Abstract

fundal

Un polimorfism unic nucleotidic (SNP) în gena masei grase și asociată obezității (FTO) este un predictor puternic al obezității la om. FTO SNP (rs1421085) are ca rezultat o substituție a nucleotidelor de la T la C care poate duce la un risc crescut de obezitate la persoanele care poartă cel puțin o alelă C. Scopul acestei investigații a fost de a caracteriza genotipul FTO într-o cohortă de bărbați și femei instruiți la exerciții.

Metode

Am testat 108 persoane formate în exerciții fizice, care au inclus luptători profesioniști de arte marțiale mixte, alergători competitivi la distanță, înotători colegiali, paddlers stand-up, precum și o cohortă de culturisti recreaționali. Compoziția corpului a fost evaluată prin absorptiometrie cu raze X cu energie duală (DXA). Probele de salivă au fost colectate pentru a genotipa participanții și a cuantifica nivelurile de cortizol.

Rezultate

Caracteristicile fizice ale subiecților au fost după cum urmează (medie ± SD): greutatea corporală 74,5 ± 15,6 kg; înălțime 171,5 ± 9,5 cm; conținut mineral osos 2,8 ± 0,7 kg; masa grasă 15,7 ± 5,5 kg; masa corporală slabă 55,9 ± 14,4 kg; % grăsime corporală 21,6 ± 7,0. Testele de eșantioane independente au arătat că purtătorii de alele C (n = 54) au avut o masă de grăsime semnificativ mai mare t (106) = 3,13, p

fundal

Există o puternică influență genetică asupra masei grase, cu estimări ale eredității care variază de la 40 la 80% [1]. În special, polimorfismele din genele de masă grasă și obezitate asociate (FTO) sunt legate de diferențele individuale în aportul alimentar și echilibrul energetic [2] și pot influența, de asemenea, fenotipul mușchilor scheletici [3]. Pe gena FTO apar polimorfisme nucleotidice multiple (SNP) care pot influența adipogeneza și obezitatea [4,5,6]. Deoarece SNP-urile asociate obezității se află pe regiunea intronului 1 a genei FTO, mecanismele prin care acestea influențează masa corporală sunt incerte. Cu toate acestea, recent s-a arătat la oameni că un SNP TC la poziția 53.767.042 pe gena FTO (rs1421085) determină o creștere a expresiei proteinelor IRX3 și IRX5 în timpul diferențierii timpurii a adipocitelor în favoarea stocării energiei/adipocitelor albe în raport cu disiparea energiei/adipocite bej. Efectul critic din aval este o conservare sporită a energiei sub formă de stocare crescută a grăsimilor [7].

Lucrările anterioare au arătat că intervenția exercițiului poate ameliora influența alelelor riscante FTO asupra IMC asupra SNP rs8050136 FTO [8, 9] și SNP rs9939609 [10,11,12]. Cu toate acestea, datorită influenței directe a SNP FTO rs1421085 asupra diferențierii timpurii a adipocitelor, efectul antrenamentului exercițiului asupra grăsimii corporale în purtătorii aleli riscanți ai SNP rs1421085 sunt mai puțin siguri. Scopul studiului a fost de a examina relația dintre genotipul FTO și compoziția corpului la indivizii instruiți. De asemenea, am stabilit dacă cortizolul salivar este legat de masa grasă la persoanele antrenate la efort.

Metode

Participanți

Subiecții studiați au venit la laborator cu o singură ocazie pentru evaluarea compoziției corpului și furnizarea unei probe de salivă. În conformitate cu Declarația de la Helsinki, Comitetul de revizuire instituțională a universității a aprobat toate procedurile subiecților umani implicați. Consimțământul informat scris a fost obținut înainte de participare. Toate testele au avut loc între 1130 și 1400. Participanții au fost instruiți să nu facă exerciții fizice, să nu mănânce sau să bea altceva decât apă cu o oră înainte de testare.

Compozitia corpului

O sută opt subiecți au avut înălțimea și greutatea lor determinate folosind o scală calibrată. Compoziția corpului a fost evaluată 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 șapte minute.

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 gena FTO a fost determinată prin reacția în lanț a polimerazei în timp real (PCR) utilizând un test de genotipare SNP TaqMan folosind sonde fluorogene (Applied Biosystems, CA) cu secvența de exemplu TAGCAGTTCAGGTCCTAAGGCATGA [C/T] ATTGATTAAGTGTCTGATG. 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. Alicote care corespund produselor din prima rundă de amplificare au fost utilizate ca șabloane pentru a doua rundă de amplificare (30 de cicluri, cu aceleași condiții). 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.

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 eșantioanele s-au încadrat în intervalele de detecție indicate în kiturile de imunotestare. Variația citirilor eșantionului a fost în limitele așteptate, iar coeficientul mediu de variație intra-test a fost de 4,76%. Concentrațiile finale pentru biomarkeri au fost generate prin interpolare de la curba standard în μg/dL.

analize statistice

Am efectuat o serie de probe independente de teste t pentru a evalua relația dintre genotipul FTO și măsurile de compoziție a corpului DXA. De asemenea, s-a efectuat un test independent de probe t pentru a determina o posibilă relație între genotipul FTO și nivelurile de cortizol. Rezultatele semnificative au fost urmărite cu 2 × 2 ANOVA pentru a testa interacțiunile posibile sex-genotip. Distribuția frecvențelor alelelor a fost determinată de testul Hardy - Weinberg Exact (HWE); în plus, asocierea stării alelei a fost analizată folosind testul chi-pătrat. Toate calculele au fost efectuate folosind un pachet statistic SPSS (versiunea 19, SPSS Inc., IBM). Toate raportate p-valorile sunt cu două cozi cu un nivel de semnificație a priori de p

Rezultate

Caracteristicile fizice ale subiecților au fost după cum urmează (medie ± SD): greutatea corporală 74,5 ± 15,6 kg; conținut mineral osos 2,8 ± 0,7 kg; masa grasă 15,7 ± 5,5 kg; masa corporală slabă 55,9 ± 14,4 kg; procent de grăsime corporală 21,6 ± 7,0%. Populația pe care am studiat-o a constat din următoarele: 41 de indivizi instruiți în rezistență (în primul rând culturisti recreaționali), 22 de piloți/vâslitori competitivi, 15 luptători profesioniști (adică MMA, box), 11 înotători colegiali din divizia II, 9 diviziuni colegiali Atleți de atletism II, 8 alergători la distanța colegială II, 1 fotbalist colegial la divizia II și 1 ciclist la distanță Astfel, 42 și 66 de subiecți au efectuat în primul rând exerciții aerobice, respectiv anaerobe. Procentul de purtători TT și C/- care erau sportivi aerobici a fost de 40%, respectiv 42%. Astfel, nu au existat diferențe în ceea ce privește distribuția tipului de sportiv (aerobic versus anaerob).

Frecvența genotipului

Frecvențele genotipului FTO au fost după cum urmează: 14% CC, 37% AG și 49% GG. Testul HWE a arătat că χ2 = 2,73, p > 0,05, sugerând că populația este în concordanță cu echilibrul Hardy-Weinberg și confirmă faptul că tipurile de alele au fost eșantionate aleatoriu. Deoarece cercetările anterioare sugerează purtarea unei alele C în asociații rs1421085 cu un risc de obezitate [13, 14], ne-am prăbușit peste genotipurile care conțin alela C. Homozigoții CC și heterozigoții CT (n = 54, 25 de bărbați) au fost comparați cu homozigotii TT (n = 54, 31 de bărbați).

Asocierea între măsurile FTO și compoziția corpului

Nu a existat nicio diferență semnificativă în greutatea corporală între grupurile C/- și TT (medie ± SD: C/- 75,3 ± 17,1 kg și TT 70,7 ± 12,2 kg). Rolul genotipului FTO asupra compoziției corpului este furnizat în Fig. 1, 2, 3, 4 și 5. Alela FTO asociată cu obezitatea a fost semnificativ mai mare la două măsuri ale grăsimii corporale. Mai exact, masa de grăsime a fost semnificativ mai mare t (106) = 3,13, p = 0,002 în grupul C/- (17,3 ± 5,6 kg) față de grupul TT (14,2 ± 4,6 kg) (Fig. 1). Procentul de grăsime corporală a fost semnificativ mai mare t (106) = 2,68, p = 0,009 în grupul C/- (23,4 ± 7,4%) față de grupul TT (19,9 ± 6,2 5) (Fig. 2). Nu au existat diferențe între grupuri pentru masa corporală slabă, conținutul mineral osos și densitatea minerală osoasă (figurile 3, 4 și 5). De asemenea, am efectuat o analiză de urmărire a varianței 2 X 2 pentru a testa pentru sex după efectele genotipului. Acest test nu a arătat nicio interacțiune semnificativă a genotipului X sexual pentru procentul de grăsime corporală F (1, 104) = 0, p = 0,99) sau masa totală de grăsime F (1, 104 = 3,18, p = 0,08). Rezultatele pentru cortizol au arătat că grupul TT a avut semnificativ mai mare t (106) = 2,36, p = 0,02 cortizol (0,35 ± 0,35 μg/dL) relativ la grupul C/- (0,22 ± 0,16 μg/dL) (Fig. 6).

genei

Relația dintre masa grasă și genotipul. Masa grasă a fost semnificativ mai mică în grupul TT (p = 0,002). (Medie ± SD)

Relația dintre masa corporală slabă și genotipul. Nu au existat diferențe semnificative în masa corporală slabă. (Medie ± SD)

Relația dintre conținutul mineral osos și genotipul. Nu au existat diferențe semnificative în conținutul de minerale osoase. (Medie ± SD)

Relația dintre densitatea minerală osoasă și genotipul. Nu au existat diferențe semnificative în densitatea minerală osoasă. (Medie ± SD)

Relația dintre cortizolul salivar și genotipul. Grupul TT a prezentat cortizol semnificativ mai mare (p = 0,02). (Medie ± SD)

Discuţie

Investigația actuală a constatat că purtătorii de alele C au avut o masă de grăsime semnificativ mai mare și un procent de grăsime corporală în raport cu grupul TT. Astfel, chiar și într-un grup de indivizi foarte pregătiți, alela de risc a fost asociată cu o grăsime corporală mai mare. S-ar putea specula că, în ciuda antrenamentului intens la exerciții, purtătorii de alele C pot avea în continuare o masă grasă mai mare decât indivizii TT. S-ar putea sugera că cei care desfășoară în primul rând activități de rezistență tind să transporte mai puține grăsimi (adică, masa grasă și procentul de grăsime corporală). Cu toate acestea, nu a fost cazul în ancheta noastră. Am avut un procent egal de sportivi care au efectuat activități aerobe sau anaerobe în grupurile C/- și TT.

Există o lipsă de studii asupra genei FTO, deoarece se referă la o populație atletică sau antrenată la exerciții. Eynon și colab. a constatat că polimorfismul FTO A/T nu a fost asociat cu statutul atletic de elită într-o mare cohortă de sportivi europeni (adică 266 de rezistență și 285 de sprint/sportivi de putere) [15]. Cu siguranță, acest lucru are sens în măsura în care performanța atletică, în special în sporturile de îndemânare, nu poate fi prezisă numai pe baza compoziției corpului. Huuskonen și colab. au studiat 846 de bărbați finlandezi sănătoși și au constatat că fitnessul aerob nu modifică efectul variației FTO rs1421085 asupra trăsăturilor compoziției corpului [16]. Acest lucru este în acord cu datele noastre care arată că procentul de indivizi instruiți în rezistență a fost reprezentat în mod egal în genotipurile TT și C/-. Heffernan și colab. a genotipat un grup de non-sportivi și jucători de rugby de elită pentru gena FTO [17]. Au descoperit că purtătorii de alele T aveau o masă totală mai mare a corpului și o masă apendiculară mai mare comparativ cu genotipul AA. În plus, alela T a fost mai frecventă (94%) la sportivii de elită selectați de rugby. Astfel, cel puțin în compararea sportivilor cu non-sportivi, genotipul TT este aparent mai frecvent.

O limitare majoră a investigației noastre este proiectarea transversală. De exemplu, ar fi interesant să vedem dacă indivizii antrenați la exerciții care sunt TT pot pierde mai multă grăsime decât omologii lor C/- atunci când li se administrează aceeași dietă hipocalorică. Pe baza datelor transversale din investigația noastră, s-ar putea prezice că indivizii TT ar trebui să piardă mai multă grăsime, similar cu un studiu anterior care a investigat un SNP FTO diferit [21], deoarece polimorfismele FTO comune se asociază toate cu obezitatea și există o mare dezechilibru de legătură între ele [22, 23]. În special, Zhang și colab. a testat efectul variantei FTO asupra pierderii în greutate ca răspuns la intervențiile de dietă de 2 ani la 742 de adulți obezi [21]. Au descoperit că purtătorii alelei de risc ai variantei FTO rs1558902 au avut o reducere mai mare a greutății, a compoziției corpului și a distribuției grăsimilor ca răspuns la o dietă bogată în proteine. Astfel, cel puțin în această cohortă de indivizi obezi, o dietă bogată în proteine ​​poate fi într-adevăr alegerea optimă, deoarece se referă la modificările compoziției corpului. Nu se știe dacă o astfel de strategie ar funcționa pentru o populație antrenată la exerciții fizice care are un procent scăzut de grăsime corporală. Lucrările viitoare sunt necesare pentru a elucida rolul aportului de proteine ​​asupra modificării compoziției corpului la persoanele antrenate la exercițiu.

Concluzie

Pe scurt, datele secțiunii transversale din această investigație sugerează că, în ciuda antrenamentului atletic intens, purtătorii de alele C (gena FTO, rs1421085) tind să aibă un procent mai mare de masă grasă; cu toate acestea, trebuie remarcat faptul că grupul C/- din ancheta noastră are încă procente destul de mici de grăsime corporală. Astfel, este clar că antrenamentul pentru exerciții poate modifica dramatic fenotipul cuiva, în ciuda presupusei limitări genetice.