Генетические изменения, способствующие развитию диабета и ожирения

Генетические изменения, способствующие развитию диабета и ожирения, отобраны эволюциейКоренные причины сложных заболеваний, таких как диабет 2 типа и ожирение, трудно поддаются определению, потому что эти заболевания… сложны.

Они возникают из тонкого биологического взаимодействия генов и окружающей среды, а так как появились они в относительно недалеком прошлом, сравнить «тогдашние» и «теперешние» последовательности ДНК, чтобы определить вероятных генетических виновников, не так-то просто.

Коренные причины сложных заболеваний, таких как диабет 2 типа и ожирение,
трудно поддаются определению, потому что эти заболевания… сложны. Они возникают
из тонкого биологического взаимодействия генов и окружающей среды, а так как
появились они в относительно недалеком прошлом, сравнить «тогдашние» и
«теперешние» последовательности ДНК, чтобы определить вероятных генетических
виновников, не так-то просто.



Исследователи Школы медицины Стэнфордского университета (Stanford University
School of Medicine) идентифицировали генетические вариации одного из гормонов,
принимающих участие в секреции инсулина – молекулы, регулирующей уровень сахара
в крови – гораздо чаще встречающиеся в одних человеческих популяциях, чем в
других. Люди с «новыми» вариантами, которые, как считается, появились от 2000 до
12000 лет назад, имеют более высокие уровни глюкозы в крови, чем те, которые
несут традиционную, или предковую, форму этого гена. Более высокие уровни
глюкозы в крови связаны с риском развития диабета, который возникает, когда
организм неспособен вырабатывать или надлежащим образом реагировать на инсулин.



Это открытие может помочь ученым лучше понять тонкие изменения в метаболизме
человека, или в «регулировании энергетического баланса», которые произошли,
когда наш вид перешел от образа жизни, связанного с охотой и собирательством, к
обществу, преимущественно основанному на ведении сельского хозяйства. Врачам же
оно поможет выявлять пациентов, склонных к развитию диабета, а также предвидеть
направления, в которых нужно вести разработку новых методов лечения диабета и
ожирения.



«Это захватывающее исследование, показывающее, в какой степени отбор повлиял на
регуляцию энергетического баланса человека за несколько тысячелетий, и насколько
сложной может оказаться будущая персонализированная медицина», - комментирует
проведенную работу адъюнкт-профессор акушерства и гинекологии Шо Ю «Тедди» Сюй (Sheau
Yu "Teddy" Hsu), старший автор статьи.



Исследование опубликовано в журнале Diabetes. Недавняя эволюция регуляции
энергетического баланса, или того, как человек выбирает, хранить ли, и если да,
то каким образом, запасы лишних калорий, исследуется также в статье в январском
номере Genome Research.



В новой статье Сюй и его коллеги из Мемориального госпиталя Chang Gung (Chang
Gung Memorial Hospital) на Тайване и Техасского A&M университета (Texas A&M
University) впервые сообщают о выявлении 207 областей генома, ассоциированных с
диабетом или ожирением. Ученые обратили особое внимание на то, какие из этих
областей получили наибольшее распространение с тех пор, как люди начали
переселяться из Африки около 60000 лет назад. Они идентифицировали 59
генетических областей, представляющих особый интерес, и остановились на тех,
которые встречаются, по крайней мере, у 30 процентов населения по результатам
проекта HapMap – глобального исследования генетических различий между
популяциями. (Ограничение поиска относительно общими вариантами гарантировало,
что результаты будут широко применимы и дадут более мощный инструмент для
выявления любых ассоциированных фенотипических различий).



Ученые определили пять генов с генетическими различиями, часто встречающимися у
азиатов и/или европейцев, но нечасто присутствующими у африканцев. (Эти группы
были предварительно определены в рамках проекта HapMap, в котором обследовались
народы нигерийского, китайского, японского и европейского происхождения). Для
дальнейшего изучения группа Сюй выбрала один из пяти генов – ген GIP, потому что
белок гена GIP известен своим участием в стимуляции у людей секреции инсулина
после приема пищи.



«Мы решили, что GIP наиболее интересен, так как эта недавно отобранная эволюцией
форма встречается примерно у 50 процентов населения Европы и Азии, но только у 5
процентов африканцев. Это означает, что этот ген очень хорошо адаптируется к
новым условиям среды», - объясняет свой выбор Сюй.



Он и его коллеги выявили три характерных изменения в регуляторной области GIP –
то есть, в прилегающей к гену GIP области ДНК, влияющей на то, когда и как он
транслируется в белок – которые снижают уровень гормона. Более того, эти три
мутации имеют тенденцию встречаться вместе с другой мутацией, в кодирующей
области, вызывающей незначительное изменение формы белка. Такая альтернативная
форма разрушается в крови человека более медленно.



«Теперь мы знали, что существуют две разные формы белка, что позволяет одной
форме быть отобранной в одной популяции, а другой форме – в другой популяции», -
говорит Сюй. «Но нам еще нужно было доказать, что эти варианты ведут к
фенотипическим различиям среди современных людей».



Так как предыдущие исследования вариантов гена GIP не выявили каких-либо
убедительных различий между их носителями, Сюй и его коллеги сузили свое
исследование до одной из популяций, не только метаболически сложной, но и
имеющей решающее значение для эволюционного успеха: беременных женщин. Они
обнаружили, что из 123 беременных из восточной Азии те, у которых было две копии
недавно развившегося варианта, имели значительно более низкие уровни белка GIP в
крови. Эти женщины имели значительно более высокую степень риска повышения
уровней глюкозы в крови натощак выше рекомендуемого порога в 140 мг/дл (48.3
процента против 20.9 процента у тех, кто несет более древний вариант).



Открытие особенно интересно тем, что может помочь клиницистам выявлять
беременных женщин, склонных к развитию гестационного диабета. Но оно дает
возможность заглянуть и в наше не столь уж далекое прошлое и проследить те пути,
которые дали нашим предкам возможность адаптироваться к изменениям окружающей
среды.



«Как и другие народы того времени, население Европы должно было бороться за
выживание», - говорит Сюй. «Теперь мы начинаем выяснять, как это происходило на
молекулярном уровне. Эти варианты генов, и тот уровень сахара в крови,
поддержанию которого они способствовали, могли помогать женщинам успешно
сохранять беременность в условиях неизбежного голода, характерного для
основанного на сельском хозяйстве общества. В наше время, в окружающей среде с
более гарантированной продовольственной безопасностью, возникшие в GIP изменения
могут вносить вклад в развитие диабета и ожирения

Инф. health.sumy.ua