Полиморфизм генов PPARG, AGTR1, VEGF-A: частота и связь с фенотипами ожирения

Ожирение является одним из основных факторов риска сердечно-сосудистых (ССЗ), онкологических и других неинфекционных заболеваний. На данный момент распространенность ожирения во взрослой популяции сравнима с масштабами пандемии [1]. Особый интерес представляет изучение висцерального ожирения как независимого маркера ССЗ и выраженных метаболических нарушений [2]. По мере накопления данных о распределении жировой ткани в организме стало очевидным, что вклад различных фенотипов ожирения (как эктопического (ЭО), так и ожирения в целом) в повышение кардиометаболического риска неравнозначен и представляет собой более сложный процесс, чем предполагалось ранее. В субисследовании Framingham Heart Study [3], а также в нашем исследовании на российской популяции [4][5] продемонстрировано, что наличие эктопических жировых депо не всегда сочетается с наличием ожирения в целом. Выявленная диссоциация формирует интерес к изучению распределения жировой ткани в организме, а также влияния генетических/эпигенетических факторов на данный процесс.

Крупнейшие генетические исследования о распределении жировой ткани на данный момент основаны на данных UK Biobank, наиболее крупномасштабной биомедицинской базе данных и исследовательском ресурсе, содержащем подробную генетическую и медицинскую информацию [6]. В исследовании Agrawal S, et al. (2022), включившем 38965 участников UK Biobank с доступными массивами генотипов и показателями висцеральной и подкожной жировой ткани, была изучена генетическая архитектура распределения жира, независимо от конституциональных особенностей [7]. В результате из 250 идентифицированных локусов выделили 54 однонуклеотидных полиморфизма, которые были связаны с отложениями жировой ткани в области бедер и ягодиц [7]. Следует обратить внимание, что хотя вопросы распределения жировой ткани обсуждаются в современной литературе, исследований, посвященных оценке вклада полиморфизмов различных генов непосредственно в распределение эктопической жировой ткани, до сих пор не проводилось.

Среди генов и их полиморфизмов, представляющих интерес в отношении различных фенотипов ожирения и распределения жировой ткани, можно выделить ген рецептора, активируемого пероксисомными пролифераторами гамма (PPARG). В исследовании Agrawal S, et al. (2022) показана связь полиморфизма rs527620413 с увеличением абдоминальной подкожной жировой ткани с поправкой на индекс массы тела (ИМТ) (beta=0,071; p=6,8×10⁻¹¹), полиморфизма rs71304101 с увеличением жира в бедренно-ягодичной области с поправкой на ИМТ (beta=0,062; p=1,7×10⁻⁹), а также полиморфизма rs17036328 со снижением отношения висцеральная/абдоминальная подкожная жировая ткань (beta=-0,058; p=2,4×10⁻⁸) [7]. При этом в литературе имеются данные об экспрессии гена PPARG в эктопических жировых депо. Так, в исследовании Пантелеевой А. А. и др. (2021) было продемонстрировано, что уровень мРНК PPARG в эпикардиальной жировой ткани пациентов с ишемической болезнью сердца имел тенденцию к повышению в группе с абдоминальным ожирением (АО) по сравнению с группой без АО [8].

Среди генов-кандидатов для изучения распределения жира в организме может обсуждаться ген фактора роста эндотелия сосудов (VEGF-A). Так, в метаанализе Heid IM, et al. (2010), включившем 32 исследования GWAS (полногеномный поиск ассоциаций) и 77167 участников, а также дополнительные 29 исследований с 113636 участниками, было продемонстрировано, что VEGF-A, принимающий участие в ангиогенезе, связан с половым диморфизмом распределения жировой ткани [9]. Кроме того, данный ген входит в 14 идентифицированных в данном исследовании локусов, которые взаимосвязаны с индексом окружность талии/окружность бедер (ОТ/ОБ) [9].

Учитывая роль ренин-ангиотензин-альдостероновой системы в патогенезе ожирения, становится очевидной необходимость изучения вклада полиморфизма генов, ответственных за функционирование данной системы, в особенности, распределения жировой ткани. Имеются работы, в которых описаны ассоциации полиморфизмов генов ренин-ангиотензин-альдостероновой системы с развитием ряда ССЗ, а в контексте изучения ожирения одним из генов-кандидатов, представляющих интерес для изучения, является ген рецептора ангиотензина II 1 типа (AGTR1) [10][11]. Однако в перечисленных работах не проводился анализ взаимосвязи полиморфизмов генов с особенностями распределения эктопической жировой ткани.

В связи с чем целью данной работы стала оценка связи частоты аллелей и генотипов однонуклеотидных полиморфизмов rs1801282 гена PPARG, rs5186 гена AGTR1, rs699947 VEGF-A у пациентов с различными фенотипами АО и ЭО.

Материал и методы

В кросс-секционное исследование были включены 100 пациентов европеоидной расы, госпитализированных и обследованных в Университетской клинической больнице № 4 ФГАОУ ВО Первого МГМУ им. И. М. Сеченова (Сеченовский Университет) с февраля по сентябрь 2023г. Всеми пациентами было подписано добровольное информированное письменное согласие на участие в исследовании.

Критериями включения в исследование были: возраст старше 18 лет, наличие подписанного информированного согласия на участие в исследовании. Исследование проводилось в соответствии с Хельсинкской декларацией о правах человека. Проведение исследования одобрено на заседании Локального этического комитета от 08.12.2022 (протокол № 25-22).

Критериями невключения были: симптоматическая артериальная гипертензия (АГ), клапанные пороки сердца, хроническая сердечная недостаточность III-IV функционального класса, фибрилляция предсердий, клинико-лабораторные проявления печеночной недостаточности, хронической болезни почек, онкологические заболевания, беременность, психические заболевания.

Всем пациентам была произведена оценка анамнестических данных: степень и продолжительность АГ, статус курения. Всем пациентам была проведена оценка антропометрических показателей: роста, веса, ОТ; рассчитан ИМТ по формуле: вес (кг)/рост (м)².

Наличие избыточной массы тела, общего ожирения, степени ожирения определялись в соответствии с клиническими рекомендациями "Ожирение", 2021 [12]. АО диагностировалось при ОТ >94 см у мужчин и >80 см у женщин [12].

Степень АГ определяли в соответствии с рекомендациями Европейского общества кардиологов (ESC)/Европейского общества по АГ (ESH), 2018 [13].

Биохимическое исследование крови, включающее оценку показателей липидного спектра, уровня гликемии, проводилось по стандартным методикам. Наличие дислипидемии определялось согласно рекомендациям Европейского общества кардиологов (ESC)/Европейского общества по изучению атеросклероза (EAS) по лечению дислипидемий: модификация липидов для снижения сердечно-сосудистого риска, 2019 [14]. Наличие сахарного диабета определяли в соответствии с рекомендациями Российской ассоциации эндокринологов по сахарному диабету 2 типа у взрослых, 2022 [15].

Всем пациентам выполнялась рентгеновская компьютерная томография грудной клетки и забрюшинного пространства в спиральном режиме на томографе Toshiba Aquilion Prime по стандартизованному протоколу с пиковым напряжением на трубке 120 кВ и автоматическим выбором силы тока в диапазоне от 100 до 500 мА, с толщиной среза 1 мм. Объемы перикардиальной жировой ткани (ПКЖТ) и периваскулярной жировой ткани (ПВЖТ) определялись полуавтоматическим методом на единственном срезе на уровне переднего отрезка пятого межреберья; толщина паранефральной жировой ткани (ПНЖТ), состоящей из пара- и периренальной жировой клетчатки, определялась на одном срезе на уровне левой почечной вены [16] с использованием специализированного программного обеспечения QCT Pro Tissue Composition Module (Mindways Software, США) после калибровки томографа по специальному фантому. Объем ПКЖТ ≥3,2 см³ и объём ПВЖТ ≥0,4 см³ считали критериями перикардиального ожирения и периваскулярного ожирения [4], толщину ПНЖТ ≥1,91 см — критерием паранефрального ожирения [17].

Всем пациентам (n=100) идентифицировали аллели и генотипы полиморфных маркеров rs1801282 гена PPARG, rs5186 гена AGTR1, rs699947 гена VEGF-A методом полимеразной цепной реакции в режиме реального времени в препаратах ДНК человека, полученных из венозной крови, с использованием аллель-специфичных TaqMan-зондов на оборудовании Real-time CFX96C1000 Touch, Bio-Rad. Для выделения ДНК из анализируемого материала использовался комплект реагентов ДНК—ЭКСТРАН-1 (ООО НПФ "Синтол").

В результате для полиморфного маркера rs1801282 гена PPARG идентифицированы аллели С и G, генотипы C/C, С/G, G/G; для полиморфного маркера rs5186 гена AGTR1 идентифицированы аллели А и С, генотипы А/А, А/С, С/С; для полиморфного маркера rs699947 гена VEGF-A идентифицированы аллели А и С, генотипы А/А, А/С, С/С.

Для выявления всех возможных связей между частотами различных генотипов и фенотипов ожирения был проведен статистический анализ. Частоты аллелей (%) рассчитывались на основании подсчета генов и генотипов. Сопоставление частот полиморфизмов генов, изученных в нашем исследовании, проводилось в сравнении с распространенностью генотипов и аллелей, полученных из открытой базы данных 1000 Genomes Browsers (A Deep Catalog of Human Genetic Variation¹). Частоты каждого однонуклеотидного полиморфизма сопоставлялись с ожидаемыми для популяции в соответствии с равновесием Харди-Вайнберга (РХВ).

Статистическую обработку полученных результатов проводили с использованием статистического пакета программ IBM SPSS Statistics 27. При нормальном распределении величин рассчитывали среднее значение и стандартное отклонение (М±σ). При непараметрическом распределении данных рассчитывали медиану и интерквартильный размах (Mе [ Q25; Q75]). При межгрупповом сравнении нескольких независимых выборок количественных показателей использовали критерий Краскела-Уоллиса, при внутригрупповом сравнении двух независимых выборок — непараметрический U-критерий Манна-Уитни, при сравнении качественных характеристик — критерий χ² Пирсона. Статистически значимыми считали результат при вероятности ошибки p<0,05.

Результаты

Клиническо-демографическая характеристика обследованных пациентов представлена в таблице 1.

Доля женщин (n=53) составила 53%, мужчин (n=47) — 47%. Частота дислипидемии (49%) соответствовала общепопуляционной [18]. Абдоминальный тип ожирения (ОТ ≥94 см у мужчин и ≥80 см у женщин) имелся у 86 (86%) пациентов.

В зависимости от фенотипа ЭО/АО исследуемая выборка пациентов была разделена на несколько вариантов: с изолированным ЭО (перикардиальное ожирение, периваскулярное ожирение, паранефральное ожирение или их сочетание) без АО (группа 1 — ЭО) (n=4; 4%), с изолированным АО без эктопического (группа 2 — АО) (n=20; 20%), со смешанным ожирением (группа 3 — ЭО+АО) (n=66; 66%), лица, у которых наблюдался факт наличия любого ожирения из вышеперечисленных (группа 4) (n=90; 90%) и лица без ожирения (группа 5) (n=10; 10%).

Всем включенным в исследование пациентам было проведено генетическое исследование полиморфизмов генов PPARG, AGTR1 и VEGF-A. Распределение частот генотипов и аллелей однонуклеотидных полиморфизмов во всей выборке представлено на рисунке 1. В исследованной выборке пациентов были сопоставлены частоты различных генотипов и аллелей изученных полиморфных вариантов генов-кандидатов в зависимости от фенотипа ЭО и АО (табл. 2). В исследуемых группах выявлено одинаковое распределение генотипов и аллелей однонуклеотидного полиморфизма PPARG rs1801282. Наблюдалась тенденция к увеличению частоты генотипа C/G в группах ЭО (25%), АО (25%), ЭО+АО (31,8%), с любым вариантом ожирения (30%) по сравнению с группой без ожирения (20%), такая же тенденция наблюдалась в отношении генотипа G/G в группе АО (5%), ЭО+АО (1,5%) и с любым вариантом ожирения (2,2%) по сравнению с группой без ожирения (0%). Выявлена тенденция к увеличению частоты минорного аллеля G в группах ЭО (12,5%), АО (17,5%), АО+ЭО (17,4%) и любого варианта ожирения (17,2%) по сравнению с группой без ожирения (10%). Распределение генотипов данного полиморфного маркера соответствовало РХВ во всех исследуемых группах.

В распределении генотипов полиморфного маркера rs5186 гена AGTR1 обнаружена статистическая значимость (p=0,014) между группами с любым вариантом ожирения и пациентами без ожирения; распределение генотипов отличалось от РХВ в группах ЭО (p=0,0009) и смешанного ожирения (p=0,05). Выявлена тенденция к увеличению частоты генотипа A/C в группах ЭО (50%), АО (35%), ЭО+АО (28,8%), любого варианта ожирения (31,1%) по сравнению с группой без ожирения (20%); генотипа C/C в группах АО (5%), ЭО+АО (9,1%), любого варианта ожирения (7,8%) по сравнению с группой без ожирения (0%). Также наблюдалась тенденция к увеличению частоты минорного аллеля C в группах с различными вариантами ожирения (ЭО, АО, ЭО+АО, любой вариант ожирения) — 25%, 22,5%, 23,5%, 23,3%, соответственно, по сравнению с группой без ожирения (15%).

Для полиморфного маркера rs699947 гена VEGF-A не было получено статистически значимых различий в генотипах между исследуемыми группами пациентов, однако наблюдались статистически значимые различия в аллельном распределении. В группах ЭО, АО и ЭО+АО, любого варианта ожирения выявлено статистически значимое увеличение частоты мутантного аллеля С (62,5%, 50%, 46,3%, 47,75%, соответственно) по сравнению с группой без ожирения (40%) (χ²=10,806; p=0,013). Кроме этого, в этих группа выявлена тенденция к увеличению частоты генотипа A/C (75%, 50%, 50%, 51,1%, соответственно) по сравнению с группой без ожирения (40%), а также генотипа C/C (25%, 25%, 21,2% и 22,2%, соответственно) по сравнению с группой без ожирения (20%). Отклонение частоты генотипов от РХВ в отношении rs699947 гена VEGF-A было обнаружено в группе ЭО (p<0,0001).

Обсуждение

В данной работе нами впервые были изучены однонуклеотидные полиморфизмы rs1801282 гена PPARG, rs5186 гена AGTR1, rs699947 гена VEGF-A у пациентов с различными фенотипами АО и ЭО. С целью выявления связей между частотами генотипов и аллелей исследуемых полиморфизмов и вариантов распределения висцеральной жировой ткани было сформировано 5 групп пациентов: с ЭО, с АО, со смешанным ожирением, которое подразумевало под собой сочетание ЭО и АО, с наличием любого варианта ожирения, а также пациенты без ЭО и АО. Учитывая небольшую когорту лиц с изолированным ЭО (n=4), анализ частоты генотипов и аллелей в данной группе не был приоритетным, акцент был сделан на группе АО, смешанного ожирения, а также группе с любым вариантом ожирения по сравнению с пациентами без ожирения. Стоит отметить, что в настоящее время практически нет данных, отражающих прямую связь данных генов с АО и ЭО, однако имеется ряд исследований, демонстрирующих их связь с общим ожирением, метаболическим синдромом (МС) и нарушениями липидного и углеводного обмена.

Ген PPARG, кодирующий ядерный белок-рецептор PPARG, крайне полиморфен, среди различных миссенс-вариантов в отношении связи с ожирением и уровнями липидов в сыворотке наибольший интерес представляет rs1801282, также известный как p.Pro12Ala [19]. В литературе имеются противоречивые данные о рисковых и протективных генотипах и аллелях данного полиморфизма в отношении метаболических нарушений, ССЗ и эндокринных заболеваний. Так, в метаанализе Sarhangi N, et al. (2020) была продемонстрирована протективная роль минорного аллеля G в отношении риска сахарного диабета 2 типа и развития инсулинорезистентности в различных генетических моделях [20]. Однако в отношении ожирения складывается впечатление, что именно аллель G является рисковым вариантом. В недавнем крупном метаанализе Li S, et al. (2022), включившем 120 исследований и 70317 участников, было продемонстрировано, что именно носители аллеля G имели значительно более высокие показатели ИМТ (SMD=0,08 кг/м², 95% доверительный интервал (ДИ): 0,04-0,12 кг/м², p<0,001), а также, что интересно, в отношении АО — ОТ (SMD=0,12 см, 95% ДИ: 0,06-0,18 см, p<0,001), и ОТ/ОБ (SMD=0,08, 95% ДИ: -0,01-0,17, p=0,08), чем C/C гомозиготы [21]. Это согласуется с результатами нашего исследования, где, несмотря на то, что статистической значимости выявлено не было, наблюдалась тенденция к увеличению частоты генотипа C/G (25%, 31,8% и 30%), G/G (5%, 1,5%, 2,2%) в группах с АО, ЭО+АО и любым вариантом ожирения, соответственно, по сравнению с группой без ожирения (C/G — 20% и G/G — 0%), а также более высокой частоте аллеля G в группах АО, ЭО+АО, с любым вариантом ожирения (17,5%, 17,4% и 17,2%, соответственно) по сравнению с группой без ожирения (10%).

Ген AGTR1 является одним из основных генов-кандидатов в изучении АГ [22]. В отношении связи данного полиморфизма с ожирением в литературе имеются противоречивые данные: в исследовании Разбековой М. и др. (2021) на казахской популяции 163 человек с факторами риска ССЗ показана протективная роль генотипа А/С гена rs5186 в отношении ожирения [23], с другой стороны, в исследовании Procopciuc LM, et al. (2010) из Румынии, где принимали участие 56 женщин с АГ и с/без МС и 71 женщина без АГ, было выявлено, что наличие генотипов A/C и C/C увеличивает риск развития МС в 10,53 раза (p=0,05), а также то, что пациентки с АГ и МС и генотипом C/C имели более высокий ИМТ по сравнению с пациентками c АГ без МС (p<0,05) [24]. При этом в отношении носительства аллеля С и дислипидемии, как фактора риска развития ССЗ, литературные данные в основном согласуются друг с другом [25][26]. Кроме этого, в проспективном исследовании Musso G, et al. (2019), в котором приняли участие 314 здоровых при первичной оценке и повторно обследованных через 10 лет человек, носительство аллеля С имело высокую предиктивную значимость в развитии неалкогольной жировой болезни печени, на данный момент определяемую как метаболически ассоциированная жировая болезнь печени (отношение шансов: 1,67, 95% ДИ: 1,26-2,21) [27]. В данной работе была высказана гипотеза о влиянии экспрессии мутантного аллеля С на постпрандиальный метаболизм липидов, вызванную дисфункциональной жировой тканью провоспалительную активацию лейкоцитов, что может способствовать повреждению печени и эндотелиальной дисфункции, приводя к развитию неалкогольного стеатогепатита и АГ [28]. Результаты нашего исследования также демонстрируют статистически значимые различия между распределением генотипов данного полиморфного маркера между группами с наличием любого варианта ожирения и отсутствием любого ожирения (χ²=5,991; p=0,014), а также тенденцию к увеличению частоты аллеля С в группах с ожирением (ЭО, АО, ЭО+АО, с любым вариантом ожирения) — 25%, 22,5%, 23,5%, 23,3%, соответственно, по сравнению с группой без ожирения (15%), а также генотипов с участием этого аллеля. Распределение генотипов rs5186 отклонялось РХВ в группах ЭО (p=0,0009) и смешанного ожирения (p=0,05). Данную выявленную особенность можно объяснить достаточно высокой распространенностью АГ в когорте наших больных (69%).

Роль полиморфизма rs699947 гена VEGF-A хорошо изучена в контексте онкологических заболеваний, в частности, носительство А аллели данного полиморфизма ассоциировано с раком щитовидной железы у мужчин (скорректированное отношение шансов =136, 95% ДИ: 1,02-1,81, p=0,039) [27]. Однако помимо этого в литературе обсуждается связь полиморфизма rs699947 с компонентами ожирения, хотя исследований, посвященных данной теме, крайне мало. В исследовании Skrypnik D, et al. (2020) была исследована связь данного полиморфизма с уровнем лептина в крови, а также с параметрами сердечно-сосудистого риска и эндотелиальной функции у пациентов с избыточным весом и ожирением в польской популяции. По результатам этого исследования была выявлена достоверная положительная корреляционная связь между сывороточными концентрациями VEGF-A и лептина у лиц с генотипом C/C rs699947 и избыточной массой тела и ожирением. Основываясь на этом, была высказана гипотеза о том, что экспрессия генов VEGF и лептина совместно регулируется механизмом, вероятно, зависящим от полиморфизма гена VEGF и статуса питания субъекта [28]. Повышение частоты генотипа C/C rs699947 (25%, 25%, 21,2% и 22,2%) в группах с различными типами ожирения по сравнению с группой без ожирения (20%) выявлено и в нашем исследовании, что можно объяснить вышеперечисленным. Помимо этого в нашем исследовании продемонстрировано, что в группах ЭО, АО, ЭО+АО и с любым вариантом ожирения выявлены статистически значимые различия в распределении аллелей (p=0,013) и увеличение частоты мутантного аллеля С в вышеперечисленных группах (62,5%, 50%, 46,3%, 47,75%, соответственно) по сравнению с группой без ожирения (40%), а также в этих группа выявлена тенденция к увеличению частоты генотипа A/C (75%, 50%, 50%, 51,1%, соответственно) по сравнению с группой без ЭО и АО (40%). Возможно, носительство именно мутантного аллеля С может быть связано с висцеральными и эктопическими отложениями жировой ткани.

Заключение

Существование генетического тестирования в настоящее время позволяет формировать персонализированный подход к пациентам в контексте превентивных мер в отношении различных заболеваний. Полученные нами данные позволяют предположить, что однонуклеотидные полиморфизмы rs1801282 гена PPARG, rs5186 гена AGTR1, rs699947 VEGF-A могут иметь связь с распределением жировой ткани в организме и быть маркерами различных фенотипов ЭО и АО. Наиболее существенным ограничением нашего исследования является маленькая выборка пациентов, а также территориальное ограничение Российской Федерацией, что позволяет экстраполировать полученные результаты только на российскую популяцию. Проверка выдвинутой нами гипотезы требует дополнительных исследований с включением выборок большего размера и групп сравнения.

Отношения и деятельность: все авторы заявляют об отсутствии потенциального конфликта интересов, требующего раскрытия в данной статье.