Роли Концептуализация, куриране на данни, формален анализ, разследване, методология, администриране на проекти, ресурси, валидиране, визуализация, писане - оригинален проект, писане - преглед и редактиране

допринася

Афилиация Медицинско училище в Аделаида, Университетът в Аделаида, Аделаида, Южна Австралия, Австралия

Роли Концептуализация, куриране на данни, официален анализ, разследване, методология, администриране на проекти, ресурси, надзор, валидиране, визуализация, писане - преглед и редактиране

Афилиации Медицинско училище в Аделаида, Университетът в Аделаида, Аделаида, Южна Австралия, Австралия, Институт по еволюционна медицина, Университет в Цюрих, Цюрих, Швейцария

Фигури

Резюме

Обективен

Спокойният естествен подбор, измерен чрез Biological State Index (Ibs), води до натрупване на неблагоприятни гени/мутации в популацията. Затлъстяването е отчасти наследствено. Стремим се да изследваме и сравним ефектите от спокойния естествен подбор върху разпространението на мъжкото и женското затлъстяване.

Методи

За това екологично проучване са събрани данни за 191 страни по света. Криволинейни регресии, бивариантни и частични корелации, линейни смесени модели и многовариантни линейни регресионни анализи бяха използвани за изследване на връзката между Ibs и специфичното за пола разпространение на затлъстяването. БВП на глава от населението, урбанизацията и калорийният прием бяха контролирани като объркващи фактори. Трансформацията на Fisher r-to-z, увеличението на R 2 при многовариантна регресия и F-тест бяха използвани за сравняване на корелациите.

Резултати

Криволинейните регресии, двувариантни и частични корелации (контролирани за БВП, урбанизация и калории) разкриват, че Ibs е значително корелиран с разпространението на затлъстяването и при двата пола, но значително по-силно при мъжкото, отколкото при женското затлъстяване. Криволинейните регресионни модели също показват силни корелации. Смесените линейни модели с контролирани ефекти от БВП, урбанизация и прием на калории показват, че средните нива на разпространение на затлъстяването при мъжете и жените са значително по-високи в страни с по-голяма стойност на Ibs от техните еквиваленти в страни с по-нисък Ibs. Между страните с по-висок и по-нисък Ibs разликата в разпространението на мъжкото затлъстяване е 60% по-голяма от разликата в разпространението на женското затлъстяване. Постепенната множествена регресия установи, че Ibs е важен предиктор за разпространението на затлъстяването и при двата пола. Многовариантната регресия показа, че добавянето на Ibs като предиктор за затлъстяване, нарастването на R 2 при мъжкия модел е значително по-голямо, отколкото при женския модел.

Заключения

Спокойният естествен подбор може да накара мъжете и жените да натрупват еднакво метаболитни дефектни гени. Вероятно поради по-голямата околна среда, личната намеса в регулирането на женската телесна маса, спокойният естествен подбор показва по-малко допринасящи ефекти върху разпространението на женското затлъстяване, отколкото при мъжкото затлъстяване. Може да се наложи да се вземе предвид и генната терапия за предотвратяване на затлъстяването.

Цитат: You W, Henneberg M (2018) Спокойният естествен подбор допринася за увеличаване на глобалното затлъстяване повече при мъжете, отколкото при жените, поради повече промени в околната среда в женската телесна маса. PLoS ONE 13 (7): e0199594. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0199594

Редактор: Martin J. Tovée, Университет в Линкълн, ОБЕДИНЕНОТО КРАЛСТВО

Получено: 17 април 2017 г .; Прието: 11 юни 2018 г .; Публикувано: 18 юли 2018 г.

Наличност на данни: Данните са достъпни от уебсайтовете на агенциите на ООН (СЗО, Световната банка и ФАО). Източниците на данни са описани в статията, а техните специфични URL адреси са посочени в раздела Референции.

Финансиране: Тази работа беше подкрепена от Фондация Mäxi, Цюрих, Швейцария, присъдена на професор Maciej Henneberg. Финансистът няма роля в дизайна на проучването, събирането и анализа на данни, решението за публикуване или подготовката на ръкописа.

Конкуриращи се интереси: Авторите са декларирали, че не съществуват конкуриращи се интереси.

Въведение

Някога наднорменото тегло се смяташе за проблем само на страните с високи доходи, но сега разпространението на затлъстяването нараства в световен мащаб и засяга както икономически развитите, така и развиващите се страни [1]. Всъщност затлъстяването и неговите последствия сега са толкова често срещани, че заместват недохранването и инфекциозните заболявания като най-важните причини за влошаване на здравето [2]. Освен това хората, считани за наднормено тегло или затлъстели, са били обект на дискриминация и предразсъдъци [2, 3].

Индексът на телесна маса (ИТМ) е често срещан инструмент за определяне на състоянието на телесното тегло. В статистиката на СЗО [4–7] има четири определения за състоянието на телесното тегло по отношение на ИТМ на отделния възрастен, т.е. затлъстяване (ИТМ ≥30 kg/m 2), наднормено тегло (BMI ≥ 25 kg/m 2), нормално (ИТМ> 18 kg/m 2, но 2) и поднормено тегло (BMI 2).).

През последните три десетилетия обширни проучвания изследваха как негенетични фактори, като прекомерен прием на енергия, промени в хранителните компоненти, заседнал начин на живот и дисбаланс на чревната флора, допринасят за увеличаване на телесното тегло [8–19]. Заключенията от тези проучвания обаче са противоречиви и/или косвени. Една от основните причини може да бъде, че важната роля на генетиката при затлъстяването [20] не е разгледана в тези проучвания.

Естественият подбор е ключов механизъм на еволюцията. Въпреки това, ефектите му върху оформянето на хората като вид може да са смекчени поради съвременните условия на живот и да подобрят общественото здраве и медицината [21, 22]. Естественият подбор, заедно с мутациите контролира честотата на гените, които определят наследствените черти на човека. Популацията, избягваща от естествения подбор през последователни поколения, може да направи преобладаването на техните наследствени признаци обект на промяна поради мутация/селекция на дисбаланса [20, 23]. Пряко следствие от този процес е, че наскоро мутациите de novo, включително тези, засягащи енергийния баланс и метаболизма, се натрупват с неочаквано значими темпове [24–27]. Множество мутации могат бързо да се натрупат в геноми, които влияят върху фенотипа [28–30] само след няколко поколения.

Индексът на биологичното състояние (Ibs) измерва репродуктивния успех на ниво популация [30–33]. Следователно, той може да се използва за измерване на величината на спокойния естествен подбор на ниво популация. Формулата за изчисление на Ibs [31, 32] е:

dx = честотата на смъртните случаи на възраст x

sx = вероятността да не сте завършили фертилитет на възраст x

ω: възрастта при смърт на най-възрастния член на групата

Ibs изразява възможност за средностатистически индивид, роден в популация, да предаде гени на следващото поколение. Колкото по-голяма е стойността на Ibs, толкова по-малка е възможността естественият подбор да въздейства върху популацията чрез смъртност, защото всички индивиди от тази популация оцеляват до и през репродуктивния си период (на възраст 15-50 години). Допълнителни обяснения и изчисления на Ibs са описани в S1 Текст, а за стойността на Ibs за всяка държава вижте таблица S1).

Предполагаше се, че неблагоприятни гени може да се натрупват в човешките популации поради силно отпуснатия естествен подбор през последните 100–150 години [30, 34–37]. Тази хипотеза е тествана в няколко проучвания [30, 34, 35, 38] и съвсем скорошно проучване аргументира, че отпускането на естествения подбор може да е допринесло за разпространението на затлъстяването в световен мащаб поради натрупване на гени, засягащи метаболизма в човешките популации [27]. Обосновката на проучването за връзката между спокойния естествен подбор и увеличаването на разпространението на затлъстяването е както следва:

Вероятният ефект от de novo мутациите е вреден. Всяка популация има сегмент, който носи гени за метаболизма и енергийния баланс. Когато членовете на този сегмент от популация участват в размножаването, те могат да предадат своите гени за метаболитни дефекти в следващото поколение [27]. Честотата на метаболитни дефектни гени ще се увеличи, когато по-голяма част от общото население има възможност да участва в репродукцията при даден набор от условия на смъртност [31, 32]. Изследван е обаче само приносът на спокойния естествен подбор за разпространението на затлъстяването в общата популация (и двата пола). Не са разгледани ефекти на спокойния естествен подбор върху разпространението на затлъстяването поотделно при мъжете и жените.

Темата за половите различия при затлъстяването остава до голяма степен недостатъчно проучена, камо ли разгледана. От гледна точка на общото население на ниво държава, мъжете и жените в следващото поколение могат да споделят равни възможности за наследяване на метаболитни гени. Въпреки това в световен мащаб затлъстяването е по-разпространено при жените (23,28%), отколкото при мъжете (15,89%) [7]. Изследванията на неравнопоставеността на половете при затлъстяване разглеждат разликите в разпределението на мазнините [39, 40], нивото на съхранение на телесните мазнини [41–43], ролята на родителските инвестиции [44] и ролята на естрогенния ефект върху затлъстяването [45]. Съобщава се за взаимодействието между генетичните фактори и пола при ИТМ на еднояйчни близнаци [46, 47]. Въпреки това, ефектите от спокойния естествен подбор върху затлъстяването при различните полове на ниво популация не са изследвани [48]. Поради очевидните разлики в телесния състав, разпределението на мазнините и хормоналната регулация на метаболизма, особено по време на бременност, лактация и следродилни периоди, експресията на различни гени при мъжете и жените може да има различно влияние върху енергийния баланс на индивидите.

Следователно, целта на настоящото проучване е да се оцени и сравни ролята на приноса на Ibs за разпространението на затлъстяването при мъжете и жените от глобална гледна точка, като се използват данните за разпространението на затлъстяването, специфични за секса.

Материали и методи

Данните са свободно достъпни от уебсайтовете на агенциите на ООН (СЗО, Световната банка и ФАО). Източниците на данни са описани в ръкописа, а техните специфични URL адреси са посочени в раздела Справка. Не се изисква етично одобрение или писмено информирано съгласие за участие.

Събиране и избор на данни

Данните на Глобалната здравна обсерватория на СЗО (GHO) (2014) за изчислените нива на разпространение на затлъстяването, специфични за пола, са получени и използвани като зависими променливи [7]. Оценките на специфичните за пола нива на разпространение на затлъстяването се изразяват като процент на населението на възраст над 18 години с ИТМ, равен на или над 30 kg/m 2 .

За да разследваме надлъжно различията между половете, ние също извличаме данни за Ibs и степента на разпространение на затлъстяването на австралийските жени и мъже за годините 1976, 1981, 1986, 1991, 1996 и 2009 [49].

Като независима променлива бяха използвани специфични за страната стойности на Ibs. Изчислението на Ibs [31, 32] се основава на данните за плодовитостта на всяка държава, публикувани от ООН през 2008 г. [50] и данните за смъртността от таблиците на живота (2009 г.), публикувани от Световната здравна организация (СЗО) през 2012 г. [51]. Тези изчисления бяха същите като в предишното проучване, публикувано от Budnik и Henneberg [27]. Изчисленията и интерпретациите на Ibs са допълнително описани в S1 Text. Австралийският надлъжен Ibs е изчислен с помощта на данни, публикувани от Бюрото за преброяване и статистика на Британската общност. По отношение на наличността и качеството на данните, за Австралия успяхме да изчислим Ibs само за годините 1976, 1981, 1986, 1991, 1996 и 2009.

Урбанизация (изразена като процент от населението, живеещо в градските райони през 2010 г.) [52], среден калориен прием през 2011–2013 г. (изразен в общи общи калории на глава от населението на ден) [53] и брутен вътрешен продукт на глава от населението (БВП, изразени в паритета на покупателната способност през 2010 г. в щатски долари) [54] бяха разглеждани и контролирани като объркващи фактори. Причините за избора на потенциални объркващи фактори включват: 1) Поради по-голяма достъпност на увеличенията на приема на калории [55], затлъстяването традиционно се разглежда като свързано с богатството медицинско състояние [56]. 2) Животът в градска среда води до заседнал начин на живот (по-малко физическа активност) и по-лоша диета (повече животински мазнини и захар), които се считат за важен фактор за увеличаване на риска от затлъстяване [1, 20, 57–59]. Градската обстановка също отразява западния начин на живот.

Изравнихме Ibs със степента на разпространение на затлъстяването при жени и мъже и след това ги съпоставихме с БВП, калориен прием и урбанизация. Данните за отделните държави за 191 държави бяха представени в единен формат. Всяка държава беше третирана като индивидуален субект и беше анализирана цялата налична информация. За някои страни липсва оценка на една или друга променлива, поради което специфичните анализи имат размери на пробите, вариращи от 168 до 191.

Също така подравнихме австралийските Ibs с разпространението на затлъстяването сред австралийските жени и мъже за онези години, през които успяхме да използваме данните за изчисление на Ibs, за да изследваме надлъжната тенденция.

Въпреки че хранилището на данни на Глобалната здравна обсерватория на СЗО (GHO) (2014) [7] дефинира четири нива на ИТМ за мъже и жени (затлъстяване, наднормено тегло, нормално и поднормено тегло), ние избрахме само степента на разпространение на затлъстяването при жените и мъжете за моделиране, анализ и докладване на резултатите от корелацията и регресията, тъй като резултатите за затлъстяването могат да бъдат сравнени с констатациите от предишното проучване, проведено от Budnik и Henneberg [27].

Проверка на надеждността на данните

Диагностичният тест беше проведен, за да провери дали има проблем с мултиколинеарност между събраните данни. Всички допустими отклонения са по-малко от 0,20, а всички фактори на вариационната инфлация (VIF) са над 5, което показва, че не е имало проблем с мултиколинеарността [60] (таблица S2).

Тестовете на Колмогоров-Смирнов и Шапиро-Уилк бяха извършени със SPSS, за да се тества нормалността на разпределенията на използваните променливи (подробности вижте таблица -S3). Всички променливи, анализирани тук, не бяха нормално разпределени, поради което бяха извършени различни трансформации на данни, както е описано по-долу за всеки приложен метод.

Скатерни сюжети

В световен мащаб връзките между Ibs и всеки от процентите на разпространение на затлъстяването при мъжете и жените бяха изследвани и визуализирани в Microsoft Excel ®, създавайки разпръснати парцели. Разпръснати парцели също бяха използвани за изследване на надлъжни корелации между специфичните за Австралия Ibs и степента на разпространение на австралийското затлъстяване. Отчетени са съответно най-подходящите тенденции.

Криволинеен корелационен анализ

Анализ на данни, базиран на модели на линейна корелация

Когато данните бяха логаритмирани, бяха получени подобни нива на корелация на Pearson r и Spearman rho между всички променливи. Това ни позволява да считаме, че регистрираните разпределения на данни, макар и не нормални, осигуряват хомосцедастични разпределения, както се изисква за линейни корелации. Следователно анализът на данните беше извършен в четири стъпки:

Застрахователната хипотеза предполага, че възприеманата несигурност на храните поради икономическо неравенство може да допринесе за затлъстяването в икономически развития свят [61]. За да направим изследването си конструктивно, ние локализираме специфичния за страната индекс на Джини [62] като измерване на икономическото неравенство, за да проверим връзката му със затлъстяването в икономически развития свят. Може да отнеме години, докато неравенството бъде изложено на хората, преди да се забележи забавено представяне на затлъстяването. Поради това изчислихме средния индекс на Джини за 5-годишен период (2008–2012 г.) във всяка държава, за да представим типичното дългосрочно излагане на икономическото неравенство. Проведени са r и непараметричните и частични корелационни анализи на Pearson, за да се идентифицира корелацията между индекса на Джини и разпространението на затлъстяването. R на Pearson, rho коефициент на Spearman, частична корелация, анализ на линейния смесен модел и многолинейна регресия са проведени с помощта на SPSS v. 24. Статистическата значимост е определена на ниво 0,05, но са докладвани и нива на значимост 0,01 и 0,001.

Резултати

В световен мащаб Ibs е в силна и значима връзка (по експоненциална регресионна линия) и с мъжкото затлъстяване (r = 0,70, p Фиг. 1. Връзки между Ibs и оценките за разпространението на затлъстяването при мъжете и жените.