Резюме

ОБЕКТИВЕН—Високите серумни нива на пикочна киселина водят до подагра и се съобщава, че са свързани с повишен риск от хипертония, затлъстяване, метаболитен синдром, диабет тип 2 и сърдечно-съдови заболявания. Наскоро се предполага, че предполагаемият фруктозен транспортер SLC2A9 влияе върху нивата на пикочната киселина. Целта на настоящото проучване е да се изследва връзката на четири единични нуклеотидни полиморфизми в този ген с нивата на пикочна киселина и да се определи дали тази асоциация е модифицирана от затлъстяването.

асоциация

ПРОЕКТИРАНЕ И МЕТОДИ НА ИЗСЛЕДВАНИЯТА—Четри единични нуклеотидни полиморфизми в рамките на SLC2A9 (rs6855911, rs7442295, rs6449213 и rs12510549) бяха генотипизирани в проспективното проучване на Брунек, основано на популацията (n = 800) и в проучване за контрол на казуси от Юта, включващо 1038 субекти, назначени за тежко затлъстяване и 831 контролни субекти.

РЕЗУЛТАТИ- Наблюдавахме изключително значими връзки между четирите полиморфизма и нивата на пикочна киселина във всички проучвани групи. Всяко копие на незначителния алел намалява нивата на пикочна киселина, коригирани спрямо възрастта и пола, със средно от 0,30–0,35 mg/dl, което води до относително намаление от 5–6% при стойности на P, вариращи от 10 −9 до 10 −11 в комбинираният анализ. Удължената корекция за ИТМ, креатинин, лекарства за подагра и прием на алкохол подобри стойностите на Р до диапазон от 10-14 до 10-20. Асоциацията е по-изразена при жени и популационното проучване Bruneck и е значително модифицирана от ИТМ, с по-силни размери на ефекта при лица с висок ИТМ.

ЗАКЛЮЧЕНИЯ—Генетичните варианти в рамките на SLC2A9 имат значително въздействие върху нивата на пикочната киселина и са модифицирани от пола и ИТМ.

При хората пикочната киселина е крайният продукт на пуриновия метаболизъм и хиперурикемията може да бъде причинена от свръхпроизводство или от смущения в елиминирането на пикочната киселина. Въпреки че някои експериментални доказателства подкрепят идеята за полезна роля на пикочната киселина поради нейните силни антиоксидантни свойства (1), редица епидемиологични проучвания съобщават за връзка между високите нива на пикочна киселина и сърдечно-съдови заболявания, хипертония, бъбречни заболявания, метаболитен синдром и дори общата смъртност (2,3). Освен това нивата на пикочна киселина са положително свързани със серумната глюкоза при здрави индивиди (4), а пациентите с по-високи нива на пикочна киселина имат по-висок риск от развитие на диабет тип 2 или метаболитен синдром (5). Механизмите, лежащи в основата на тази асоциация, все още не са ясни.

Регулирането на нивата на пикочната киселина е под силен генетичен контрол, като оценките за наследственост варират от 25 до 70% (6,7). Изясняването на генетичните фактори, допринасящи за нивата на пикочната киселина като междинен фенотип за различни заболявания, може да хвърли малко светлина върху патогенезата на тези сложни фенотипове и може да помогне за идентифицирането на нови цели за лечение на нежелано високи нива на пикочна киселина.

Последните проучвания за асоцииране в целия геном установиха силна връзка на нивата на пикочна киселина с генетични варианти в рамките на SLC2A9 (8-11), ген, разположен в хромозомната област 4p16.1, кодиращ предполагаем транспортер на фруктоза. Съществуват сериозни доказателства както от животински модели, така и от проучвания при хора, подкрепящи фруктозата като силно липогенно хранително вещество, което допринася за нечувствителност към инсулин в тъканите, метаболитни нарушения и развитие на преддиабетно състояние, когато се консумира в големи количества (12).

В настоящото проучване ние имахме за цел да възпроизведем наскоро откритата връзка между генетичните вариации в гена SLC2A9 и концентрациите на пикочна киселина в популационното проучване Bruneck. Този анализ беше разширен от голямо проучване на случаите за контрол на тежко затлъстели индивиди от Юта, които показаха повишени нива на пикочна киселина в сравнение с тези в контролните субекти, за да изследват дали генетичната асоциация е модифицирана от затлъстяването.

ПРОЕКТИРАНЕ И МЕТОДИ НА ИЗСЛЕДВАНИЯТА

Проучване на Брунек

Проучването на Брунек е проспективно базирано на населението проучване, предназначено да изследва епидемиологията и патогенезата на атеросклерозата (13). Накратко, изследваната популация е набрана като стратифицирана по пол и възраст произволна извадка от всички жители на Брунек, Италия (125 жени и 125 мъже във всяко десетилетие от петото до осмото, n = 1000). Към изходното ниво от 1990 г. 93,6% от наетите лица са участвали, като оценката на данните е завършена при 919 субекта. Последващи прегледи са извършени през 1995, 2000 и 2005 г. Подробна информация за преобладаващите и инцидентни компоненти на метаболитния синдром, диабет и сърдечно-съдови събития е достъпна от всички изследвания. Настоящият анализ се фокусира върху преразглеждането през 1995 г. и върху периода на проследяване на клиничните събития между 1995 г. и 2005 г. През 1995 г. популацията на изследването се състои от 826 субекта (96,5% от живите). За 800 участници имаше достатъчно ДНК.

Проучване за контрол на случаите на затлъстяване от Юта

Проучването включва 1869 лица от две групи субекти, събрани в щата Юта. Изследваната популация е съставена от 1038 субекти, наети за тежко затлъстяване („група с тежко затлъстяване“ с ИТМ между 33 и 92 kg/m 2) и обща популационна извадка от 831 индивида от същия етнос („контролни субекти“). Двете групи субекти са описани подробно на друго място (14). Накратко, 1038 субекта с тежко затлъстяване или са търсили операция на стомашен байпас, или са били произволно избрани от популационна извадка от силно затлъстели участници. Изследването на пациенти, подложени на операция на стомашен байпас, е направено преди интервенцията. Контролната група се състоеше от 831 индивида от същия географски регион и беше установено, че е представителна за популацията на Юта, обхващаща целия диапазон на ИТМ.

Метаболитен синдром и диабет тип 2

Счита се, че диабетът с вторичен тип 2 е налице, ако е била поставена предварителна диагноза от лекар, ако кръвната глюкоза на гладно при скрининг е ≥126 mg/dl, или ако индивида приема лекарства, чувствителни към инсулин или лекарства за диабет. Метаболитният синдром е дефиниран според научното изявление на Американската асоциация за сърдечни заболявания и Националния институт за сърцето, белия дроб и кръвта (15). Честотата на диабет тип 2 и метаболитен синдром е оценена в изследването на Брунек от прегледа от 1995 г. до прегледа през 2005 г.

Лабораторни методи

И в двете проучвани популации се вземат кръвни проби след период на гладно през нощта. Нивата на пикочната киселина бяха измерени с помощта на ензимно-колориметрични методи (Проучване на Bruneck: Merck, Виена, Австрия; Изследване на Юта: Roche, Indianapolis, IN) с коефициенти на вариация интра-анализ и взаимодействие −7 в данните от Li et al. (8) и Döring et al. (10) бяха избрани за генотипиране, използвайки анализ на 5 ′ нуклеазна алелна дискриминация (TaqMan) (Applied Biosystems, Foster City, CA): rs6855911, rs7442295, rs6449213 и rs12510549. Генотипизирането е направено в звеното за генотипиране на ядрото за откриване на гени в Медицинския университет в Инсбрук (Инсбрук, Австрия).

Статистически и биоинформатичен анализ

За да сравним характеристиките между отделните групи, ние приложихме t тестове, тестове на Wilcoxon и тестове на Pearson χ 2. Коефициентите на корелация на Spearman са използвани за описване на корелацията между нивата на пикочната киселина и компонентите на метаболитния синдром. Извършен е χ2 тест за нарушаване на равновесието на Харди-Вайнберг. Използвани са общи модели на линейна регресия, за да се оцени връзката на който и да е от четирите SNPs с нивата на пикочна киселина, коригирани за различни ковариати, като се приеме, че е добавен модел. Моделът на добавката е приложен поради априорни доказателства от предишни проучвания в различни популации (8,10,11) и от проверка на специфичните за генотипа средства за нивата на пикочна киселина. Взаимодействията между изследваните SNP и BMI върху нивата на пикочна киселина бяха тествани чрез добавяне на термин за взаимодействие (SNP × BMI) и основните ковариати (пол, SNP и BMI) към модела. Модификацията на ефекта е графично илюстрирана за три класа ИТМ (40 kg/m 2) и трите нива на генотип, използвайки графики за взаимодействие, прилагащи PROC GENMOD. Всички статистически анализи бяха извършени със SPSS (версия 15.0; SPSS, Чикаго, Илинойс) или SAS (версия 9.1; SAS Institute, Cary, NC).

Тъй като всички полиморфизми, които изследвахме, бяха локализирани в некодиращи региони, техният възможен ефект върху местата на свързване на транскрипционния фактор беше оценен in silico, използвайки различни компоненти на Genomatix Software Suite (Genomatix, Мюнхен, Германия). Анализите включват търсене на наличието на известни функционални генетични елементи (напр. Промоторни последователности или микроРНК) с помощта на Eldorado (версия 4.5), търсене на неизвестни специфични за промотора последователности с помощта на Promoter Inspector (версия 4.6) и разследване на възможните ефекти на полиморфизмите на сайтове за свързване на единичен транскрипционен фактор, използващи SNPInspector (версия 4.6).

РЕЗУЛТАТИ—

Изходните клинични характеристики и лабораторните данни на изследваните групи от Брунек и Юта са представени в Таблица 1. Анализът на групата в Юта също е стратифициран по статус-контрол на случаите (тежко затлъстяване спрямо контрол).

Клинични и лабораторни данни за участници в изследователските групи Bruneck и Utah със стратификация при пациенти с тежко затлъстяване и контролни субекти

Установено е, че и четирите SNP са в равновесие на Харди-Вайнберг във всички анализирани групи (P> 0,1), а ефективността на генотипирането варира между 97 и 98,5%. Не наблюдавахме разлика в честотите на генотипа между групите Bruneck и Utah (P> 0,1).

Асоциация на генетични вариации в рамките на SLC2A9 и нивата на пикочна киселина

Моделите на линейна регресия, адаптирани към възрастта и пола, разкриват силна и силно значима връзка на всеки от четирите SNP с нивата на пикочна киселина (Таблица 2) във всички проучвани групи, която е най-силна в популационното проучване Bruneck. Тази асоциация може ясно да се опише чрез адитивен модел: всяко копие на незначителния алел понижава средно нивата на пикочна киселина с 0,30–0,35 mg/dl, което представлява относително намаление от 5–6%, като стойностите на P варират от 10 −9 до 10 −11 в комбинирания анализ.

Асоциация между нивата на пикочната киселина и SNPs в SLC2A9 в изследваните групи Bruneck и Utah

Свързани с пола асоциации между SLC2A9 и нивата на пикочна киселина

Анализ със стратификация по пол разкрива много по-силни връзки между четирите SNP и нивата на пикочна киселина при жените, отколкото при мъжете (Таблица 2). Това наблюдение е най-ясно изразено в популационното проучване Bruneck, в което оценките на ефекта за всеки незначителен алел са били до два пъти по-високи при жените, отколкото при мъжете. Като се има предвид факта, че жените имат средно с 20% по-ниски нива на пикочна киселина от мъжете, разликите в ефекта стават още по-значими.

Взаимодействие с ИТМ

Асоциациите на четирите SNP с нивата на пикочна киселина се засилиха след допълнителни корекции на ИТМ, креатинин, подагра и прием на алкохол, като стойностите на P варираха от 10 −14 до 10 −20 (Таблица 2). ИТМ е променливата, която най-много допринася за промяната в стойностите на Р. По този начин ние изследвахме дали ИТМ е модификатор на ефекта на асоциацията SNP-пикочна киселина чрез въвеждане на термин за взаимодействие BMI × SNP в допълнение към BMI и SNP към модела. Този анализ е направен чрез комбиниране на трите групи, но с корекции за възрастта, пола и популацията (Брунек срещу Юта). Взаимодействието е било значително за три от четирите SNP (P = 0,023–0,035) и гранично значимо за rs12510549 (P = 0,053). Фигура 1 графично илюстрира тези взаимодействия за ИТМ групи 40 kg/m 2 .

Графики за взаимодействие, описващи модификацията на ефекта на ИТМ върху връзката на четирите изследвани SLC2A9 SNPs с нивата на пикочна киселина. Оста x показва алелния статус на съответния SNP; оста y съответства на предсказаната вероятност индивид със съответния генотип да надвишава специфичната за пола медиана на нивата на пикочна киселина, като се има предвид специфичния клас на ИТМ. Количествените взаимодействия са представени като линии, със статистически значими различни наклони във всички SNP с изключение на (rs12510549). AA, Aa и aa означават трите възможни генотипа: носители на див тип, хетерозиготи и хомозиготи за малкия алел, съответно.

Асоциация с метаболитен синдром и диабет тип 2

Наблюдавахме значителни корелации между нивата на пикочната киселина и всеки отделен компонент на метаболитния синдром, както и със сумата на компонентите (Таблица 3). Тези корелации се наблюдават и при трите групи субекти. Коригираните по възраст и пол нива на пикочна киселина са значително по-високи при субекти с метаболитен синдром в сравнение с тези без. С изключение на групата с тежко затлъстяване, нивата на пикочна киселина също са значително по-високи при пациенти с диабет тип 2 в сравнение с тези без (Таблица 3). Нивата на пикочна киселина са значително свързани с развитието на метаболитен синдром и/или диабет тип 2 в проучването Bruneck от изследването през 1995 г. до изследването през 2005 г. Въпреки това не може да се установи връзка между четирите SNP и разпространения или инцидентен метаболитен синдром или диабет тип 2.

Съотношение на нивата на пикочната киселина с параметрите на метаболитния синдром и диабет тип 2

Биоинформатика

Предполагат се места за свързване на путативния транскрипционен фактор за три от четирите полиморфизма (пет за rs12510549, два за rs6449213 и един за rs7442295), въпреки че не могат да бъдат намерени биологично очевидни кандидати. Предвидените кандидати принадлежат главно на пътища, които не са пряко свързани с изследваните фенотипове, като клетъчен растеж (E2F) или имунен отговор (PAX5, BCL6, NFAT и NR2F) (данните не са показани).

За полиморфизма rs12510549 се прогнозира генерирането или разрушаването на пет различни предполагаеми места на свързване. Сред тях е разпознато предполагаемо място на свързване за NFAT фактори. Факторите NFAT са замесени в различни роли по време на развитието и адаптацията на няколко типа клетки на бозайници извън имунната система (16).

ЗАКЛЮЧЕНИЯ—

Наблюдавахме силна специфична за пола връзка между генетичните вариации в гена SLC2A9 и концентрациите на пикочна киселина. Констатацията е най-изразена в популационното проучване Bruneck и е реплицирана при силно затлъстели и контролирани лица от Юта. Тази асоциация е модифицирана от BMI по такъв начин, че нарастващите BMI усилват ефектите на генетичните варианти върху нивата на пикочната киселина.

Неотдавнашно проучване със систематично изследване на специфичните за пола различия в докладваните в литературата генетични ефекти върху различни фенотипи документира, че само една от 432 претенции за полова разлика е реплицирана последователно в поне две други проучвания (24). Асоциацията на генетичните варианти в SCL2A9 с нивата на пикочна киселина ясно допълва този списък, тъй като при предишни проучвания (10,11) и при три популационни проби в това проучване при жените са установени много по-силни връзки при жените, отколкото при мъжете. Предстои да се определи как затлъстяването модулира връзката между вариантите на SLC2A9 и нивата на пикочна киселина. Това може да бъде свързано с по-високия прием на фруктоза при лица със затлъстяване (22) и различен капацитет за насищане на транспорта на фруктоза в зависимост от генотипа.

В обобщение, нашето проучване показва силна връзка на генетични варианти в рамките на гена SLC2A9 и нивата на пикочна киселина, която е модифицирана от пола и ИТМ.

Благодарности

Това изследване е финансирано от безвъзмездни средства от „Геномиката на свързаните с липидите разстройства - GOLD“ на австрийската програма за изследване на генома GEN-AU към FK, от безвъзмездна помощ от Германската национална мрежа за изследване на генома на GSF-Института по епидемиология и от грант от Националния институт по диабет и храносмилателни и бъбречни заболявания (DK-55006) на SCH.

Благодарим на Anke Gehringer и Markus Haak за отлична лабораторна работа.

Бележки под линия

Публикувано преди печат на http://care.diabetesjournals.org на 16 май 2008 г.

Читателите могат да използват тази статия, стига произведението да е цитирано правилно, използването му е образователно и не е с цел печалба и работата не е променена. Вижте http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/ за подробности.

Разходите за публикуване на тази статия бяха покрити отчасти чрез плащането на такси за страница. Следователно тази статия трябва да бъде маркирана с „реклама“ в съответствие с 18 U.S.C. Раздел 1734 единствено, за да посочи този факт.

    • Получено на 18 февруари 2008 г.
    • Приет на 8 май 2008 г.