8. Затлъстяване и гени - молекулярна диагностика на затлъстяването

Затлъстяването и гените - какво представляват генетичните полиморфизми?

Генетични полиморфизми, наред с други Еднонуклеотидни полиморфизми (SNPs) Единични нуклеотидни полиморфизми) това са малки промени в генома. Последицата от полиморфизмите е появата на различни генни варианти в човешката популация. Това от своя страна се отразява на фенотипа, така изглежда всеки от нас и реагира на факторите на околната среда. По този начин генетичните полиморфизми могат да повлияят на риска от развитие на различни заболявания, метаболизма на микро- и макронутриенти, лекарства и дори частично да определят психологическите характеристики на човек. На всеки полиморфизъм е даден идентификационен номер, който започва с буквите "rs" например rs9939609 за генния полиморфизъм FTO.

Затлъстяването и гените - какви са генетичните мутации?

Механизмът на образуване на полиморфизъм и генетична мутация е сходен, т.е. резултат от грешки, допуснати по време на дублирането на ДНК, но последиците от тях са различни. Биологичният ефект на полиморфизма е по-фин от този на мутацията. Обикновено това причинява различна реакция на фактори на околната среда, напр. Ето защо се казва, че наличието на специфичен полиморфизъм може да ни предразположи например към затлъстяване или рак на гърдата. Това не означава, разбира се, че трябва да се разболеем от тези заболявания. От друга страна, генетичните мутации обикновено са толкова вредни за организма, че много често водят до сериозни наследствени заболявания. За разлика от полиморфизмите, мутационният ефект е необратим и не зависи от факторите на околната среда. И въпреки че това разделение изглежда очевидно и ясно, учените не винаги успяват да направят ясна граница между мутация и генетичен полиморфизъм.

Затлъстяване и гени - видове затлъстяване с генетичен произход

• Моногенно (изолирано) затлъстяване, т.е.затлъстяване, причинено от мутация в един ген.
• Затлъстяването, свързано с генетични синдроми, където затлъстяването е само един от симптомите на наследствено генетично заболяване.
• Полигенно затлъстяване (често срещано), т.е.причинено от наличието на генетични полиморфизми в няколко гена - най-честата форма на затлъстяване с генетична основа.

„Гените за затлъстяване“ могат да предразполагат не само към самото затлъстяване. Малко гени кодират протеини, отговорни само за един биохимичен път, така че ефектите от един генен полиморфизъм могат да бъдат многопосочни. Следователно „гените за затлъстяване“ могат също да предразполагат към диабет тип 2, липидни нарушения, рак и сърдечно-съдови заболявания.

Затлъстяване и гени - моногенно затлъстяване

Моногенното затлъстяване се среща само при няколко процента от населението и води до затлъстяване III степен, т.нар. болестно затлъстяване в ранна детска възраст. Досега са описани няколко гена, чиито мутации могат да причинят моногенно затлъстяване, а те са: LEP, LEPR, POMC, MC4R, PCSK1, SIM1, BDNF, NTRK2, GRHB. Тези гени кодират протеини, които могат да допринесат пряко или косвено за затлъстяването. Повечето от тях са свързани с т.нар системата лептин-меланокортин, която контролира чувството на глад и ситост.

Най-изследвани в контекста на моногенното затлъстяване са: ген LEP (англ. лептин) кодиране на лептин и ген LEPR (лептинов рецептор), кодиращ рецептора за лептин. Лептинът или „хормонът на ситостта“ е молекула, секретирана от мастните клетки и регулира метаболизма, свързан с приема на храна. Лептинът действа върху рецепторите за лептин, разположени в хипоталамуса, чрез които се инхибира гладният рефлекс. Откриването на ролята на мутациите в лептина и неговите рецепторни гени при формирането на моногенно затлъстяване е направено благодарение на наблюдения върху лабораторни мишки, при които LEP и LEPR те бяха сериозно повредени. Беше отбелязано, че тези мишки са имали необуздан апетит, което е довело до екстремно затлъстяване. По-късни проучвания показват, че животните с генна мутация LEP имали твърде ниска концентрация на лептин в кръвта и с генни мутации LEPR са били устойчиви на действието на лептин.

Също така при хората мутациите в свързаните с лептин гени водят до почти пълно отсъствие на лептин в кръвта или резистентност на лептиновите рецептори към неговите ефекти и следователно прекомерен апетит и затлъстяване. Освен това при хората ефектите от липсата на лептин са поведенчески разстройства, имунодефицити и високи нива на инсулин в кръвта.

Друг важен ген, чиито мутации нарушават пътя лептин-меланокортин, е генът MC4R (англ. меланокортин 4 рецептор), кодиращ рецептора на меланокортин 4. Този рецептор се свързва с хормона проопиомеланокортин, накратко POMC. Струва си да се спомене, че генните мутации POMC проопиомеланокортинът също причинява моногенно затлъстяване. Хора с генни мутации MC4R имат повишен апетит и храненията, които ядат, са много по-големи, отколкото при хора без тази мутация. Освен това те имат високи нива на инсулин в кръвта.

Като се има предвид, че моногенното затлъстяване се причинява от генетични мутации, които нарушават необратимо важните метаболитни пътища, възможностите за лечение са ограничени. Изключение правят хората с генна мутация LEPтъй като в този случай липсата на лептин може да бъде заменена чрез външно приложение на хормона.

Затлъстяване и гени - затлъстяване, свързано с генетични синдроми

Генетичните синдроми, свързани със затлъстяването, са група заболявания, при които затлъстяването е само един симптом. Общо са описани около 25 такива заболявания. В допълнение към затлъстяването, те се характеризират с вродени дефекти, интелектуални увреждания и специфични поведенчески разстройства. Генетичните синдроми, свързани със затлъстяването, са изключително редки и се дължат главно на обширни генетични промени в загубата или дублирането на хромозомни фрагменти. Хромозомите са структурите, в които се намират всички гени в клетката, поради което увреждането им води до аномалии в много гени наведнъж.

Най-често срещаният е синдром на Prader-Willi. Честотата на този синдром е 1: 10 000-50 000 раждания. Основната причина за PWS е загубата на фрагмент от хромозома 15 (регион 15q11-q13), който е наследен от бащата. Такива големи генетични загуби причиняват неправилно функциониране на много гени. Следователно, в допълнение към екстремното затлъстяване, хората с PWS страдат от намален мускулен тонус (хипотония), лоша мимика, прекомерен апетит, интелектуални увреждания и нарушения на съня. Вероятният механизъм на затлъстяването при този синдром е нарушаването на биохимичните пътища в хипоталамуса, свързани със секрецията на грелин (наречен "хормон на глада"). Високите нива на грелин при пациенти водят до неограничен апетит.

Препоръчителна статия:

Синдром на Prader-Willi - причини, симптоми и лечение

Друг пример за генетичен синдром, при който затлъстяването е доминиращ симптом, е синдромът на Бардет-Бидъл.При пациенти с този синдром затлъстяването се развива на възраст между 1 и 2 години. Други симптоми на синдрома включват наличието на допълнителни пръсти на ръцете и краката (полидактилия), дегенерация на ретината на окото, интелектуални затруднения, нарушения в развитието на гениталните органи и бъбреците. Синдромът се причинява от мутации в поне 20 гена (вкл. BBS1, BBS2, BBS3, BBS4, BBS5, BBS6, BBS7, BBS8, BBS9, BBS10).

Препоръчителна статия:

Затлъстяване и гени. Какво е синдром на Bardet-Biedl?

Други описани генетични синдроми, свързани със затлъстяването, включват:

• Синдром на Коен
• Синдром на Börjeson-Lehman
• Синдром на Alström
• Синдром на Симпсън-Голаби
• Синдром на Карпентър
• Синдром на Уилсън-Търнър
• Синдром на Смит и Магенис
• хромозома 14 синдром на дизомия

Затлъстяване и гени - полигенно затлъстяване

Откриването на полигенно затлъстяване е новаторско, тъй като се смята, че то може да представлява над 90% от затлъстяването. В много големи проучвания, включващи еднояйчни близнаци (т.е. с един и същ геном) е доказано, че гените са отговорни за почти 70% от разликата в телесното тегло, измерено чрез индекса на телесна маса (ИТМ). Въпреки това се подчертава, че при полигенното затлъстяване е много важно взаимодействието между „гените на затлъстяването“ и факторите на околната среда, т.е. Следователно в този случай говорим за предразположение към затлъстяване. С други думи, само защото имаме неблагоприятни варианти на „гените за затлъстяване“, не означава, че трябва да затлъстяваме. Поради тази причина изследванията върху полигенното затлъстяване са много трудни, тъй като не е лесно да се докаже причинно-следствена връзка между конкретни гени и начин на живот.

Първият открит и в същото време най-добре проучен ген, предразполагащ към затлъстяване, е ген FTO (англ. ген, свързан с мастна маса и затлъстяване). Той кодира ензима 2-оксоглутарат деметилаза, който се експресира особено в хипоталамуса и панкреатичните островчета, което показва важната му роля в регулирането на енергийния метаболизъм в организма. Наличието на неблагоприятен вариант на гена rs9939609 полиморфизъм FTO (така нареченият вариант АА, който се среща при 16% от европейците) е свързан с по-висок риск от затлъстяване и диабет тип 2 в сравнение с типичните варианти на този ген (т.нар. ТТ и ТА варианти). Въпреки че молекулярните механизми, водещи до такива предразположения, не са напълно изяснени, проучвания, включващи деца, са доказали, че генните полиморфизми FTO може да повлияе, наред с други за снабдяването с храна, особено тази с високо калории. Доказано е, че деца с неблагоприятен генен вариант FTOкоито имаха неограничен достъп до висококалорична храна, консумираха много повече от нея, отколкото децата с типичните възможности.

Най-интересното обаче от гледна точка на стратегиите за лечение на полигенно затлъстяване е „чувствителността“ на генните полиморфизми FTO за промени в начина на живот. Публикуваните метаанализи показват, че хората със затлъстяване с вариант АА, освен че са по-склонни към неблагоприятни ефекти върху начина на живот и по този начин са предразположени към затлъстяване, могат по-ефективно да намалят телесното тегло чрез въвеждане на подходяща диета и физическа активност от хората с варианти TT и TA. Други проучвания показват, че при хора, подложени на бариатрична хирургия, генната вариабилност FTO може да помогне и за поддържане на здравословно телесно тегло след операция.

Важно

Много често промените в гените, които допринасят за моногенното затлъстяване, могат да участват във формирането на полигенно затлъстяване. Пример е ген MC4R. Разликата е, че при полигенното затлъстяване степента на увреждане на гените е по-лека, тъй като се причинява от полиморфизъм. Механизмът, по който се предполага, че са генните полиморфизми MC4R повлияват предразположението към затлъстяване в резултат на по-честите закуски между храненията и склонността към преяждане. Рискови варианти на полиморфизма на гена rs17782313 MC4R (CT и CC варианти) са свързани с по-висок ИТМ както при деца, така и при възрастни, по-чести закуски и тенденция да се ядат висококалорични храни. Интересното е, че е показано, че средиземноморската диета може да отслаби въздействието на неблагоприятните варианти на двата генни полиморфизма FTOи MC4R.

Знаеш ли това...

Можем да променим гените си с начина си на живот. Колкото и абсурдно да звучи, откритията, направени през последните години, показват, че е така! Така нареченият епигенетични модификации, които са своеобразна връзка между генетиката и околната среда. Епигенетичните модификации могат буквално да "включат" и "изключат" експресията на определени гени чрез молекулярно химични маркери. Най-важното е, че тези видове промени не променят структурата на ДНК, т.е.не са вид необратима генетична мутация, а нещо, което претърпява динамични промени, особено под въздействието на фактори на околната среда. Епигенетичните модификации могат да бъдат предизвикани от начина на живот, като по този начин се променя рискът от затлъстяване и неговите усложнения.

Затлъстяването и гените - какво е отговорно за затлъстяването: гени или околната среда?

Отговорът на този въпрос е труден. В случай на моногенно затлъстяване и генетични синдроми, свързани със затлъстяването, факторите на околната среда няма да повлияят на фенотипа на затлъстяването толкова силно (ако изобщо), както в случая на полигенно затлъстяване, чийто фенотип е тясно зависим от взаимодействието с околната среда.

Хранителните навици, които до голяма степен се формират от средата, в която израстваме, са особено важни за развитието на затлъстяване. Научните изследвания показват, че ролята на родителите и хранителните навици, предадени от тях, са много важни тук. Подчертава се, че това се отнася особено за яденето на по-малко калорични храни, но по-питателни, като зеленчуци, чиято консумация се определя от положителни или отрицателни преживявания с тези храни. За разлика от висококалоричните храни, например сладкиши, където вродените предразположения играят по-голяма роля.

Знаеш ли това...

Хранителните навици могат да бъдат повлияни от гени, например чрез усещането за вкус. Така нареченият аромат на мазнини, който може да представлява шести тип аромат, разпознаващ мастни киселини. Вкусовите усещания, свързани с продукти, богати на мазнини, могат да доведат до прекомерното му предлагане в храната и следователно да причинят затлъстяване. „Вкусът на мазнините“ може да бъде повлиян от генните полиморфизми CD36 (англ. клъстер на диференциация 36). Разграничени са трите най-често срещани генни полиморфизми CD36: rs1761667, rs1527483 и rs3840546. Доказано е, че хората с GG и GA варианти на полиморфизма rs1761667 са по-чувствителни към „вкуса на мазнините“ и имат способността да усещат значително по-ниска концентрация на мастни киселини в храната, отколкото при вариантите на AA, които за постигане на същото ниво на вкусово усещане изискват много по-високо съдържание на този компонент в ястията . „Вкусът на мазнини“ може косвено да повлияе на хранителните навици. Свръхчувствителността към мастни киселини в храната е свързана с по-ниско предлагане на продукти с високо съдържание на мазнини в диетата и по-нисък индекс на ИТМ.

Изследванията показват, че също така формите на прекарване на свободно време, като гледане на телевизия, могат да засилят негативния ефект на „гените за затлъстяване“. Разбира се, това не предполага взаимодействие на гените с времето, прекарано в гледане на телевизия, а връзка между начина, по който хората прекарват времето (в случая не много активно) с повишен риск от затлъстяване. Други проучвания показват, че хората, които предпочитат тази форма на прекарване на свободното си време, също ядат повече калорична, нездравословна храна.

Повечето специалисти подчертават, че в крайна сметка факторите на околната среда играят ключова роля в епидемията от затлъстяване. Обяснявайки това преди всичко, че гените ни не се променят толкова бързо, колкото начина на живот, който водим в момента. Посочените по-горе генни полиморфизми са пример FTO, където в много проучвания е доказано, че предразположението към затлъстяване може да бъде преодоляно с подходяща диета и физическа активност.

Затлъстяване и гени - молекулярна диагностика на затлъстяването

Молекулярно изследване на генетичната основа на затлъстяването може да се извърши на всяка възраст, тъй като геномът ни е непроменен през целия ни живот. При вземането на решение за извършване на теста е важна подробна фамилна анамнеза, тъй като тя може да предполага наследствен характер на затлъстяването. Ако в допълнение към затлъстяването пациентът има и други сериозни разстройства, като интелектуално увреждане, това може да предполага генетичен синдром, свързан със затлъстяването. При диагностицирането на свързани със затлъстяването генетични синдроми се използват цитогенетични техники за оценка на структурата и броя на хромозомите в клетката. Когато изследването изключва генетичните синдроми, историята на храненето и навиците също е важна. Ако това показва прекомерен калориен прием с ниска физическа активност, тогава трябва да се има предвид полигенно затлъстяване. В този случай може да се извърши тестване за генетични полиморфизми, например гени FTO или MC4Rкоето може да потвърди предразположение към затлъстяване.

Тестовете за наличие на мутации и полиморфизми се извършват с помощта на методи на молекулярна биология, главно базирани на полимеразната верижна реакция (PCR). Най-често срещаното е последователността на Sanger. Тестовете могат да се извършват в специализирани болници, които имат генетични лаборатории. Освен това на пазара има няколко търговски компании, които извършват генетични тестове за „гени за затлъстяване“. Полученият резултат трябва да се консултира със специалист по медицинска генетика, за да се оцени клиничното значение на откритата генетична мутация / полиморфизъм.

Литература:
1. Abete I. et al. Различни диетични стратегии за отслабване при затлъстяване: роля на енергията и съдържанието на макроелементи. „Nutr Res Rev“ 2006, 19, 5–17.
2. Fenech M. et al. Нутригенетика и нутригеномика: възгледи за текущото състояние и приложения в изследванията и практиката на храненето. „J Nutrigenet Nutrigenomics“ 2011, 4, 69–89.
3. Frayling T.M. и др. Често срещан вариант в гена FTO е свързан с индекса на телесна маса и предразполага към затлъстяване при деца и възрастни. „Наука“ 2007, 316, 889–894.
4. Barczyk A. et al., Генетика на затлъстяването - патогенеза, клинични и диагностични аспекти. Развитие на периода на медицината, 2017; XXI, 3, 186-202.
5. Maes H. et al. Генетични и екологични фактори в относителното телесно тегло и човешкото затлъстяване. Behav. Genet. 1997; 27: 325–351.
6. Męczekalski B. et al. Ролята на гените в затлъстяването. Съвременни възгледи, патогенеза, клинични аспекти. Ендокринология, затлъстяване и метаболитни нарушения 2008, 5 (1), 27-37.
7. Hinney A. et al. От моногенно до полигенно затлъстяване: скорошен напредък. Eur Child Adolesc Психиатрия. 2010 март; 19 (3): 297-310.
8. Savage S.J. и др. Влияние на родителите върху хранителното поведение. Зачатие до юношеството. J Law Med Ethics. 2007; 35 (1): 22–34.
9. Hinney A. et al. От моногенно до полигенно затлъстяване: скорошен напредък. Eur Child Adolesc Психиатрия. 2010 март; 19 (3): 297-310.
10. Xi B. et al. Асоциация между често срещания полиморфизъм в близост до гена MC4R и риска от затлъстяване: систематичен преглед и мета-анализ. „PLoS One“ 2012, 7 (9), e45731.
11. Ortega-Azorín C. et al. Асоциациите на полиморфизмите FTO rs9939609 и MC4R rs17782313 с диабет тип 2 се модулират чрез диета, като са по-високи, когато спазването на средиземноморския режим на диета е ниско. "Cardiovasc Diabetol" 2012, 6 (11), 137.
12. Qi Q. et al. Гледане на телевизия, физическа активност през свободното време и генетичното предразположение във връзка с индекса на телесна маса при жените и мъжете. Тираж. 2012 г. 9 октомври; 126 (15): 1821-7.
13. Пушка К. Генетиката на вкуса. Могат ли гените да определят хранителните навици? Съвременна диетология 11/2017.

Важно

Poradnikzdrowie.pl подкрепя безопасното лечение и достоен живот на хората, страдащи от затлъстяване.
Тази статия не съдържа съдържание, което дискриминира или заклеймява хората, страдащи от затлъстяване.