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.

[[MORE]]

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