По данным Всемирной организации здравоохранения ожирение является серьезной медико-социальной проблемой, актуальность которой связана с его высокой распространенностью. Около 30 % населения планеты страдают ожирением [7]. В России в среднем 30 % людей имеют ожирение и 25 % избыточную массу тела.
Пациенты с ожирением имеют повышенный риск развития сахарного диабета второго типа, артериальной гипертонии, сердечно-сосудистых заболеваний, смертность от которых является самой высокой в развитых странах. Растущая заболеваемость населения увеличивает расходы на медицинскую помощь, приводит к сокращению продолжительности и ухудшению качества жизни людей. Ожирение все больше обозначается как социально значимое заболевание. В последнее время большое внимание уделяется проблеме ожирения среди пациентов юношеского возраста. Доказано, что после 18 лет повышение массы тела на 10 кг и более сопровождается значимым увеличением частоты смертности, в том числе от сердечно-сосудистых заболеваний. У лиц до 35 лет с ИМТ более 40 летальность увеличивается в 12 раз. С ростом ИМТ затраты на лечение всех болезней в целом возрастают в геометрической прогрессии. Особенно настораживает экспертов тенденция к увеличению избыточного веса среди детей и подростков, что в перспективе грозит обвальным ростом частоты заболеваний, обусловленных осложнениями от ожирения.
Поэтому раннее выявление ожирения и наследственной предрасположенности к нему является важным для здоровья каждого человека [2, 5].
Кроме того, многие исследователи считают, что причиной развития ожирения являются средовые факторы риска, связанные с изменением характера питания и физической активности, которые могут реализоваться только на фоне генетических факторов [3, 4].
В связи с этим большой интерес представляет идентификация генов-кандидатов ожирения. При обследовании детей и взрослых в различных популяциях выявлено более 100 генетических полиморфизмов, связанных с этим заболеванием [8]. Так, показана выраженная ассоциация полиморфизма гена FTO с увеличением индекса массы тела (ИМТ), жировой массы, отсутствием чувства насыщения пищей и повышением (в 1,5–2 раза) риска развития ожирения [8]. Наиболее тесная связь установлена между ожирением и полиморфизмом этого гена в европейской, японской и мексиканской популяциях. Частота встречаемости мутантного аллеля FTO составляет 46–51 % среди жителей Западной и Центральной Европы, Западной Африки и только 16 % – в Китае [10]. Ключевыми регуляторами обмена липидов являются рецепторы, активируемые пролифераторами пероксисом (Peroxisome proliferator-activated receptor (PPAR)). В клетках человека PPAR активно участвуют в углеводном и липидном обмене [9]. Ген PPARG кодирует рецептор PPARγ, который вовлечен в контроль экспрессии генов, участвующих в регуляции обмена жирных кислот и адипогенезе. Мутация в гене PPARG вызывает изменение рецептора PPARγ2, что проявляется нарушением обмена жирных кислот с развитием инсулинорезистентности, дислипидемии, гипертензии, увеличением массы тела и нарушением гомеостаза глюкозы. Наиболее изученным полиморфизмом гена PPARγ является Pro12Ala полиморфизм (rs1801282), который был открыт в 1997 году [8]. На сегодняшний день известны еще несколько генетических вариантов PPARγ, однако, встречаются они гораздо реже. Преобладание вариаций Ala аллеля колеблется от 4 % у азиатского и до 20–26 % у европейского [8] населения.
Проблема генетического полиморфизма ДНК является одной из актуальнейших проблем в современной медицинской генетике. В связи с этим, количество исследований, связанных с анализом генетической предрасположенности, интенсивно увеличивается [1]. Таким образом, исследование генетических полиморфизмов, ассоциированных с уровнем липидов в крови, является практически важным. На основании аллельного профиля генов-кандидатов возможно выявлять наследственные особенности спектра липидов у конкретного человека, а, следовательно, определить предрасположенности человека к определенным болезням, связанным с нарушением липидного обмена.
Целью данной работы было выявление изменений липидного обмена у студентов и определения возможной генетической предрасположенности к ожирению методом полимеразно-цепной реакции.
Материалы и методы исследования
Для анализа на полиморфность генов предрасположенности к ожирению было обследовано 93 студента разного возраста ИАТЭ НИЯУ МИФИ. Перед проведением анализа у всех обследуемых лиц провели антропометрические измерения. У студентов измеряли рост, вес и, исходя из этих данных, для каждого рассчитывали индекс массы тела (ИМТ) по формуле:
ИМТ = масса тела (кг) / рост (м2 ). (1)
Величина ИМТ прямо коррелирует с количеством жира в организме, т. е со степенью ожирения. Но только по значению ИМТ невозможно дифференцировать ожирение от увеличения массы тела за счет мускулатуры и отеков.
Как высокие, так и низкие значения ИМТ связаны с риском для здоровья. При низких ИМТ возрастает риск развития инфекционных заболеваний и заболеваний ЖКТ. При высоких значениях ИМТ, характеризующих ожирение, увеличивается риск развития сердечно-сосудистых заболеваний, гипертонии, сахарного диабета 2-го типа.
Для уточнения значения ИМТ у всех обследуемых лиц определили тип распределения жира в организме. Для этого измерили окружность талии и обхват бедер. Отношение окружность талии к обхвату бедер является простым методом характеристики распределения жира в организме человека. Оно увеличивается с возрастом и у лиц с выраженным ожирением, и предрасположенным к нему.
Расчет соотношения окружности талии и обхвата бедер характеризует локализацию преимущественного отложения жира и тип ожирения [7]. В зависимости от конкретного значения индекса талия/бедра выделяют три типа распределения жировой ткани в организме человека: андроидный (мужской), гиноидный (женский) и промежуточный. Андроидный тип является наиболее опасным типом распределения жира, повышая риск развития сердечно-сосудитых заболеваний, сахарного диабета 2-го типа, дислипидемии. Индекс талия/бедра при этом типе составляет для мужчин более 0,90, для женщин более 0,85.
У всех обследуемых лиц был определен липидный профиль, который позволяет определить отклонения в липидном обмене организма. В состав липидного профиля входят: общий холестерин, липопротеины низкой плотности (ЛПНП), липопротеины высокой плотности (ЛПВП) и триглицериды [6]. Из полученных данных был рассчитан коэффициент атерогенности, показатель, характеризующий соотношение атерогенных (ЛПНП) и антиатерогенных (ЛПВП) фракций липидов. Индекс атерогенности (ИА), на основании которого классифицируют дислипопротеинемии (ДЛП), рассчитывали по формуле [4]:
ИА=(ОХ – ЛПВП) / ЛПВП. (2)
Для исследования на генетическую предрасположенность студентов к ожирению нами были выбраны следующие маркеры: ген ассоциированный с жировой массой FTO. Выделение ДНК производили из цельной крови с использованием метода «ДНК-ЭКСТРАН-1», как наиболее эффективного, с выходом ДНК 10-20 мг из 300 мкл цельной крови. Полиморфизм генов оценивали путем ПЦР-анализа в режиме реального времени. По результатам ПЦР-анализа можно было определить: нормальный вариант полиморфизма генов (мутация отсутствует), мутация в гетерозиготной форме (в одном из парных генов), мутация в гомозиготной форме (в обоих парных генах).
Результаты исследования и их обсуждение
Для оценки соотношения веса и роста человека у всех обследуемых лиц рассчитывали индекс массы тела по формуле (1). Формула ИМТ учитывает увеличение массы тела при увеличении роста и пригодна для характеристики пищевого статуса и диагностики ожирения (нарушения липидного обмена). Рассчитав индекс массы тела, определяли степень ожирения.
Величина ИМТ прямо коррелирует с количеством жира в организме. Результаты представлены в табл. 1.
Таблица 1
Определение индекса массы тела
|
ИМТ |
Дефицит < 18,5 |
Норма 18,5-24,9 |
Избыточная масса тела 25,0-29,9 |
Ожирение 1 ст. 30,0-34,9 |
|
Кол-во студентов, % |
14,9 |
72,3 |
8,5 |
4,3 |
Как видно из результатов обследования большая часть обследуемых лиц – это 72,3 % студентов имеют нормальную массу тела, избыточную массу тела имеет 8,5 % от всех обследуемых лиц. 14,9 % студентов имеют дефицит массы тела, у них также можно предположить наличие нарушение липидного обмена. То же самое можно сказать о тех, кто по результатам обследования имеет ожирение 1 степени, что составляет 4,3 % от всех обследуемых лиц. В связи с этим у них можно предположить наличие нарушения липидного обмена, но только по значению ИМТ невозможно дифференцировать нарушения липидного обмена. Поэтому следующими этапами исследования было определение распределения жира в организме и липидного профиля студентов.
Оказалось, что 13 % обследуемых лиц имеет андроидный тип распределения жира. Он является наиболее опасным для здоровья человека, повышая риск развития сердечно-сосудистых заболеваний, сахарного диабета 2-го типа и нарушения липидного обмена. Причем данный тип распределения жира в организме коррелирует с избыточной массой тела и ожирением 1 степени. 72 % обследуемых лиц имеет гиноидный тип распределения жира в организме, что является наиболее здоровым типом распределения. 15 % студентов имеют промежуточный тип распределения жира в организме, что также может свидетельствовать о нарушении липидного обмена.
Для определения липидного профиля у студентов была взята венозная кровь и определено содержание общего холестерина, липопротеинов низкой (ЛПНП) и высокой плотности (ЛПВП), а также триглицериды. Результаты отклонений от нормы, как в одну, так и в другую сторону представлены на рис. 1–2.
Рис. 1. Показатели липидного профиля больше нормы
Из полученных данных видно, что имеются лица, у которых наблюдается как превышение показателей (рис. 1), так и снижение показателей липидного профиля (рис. 2).
Низкая концентрация холестерина-ЛПВП – показатель высокого фактора риска, не зависимо от концентрации общего холестерина, и серьезный признак риска развития ишемической болезни сердца (ИБС).
Рис. 2. Показатели липидного профиля меньше нормы
По показателям липидного профиля крови можно определить нарушение липидного обмена. В ходе сравнения полученных данных по липидному профилю обследуемых лиц было показано, что, что 21,80 % студентов имеют нарушения липидного обмена типа 2А, 4,30 % имеют нарушения липидного обмена 3 типа и 2,20 % имеют нарушения липидного обмена типа 2В и 1 типа. Классификация дислипидемий приведена, по принятой во Всемирной организацией здравоохранения:
1 тип – показатели в норме или отмечается незначительное повышение холестерина и триглиицеридов в крови. Риск развития атеросклероза маловероятен.
2А тип – уровень триглицеридов в норме, холестерин повышен. Резко повышается риск развития атеросклероза.
2В тип – повышенный уровень триглицеридов и холестерина в крови. Высокий риск развития атеросклероза.
3 тип – высокий уровень триглицеридов и холестерина в крови. Риск развития атеросклероза значительно повышен.
4 тип – повышенный уровень триглицеридов, холестерин чаще в норме. Риск развития атеросклероза повышен.
5 тип – холестерин в норме или слегка повышен, уровень триглицеридов высокий. Риск развития атеросклероза невелик.
Также нами был рассчитан коэффициент атерогенности, который характеризует соотношение атерогенных (ЛПНП) и антиатерогенных (ЛПВП) фракций липидов. Индекс атерогенности, на основании которого классифицируют дислипопротеидемии (ДЛП), рассчитывают по формуле (2). Оказалось, что у трех человек индекс атерогенности превышает референсные значения, что повышает у них риск развития атеросклероза, по сравнению с остальными студентами.
Анализ результатов показал, что 11 человек с нормальной массой тела имеют повышенный уровень холестерина. С избыточной массой тела повышенный уровень холестерина имеют четыре человека. С ожирением первой степени – 1 человек, при этом у них концентрация ЛПВП ниже нормы, а концентрация ЛПНП выше нормы. У 8 человек с нормальной массой тела концентрация ЛПВП ниже нормы, все остальные показатели липидного профиля в норме. С избыточной массой тела у двух человек показатели ЛПВП ниже нормы, все остальные показатели липидного профиля в норме. У двух человек с нормальной массой тела показатели ЛПНП выше нормы.
Далее нами для всех обследуемых лиц (94 человека) была проведена ПЦР-реакция на изучение полиморфизмов в гене FTO, контролирующем жировой обмен. По результатам анализа у всех обследуемых лиц присутствует нормальный вариант полиморфизма гена, ассоциированного с жировой массой FTO.
Чтобы исключить влияние наследственного фактора в дальнейшем нами будет изучен полиморфизм других генов-кандидатов, ответственных за генетическую предрасположенность к ожирению.
Работа выполнена при поддержке фонда РГНФ, грант № 15-16-40004.