Резюме

Заден план

Дали обичайната консумация на кафе взаимодейства с генетичната предразположеност към затлъстяване във връзка с индекса на телесна маса (ИТМ) и затлъстяването е неизвестно.

Методи

Ние анализирахме взаимодействията между генетичната предразположеност и обичайната консумация на кафе във връзка с ИТМ и риска от затлъстяване при 5116 мъже от Проучване на здравните специалисти (HPFS), при 9841 жени от Проучването за здравето на медицинските сестри (NHS) и при 5648 жени от Инициативата за здраве на жените (WHI). Резултатът за генетичен риск е изчислен въз основа на 77 локуса, свързани с ИТМ. Консумацията на кафе е изследвана проспективно във връзка с ИТМ.

Резултати

Генетичната асоциация с ИТМ е отслабена сред участниците с по-висока консумация на кафе, отколкото сред тези с по-ниска консумация в HPFS (P взаимодействие = 0,023) и NHS (P взаимодействие = 0,039); подобни резултати бяха възпроизведени в WHI (P взаимодействие = 0,044). В комбинираните данни за всички кохорти разликите в ИТМ на приращение на 10-рисков алел са 1,38 (стандартна грешка (SE), 0,28), 1,02 (SE, 0,10) и 0,95 (SE, 0,12) кг/м 2 за кафе консумация от 3 чаши (и)/ден, съответно (P взаимодействие 2 през трети от генетичния риск.

Заключения

По-високата консумация на кафе може да отслаби генетичните асоциации с ИТМ и риска от затлъстяване, а хората с по-голяма генетична предразположеност към затлъстяване изглежда имат по-нисък ИТМ, свързан с по-висока консумация на кафе.

Заден план

Затлъстяването е световна пандемия, която налага огромна тежест върху общественото здраве. Бързото нарастване на разпространението на затлъстяването през последните три десетилетия се дължи предимно на драстичните промени в диетата и начина на живот. Като многофакторно състояние затлъстяването се определя и от генетичния състав. Напоследък нововъзникващите данни показват, че синергичните взаимодействия на генетичното предразположение с диетата и начина на живот могат да играят важна роля за повлияване на риска от затлъстяване [1, 2].

Кафето е сред най-широко консумираните напитки по света. По-голямата част от наблюдателните проучвания свързват редовната консумация на кафе с намален риск от затлъстяване и свързаните с това кардиометаболитни заболявания като диабет тип 2 [3, 4], но връзката между консумацията на кафе и затлъстяването не е напълно последователна [5,6,7]. Такива хетерогенни асоциации биха могли да бъдат отдадени, поне отчасти, на модифициращите ефекти на различни генетични предразположения, както се наблюдава в предишни проучвания, показващи взаимодействията кафе-ген върху други здравни резултати [8, 9]. В допълнение, предишните ни проучвания установиха, че генетичното предразположение към затлъстяване може да усили ефектите на специфични диетични фактори върху ИТМ и риска от затлъстяване [1, 2]. Следователно, ние предположихме, че връзката между обичайната консумация на кафе и намаленото затлъстяване може да бъде подсилена от генетичната предразположеност към затлъстяване и че генетичната асоциация със затлъстяването може също да бъде модифицирана от по-висока консумация на кафе.

За да проверим тази хипотеза, ние изследвахме взаимодействието между обичайната консумация на кафе и генетичния резултат на риска, маркер за цялостната генетична предразположеност към затлъстяване по отношение на индекса на телесна маса (ИТМ) и риска от затлъстяване при мъжете и жените в САЩ от две перспективни кохорти: Проучване на здравните специалисти (HPFS) и здравното проучване на медицинските сестри (NHS). Възпроизведохме анализите в независима, перспективна кохорта от Инициативата за здраве на жените (WHI).

Методи

Проучвайте популация

HPFS е проспективно кохортно проучване на 51 529 здравни специалисти от мъжки пол на възраст от 40 до 75 години в началото на проучването през 1986 г. [10]. NHS е проспективно кохортно проучване на 121 700 жени регистрирани медицински сестри на възраст от 30 до 55 години в началото на проучването през 1976 г. [11]. И в двете кохорти участниците бяха проследени с помощта на двугодишни валидирани въпросници, за да актуализират информацията за медицинската история, начина на живот и здравословното състояние. За настоящите анализи използвахме 1986 г. като базова линия за HPFS и NHS и включихме 5116 първоначално здрави мъже и 9841 първоначално здрави жени от европейски произход, за които изходното потребление на кофеин без кофеин и кофеин и данни за генотипа въз основа на проучвания за асоцииране в целия геном ( GWAS) бяха на разположение [12,13,14,15]. Институционалните съвети за преглед на Brigham and Women’s Hospital и Harvard T.H. Училището за обществено здраве Чан одобри протокола за изследване.

WHI е дългосрочно национално здравно проучване на 161 808 жени в постменопауза на възраст от 50 до 79 години, записани между 1993 и 1998 г. [16, 17]. Наборите от данни, използвани за анализите, са получени след разрешен достъп от Националния център за биотехнологична информационна база данни за генотипове и фенотипове (dbGap; достъпен на: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/gap). Фенотипните данни бяха извлечени от клиничното изпитване и наблюдение на WHI (dbGaP номер за присъединяване на проучването: phs000200.v10.p3). Данните за генотипа бяха извлечени от WHI Memory Study + GWAS (phs000675.v2.p3). Настоящите анализи включват 5648 първоначално здрави жени от европейски произход с налични данни на изходно ниво.

Оценка на консумацията на кафе

В HPFS и NHS диетичната информация се събира от валидиран въпросник за полуколичествена честота на хранителни продукти от 131 точки (FFQ), прилаган през 1986 г. и на всеки 4 години след това [18, 19]. Участниците бяха попитани колко често средно (от „никога или по-малко от веднъж месечно“ до „6 или повече пъти на ден“) консумират стандартен размер на порция безкофеиново и кофеиново кафе („една чаша“). Общата консумация на кафе се изчислява като сумата на консумацията на кафе без кофеин и кофеин. FFQ оценката на консумацията на кафе е валидирана, за да бъде силно корелирана с оценката на диета (r = 0,78) [20].

В WHI хранителният прием се измерва с помощта на валидиран полуколичествен FFQ от 145 елемента, прилаган през 1993 г. и всяка година след това [21]. Жените отчитат консумацията на кафе според средната порция, която се определя като един стандартен размер на порцията кафе и е еквивалентна на „една чаша“. FFQ не прави разлика между кофеиново и безкофеиново кафе.

Оценка на ИТМ и ковариати

В HPFS и NHS височината и телесното тегло бяха оценени чрез въпросник на изходно ниво и теглото беше поискано при всеки последващ въпросник. Теглото, отчетено самостоятелно, е силно корелирано с измереното тегло (r = 0,97 за жените в NHS и 0,97 за мъжете в HPFS) в подпроба за валидиране [22]. ИТМ се изчислява като тегло в килограми, разделено на квадратен ръст в метри. Затлъстяването се определя като ИТМ от 30 kg/m 2 или по-висок. Информация за демографските данни, медицинската история и поведението на начина на живот е извлечена от двугодишните въпросници. Физическата активност се изразява като метаболитни еквиваленти на седмица, изчислена като се използва отчетеното време, прекарано в различни дейности, като се претегля всяка активност според нивото на интензивност. Потвърждаването на физическата активност е описано по-рано [23]. Диетичните променливи (алкохол и подсладени захарни напитки) бяха оценени чрез валидирани FFQ [18, 19]. Подсладените със захар напитки включват кофеинова кола, кола без кофеин, газирани безалкохолни напитки без кола и негазирани подсладени захарни напитки [1]. Качеството на диетата се оценява чрез използване на алтернативен индекс за здравословно хранене, с по-висок резултат, показващ по-здравословна диета [24].

В WHI височината се измерва със стадиометър и се измерва теглото, докато участниците носят леки дрехи. Информацията за демографските данни, медицинската история и поведението на начина на живот е събрана от стандартизираните въпросници. Диетичните променливи (алкохол, подсладени захарни напитки и алтернативният индекс за здравословно хранене) са изведени или изчислени от отговорите на участниците на FFQ [21].

Генотипизиране и изчисляване на оценка за генетичен риск

Избрахме 77 единични нуклеотидни полиморфизми (SNP), които представляват всички 77 локуса, свързани с ИТМ на ниво на значимост в целия геном (Допълнителен файл 1: Таблица S1) при европейски индивиди [25]. В HPFS и NHS генотипирането и приписването на SNP са описани подробно другаде [12,13,14,15]. Използвахме MACH (http://www.sph.umich.edu/csg/abecasis/mach), за да импутираме SNP на хромозоми 1–22, с изграждане на Националния център за биотехнологична информация 36 на данните на CEU на HapMap от фаза II (версия 22) като референтния панел. Повечето от SNP са генотипизирани или имат висок рейтинг на качеството на приписване (MACH r 2 ≥ 0,8). В WHI всички 77 SNPs бяха успешно извлечени.

Резултатът от генетичния риск беше изчислен на базата на 77 SNPs чрез използване на претеглен метод според относителния размер на ефекта на всеки SNP (β коефициент), получен от GWAS [25]. Мащабирахме претеглената оценка, за да отразява броя на алелите на риска - всяка точка от оценката на генетичния риск съответства на един алел на риска. Резултатът от генетичния риск варира от 0 до 154, като по-високите резултати показват по-голяма генетична предразположеност към затлъстяване.

Статистически анализ

Резултати

Базови характеристики

Базовите характеристики на участниците от HPFS, NHS и WHI са представени в Таблица 1. Базовите средства (SD) консумират общо кафе са 2,09 (1,86), 2,43 (1,83) и 2,42 (1,84) чаши/ден в HPFS (през 1986 г.), NHS (през 1986 г.) и WHI (съответно през 1993 г.). Обикновено участниците, които пиеха кафе по-често, бяха по-млади и по-склонни да бъдат настоящи пушачи и имаха по-висок прием на обща енергия и алкохол. Средните стойности (SD) на генетичния риск са 69,3 (5,6) в HPFS, 69,5 (5,5) в NHS и 70,6 (5,6) в WHI. Във всички кохорти оценката на генетичния риск показва сходни нормални разпределения и е положително свързана с ИТМ (P Таблица 1 Базови характеристики на 20 605 участници в HPFS, NHS и WHI, според консумацията на кафе

Генетична асоциация с ИТМ по подгрупи на консумацията на кафе

В HPFS и NHS генетичната асоциация с ИТМ е отслабена сред участниците с по-висока консумация на кафе, отколкото сред тези с по-ниска консумация (Таблица 2). След многовариационна корекция разликите в ИТМ за 10-рисково нарастване на алела са 0,81 (SE, 0,25), 0,81 (SE, 0,25) и 0,32 (SE, 0,30) kg/m 2 за консумация на кафе от 3 чаши/ден, съответно в HPFS (P за взаимодействие = 0,023) и бяха 1,59 (SE, 0,18), 1,07 (SE, 0,13) и 1,13 (SE, 0,16) kg/m 2 за подгрупите на консумацията на кафе, съответно, в NHS (P за взаимодействие = 0,039). Значителни взаимодействия бяха възпроизведени в WHI (P за взаимодействие = 0,044) - в сравнение с участниците, които консумират по-малко от 1 чаша/ден кафе, тези, които консумират повече от 3 чаши/ден, показват по-нисък ИТМ за 10-рисков нарастване на алела (0,96 (SE, 0,25) спрямо 1,74 (SE, 0,30) kg/m 2). В комбинираните данни за трите кохорти разликите в ИТМ на 10-рисков нарастване на алела са 1,38 (SE, 0,28) kg/m 2 за консумация на кафе от 2 за 1–3 чаши/ден и 0,95 (SE, 0,12) kg/m 2 за> 3 чаши/ден (P за взаимодействие Таблица 2 Разлики в ИТМ на увеличение на 10-рискови алели, според консумацията на кафе в HPFS, NHS и WHI

Също така наблюдавахме подобни модели на взаимодействие за безкофеиново и кофеиново кафе в HPFS и NHS (за базовите характеристики на потребителите на безкофеиново и кофеиново кафе вижте Допълнителен файл 1: Таблица S5). В комбинираните кохорти разликите в ИТМ за 10-рисково нарастване на алела са били 1,17 (SE, 0,09), 0,82 (SE, 0,18) и 0,68 (SE, 0,35) kg/m 2 в трите подгрупи на безкофеиново потребление (P за взаимодействие = 0,010) и бяха 1,16 (SE, 0,11), 1,02 (SE, 0,13) и 0,94 (SE, 0,19) kg/m 2 в трите подгрупи на консумация на кофеин (P за взаимодействие = 0,212) (Допълнителен файл 1: Таблица S6).

Генетична асоциация със затлъстяването по подгрупи на консумацията на кафе

Генетичната асоциация с преобладаващото затлъстяване се отслабва с по-висока консумация на кафе в HPFS, NHS и WHI (Фиг. 1). В HPFS съотношенията на шансовете, коригирани с множество променливи (95% CI) за затлъстяване на стъпка от 10-рисков алел, са 2,08 (1,62–2,66) за консумация на кафе от 3 чаши на ден (P за взаимодействие = 0,009). Подобни взаимодействия се наблюдават и в NHS и WHI. В комбинираните кохорти всяко увеличение на алела от 10 риска е свързано с 78% (95% ДИ, 59–99%), 48% (95% ДИ, 36–62%) и 43% (95% ДИ, 28– 59%) повишен риск от затлъстяване в тези три подгрупи на консумация на кафе (P за взаимодействие = 0,008). При участници, с изключение на потребители, които не са кафе, или при никога непушачи, моделът на взаимодействие не е променен съществено (Допълнителен файл 1: Таблица S3 и Таблица S4).

генетична

Асоциация между консумацията на кафе и ИТМ чрез оценка на генетичния риск при тертилите

Разликите в ИТМ, свързани с консумацията на кафе, постепенно намаляват с повишения генетичен риск в HPFS, NHS и WHI (Фиг. 2). В комбинираните кохорти разликите в ИТМ на приращение от 1 чаша/ден консумация на кафе са 0,02 (SE, 0,09), –0,02 (SE, 0,04) и –0,14 (SE, 0,04) kg/m 2 в тертилите на генетичния оценка на риска. Подобни модели на взаимодействие са наблюдавани и за безкофеиново и кофеиново кафе: при тертилите от генетичния риск, всяка 1 чаша/ден консумация на безкофеиново кафе е свързана с 0,08 (SE, 0,06), 0,03 (SE, 0,06) и –0,15 ( SE, 0,07) kg/m 2 разлики в ИТМ и всяка 1 чаша/ден консумация на кофеиново кафе се свързва с 0,03 (SE, 0,05), 0,00 (SE, 0,05) и –0,06 (SE, 0,05) kg/m 2 разлики в ИТМ (Допълнителен файл 1: Фигура S2).

Разлики в ИТМ на увеличение от 1 чаша/дневна консумация на кафе, според тертилите на оценката на генетичния риск в HPFS, NHS и WHI. Данните са коригирани с променлива β коефициенти (SE) на ИТМ (kg/m 2). Описанието и настройката на данните са същите, както е показано на фиг. 1

ИТМ според съвместните категории консумация на кафе и оценката на генетичния риск

В комбинираните данни на трите кохорти по-високият резултат за генетичен риск е свързан с по-висок ИТМ и такава асоциация е по-видна сред участниците, които обикновено консумират повече от 1 чаша/ден кафе, отколкото сред тези, които консумират кафе по-често. Разглеждани по различен начин, нивата на ИТМ са малко по-високи при по-висока консумация на кафе сред участниците с по-нисък генетичен риск и са малко по-ниски при по-висока консумация на кафе сред тези с по-висок генетичен риск (Фиг. 3).

ИТМ според съвместните категории консумация на кафе и оценката на генетичния риск в комбинирани данни на HPFS, NHS и WHI. Данните са коригирани с променлива средни стойности на ИТМ (kg/m 2). Описанието и настройката на данните са същите, както е показано на фиг. 1

Дискусия

В три потенциални кохорти от американски мъже и жени за първи път установихме постоянно значими взаимодействия между обичайната консумация на кафе и генетичното предразположение във връзка с ИТМ и затлъстяването. И в трите кохорти, комбинираните генетични ефекти върху ИТМ и риска от затлъстяване сред индивидите, консумиращи една или повече чаши кафе, са приблизително с 30% по-ниски от тези, консумиращи по-малко от една чаша кафе. Тези открития предполагат, че по-голямата консумация на кафе може да отслаби генетичните влияния върху затлъстяването. От друга гледна точка, хората с по-голяма генетична предразположеност към затлъстяване изглежда имат по-нисък ИТМ, свързан с по-висока консумация на кафе, което предполага, че връзката между консумацията на кафе и намаленото затлъстяване може да бъде подсилена от генетичната предразположеност. Такива открития бяха в съответствие с нашата хипотеза.

Все още не са ясни механизмите, свързани с взаимодействието между консумацията на кафе и генетичната предразположеност към затлъстяване. Кафето съдържа няколко биологично активни съединения, които имат благоприятен ефект върху затлъстяването и свързаните с тях кардиометаболитни заболявания, напр. Хлорогенната киселина, кофеинът, тригонелинът и магнезият най-вероятно ускоряват загубата на тегло чрез своите антиоксидантни, хипогликемични и хиполипидемични функции [30,31,32, 33]. В допълнение, редица свързани с ИТМ гени са силно изразени в мозъка и хипоталамуса и играят основни роли чрез централната нервна система в контрола на апетита, предпочитанията към храната и енергийната хомеостаза [25]. Необходими са бъдещи функционални експерименти, за да се изследват пътищата, лежащи в основата на такива взаимодействия между гените и диетите, които водят до затлъстяване.

Заключения

В заключение, нашите данни предоставят последователни доказателства, че обичайната консумация на кафе може да отслаби генетичното влияние върху по-високия ИТМ и риска от затлъстяване сред мъжете и жените в САЩ, а връзката между консумацията на кафе и намаленото затлъстяване е по-забележима при лица с по-голяма генетична предразположеност.