Асоціаційне дослідження трьох генних поліморфізмів, нещодавно виявлене геномним дослідженням асоціації з фенотипами ожиріння у китайських дітей

Інститут здоров'я дітей та підлітків, кафедра здоров'я дітей, підлітків та жінок

Школа громадського здоров'я, Пекінський університет

No38 Xueyuan Road, район Хайдянь, 100191 Пекін, Китай

Статті, пов’язані з "

Facebook
Twitter
LinkedIn
Електронна пошта

Анотація

Завдання: Це дослідження мало на меті вивчити асоціації трьох однонуклеотидних поліморфізмів (ОНП) із фенотипами, пов’язаними з ожирінням, у китайських дітей. Ці ОНП були виявлені нещодавнім дослідженням, проведеним серед усіх європейських дітей серед усіх геномів (GWA). Враховуючи, що різноманітні генетичні особливості різної етнічної приналежності можуть спричинити різні асоціації, необхідно вивчати ці асоціації в різних етнічних групах населення. Методи: Всього в дослідження було включено 3922 дітей, у тому числі 2191 нормальної ваги, 873 дітей із надмірною вагою та 858 дітей із ожирінням. Були проведені логістичні та лінійні регресії, а також метааналіз для оцінки зв'язків між ОНП та фенотипами, пов'язаними з ожирінням. Результати: Об'єднані коефіцієнти шансів A-алелю rs564343 в PACS1 для ожиріння та важкого ожиріння становили 1,180 (p = 0,03) та 1,312 (p = 0,004) відповідно. Ми також виявили, що rs564343 номінально асоціювався з ІМТ, показником стандартного відхилення ІМТ (BMI-SDS), обхватом талії та співвідношенням талії та висоти (p

Вступ

Широко визнано, що ожиріння стає все більш важливою проблемою охорони здоров'я як у розвинутих, так і в країнах, що розвиваються. Систематичний аналіз нещодавно повідомив, що загальна поширеність надмірної ваги та ожиріння за останні три десятиліття зросла на 27,5% серед дорослих та 47,1% серед дітей [1]. У США понад 2/3 (68,5%) дорослих та майже одна третина (31,8%) молоді мали або надмірну вагу, або ожиріння у 2011-2012 рр. [2]. У Китаї поширеність надмірної ваги та ожиріння серед міських хлопчиків та дівчаток становила 28,14% та 15,56%, а серед сільських хлопчиків та дівчаток - 18,62% та 11,81% у 2010 р., Що свідчить про зростання порівняно з даними 2005 р. [3]. Ожиріння є важливим фактором ризику багатьох захворювань, включаючи цукровий діабет 2 типу, гіперліпідемію, гіпертонію, серцево-судинні захворювання та рак [4,5].

Генетичні фактори відіграють незамінну роль у схильності людини до ожиріння [6,7,8]. Спадковість дисперсії ВМІ коливалась від 30% до 70% [9], і за оцінками спадковість від ІМТ або ожиріння вища у дітей, ніж у дорослих [10]. В останні роки дослідження геномних асоціацій (GWA) надали докази генетичних локусів ризику ожиріння [11,12,13,14]. Багато досліджень реплікації цих локусів було проведено в багатьох етнічних групах населення, включаючи китайців [15,16,17,18,19,20]. Два нещодавно опубліковані дослідження Ванга та співавт. [19] та Meng та співавт. [20] з нашої дослідницької групи підтвердили, що деякі локуси, визначені дослідженнями GWA, пов’язані з ожирінням у китайських дітей, та визначили етнічну різницю в розмірі ефекту для деяких локусів (додаткова таблиця 1, доступна на http://content.karger.com/ProdukteDB/produkte.asp?doi=471487).

Нещодавнє дослідження GWA виявило чотири нових локуси (rs564343 у фосфофуриновому кислотному кластері, що сортує білок 1 (PACS1), rs11109072 у транскрипті, пов’язаному з рабдоміосаркомою 2 (RMST), rs1957894 у протеїнкіназі С ета (ПРКЧ) і rs11208659 у рецепторі лептину (LEPR)), які були пов’язані з важким ожирінням серед європейських дітей на ранніх стадіях [21]. Наскільки нам відомо, ці нові локуси не вивчались у незалежних популяцій з різною етнічною приналежністю. Враховуючи, що різноманітні генетичні особливості різної етнічної приналежності можуть спричинити різні асоціації, необхідно вивчати ці асоціації в різних етнічних групах населення. Тому ми провели дане дослідження для 3 локусів (PACS1, RMST, PRKCH) з незначною частотою алелів ≥0,20 на основі обсягу нашої вибірки, щоб дослідити, чи пов’язані ці локуси із ожирінням у китайських дітей.

Предмети та методи

Предмети

Ми провели три незалежних дослідження із загальною кількістю 3922 суб'єктів віком 6-18 років, набраних з міських районів Пекіна, Китай. У першому дослідженні ліпідів підліткового віку, резистентності до інсуліну та генів-кандидатів (ALIR) взяли участь 937 учасників з 9 середніх шкіл району Дунчен у Пекіні. Друге дослідження було проведено в рамках Проекту всебічної профілактики підлітків із надмірною вагою та ожирінням (CPOOA) з фізичними вправами та здоровим харчуванням як інструментами, яке було проведено в 3 середніх школах та 2 початкових школах району Хайдянь Пекіна, залучивши 1093 учасника. Обидва дослідження є дослідженнями випадків та контролю, а стратегії встановлення та інша детальна інформація були описані раніше [22,23].

Письмова інформована згода була надана всіма учасниками та їх батьками, якщо йдеться про неповнолітніх. Перше та друге дослідження були схвалені Етичним комітетом Наукового центру охорони здоров’я Пекінського університету, тоді як третє дослідження було схвалено Етичним комітетом Китайського центру контролю та профілактики захворювань.

Антропометричні, біохімічні та вимірювання артеріального тиску

Всі вимірювання у трьох дослідженнях проводили однаковими методами. Антропометричні вимірювання, включаючи зріст, вагу, обхват талії та стегон, проводили згідно із стандартними протоколами [30]. Розраховували ІМТ (кг/м 2) та показник стандартного відхилення статі та віку ІМТ (BMI-SDS). Останній розраховували згідно з референтними даними про зростання Світової організації охорони здоров’я для дітей у віці 5-19 років [31]. Зразки венозної крові натще приймали для вимірювання загального холестерину, тригліцеридів, холестерину ліпопротеїдів низької щільності (LDL-C), холестерину ліпопротеїдів високої щільності (HDL-C) та глюкози плазми за допомогою біохімічного автоаналізатора (ALIR та CPOOA: Hitachi7060, Токіо, Японія; SCICO: Olympus AU400, Токіо, Японія). Артеріальний тиск вимірювали за допомогою аускультаційного ртутного сфігмоманометра з відповідним розміром манжети для дітей у цих дослідженнях, згідно з рекомендацією Національної робочої групи з питань підвищення рівня артеріального тиску у дітей та підлітків [32]. Середній систолічний та діастолічний артеріальний тиск (SBP та DBP) обчислювали шляхом усереднення трьох вимірювань.

Відбір і генотипування SNP

Враховуючи розмір вибірки (2191 дитина з нормальною вагою та 858 дітей з ожирінням), і передбачуваний розмір ефекту 1,2 для частоти алелів ≥ 0,20, потужність виявлення позитивної асоціації, за оцінками, становила 75%. Отже, ми вибрали три SNP (rs564343, rs11109072 та rs1957894) з незначною частотою алелів ≥ 0,20 у популяції Китаю (база даних Hapmap: http://hapmap.ncbi.nlm.nih.gov), за винятком rs11208659 в LEPR (незначна частота алелів = 0,07). Проекти мультиплексних аналізів SNP не вдалися для одного SNP (rs1957894 в ПРКЧ), тому ми замінили його одним проксі SNP (rs1957893), що має сильну нерівновагу зв’язку (r 2 = 1,00) у населення Китаю у випуску даних HapMap 24/Phase II Nov08 (http://hapmap.ncbi.nlm.nih.gov).

Геномні ДНК випробовуваних виділяли з лейкоцитів крові зразків венозної крові натощак методом екстракції фенол-хлороформом. Генотипування трьох SNP проводили за допомогою матрично-допоміжної лазерної десорбційної іонізації польоту мас-спектрометрії (MALDI-TOF MS, Sequenom). Детальний процес генотипування був описаний раніше [19,20]. Тарифи на дзвінки трьох SNP становили більше 99,9%.

Статистичний аналіз

Відмінності в загальних характеристиках між трьома групами перевіряли за допомогою одностороннього дисперсійного аналізу (АНОВА) (безперервні змінні) або тест χ 2 (категоріальні змінні). Рівновага Харді-Вайнберга (HWE) тестували за статистикою χ 2 у групі з нормальною вагою. F-статистика (FST) була розрахована як метрика, що оцінює ефект підрозділу сукупності, згідно з такою формулою: FST = (P1 - P2) 2/((P1 + P2) × (2 - (P1 + P2))), де Р1 - частота алелів у вихідній досліджуваній популяції, а Р2 - частота алелів у цій досліджуваній популяції [33,34]. Значення FST від 0 до 0,05 свідчить про незначну генетичну диференціацію; значення від 0,05 до 0,15 помірної диференціації, значення від 0,15 до 0,25 великої диференціації та значення вище 0,25 дуже великої диференціації [35].

Багатовимірна модель логістичної регресії проводилась для оцінки незалежного впливу кожного СНП на ризик ожиріння, важкого ожиріння або надмірної ваги. Лінійний регресійний аналіз проводили для оцінки незалежного впливу кожного SNP на інші фенотипи, пов'язані з ожирінням. У всіх аналізах використовували аддитивну модель з поправкою на стать, вік та віковий квадрат, з ІМТ або без нього. Для проксі-серверів SNP (rs1957893 в ПРКЧ), алель, який корелював з алелем ефекту вихідного SNP в оригінальному дослідженні, був визначений як алель ефекту, для зручності порівняння наших результатів з опублікованими даними [21].

Також була розрахована двостороння статистика значення p 2, яка є кількісним показником невідповідності в ході досліджень, із значеннями> 70%, що свідчить про високу неоднорідність [36]. Коли серед трьох досліджень було мало гетерогенності, застосовували модель із фіксованим ефектом. В іншому випадку застосовували модель випадкового ефекту [37]. Revman 5.2 (доступний на веб-сайті Cochrane Collaboration: www.cc-ims.net/ revman) був використаний для мета-аналізу.

Результати

Загальні характеристики досліджуваних груп були представлені в таблиці 1. За винятком віку в дослідженні SCICO (p = 0,442), стать та вік суттєво відрізнялись серед груп з нормальною вагою, надмірною вагою та ожирінням у трьох незалежних дослідженнях (p 0,05 ). Для RS1957893 в ПРКЧ, ми не спостерігали жодних доказів відхилень від HWE у першому та другому дослідженнях (p = 0,907 та 0,111 відповідно), тоді як у третьому дослідженні ми спостерігали відхилення від HWE з граничним значенням (p = 0,028) (таблиця 2), але подвійна перевірка даних генотипу не виявила явних помилок генотипування.

Таблиця 2

Інформація про генотипування трьох ОНП у китайських дітей

Оцінки ефекту 3 SNP на фенотипи, пов’язані з ожирінням, у 3922 особах з трьох досліджень були об’єднані для метааналізу за допомогою моделі фіксованих ефектів. Об'єднане АБО-алелю rs564343 для важкого ожиріння становило 1,312 (95% довірчий інтервал (ДІ) 1,090-1,578, р = 0,004, рис. 1), що вказує на те, що кожен A-алель пов'язаний з підвищеним ризиком на 31,2% при важкому ожирінні. Однак асоціація не була суттєвою після багаторазової корекції. Об’єднане АБО-алель rs564343 в PACS1 для ожиріння становив 1,180 (95% ДІ 1,013-1,375, p = 0,03, рис. 2), що вказує на те, що кожен А-алель пов'язаний із 18,0% підвищеним ризиком ожиріння. Ми також виявили значну асоціацію rs564343 із ризиком надмірної ваги та ожиріння в поєднанні (OR = 1,144, 95% ДІ 1,011-1,294, p = 0,03; додаткова рис. 1, доступна на http://content.karger.com/ProdukteDB/produkte.asp?doi=471487) та спрямованих до спрямованості асоціацій rs564343 з ризиком надмірної ваги (АБО = 1,108, 95% ДІ 0,955-1,286, р = 0,18; додатковий рис. 2, доступний на http://content.karger.com/ProdukteDB/produkte.asp?doi=471487).

Рис. 1

Співвідношення шансів при 95% ДІ для зв'язку між a rs564343 в PACS1, b RS11109072 в RMST, c rs1957893 в ПРКЧ і важке ожиріння при мета-аналізі.

Рис.2

Співвідношення шансів при 95% ДІ для зв'язку між a rs564343 в PACS1, b RS11109072 в RMST, c rs1957893 в ПРКЧ та ожиріння при мета-аналізі.

У подальших аналізах ми також виявили, що A-алель rs564343 був пов'язаний з ІМТ, ІМТ-SDS, обхватом талії та WHtR після коригування статі, віку та вікового квадрата за адитивною моделлю (таблиця 3). Кожен A-алель rs564343 асоціювався із збільшенням ІМТ на 0,167 кг/м 2 (p = 0,03), ІМТ-SDS (p = 0,02) на 0,058, окружності талії (p = 0,04) на 0,443 см та WHtR, але жоден не був значущим після корекції Бонферроні. Додаткове коригування для ІМТ показало зв'язок rs564343 з обхватом талії, а WHtR було скасовано.

Таблиця 3

Результати мета-аналізу зв'язку між rs564343 у PACS1 та різними фенотипами ожиріння у китайських дітей

Не спостерігалося значного зв'язку між двома іншими ОНП та ризиком ожиріння або інших фенотипів, пов'язаних із ожирінням (рис. 1, 2; додаткові таблиці 3-4, доступні на http://content.karger.com/ProdukteDB/produkte.asp?doi=471487).

Обговорення

Наскільки нам відомо, це перше дослідження, яке досліджувало зв’язок трьох ОНП, які були виявлені в недавньому дослідженні GWA, проведеному Wheeler et al. [21] у європейських дітей із фенотипами, пов’язаними з ожирінням, в іншій популяції з різною етнічною приналежністю, тобто у китайських дітей. Rs564343 (PACS1) було виявлено, що це пов’язано як із важким ожирінням, так і із загальним ожирінням. Крім того, спостерігалось також, що поліморфізм rs564343 номінально асоціюється з кількома фенотипами, пов’язаними з ожирінням (ІМТ, ІМТ-SDS, окружність талії та WHtR).

PACS1 є транс-мембранним регулятором руху, спрямовуючи білкові вантажі та кілька білків вірусної оболонки [38]. Ван та ін. [39] вперше повідомив про роль PACS1, одного члена нового сімейства генів цитозольних сортувальних білків, у локалізації мембранних білків мережі Транс-Гольджі (TGN). PACS1 зв'язується з фосфорильованим цитозольним доменом фурину протеази, а потім спрямовує його локалізацію TGN [39]. Алель A rs564343 PACS1 Вперше було повідомлено, що цей ген асоціюється з важким ожирінням на початку захворювання в оригінальному дослідженні GWA [21]. Однак механізм як PACS1 ген, який бере участь у патогенезі ожиріння, досі не з'ясований.

У цьому дослідженні ми продемонстрували, що rs564343 в PACS1 була міцно пов’язана з ожирінням та фенотипами, пов’язаними з ожирінням, у китайських дітей. Послідовність оригінального дослідження GWA припустила, що походження rs564343 у PACS1 може бути відносно древнім, так що китайське населення з різною етнічною та екологічною ознакою постраждало від ОНП в тому ж напрямку. Крім того, ми виявили, що A-алель rs564343 асоціювався із загальним ожирінням, а також поєднанням надмірної ваги та ожиріння, чого не спостерігалося в оригінальному дослідженні. Ці висновки вказують на можливі етнічні відмінності щодо розміру впливу генетичних поліморфізмів на ожиріння, що очікує більш масштабних досліджень в інших популяціях.

Крім того, ми розширили наш аналіз на різні фенотипи, пов’язані з ожирінням, включаючи антропометричні вимірювання (ІМТ, ІМТ-SDS, окружність талії та стегон, WHR, WHtR), ліпіди в сироватці крові (загальний холестерин, тригліцериди, LDL-C та HDL-C) та інші метаболічні фенотипи (FPG, SBP та DBP). Ми виявили номінальну асоціацію між rs564343 (PACS1) та ІМТ, ІМТ-SDS, окружність талії та WHtR, що також підтверджує, що зв'язок між rs564343 та ожирінням була міцною. Однак асоціації між rs564343 та обхватом талії або WHtR не існувало після додаткової корекції ІМТ, що припускає, що ці асоціації опосередковуються ІМТ.

Хоча два інших SNP (RS11109072 та RS1957894), як повідомлялося, були пов'язані з важким ожирінням на початку захворювання [21], ми не спостерігали їх впливу на ризик ожиріння або фенотипів, пов'язаних із ожирінням, у цьому дослідженні. Причин може бути дві. По-перше, існує етнічна диференціація між китайським походженням та європейським походженням. Частота алельних ефектів двох SNP у нашому дослідженні була подібною до частот, повідомлених у HapMap Han Chinese, але відрізнялася від частоти оригінального дослідження. А значення FST як rs11109072, так і rs1957893 знаходились між 0,05 і 0,15, що свідчить про помірну диференціацію між китайцями та європейцями. По-друге, обмежений обсяг вибірки та статистична потужність також можуть пояснювати провал у реплікації.

Сила нашого дослідження - це перше дослідження, яке досліджувало взаємозв'язок між трьома ОНП (rs564343, rs11109072 та rs1957893) та ожирінням серед дітей в іншій популяції, що відрізняється від оригінального дослідження. Зв'язок між rs564343 in PACS1 і ожиріння було виявлено у китайських дітей. Незважаючи на те, що зв'язок цих SNP із ожирінням була встановлена в результаті дослідження GWA, інформації про внесок кожного SNP у різні фенотипи, пов'язані з ожирінням, бракує. Це дослідження поширило наш аналіз на різні фенотипи, пов'язані з ожирінням, і надало більше інформації. Крім того, учасниками наших досліджень були діти у віці 6-18 років. Порівняно з дорослими, повідомляється, що діти мають більшу спадковість ожиріння і зазвичай мають ожиріння без ускладнень [12], які допомагають виявити вплив загальних варіантів на ожиріння.

Однак є кілька обмежень нашого дослідження. По-перше, ми відібрали лише три нові SNP, які нещодавно були визначені дослідженням GWA [21], але не включали rs11208659 до LEPR з незначною частотою алелів