Abstract

Manifestarea tulburărilor metabolice cronice, inclusiv diabetul de tip 2, bolile cardiovasculare și sindromul metabolic, începe la începutul vieții, marcată de o creștere rapidă a IMC în timpul copilăriei (1). Prevalența crescândă a obezității la copiii indieni (2) este indicativă a unei crize iminente de tulburări metabolice care a atins deja proporții epidemice în India. În acest scenariu, este urgent să se identifice factorii de bază implicați în predispoziția obezității infantile și care leagă obezitatea infantilă de tulburările cronice ale adulților.

obișnuite

Obezitatea infantilă este o stare de inflamație, evidentă din secrețiile nereglementate de adipokine și molecule inflamatorii în starea obeză (3). În plus față de proprietățile inflamatorii, aceste adipokine și molecule inflamatorii joacă, de asemenea, un rol important în homeostazia energetică, procesele metabolice și reglarea grăsimii corporale (3). Deși perturbările din secreția adipokinelor și moleculelor inflamatorii în obezitatea infantilă sunt bine documentate, studiile care investighează contribuția variantelor în genele care le codifică la susceptibilitatea obezității infantile sunt puține. Aici, am examinat 125 de variante comune din 21 de gene care codifică adipokine și markeri inflamatori pentru asocierea cu excesul de greutate/obezitate, markeri de adipozitate și inflamație la copiii indieni urbani.

PROIECTAREA ȘI METODELE CERCETĂRII

Studiul a implicat participarea a 3.168 copii (cu vârste cuprinse între 11 și 17 ani), inclusiv 2.261 copii cu greutate normală (grup NW) și 907 copii supraponderali/obezi (grup OW/OB), recrutați din sondaje de sănătate școlară din patru zone diferite din Delhi, așa cum a fost descris anterior (4). Subiecții au fost clasificați ca greutate normală și supraponderali/obezi în funcție de limitele specifice vârstei și sexului furnizate de Cole și colab. (5), care oferă limite IMC pentru excesul de greutate și obezitate în funcție de sex pentru copiii cu vârsta cuprinsă între 2 și 18 ani, corespunzătoare punctelor limită de 25 și 30 kg/m 2 pentru adulți. S-a obținut permisiunea prealabilă din partea autorităților școlare, consimțământul informat al părinților/tutorilor și acordul verbal din partea participanților. Protocolul de studiu a fost aprobat de comitetele de etică ale institutelor participante, iar studiul a fost realizat în conformitate cu principiile Declarației de la Helsinki.

Măsurătorile antropometrice, inclusiv înălțimea, greutatea, circumferința taliei (WC) și circumferința șoldului (HC) au fost luate folosind metode standard. S-au calculat IMC și raportul talie-șold (WHR). Probele de sânge au fost extrase de la subiecți după post peste noapte. Nivelurile plasmatice de glucoză și proteine ​​C-reactive cu sensibilitate ridicată au fost măsurate folosind Cobas Integra 400 Plus (Roche Diagnostic, Mannheim, Germania). Nivelurile de insulină și peptidă C au fost estimate utilizând Elecsys 2010 (Roche Diagnostics). Nivelurile plasmatice de leptină, rezistină și adiponectină au fost măsurate folosind truse comerciale de testare imunosorbente legate de enzime (R&D Systems, Minneapolis, MN). Caracteristicile antropometrice și clinice ale subiecților sunt furnizate în Tabelul 1.

Caracteristicile antropometrice și clinice ale subiecților studiați

Genotipare.

În etapa 1, am genotipat 1.325 de copii (862 copii NW și 463 copii OW/OB) pentru 125 polimorfisme cu nucleotide unice (SNP) din 21 de gene, codificând adipocitokine și markeri inflamatori (Tabelul suplimentar 1), utilizând testul Illumina GoldenGate (Illumina, San Diego )., CA). SNP-urile au fost selectate pe baza localizării lor în regiuni importante ale funcționalității genelor, rapoartele anterioare de asociere cu tulburări metabolice, frecvența alelei minore> 0,05 și etichetarea SNP-urilor. Datele de genotipare au fost supuse unui control extins al calității care a inclus scorul de încredere a genotipului> 0,25, rata apelurilor SNP> 0,9, scorul GenTrans> 0,6, scorul de separare cluster> 0,4, echilibrul Hardy-Weinberg (P> 0,01 în NW, OW/OB și toate subiecți] și frecvența alelei minore> 0,05 Controlul calității a trecut SNP-urile (n = 83), a avut o rată de apel> 98% și o rată de concordanță de 99,97% pe baza a 5% eșantioane duplicate. Frecvențele genotipului pentru toate SNP-urile sunt furnizate în Tabelul suplimentar 1.

În etapa 2, genotiparea pentru replicarea a patru loci (rs2069845 [IL6], rs1137100 [LEPR], rs3801266 [PBEF1] și rs7514452 [IL6R]) a fost efectuată la 1.843 copii (1.399 copii NW și 444 copii OW/OB) utilizând iPLEX (Sequenom, San Deigo, CA). Rata medie de succes a genotipării a fost de 93,5%, cu o consistență> 99,7% în genotipare pe baza a 5% din duplicatele.

Analize statistice.

Efectul cumulativ al SNP-urilor asociate a fost determinat prin analiza dozei de alele prin calcularea scorurilor de risc eficiente (ERS), așa cum s-a furnizat anterior (6). Subiecții au fost clasificați în diferite grupuri după ERS (5-6), iar raporturile de șanse (OR) au fost calculate considerând un ERS de -4). Variantele IL6 (rs2069845 [P = 8.7 × 10 −4] și rs2069849 [P = 1.6 × 10 −3]) și variantele LEPR nonsonime (rs1137100 [K109R] [P = 1.4 × 10 −3], rs1137101 [Q223R] (P = 2,5 × 10 −3] și rs8179183 [K656N] [P = 2,6 × 10 −3]) au fost asociate cu riscul de supraponderalitate/obezitate. Dintre variantele IL6R, s-a găsit că rs7514452 și rs10752641 sunt asociate (P = 2,3 × 10 −3 și, respectiv, 0,03). Analiza asocierii prin considerarea IMC ca o trăsătură continuă a oferit rezultate similare (Tabelul suplimentar 1).

Am efectuat o analiză de replicare pentru rs3801266 (PBEF1), rs2069845 (IL6), rs1137100 (LEPR) și rs7514452 (IL6R) în etapa 2. Asociațiile rs2069845, rs1137100 și rs3801266 au fost reproduse (P = 7,9 × 10 −4, 8,3 × 10 −3 și, respectiv, 0,036) și coroborate într-o meta-analiză ulterioară (P = 2,3 × 10 −6, 3,9 × 10 −5, respectiv 4,3 × 10 −4) care a rămas semnificativă după corecția testelor multiple Tabel 2). Variantele rs2069845, rs1137100 și rs3801266 au fost, de asemenea, semnificativ asociate cu IMC în etapa 2 și meta-analiză și au rămas semnificative după corecția testării multiple (Tabelul 2). Toate cele trei variante (rs2069845, rs1137100 și rs3801266) au prezentat asociere cu greutatea, WC și HC (intervalul β 0,05-0,14 unități de scor z și intervalul P 2,0 × 10 −3 la 8,3 × 10 −7) (Fig. 1). Asocierea rs1137100, rs2069845 și rs3801266 cu greutatea și a rs3801266 cu HC a rămas semnificativă după corectarea comparațiilor multiple (P −5).

SNP care arată asocierea cu obezitatea și IMC la copiii indieni urbani

Efectul SNP-urilor asociate supraponderalității/obezității asupra măsurilor antropometrice (înălțime, greutate, IMC, WC și HC). A: Efectul genotipurilor SNP-urilor asociate asupra măsurilor de adipozitate. Scorurile medii z ajustate pentru vârstă și sex sunt reprezentate grafic pe axa y, pentru genotipurile corespunzătoare pe axa x. B: z Modificarea scorului pe alela de risc a SNP-urilor asociate (IC 95%). Modificarea scorurilor z a fost determinată utilizând analiza de regresie ajustată în funcție de vârstă și sex.

Analiza dozelor alele a rs2069845, rs1137100 și rs3801266 a relevat o tendință semnificativă în creșterea riscului de supraponderalitate/obezitate de 1,32 ori, cu o creștere a fiecărui ERS (PTrend = 8,1 × 10 −11) (Fig. 1). Distribuția copiilor NW și OW/OB în diferite grupuri ERS este furnizată în Fig. 1. Copiii cu ERS 5-6 au avut un OR de

4 pentru supraponderalitate/obezitate comparativ cu indivizii cu ERS -7). S-a observat o creștere semnificativă a măsurilor de adipozitate odată cu creșterea ERS, cu cea mai mare influență asupra greutății și a IMC, care au crescut ambele cu unități de scor 0,13 z per creștere a ERS (P = 1,2 × 10 −12 și 5,0 × 10 - 12) (Fig. 2).

Analiza dozelor alelelor care arată asocierea alelelor cu risc combinat la obezitatea infantilă și măsurile antropometrice. A: Obezitatea. B: Înălțime. C: Greutate. D: IMC. E: Circumferința taliei. F: Circumferința șoldului. OR sau scorurile z medii cu 95% CI pentru efect combinat sunt reprezentate grafic pe axa y, pentru scorul de risc efectiv corespunzător pe axa x.

Variantele rs2069845, rs1137100 și rs3801266 nu au arătat o asociere semnificativă cu nivelurile plasmatice de adipokine și markerii homeostaziei glucozei. În plus, am efectuat analize exploratorii pentru a investiga asocierea variantelor acestor gene adipokine și marker inflamator cu trăsături clinice cantitative utilizând datele din stadiul 1 (Tabelul suplimentar 2). Variantele din RETN (rs3745367 și rs1862513) și ADIPOQ (rs822395 și rs1063538) au arătat o asociere cu nivelurile plasmatice de rezistență (P = 2,7 × 10 −5 și 2,0 × 10 −3) și adiponectină (P = 2,0 × 10 −3 pentru ambele), respectiv. A fost observată doar o asociere nominală de SNP cu markeri ai homeostaziei glucozei.

DISCUŢIE

Studiul nostru demonstrează asocierea rs2069845 (IL6), rs1137100 (LEPR) și rs3801266 (PBEF1) cu riscul de supraponderalitate/obezitate, IMC, greutate corporală, WC și HC la copiii indieni urbani. Analiza dozelor alelelor a relevat un efect cumulativ al acestor variante asupra riscului de supraponderalitate/obezitate și a dimensiunii efectului asupra măsurilor de adipozitate, care au crescut mult odată cu creșterea fiecărei alele de risc.

Studiile care investighează asocierea variantelor IL6 cu obezitatea la adulți și la copii au generat rezultate contradictorii (7-9). Un studiu efectuat pe elevii greci a arătat o asociere a variantei IL6 rs1800795 cu parametrii legați de obezitate (10). Nu am detectat o asociere a acestei variante cu supraponderalitatea/obezitatea; mai degrabă, am găsit o asociere a rs2069845 în intronul 4 al IL6, care se află în dezechilibru moderat al legăturii cu rs1800795 (D '= 1,0; r 2 = 0,63), cu supraponderalitate/obezitate și măsuri de adipozitate la copiii din India.

Mutațiile din LEPR sunt asociate cu o formă severă de obezitate (11); cu toate acestea, au existat rapoarte contradictorii cu privire la asocierea variantelor sale comune cu o formă complexă de obezitate. Variantele de codificare LEPR (rs1137101 [Q223R] și rs8179183 [K656N]) s-au dovedit inconsecvent asociate cu adipozitatea în studiile anterioare ca urmare a diferențelor etnice în frecvența alelelor (12). Aici, am obținut o asociere semnificativă de rs1137101, rs8179183 și rs1137100 (K109R) cu obezitatea infantilă. Din câte știm, acesta este primul raport care demonstrează o asociere a K109R cu măsurile de obezitate și adipozitate la copii. Deși semnificația funcțională a K109R este necunoscută, aceasta determină o schimbare conservativă a părții membranei-distale a domeniului extracelular al receptorului de leptină (13) și, prin urmare, ar putea avea un rol posibil în modularea afinității de legare a receptorului.

Visfatina, codificată de PBEF1, este o adipokină identificată recent, cu rol în inflamație și rezistența la insulină (3). Doar o variantă rară în PBEF1 a fost raportată a fi asociată cu obezitate severă la subiecții francezi (14). Cu toate acestea, până în prezent nu au fost identificate variante comune care să influențeze riscul obezității sau măsurile sale. În studiul nostru, varianta PBEF1 rs3801266 a furnizat dovezi puternice pentru asocierea cu supraponderalitatea/obezitatea și parametrii antropometrici la copii.

Leptina, adiponectina și rezistina sunt principalii hormoni secretați de adipocite cu efecte pleiotrope asupra metabolismului, inflamației și rezistenței la insulină (3), factorii principali care stau la baza tulburărilor metabolice. Se știe că variantele genetice din genele care codifică aceste adipokine contribuie la variații ale nivelului plasmatic al acestora. În concordanță cu raportul anterior al unei asocieri a rs3745367 a RETN cu nivelurile de rezistență plasmatică (15), am găsit dovezi puternice ale unei asocieri a acestui polimorfism cu nivelurile de rezistență plasmatică. Studiul nostru susține, de asemenea, observațiile anterioare ale unei asocieri a variantelor ADIPOQ cu nivelurile plasmatice de adiponectină (16-18). S-a demonstrat că polimorfismul P12A studiat pe scară largă al PPARG este asociat cu diferite tulburări metabolice, inclusiv obezitatea și diabetul de tip 2 la adulți. Încercările de a evalua rolul P12A asupra susceptibilității la obezitate la copii au furnizat rapoarte inconsistente (19,20). Studiul nostru nu a detectat nicio asociere a variantelor PPARG cu obezitatea infantilă. Într-o notă similară, variantele din LEP și RETN, despre care s-a sugerat că sunt asociate cu obezitatea adulților/copiilor (21-24), nu s-au găsit asociate în studiul nostru.