Abstract

fundal

Variațiile masei grase și ale genei asociate obezității (FTO) sunt asociate cu obezitatea; cu toate acestea, nu este clar dacă modificările aportului de energie afectează răspunsul adaptativ la restricția calorică la cei cu variante de risc. Cele trei polimorfisme FTO cu nucleotide unice (SNP), rs1421085, rs17817449 și rs9939609, se află într-un puternic dezechilibru de legătură. Astfel, scopul acestei investigații a fost de a determina rolul acestor SNP FTO față de efectele unei diete hipocalorice de 4 săptămâni asupra compoziției corpului la bărbații și femeile antrenate la exercițiu. Au fost de asemenea evaluați doi biomarkeri salivari care se asociază cu cheltuielile de energie (cortizol și alfa-amilază salivară, sAA).

Metode

Patruzeci și șapte de bărbați antrenați la mișcare (n = 11) și femein = 36) (medie ± SD: vârstă 32 ± 9 ani; înălțime 169 ± 8 cm, indice de masă corporală 24,5 ± 2,9 kg/m 2, ore de antrenament aerob pe săptămână 4,9 ± 3,8, ore de antrenament cu greutăți pe săptămână 3,9 ± 2,4, ani de experiență de antrenament 13,4 ± 7,0) au finalizat o dietă hipocalorică de 4 săptămâni (adică, scăderea caloriilor totale cu

20–25% menținând în același timp un aport proteic de

2,0 g/kg/zi). Subiecții au fost instruiți să mențină același regim de antrenament și să reducă aportul de energie prin restricție de carbohidrați și/sau grăsimi în timpul perioadei de tratament. Compoziția corpului a fost evaluată prin absorptiometrie cu raze X cu energie duală (DXA) (Model: Hologic Horizon W; Hologic Inc., Danbury CT SUA). Apa totală din corp a fost determinată printr-un dispozitiv cu impedanță bioelectrică multifuncțională (BIA) (InBody 770). Probele de salivă au fost colectate înainte și după intervenție pentru a genotipa participanții, precum și pentru a determina concentrațiile de cortizol și sAA.

Rezultate

Dintre cei 47 de subiecți, 15 prezentau un risc normal de obezitate, în timp ce 32 erau purtători ai alelelor cu risc de genă FTO. Subiecții au fost grupați pe baza genotipului lor pentru cei trei SNP FTO (adică, rs1421085, rs17817449 și rs9939609) datorită dezechilibrului lor puternic de legătură. Le-am clasificat pe cei cu riscul obezității normale ca „alelă non-risc” față de cei care poartă „alela de risc” (adică atât heterozigoți, cât și homozigoti). Ambele grupuri au înregistrat o scădere semnificativă a aportului total de energie (p

fundal

Metode

Participanți

Subiecții au venit la laborator de două ori pentru evaluarea compoziției corpului și pentru a furniza probe de salivă. În conformitate cu Declarația de la Helsinki, Consiliul de revizuire instituțională a universității a aprobat toate procedurile care implică subiecți umani. Consimțământul informat scris a fost obținut înainte de participare. Pentru a controla influența circadiană asupra cortizolului, toate testele au avut loc între 1130 și 1400. Participanții au fost instruiți să nu exercite, să mănânce sau să bea altceva decât apă cu 3 ore înainte de testare. Pe durata perioadei de tratament de 4 săptămâni, subiecții au fost instruiți, de asemenea, să nu-și modifice regimul de antrenament în mod substanțial.

Compozitia corpului

Subiecților li s-a evaluat compoziția corpului prin absorptiometrie cu raze X cu energie duală (DXA) (Model: Hologic Horizon W; Hologic Inc., Danbury CT SUA). Procedurile de calibrare a controlului calității au fost efectuate pe o fantomă a coloanei vertebrale. Subiecții purtau îmbrăcăminte atletică tipică și îndepărtau toate bijuteriile metalice. Au fost poziționate în decubit dorsal pe DXA în interiorul granițelor delimitate de tabelul de scanare. Fiecare scanare a întregului corp a durat aproximativ 7 minute. În plus, apa totală a fost determinată prin impedanță bioelectrică (model: InBody 770, Cerritos, California SUA). Subiecții stăteau deschiși pe platforma dispozitivului, cu tălpile picioarelor pe electrozi. Subiecții au apucat apoi mânerele unității cu degetul mare și degetele pentru a menține contactul direct cu electrozii. Au stat pe loc

1 min, menținându-și coatele complet extinse și articulația umărului răpită la un unghi de aproximativ 30 de grade.

Jurnal alimentar

Subiecții țineau un jurnal (de ex.,

3 zile pe săptămână) din consumul de alimente prin intermediul unei aplicații pentru smartphone (MyFitnessPal®). Utilizarea aplicațiilor mobile pentru auto-raportare dietetică a fost raportată anterior [14]. Fiecare subiect a folosit anterior această aplicație mobilă. Aplicația MyFitnessPal® este o bază de date compusă din peste 5 milioane de alimente care au fost furnizate de utilizatori prin introducerea manuală a datelor sau prin scanarea codului de bare de pe produsele ambalate. Astfel, datele în sine sunt derivate în principal din etichetele produselor alimentare (adică, panoul de informații nutriționale) derivate din baza de date națională a nutrienților USDA. Subiecții au fost instruiți să-și reducă consumul de alimente cu

20-25%, menținând în același timp un aport relativ ridicat de proteine ​​(

2 g pe kilogram de greutate corporală zilnic). Astfel, subiecții și-au redus aportul de carbohidrați și grăsimi pentru a promova un deficit energetic.

Genotipare

ADN-ul genomic a fost extras într-un instrument QIAcube urmând protocolul standard al producătorului pentru extracția acidului nucleic de salivă (QIAGEN, Valencia, CA). După izolare, discriminarea alelică pentru cele trei SNP FTO a fost determinată prin reacția în lanț a polimerazei în timp real (PCR) utilizând teste de genotipare SNP TaqMan folosind sonde fluorogene (Applied Biosystems, CA) cu următoarele secvențe de exemplu.

TAGCAGTTCAGGTCCTAAGGCATGA[CT]ATTGATTAAGTGTCTGATGAGAATT, rs17817449: GTGTTTCAGCTTGGCACACAGAAAC[G/T]GTTTTAATTTAACAGTCCAGCTCCT, rs9939609: GGTTCCTTGCGACTGCTGTGAATTT[A/T]GTGATGCACTTGGATAGTCTCTGTT.

Pentru toate cele trei teste de genotipare, ciclarea termică a fost efectuată pe sistemul StepOne Real-Time PCR (Applied Biosystems, CA). Amestecul de amplificare conținea următoarele ingrediente: 12,5 μL amestec master PCR (QIAGEN, Valencia, CA), 1,25 μL stoc de lucru TaqMan 20X, 10,25 μL apă fără RNază și DNază (Sigma) și 1,0 μL probă de ADN, într-un volum total de 25 μL per reacție cu un singur tub. Condițiile PCR au fost de 95 ° C timp de 10 min, urmate de 40 de cicluri repetate de 95 ° C timp de 15 s și 60 ° C timp de 60 s. Genotipurile au fost determinate automat prin intermediul software-ului StepOne (Applied Biosystems, CA) pe baza semnalelor de fluorescență. Probele au fost rulate în duplicat și, în cazul unei discrepanțe de apel, probele au fost reluate.

Se știe că cele trei SNP FTO pe care le-am examinat (adică, rs1421085, rs17817449 și rs9939609) se află într-un puternic dezechilibru de legătură. Fiecare SNP este descris pe scurt în Tabelul 3 [1, 11, 15, 16]. Astfel, i-am clasificat pe cei cu riscul obezității normale ca „alelă fără risc” față de cei care poartă „alela de risc” (adică atât heterozigoți, cât și homozigoti).

Cortizol salivar și alfa-amilază

La fiecare sesiune de testare participanții au furnizat probe de salivă pentru cuantificarea sAA și a cortizolului. O probă suplimentară de salivă a fost colectată la momentul inițial pentru genotipare. Saliva a fost colectată de la fiecare participant prin salivat pasiv nestimulat. Imediat după colectare, eprubetele au fost depozitate într-un congelator - 20 ° C și ulterior cuantificate prin kituri de imunoanaliză enzimatică umană conform instrucțiunilor producătorului (Salimetrics LLC, SUA).

Cortizol

Probele de salivă au fost prelevate în dublu exemplar și cuantificate prin intermediul unui kit de imunoanaliză enzimatică cortizol umană (EIA) conform instrucțiunilor producătorului (Salimetrics LLC, SUA). Probele au fost citite imediat într-un cititor de plăci BioTek ELx800 (BioTek Instruments, Inc., SUA) la 450 nm cu o corecție la 630 nm. Toate probele s-au încadrat în intervalele de detecție indicate în trusa de imunotest cu cortizol, iar variațiile citirilor probelor s-au încadrat în limitele așteptate. Concentrațiile finale pentru biomarkeri au fost generate prin interpolare de la curba standard în μg/dL.

Alfa amilază salivară (sAA)

Probele de salivă au fost preluate în duplicat și cuantificate prin intermediul unui kit de testare a enzimei cinetice umane conform instrucțiunilor producătorului (Salimetrics LLC, SUA). Probele au fost citite imediat într-un cititor de plăci BioTek ELx800 (BioTek Instruments, Inc., SUA) la 405 nm. Toate probele s-au încadrat în intervalele de detectare indicate în trusa de testare, iar variațiile citirilor probelor s-au încadrat în limitele așteptate. Concentrațiile finale pentru biomarkeri au fost generate prin absorbabilitate de peste 2 minute și generate în U/ml de activitate.

analize statistice

Toate datele sunt prezentate ca medie ± SD (deviație standard). O serie de teste t asociate (pre vs post) și nepereche (scor delta între grupuri) au fost folosite pentru a evalua relația dintre genotipul FTO (alela risc față de non-risc) și compoziția corpului, dieta și biomarkerii salivari. Distribuția frecvențelor alelelor a fost determinată de testul Hardy - Weinberg Exact (HWE), iar asocierea stării alelei a fost analizată folosind testul chi-pătrat. Toate raportate p-valorile sunt cu două cozi cu un nivel de semnificație a priori de p

Rezultate

Dintre cei 73 de subiecți inițiali care s-au oferit voluntari pentru anchetă, 10 au renunțat (adică nu s-au prezentat pentru post-testare) și 16 au fost neconformi (adică nu au scăzut aportul de energie). Dintre cei 47 de subiecți conformi, 15 prezentau un risc normal de obezitate, în timp ce 32 erau purtători ai alelelor de risc pentru gena FTO (tabelele 1, 2 și 3). Testul HWE pentru rs17817449 a fost χ2 = 0,03, p = 0,86 și rs9939609 a fost χ2 = 0,81, p = 0,37, sugerând că populația este în concordanță cu echilibrul Hardy-Weinberg. Testul HWE pentru rs1421085 a fost χ2 = 4,02, p = 0,04. Acest lucru s-a datorat unui număr mai mare de observate vs. heterozigoți așteptați (29 vs. 22). Subiecții au fost grupați pe baza genotipului lor. Ambele grupuri au scăzut semnificativ aportul total de energie (

400 kcal) fără nicio diferență între grupuri (Tabelul 4). Scăderea aportului de energie s-a datorat unei scăderi semnificative a glucidelor (

70 g) și consumul de grăsimi

20 g); totuși, aportul total de proteine ​​nu s-a modificat (Tabelul 4).

Atât grupurile de alele cu risc, cât și non-risc au cunoscut o scădere semnificativă a greutății corporale, a masei grase, a% grăsimi corporale, a masei grase din trunchi și a masei grase a extremităților inferioare (tabelele 5 și 6); cu toate acestea, numai grupul de alele de risc a cunoscut o scădere semnificativă a masei grase a extremităților superioare (Tabelul 6). Nu au existat diferențe între grupuri pentru oricare dintre măsurile de compoziție corporală (Fig. 1, 2, 3 și 4; Tabelele 5 și 6), cu excepția procentului de grăsime corporală (Fig. 5).

polimorfismelor

Modificarea greutății corporale (după greutate minus pre-greutate). Nu au existat diferențe între grupuri. Datele sunt exprimate ca medie ± SD

Schimbarea masei de grăsime (masa de grăsime minus înainte de masa de grăsime). Nu au existat diferențe între grupuri. Datele sunt exprimate ca medie ± SD

Schimbarea masei fără grăsimi (masa fără grăsime minus masa fără grăsimi). Masa fără grăsime nu s-a schimbat în niciunul dintre grupuri. Nu au existat diferențe între grupuri. Datele sunt exprimate ca medie ± SD

Modificarea apei totale din corp (apă totală post-minus pre apă totală din corp). Nu există nicio modificare a apei totale din corp. Nu au existat diferențe între grupuri. Datele sunt exprimate ca medie ± SD

A existat o creștere semnificativă a sAA, un marker al activității sistemului nervos simpatic (SNS), în grupul de alele de risc [17]; cu toate acestea, nu au existat diferențe între grupuri pentru modificarea sAA. Mai mult, nu au existat modificări semnificative ale cortizolului salivar (Tabelul 7).

Discuţie

Din cunoștințele autorilor, acesta este primul studiu controlat randomizat asupra genei FTO care a examinat efectul restricției calorice asupra unui grup de bărbați și femei cu greutate normală, cu câțiva ani de antrenament regulat. Datele din ancheta actuală demonstrează că restricționarea energiei alimentare din carbohidrați și grăsimi are ca rezultat o pierdere similară a masei grase în grupurile de aleli cu risc față de non-risc. Interesant este că modificarea procentului de grăsime corporală a fost semnificativ mai mare în grupul de alele de risc (-1,3%) comparativ cu grupul de alele fără risc (-1,8%). Deși nu este semnificativ diferit, grupul de alele de risc a pierdut 1,1 kg de masă grasă, comparativ cu 0,9 kg în grupul de alele fără risc. Ambele grupuri și-au pierdut cea mai mare parte a masei grase din trunchi, urmată de extremitățile inferioare și superioare. În esență, este clar că restricția de energie pe termen scurt este eficientă indiferent dacă se poartă ns pentru cele trei SNP FTO pe care le-am examinat. Deși nu este semnificativ, grupul de alele de risc a avut tendințe către modificări mai mari ale compoziției corpului.

Potrivit lui Harbron și colab. alelele de risc ale polimorfismelor FTO au fost asociate cu comportamente alimentare mai slabe (de exemplu, foame mai mari, locus intern pentru foamete și scoruri de dezinhibare emoțională), precum și un aport mai mare de alimente bogate în grăsimi și amidon rafinat și simptome mai depresive [4] . S-a sugerat că o compoziție specifică a dietei macronutrienți poate influența răspunsul adaptativ, deoarece se referă la gena FTO. Astfel, s-ar părea plauzibil că obiceiurile alimentare pot modifica influența alelei asupra riscului genei FTO asupra obezității [20]. De exemplu, la adolescenții al căror aport de grăsime a fost sub 30%, alela A a rs9939609 nu a fost asociată cu adipozitatea. În schimb, adolescenții al căror aport de grăsime era între 30 și 35% din energie, SNP rs9939609 a fost asociat cu o grăsime corporală cu 1,9% mai mare per alelă de risc și la cei al căror aport de grăsime a fost mai mare de 35%, a fost asociat cu un 2,8% mai mare grăsime corporală per alelă de risc. Cel puțin cu acest FTO SNP specific rs9939609, adipozitatea poate fi agravată la adolescenții care consumă diete bogate în grăsimi [21]. Ancheta actuală a arătat că o scădere a consumului de energie (

5-6 kcal/kg/zi scăderea) a dus la pierderea masei grase, fără modificări ale masei lipsite de grăsimi. Subiecții noștri au consumat o dietă relativ bogată în proteine ​​(

2 g/kg/zi) în timpul tratamentului de 4 săptămâni. Este probabil că menținerea masei lipsite de grăsime în timpul restricției calorice s-a datorat atât aportului ridicat de proteine, cât și

O asociere între un SNP FTO și nivelurile de cortizol a fost raportată anterior într-un studiu transversal al indivizilor instruiți la efort, în care grupul de alele fără risc a avut niveluri mai ridicate de cortizol [11]. În plus, există o asociere între nivelurile ridicate de cortizol și obezitate [24]. Cu toate acestea, investigația actuală nu a constatat nicio modificare a cortizolului (post minus pre) în niciunul dintre grupuri. De asemenea, în ciuda faptului că sAA a crescut în grupul de alele de risc, diferențele dintre grupuri (schimbarea sAA) nu au fost semnificativ diferite. Astfel, nu este clar ce relație are cortizolul sau sAA cu gena FTO și modificările compoziției corpului la persoanele antrenate la exercițiu.

Limitări și direcții viitoare

Deși nu am găsit nicio diferență în modificările compoziției corpului între subiecții cu risc normal față de cei care prezentau alele de risc pentru gena FTO, trebuie remarcat faptul că studiul nostru a fost destul de scurt (de exemplu, 4 săptămâni) și un o durată mai lungă a tratamentului poate avea ca rezultat un rezultat diferit. Mai mult decât atât, ar fi interesant să evaluăm dacă supraalimentarea cu proteine ​​ar avea ca rezultat un răspuns diferit al compoziției corpului la cei care prezintă variantele de risc.

Concluzie

Bărbații și femeile antrenate la exerciții care au alele de risc pentru SNP-urile FTO (rs1421085, rs17817449 și rs9939609) au avut modificări similare în compoziția corpului comparativ cu cele cu risc normal după o perioadă de 4 săptămâni de restricție de energie. Scăderea procentului de grăsime corporală s-a datorat exclusiv pierderii de masă grasă. Apa totală din corp nu s-a modificat în niciun grup; astfel, putem exclude o scădere a procentului de grăsime corporală datorită creșterii apei totale din corp. Cel puțin pe termen scurt, indivizii pot pierde masa grasă, în ciuda genotipului lor FTO. Astfel, se poate concluziona că modificările compoziției corpului nu sunt afectate de gena FTO (de exemplu, restricția energetică va produce o pierdere a masei grase indiferent dacă există alele cu risc sau fără risc).

Disponibilitatea datelor și a materialelor

Autorul trebuie contactat pentru solicitări de date.