Изменение показателей состава тела в зависимости от полиморфизма rs1801282 гена PPARG у пациентов с различными вариантами терапии ранних нарушений углеводного обмена

Введение

Одной из ведущих тенденций современной медицины является индивидуализация терапии различных патологий с учетом генетических характеристик пациента. Известно, что в зависимости от полиморфизма генов, отвечающих за обмен веществ, пациенты способны по-разному отвечать на проводимое лечение.

Терапия ранних нарушений углеводного обмена (НУО) с целью профилактики развития сахарного диабета 2 типа является одной из ключевых проблем эндокринологии. Ранее при выявлении данных нарушений проводилось исключительно обучение пациентов принципам сбалансированного питания без назначения сопутствующей медикаментозной терапии, однако в последние годы появляется всё больше рекомендаций ведущих эндокринологических сообществ в пользу назначения метформина [1][2]. Помимо сахароснижающего эффекта, метформин обладает способностью снижать массу тела преимущественно за счёт потери  висцерального жира [3], однако ожидаемый эффект наблюдается лишь у части пациентов [4].

Пероксисомы — это внутриклеточные органеллы, играющие важную роль многих клеточных метаболических процессах, включая альфа- и бета-окисление жирных кислот, синтез плазмалогенов и обезвреживание в клетках печени глиоксилата, участвующего в конверсии жирных кислот в углеводы [5]. Ядерные рецепторы, активируемые пероксисомными пролифераторами (peroxisome proliferator-activated receptors, PPAR), являются важным регулятором процесса дифференцировки адипоцитов и модулятором внутриклеточных инсулин-зависимых сигнальных каскадов [6]. Одним из ключевых изотипов PPAR, участвующих в регуляции адипогенеза, является рецептор PPARγ, кодируемый геном PPARG [7].

PPARG располагается в 25-м локусе короткого плеча 3-й пары хромосом [8]. Активация рецептора PPARγ регулирует экспрессию генов, вовлечённых в транспорт глюкозы [9], а также запускает апоптоз в зрелых адипоцитах, в результате чего происходит стимуляция адипогенеза и образование юных адипоцитов, более чувствительных к действию инсулина [10]. Полиморфизм rs1801282 PPARG возникает при замещении пролина на аланин (C > G; Pro12Ala) в кодоне 12-го экзона B и является одним из наиболее изученных однонуклеотидных полиморфизмов данного гена. Известно, что наличие аллеля G ассоциировано со снижением активности PPARγ [11].  Аллель С полиморфизма rs1801282, напротив, ассоциирована с увеличением транскрипционной активности PPARγ [12].

Ген PPARG в соответствии со своей ролью в обмене липидов описывается как генетический маркер ожирения и различных заболеваний, связанных с ожирением [13], однако данные о влиянии мутации гена на развитие избыточной массы тела противоречивы. Так, аллель G полиморфизма Pro12Ala ассоциирована с ожирением в популяции Бразилии и Италии [14][15], однако в китайской популяции мутация опосредовала протективный эффект [16]. Таким образом, однонуклеотидный полиморфизм rs1801282 гена PPARG является потенциальным кандидатом, способным модулировать ответ пациентов на диетотерапию и фармакотерапию при ранних НУО со стороны показателей состава тела пациента.

Цель исследования — изучение влияния полиморфизма rs1801282 гена PPARG на показатели состава тела пациентов с ранними нарушениями углеводного обмена в группах с различными вариантами терапии.

Материалы и методы

В исследовании приняли участие 64 человека (8 мужчин и 56 женщин). Критерием включения в исследование было наличие ранних НУО, а именно нарушенной гликемии натощак (уровень гликемии в капиллярной крови натощак более 5.6, но менее 6.1 ммоль/л при уровне гликемии через 2 часа после стандартной углеводной нагрузки менее 7.8 ммоль/л), нарушения толерантности к глюкозе (уровень гликемии в капиллярной крови через 2 часа после стандартной углеводной нагрузки более 7.8 ммоль/л, но менее 11.1 ммоль/л) или впервые выявленного сахарного диабета 2 типа (уровень гликемии в капиллярной крови натощак более 6.1 ммоль/л и/или через 2 часа после стандартной углеводной нагрузки более 11.1 ммоль/л). Критериями исключения из исследования являлись возраст менее 18 лет, беременность, период лактации, сниженная функция почек (скорость клубочковой фильтрации (СКФ) <45 мл/мин/1.73м²), печени (повышение уровня печеночных ферментов, а именно аланинаминотрансферазы (АЛТ) и аспартатаминотрансферазы (АСТ), более чем в три раза), наличие онкологических заболеваний в анамнезе, приём препаратов, оказывающих влияние на жировой и углеводный обмены.

В начале исследования всем пациентам было проведено генотипирование c определением полиморфизма rs1801282 гена PPARG методом полимеразной цепной реакции (ПЦР) в режиме реального времени при помощи роторного амплификатора Rotor Gene Q; субстратом для реакции служила ДНК, полученная из лимфоцитов цельной крови сорбентным методом («Ампли-Прайм ДНК-сорб-В», Москва). Также была произведена оценка состава тела методом биоимпедансометрии при помощи импедансного анализатора («Диамант-АИСТ», Санкт-Петербург). Далее пациенты путём рандомизации были разделены на две терапевтические группы. Первая группа находилась на общепринятой при нарушениях углеводного обмена диете с исключением простых и ограничением сложных углеводов и жиров. В данную группу вошли 40 человек (7 мужчин и 33 женщины, средний возраст — 45.2 ± 15.4 лет). Вторая группа в дополнение к диете получала терапию метформином, в данную группу вошли 24 человека (1 мужчина и 23 женщины, средний возраст — 51.2 ± 14.5 лет). Далее на протяжении трех месяцев раз в две недели проводился контроль пациентов путём проверки дневников питания, проведения промежуточных замеров. Через три месяца всем пациентам повторно была проведена биоимпедансометрия.

Статистическая обработка результатов была проведена при помощи среды R для статистической обработки данных. При анализе данных использовался метод ANCOVA с двумя независимыми категориальными переменными и их взаимодействием. Для оценки соответствия распределения частот генотипов изучаемой выборки закону Харди-Вайнберга применялся критерий χ2. Для описания количественных данных использовались среднее арифметическое значение (M) и стандартная ошибка среднего (SEM); для характеристики возраста изучаемых групп применялось стандартное отклонение (SD). Динамика изменения показателей биоимпедансометрии рассчитывалась в процентах от измерения в начальной точке.

Результаты

Исследование полиморфизма rs1801282 гена PPARG у пациентов выявило распределение частоты аллелей и генотипов изучаемого полиморфизма, соответствующее распределению Харди–Вайнберга (χ2 = 1.22; p >0.05). 67.6% пациентов являлись носителями аллеля С в гомозиготном варианте, 26.8% пациентов — гетерозиготами CG и 5.6% пациентов являлись носителями мутантного аллеля G в гомозиготном варианте; распространённость аллеля С в исследуемой выборке пациентов составила 81%, аллеля G — 19% (рис.1). Полученные данные соотносятся с базой данных проекта 1000 Genomes, согласно которой в европейской популяции распространенность аллеля С составляет 88%, аллеля G — 12%; на долю гомозигот CC приходится 76.9% популяции, CG — 22.1%, GG — 1%.

В результате статистической обработки полученных данных взаимосвязи полиморфизма изучаемого гена с изменениями массы тела, окружности талии и бёдер в исследуемых группах не наблюдалось (p >0.05).  Также при анализе изменений показателей биоимпедансометрии не было выявлено взаимосвязи между полиморфизмом rs1801282 PPARG и динамикой жировой массы и общей воды в организме (p >0.05). Однако среди пациентов, получающих метформин на фоне диетотерапии, носители мутантного аллеля G характеризовались более выраженным набором активной клеточной массы (1.28 ± 0.51% против 0.36 ± 0.37%, p = 0.021; табл. 1, рис. 2). В группе диетотерапии аллель G не влиял на изменения активной клеточной массы среди пациентов (p >0.05; табл. 2).

Обсуждение

Огромное значение определение полиморфизма PPARG приобрело в области генетики питания, при этом данные о влиянии мутантного аллеля G на исходы диетотерапии неоднозначны. По данным исследований, проведённых в бразильской и центральноевропейской популяциях, снижение жировой массы тела в ответ на общепринятую при избыточной массе тела диетотерапию, длящуюся на протяжении трёх месяцев, было более выражено у носителей аллеля G, чем у СС-гомозигот [17][18]. Противоположные результаты показало исследование Matsuo et al.: аллель G чаще встречалась среди пациентов, резистентных к диетотерапии [19]. Однако мы не обнаружили влияния мутантного аллеля G на изменения жирового компонента и массы тела в целом через 3 месяца от начала наблюдения за пациентами, находящимися исключительно на диетотерапии. Это, возможно, объясняется тем, что аллель G не оказывает влияния на краткосрочные результаты диетотерапии, но способствует изменению композиционного состава тела при более длительном применении диетотерапии.

Особое внимание ученых обращает на себя изучение эффекта диетотерапии в сочетании с сахароснижающими препаратами в зависимости от варианта rs1801282 PPARG. Несмотря на то, что в значительной части работ изучалась ассоциация данного полиморфизма с результатами терапии тиазолидиндионами [20], имеется ряд исследований, в которых изучалось влияние rs1801282 PPARG на эффективность лечения метформином. В исследовании DPP среди пациентов, получающих терапию метформином и соблюдающих общепринятую при избыточной массе тела диету, носители аллеля G имели более выраженное снижение массы тела, чем гомозиготы CC; также при наличии аллеля G отмечалось снижение количества жировой массы тела, у носителей СС данный эффект сочетанной терапии не проявлялся [21]. Данные, полученные при DPP, подтверждаются исследованием, ранее проведённым Masud S, Ye S., согласно которому среди людей, соблюдающих диету и получающих терапию метформином, снижение массы тела происходило более выражено у носителей G-аллеля [22]. Мы не обнаружили различий в изменении жировой массы и массы тела в целом между пациентами с различными вариантами rs1801282 PPARG при добавлении метформина к диетотерапии, однако нами было обнаружено влияние аллеля G на изменение количества активной клеточной массы при приеме метформина, что ранее не оценивалось при проведении иных исследований. Известно, что величина активной клеточной массы отражает количество метаболически активных тканей (клеток нервной системы, внутренних органов, мышечной ткани) и характеризует достаточность белкового компонента питания. Таким образом, увеличение содержания активной клеточной массы при добавлении метформина носителям мутантного аллеля G rs1801282 PPARG является признаком усиления анаболических процессов в организме, улучшения физической работоспособности пациентов уже на ранних сроках назначения препарата.

Данное исследование ограничено длительностью проведения и отражает краткосрочные изменения в составе тела пациентов при различных вариантах терапии. Дальнейшее наблюдение за пациентами и увеличение выборки поможет уточнить влияние мутантного аллеля G на изменения композиционного состава тела пациентов при различных вариантах терапии НУО на различных сроках терапии.        

Выводы

1. Изменение количества жировой ткани, а также общей воды в организме при приёме метформина на фоне диетотерапии через три месяца от начала лечения не связано с носительством аллеля G rs1801282 PPARG среди пациентов с ранними нарушениями углеводного обмена.
2. Набор активной клеточной массы отмечается среди носителей аллеля G rs1801282 PPARG при добавлении метформина к общепринятой диете через три месяца от начала терапии ранних нарушений углеводного обмена.