Abstract

Cu mult înainte de a atinge nivelurile limită de diagnostic pentru diabetul de tip 2, glucoza de repaus alimentar poate fi un puternic marker de risc pentru această boală. Am efectuat o căutare la nivel de genom a glucozei în post ca trăsătură cantitativă la 412 perechi de tineri europeni, inclusiv copii obezi, cu ajustare pentru sex, vârstă și IMC. Am identificat mai multe loci de trăsături cantitative specifice glucozei în repaus alimentar și mai semnificative decât s-ar găsi prin simpla șansă estimată prin teste de permutare. Cea mai puternică legătură a fost pe cromozomul 2q (logaritmul cotelor [LOD] = 3,00) într-o regiune legată anterior de diabetul de tip 2 ca boală. De asemenea, am găsit semnale de legătură ale glucozei la jeun cu 7q (LOD = 2.03), 8q (1.28), 17p (2.12), 17q (1.4) și 11p (1.33). Aceste descoperiri sugerează că genetica cantitativă a glucozei în repaus alimentar ar putea contribui la căutarea genelor de diabet de tip 2.

pentru

Deoarece acumularea de grăsime afectează homeostazia glucozei, pacienții obezi sunt expuși riscului de toleranță la glucoză afectată, de glucoză la repaus alimentar afectată și de diabet de tip 2. Cu toate acestea, acest risc este foarte variabil la pacienții obezi. În timp ce aproape toți adolescenții obezi au glicemie normală la repaus alimentar (1), mulți, dar nu toți dezvoltă diabet de tip 2 la vârsta adultă ulterioară (1,2). Chiar și o ușoară creștere a glucozei în jeun pare un predictor puternic pe termen lung al diabetului de tip 2 la tinerii obezi (3) și la adulții nonobezi (4). În populația generală, ereditatea pentru glucoza la jeun variază între 17 și 51% (5,6). Înțelegerea predispoziției genetice la hiperglicemie legată de obezitate poate fi facilitată dacă heterogenitatea genetică și fenotipică este limitată prin studierea populațiilor relativ omogene și dacă fenotipurile fiabile care prezic diabetul de tip 2 (7) sunt măsurate în condiții clinice strict controlate. Pentru a localiza loci trăsături cantitative (QTL) implicate în variabilitatea glucozei în repaus alimentar, am efectuat o scanare clasică la nivel genomic bazată pe microsateliți în 220 de familii multiplex (964 indivizi și 412 perechi sib) având o prevalență relativ ridicată a obezității și a diabetului de tip 2.

Concentrația de glucoză plasmatică este una dintre cele mai rafinate trăsături metabolice la om, iar variațiile sale sunt mai dependente de condițiile nutriționale și fiziologice decât de varianța interindividuală. Dincolo de riscul apariției diabetului de tip 2 legat de obezitate, există deci mai multe motive pentru alegerea studierii geneticii cantitative a glucozei la jeun la pacienții tineri obezi care s-au îngrășat continuu și au stat în spital timp de 3 zile de control inițial. . În primul rând, homeostazia glucozei lor poate fi studiată în condiții stabile, incluzând minimizarea stresului prin puncție, dieta controlată, lipsa modificărilor recente ale dietei sau a greutății, activitatea fizică normală și durata precisă a postului, protocol care vizează reducerea raportului de varianță varianța genetică a glicemiei. Studierea fazei dinamice a obezității este importantă pentru calitatea fenotipului, deoarece evoluția ulterioară a obezității este expusă intervențiilor medicale sau dietetice și schimbării grăsimii, care pot modifica istoricul natural al trăsăturilor, precum și disfuncțiile metabolice și hormonale create de expunerea pe termen lung la statutul obez însuși și îmbătrânirea.

Tineretul este o perioadă de viață favorabilă cercetării factorilor genetici implicați în variația normală a glicemiei, deoarece selecția evolutivă a multor procese metabolice de importanță fiziologică are loc în timpul tineretului; acestea includ metabolismul energetic în timpul sarcinii și alăptării, creșterea fetală, supraviețuirea neonatală, adaptarea la foamete episodică și furnizarea de combustibil pentru marea masă a creierului uman. Opiniile darwiniste postulează că forțele de selecție pentru fitness și supraviețuire sunt exercitate asupra indivizilor tineri până când se reproduc. Prin urmare, studierea variațiilor individuale genotip-fenotip în timpul meciurilor de tineri la obiectivele noastre de cercetare.

În plus, obezitatea juvenilă ne oferă posibilitatea de a maximiza gama interindividuală de variație a glicemiei în repaus alimentar. Am crezut că maximizarea varianței fenotipului studiat a fost propice studiilor de asociere genetică. Folosind locurile de naștere ale bunicilor, am fost, de asemenea, atenți la selectarea indivizilor din zone geografice europene strâns legate, ceea ce minimizează variațiile demografice ale fundalului genetic.

Cei 740 de copii sau adolescenți incluși în analiza legăturii aveau vârsta de 13,2 ± 0,2 ani și aveau un IMC de 20,5 ± 0,4 kg/m 2. Cincizeci și unu la sută erau femei. Glucoza de post a arătat o distribuție continuă aproape normală, cu o valoare medie de 4,57 ± 0,62 mmol/l comparativ cu 4,53 ± 0,48 mmol/l la 283 de copii neobezi din aceeași familie de populație. Nu a existat nicio diferență semnificativă între băieți (4,59 ± 0,54 mmol/l) și fete (4,56 ± 0,68 mmol/l). Doisprezece copii obezi au afectat glucoza de repaus alimentar cu niveluri de glucoză de repaus cuprinse între 6,1 și 6,9 mmol/l. Glucoza de post a arătat o corelație larg dispersată cu IMC (r = 0,23, P 1 și nici nu am reprodus rapoarte ale regiunilor legate de IMC la adulți caucazieni (8-11) sau copii (12-14).

Am găsit mai multe QTL pentru glucoza în repaus alimentar care nu au niciun efect detectabil asupra IMC. Cele mai puternice dovezi ale legăturii cu glucoza de post au fost pe 2q cu un scor LOD neajustat de 1,78 pe 2q23 (D2S142) lângă NIDDM1 (D2S125 - D2S140). Acest microsatelit a dezvăluit legături cu glucoza de post, deoarece scorul LOD a crescut la 3,00 după ajustarea la IMC (1,78 la 3,00). Acest QTL a fost identificat anterior ca locus al diabetului de tip 2 la francezi (15) și australieni de origine europeană (16) (Tabelul 1). Această consistență sugerează localizarea unuia sau mai multor QTL de glucoză în această vastă regiune. De asemenea, am identificat alte două QTL-uri specifice glucozei la jeun pe 17p13.3 (LOD = 2.12 pe markerul D17S831) și 17q12 (LOD = 1.40 pe markerul D17S798).

O altă categorie de QTL influențează atât glicemia, cât și IMC. Pe cromozomul 7q, am găsit dovezi de vârf pentru legătura glucozei în post cu D7S684 (7q34, LOD = 2.03) și cu D7S661 (7q35 - q36, LOD = 1.7), într-un interval de ∼10-cM (Tabelul 1). Pe cromozomul 8, un scor LOD de 1,28 a fost găsit în D8S514 (8q24). Legătura cu diabetul de tip 2 a fost găsită anterior în această regiune (Tabelul 1) (17). Pe cromozomul 11, am găsit dovezi nominale pentru legarea glucozei la jeun la markerul D11S4046 (11p15, LOD = 1,33), o altă regiune legată anterior de diabetul de tip 2 (18) (Tabelul 1).

PROIECTAREA ȘI METODELE CERCETĂRII

Având în vedere importanța cunoscută a factorilor etnici în reglarea secreției și sensibilității insulinei sau a altor regulatori fiziologici sau dietetici ai homeostaziei glucozei, am selectat familii de origine europeană (evaluate de cele patru locuri de naștere ale bunicilor din centrul sau vestul Europei) pentru a reduce eterogenitatea genetică . Familiile care locuiau în Ile-de-France au fost recrutate în spitalul Saint Vincent de Paul, unde un copil proband a fost urmărit pentru obezitate, 29% dintre membrii familiei având obezitate și 16% având diabet de tip 2. Procedurile de cercetare clinică și studiile genetice au fost aprobate de către comisia noastră de revizuire instituțională. Familiile au semnat documente de consimțământ informat înainte de a intra în studiu și au completat un chestionar despre obiceiurile alimentare, factorii demografici, nivelul de educație și istoricul familial de greutate, înălțime, obezitate și diabet de tip 2. Pubertatea a fost evaluată utilizând etapele Tanner.

Criteriile de incluziune au fost 1) un IMC care depășea percentila 85 înainte de vârsta de 6 ani și atingea percentila 95, 2) lipsa oricărei reduceri a greutății în cursul obezității, 3) acces la eșantionarea a cel puțin unui frate și 4) date parentale și ADN disponibile.

Populația studiată a inclus 220 de familii, 154 genealogii a doi frați, 53 genealogii a trei frați, 9 pedigree a patru frați, 3 genealogii a cinci frați și 1 pedigree a șase frați, conducând la un total de 412 perechi de frați. Eșantionul studiat a inclus 964 de persoane. Pentru comparație, am folosit 283 de copii sănătoși, neobezi, cu vârste europene.

În săptămâna anterioară studiului, copiilor obezi li s-a administrat o dietă de menținere a greutății conținând 250 g carbohidrați/zi, apoi o dietă standardizată timp de 3 zile. După 12 ore de post strict peste noapte, glucoza plasmatică a fost măsurată în condiții neaccentuate folosind un analizor de glucoză (Beckman, Fullerton, CA). Replicarea măsurătorilor de glucoză în următoarele zile la 20 de copii a arătat o variație intra-individuală de 3,6 indică o semnificație la nivelul genomului, un scor LOD între 2,2 și 3,6 indică o legătură sugestivă, iar scorurile LOD între 0,6 și 2,2 sunt o legătură nominală.

Am analizat scanarea genomului pentru glicemie ajustată în funcție de sex, vârstă și IMC; numai pentru sex și vârstă; sau glucoză de post neajustată. De asemenea, am analizat IMC ajustat în funcție de vârstă și sex.

Simulări.

Un total de 10.000 de simulări au fost utilizate pentru a determina câte scoruri LOD peste pragurile de semnificație ar fi găsite prin simplă șansă folosind datele noastre și markerii genomici. Am simulat date folosind aceeași distanță de marker, frecvențe de alele, modele de date lipsă etc. ca datele reale, așa cum este descris de Wiltshire și colab. (24), implementat în Merlin. Pentru fiecare set de simulare, am schimbat genotipurile față de fenotipurile conservate în și între familiile cu structură similară în ceea ce privește transmisia mendeliană. Pentru familia cu șase copii, am schimbat genotipurile în cadrul companiei intrafamiliale. Fiecare set de date simulat a fost analizat în același mod ca și pentru setul de date real. Pentru fiecare analiză simulată, au fost enumerate toate vârfurile independente. Astfel, am avut numărul de vârf așteptat din întâmplare pentru fiecare scor LOD.

Graficul scorurilor LOD multipunct din scanarea la nivelul genomului în cele 412 perechi de frați caucazieni cu 418 markeri ADN, utilizând analiza componentei de varianță. Axa x reprezintă câțiva markeri în toți autozomii, în timp ce axa y reprezintă scorul LOD multipunct.

Regiunile care prezintă scoruri LOD multipunct ≥1 în cohorta curentă și alte studii privind glucoza la jeun sau diabetul de tip 2

Mulțumiri

D.F. este susținut de Alfred Jost Research Fellowship of Serono Biopharmaceuticals.

Autorii mulțumesc tuturor tehnicienilor și inginerilor Centrului Național de Genotip (Evry, Franța) a căror activitate de genotipare a făcut acest studiu fezabil. Mulțumim celor doi recenzori anonimi pentru sugerarea unor analize suplimentare de scanare a genomului.

Note de subsol

Publicat înainte de tipărire la http://diabetes.diabetesjournals.org pe 6 aprilie 2007. DOI: 10.2337/db06-1329.

Costurile de publicare a acestui articol au fost suportate parțial prin plata taxelor de pagină. Prin urmare, acest articol trebuie marcat „publicitate” în conformitate cu 18 U.S.C. Secțiunea 1734 doar pentru a indica acest fapt.

    • Acceptat pe 27 februarie 2007.
    • Primit pe 29 septembrie 2006.
  • DIABET