Ожирение – это комплексное заболевание, в основе которого лежит взаимодействие факторов среды и генетической предрасположенности. К настоящему моменту ожирением страдают более 30% населения мира (ВОЗ, 2014). Наравне с увеличением количества взрослого населения, страдающего избыточной массой тела и ожирением, наблюдается рост числа детей и подростков с установленными диагнозами ожирения [1, 2, 3].

Вопрос о роли наследственности в формировании ожирения до настоящего время остается спорным [4]. Описаны независимые локусы, ассоциированные с ожирением и избыточной массой тела (ИМТ). Особое место среди них занимают гены энергетического обмена: ген рецептора меланокортина 4 (MC4R); ген, ответственный за накопление жировой массы (FTO), ген лептина (LEP), ген рецептора лептина (LEPR) и др. [5].

Ген рецептора меланокортина 4 (MC4R) расположен на длинном плече 18 хромосомы (q21.32). Он кодирует информацию о рецепторе MC4R, который экспрессируется в гипоталамусе, в центре, ответственном за контроль аппетита [6]. Наряду с мутациями MC4R, вызывающими моногенные формы ожирения, описаны его полиморфные варианты, ассоциированные с увеличением риска набора массы тела. Одним из наиболее изученных полиморфизмов гена MC4R является вариант rs17782313 (8246C>T). На значимую ассоциацию данного полиморфного локуса с ожирением и в популяции взрослых монголоидов указывает Cheung и соавт. [7], Xi [8] и Wu [9] - у детей монголоидной и европеоидной рас. Bo Xi [8] утверждает, что, несмотря на различную распространенность rs17782313 в популяциях, изучаемый полиморфизм оказывает одинаковый эффект на риск развития ожирения у взрослых и детей как в европеоидных, так и в монголоидных выборках. С другой стороны, существуют исследования, опровергающие ассоциацию rs17782313 с развитием ожирения как среди европеоидов, так и среди монголоидов [10, 3].

Целью нашего исследования явилось изучить влияние носительства полиморфного локуса MC4R rs17782313 на антропометрические параметры у подростков разных этнических групп: европеоидов и монголоидов, проживающих на территории Сибири.

Исследование проведено в период с февраля 2015 г. по май 2017 г. на базе клиники Федерального государственного бюджетного научного учреждения «Научный центр проблем здоровья семьи и репродукции человека» и с января 2015 г. по апрель 2016 г. на территории 9 из 15 сельских муниципальных районов Республики Бурятия (Баргузинский, Джидинский, Еравнинский, Закаменский, Кабанский, Курумканский, Мухоршибирский, Окинский, Тункинский районы).

Исследование поперечное. Обследовано 258 (Клиника Научного центра проблем здоровья семьи и репродукции человека) и 1456 (Республика Бурятия) подростков 11-17 лет, из которых в исследование включены 179 подростков европеоидной расы (на примере русских, средний возраст 15,07±1,25 лет) и 182 подростка монголоидной расы (на примере бурят, средний возраст 14,71±1,28 лет). Национальную принадлежность определяли путем опроса, с выявлением национальности ближайших родственников в третьем поколении.

Проведение исследований одобрено Этическим комитетом ФГБНУ «Научный центр проблем здоровья семьи и репродукции человека» (протокол №6 от 02.12.2015; протокол №9 от 08.10.2014).

Все подростки в каждой этнической выборке разделены на 2 группы: основные группы составили 89 подростков русской национальности и 92 подростков бурятской национальности с избыточной массой тела и ожирением. В контрольные группы вошли 90 подростков русской национальности и 90 подростков бурятской национальности с нормальной массой тела.

Критерии включения в исследование: возраст 13-17 лет, принадлежность к русской/бурятской национальности, SDS ИМТ (SDS – от англ. standart deviation score – коэффициент стандартного отклонения; ИМТ – индекс массы тела) от -1 до +1 (контрольная группа)/SDS ИМТ>1 (основная группа), наличие информированного согласия обследуемых и их родителей (возраст обследуемых до 14 лет).

Критерии исключения из исследования: возраст менее 13 и более 17 лет, принадлежность к другим национальностям, соблюдение диеты, отсутствие информированного согласия, наличие заболеваний и эндокринной системы (синдром Кушинга, гипотиреоз, гипоталамическое ожирение, ожирение, обусловленное приемом лекарственных препаратов).

Характеристика исследованных групп представлена в таблице 1.

Таблица 1. Характеристика исследуемых групп подростков

Антропометрическое обследование проводили по общепринятым методикам. Рост и вес оценивались по перцентильным таблицам Cole и соавт. для данного пола и возраста, с последующим расчетом ИМТ и SDS ИМТ (коэффициент стандартного отклонения ИМТ) с помощью компьютерной программы Auxology 1,0 b17 (Pfizer, США). Проводилось измерение обхватных параметров, таких как окружность талии – на уровне пупка (при спокойном дыхании) и окружность бедер – в положении стоя (ноги вместе) на уровне латеральных надмыщелков (вертела) бедренных костей (пальпируются на боковой поверхности бедер).

Лабораторные методы исследования включали в себя молекулярно-генетическое тестирование. Кровь забирали в вакуэты объемом 4,0 мл с ЭДТА-консервантом (К3EDTA). Хранение проводили в морозильной камере при температуре -20°. Экстракцию ДНК проводили из цельной венозной крови коммерческими наборами «ДНК Сорб-Б» («АмплиПрайм», РФ). Амплификация полученных образцов осуществлялась методом полимеразной цепной реакции (ПЦР) в реальном времени на амплификаторе «DT-96» (ДНК-Технология, Россия) с использованием наборов реагентов для генотипирования полиморфного локуса MC4R rs17782313 («Тест Ге», Россия).

Статистический анализ результатов исследования проводился с использованием программного обеспечения STATISTICA 8.0. Определение различий частотных характеристик аллелей и генотипов по исследуемым полиморфизмам осуществлялось с использованием критерия Хи-квадрат. Для определения степени риска развития избыточной массы тела и ожирения при носительстве рисковой аллели производился расчет отношения шансов (ОШ). Сравнительный анализ исследуемых групп, согласно полученным генотипам, по антропометрическим параметрам и показателям питания (калории, белки, жиры, углеводы) производился непараметрическим методом Манна-Уитни.

Частотные характеристики встречаемости полиморфного локуса MC4R (rs17782313) в исследуемых выборках представлены в таблице 2.

Таблица 2. Распределение частот генотипов и аллелей полиморфизма MC4R (rs17782313) в исследуемых группах.

Сокращения: С – цитозин; Т – тимин; OR - от англ. odds ratio - отношение шансов.

Нами не выявлено значимых различий частот генотипов и аллелей изучаемого полиморфного локуса между группой контроля и группой с избыточной массой тела и ожирением как для европеоидной выборки, так и для монголоидной. Расчет ОШ также не выявил увеличения частоты встречаемости рискового С-аллеля исследуемого полиморфизма у подростков, страдающих избыточной массой тела и ожирением.

Результаты сравнительного анализа антропометрических параметров у подростков – носителей разных генотипов изучаемых полиморфных локусов представлены в таблице 3. В связи с низкой частотой встречаемости С-аллеля, носители СС и CT генотипов объединены в одну группу.

Таблица 3. Антропометрические параметры подростков – носителей разных генотипов полиморфизма MC4R (rs17782313)

Сокращения: ИМТ – индекс массы тела; SDS - коэффициент стандартного отклонения; ОТ – окружность талии; ОБ – окружность бедер.

По результатам проведенного анализа выявлено, что носители С-аллеля полиморфизма rs17782313 гена MC4R из выборки подростков бурятской национальности имели более высокий рост как в контрольной (р=0,019), так и в основной (р=0,041) группах. Кроме того, в контрольной группе выявлена значимо более высокая масса тела у носителей С-аллеля (р=0,028). При этом в выборке русских не обнаружено значимых ассоциаций полиморфизма rs17782313 с антропометрическими параметрами.

Некоторыми исследователями показано, что носительство С-аллеля полиморфизма rs17782313 у взрослых в большей степени ассоциировано с ИМТ>30 кг/м2 [11]. В нашей выборке подростков с избыточной массой тела и ожирением ИМТ>30 кг/м2 выявлен у 31 человека, из них 12 человек являлись носителями С-аллеля (38,8%), тогда как подростки с ИМТ< 30кг/м2 составили 59 человек, из которых 26 являлись носителями С-аллеля (44,1%). Значимых различий частоты носительства полиморфизма rs17782313 у подростков с избыточной массой тела и ожирением между группой с ИМТ>30 кг/м2 и группой с ИМТ<30 кг/м2 не выявлено (р=0,781).

Регуляция энергетического обмена и массы тела представляет собой сложный процесс с вовлечением различных систем и тканей организма человека. Особую роль в регуляции обмена энергии занимает гипоталамус, где располагаются центры контроля аппетита и насыщения. Они представлены двумя пулами нейронов. Один пул нейронов продуцирует нейропептид Y (НПY) и агутиподобный белок (АПБ), другой пул клеток – проопиомеланокортин (ПОМК) и кокаин-амфетамин-регулируемый транскрипт (КАРТ) [12].

ПОМК - прогормон, кодирующий в составе своей аминокислотной последовательности несколько пептидов, ни один из которых в составе белка-предшественника не активен. Биологическая активность проявляется после расщепления ПОМК в зависимости от конкретных стимулов и места трансдукции: адренокортикотропный гормон (АКТГ) и γ-МСГ (γ-меланоцитстимулирующий гормон) - в передней доле гипофиза; кортикотропиноподобный пептид, бета-эндорфин, гамма-ЛПГ и α-МСГ (α-меланоцитстимулирующий гормон) - в промежуточной доле гипофиза [13].

Расщепление ПОМК в гипоталамусе регулируется в соответствии с энергетической потребностью. Эта регуляция опосредуется лептином жировой ткани. Лептин является частью петли обратной связи: жировая ткань продуцирует его как гуморальный сигнал, интенсивность которого пропорциональна количеству жировой ткани. Сигналы лептина улавливаются и трансдуцируются ПОМК-ергическими нейронами, запускающими расщепление ПОМК до вышеописанных биоактивных пептидов – меланокортинов.

Функции меланоцитстимулирующего гормона опосредуются через рецепторы меланокортина (MCR). Семейство MCR состоит из пяти классов G-белковых рецепторов: MC1R - MC5R, которые экспрессируются в разных органах и тканях. Экспрессия MC4R широко распространена в ЦНС: таламусе, гипоталамусе, стволе мозга и коре головного мозга, что определяет плейотропность МСГ [14]. Ключевую роль в регуляции потребления пищи играют MC4R, расположенные на нейронах паравентрикулярных ядер гипоталамуса [15]. Таким образом, MC4R активизируется α-МСГ, который образуется из его предшественника – ПОМК в результате активации рецепторов лептина, определяя MC4R как важное звено лептин-меланокортиновой регуляции потребления пищи [6].

Мутации в гене MC4R являются наиболее частой причиной развития несиндромального моногенного ожирения. Полиморфные локусы MC4R ассоциированы с развитием мультифакторных форм ожирения [16]. Одним из наиболее изученных является полиморфный локус rs17782313, однако данные о частоте встречаемости рискового С-аллеля и его вкладе в формирование избыточной массы тела/ожирения противоречивы. Rotter I. и соавт. [17], по результатам обследования 272 мужчин- европеоидов в возрасте 50-75 лет не выявили взаимосвязи rs17782313 с массой тела. Не было выявлено данной закономерности и в ходе исследования детей и подростков в Пекине [18].

Loos и соавт. (2009), по результатам мета-анализа 77 228 взрослых и 5988 детей в возрасте от 7 до 11 лет, проживающих в Европе, описывают высокую частоту встречаемости рискового С-аллеля как у детей и подростков, так и у взрослых. При этом вклад данного локуса у детей в 2 раза выше, чем у взрослых [16], достигая максимума в 15-20 лет и постепенно ослабевая в последующие возрастные периоды, но сохраняя тенденцию в 53 года [19]. По данным сотрудников Harvard School of Public Health (США), обследовавших женщин с сахарным диабетом в возрасте 54,1±6,7 лет, каждый С-аллель связан с увеличением ИМТ на 0,34 кг/м, окружности талии – на 0,73 см [20]. Уникальное близнецовое исследование, включающее 1890 детей и подростков двух расовых выборок (европеоидов и негроидов), проведено Gaifen Liu и соавт.и (2010) в Огасте (США) [21], по окончании которого авторы сообщили о сопоставимости их результатов с данными [16]: каждая рисковая С-аллель увеличивала вес тела на 2,45 кг, а окружность талии – на 1,6 см, и, как отметили авторы, выявленные закономерности характерны для представителей обеих рас. Bo Xi и соавт. [8] на основании метаанализа, включавшего более 300 000 респондентов из 61 исследования, указывает на наличие дифференцированного вклада rs17782313 у представителей разных рас. Если для европеоидов ОШ=1,18 (95% доверительный интервал (ДИ) 1,15–1,21,), для жителей Восточной Азии ОШ=1,24 (95% ДИ 1,14–1,34), то для африканцев ОР=1,00, 95% ДИ 0,86–1,16).

Corella и соавт. в выборке взрослых испанцев продемонстрировали увеличение веса на 0,60 кг на каждую рисковую С-аллель (95% ДИ 0,17–1,03) и роста – на 0,3 см - на каждую рисковую С-аллель (95% ДИ 0,01–0,05), не выявив при этом различий частотных характеристик встречаемости рискового С-аллеля у пациентов с ожирением в сравнении с респондентами с нормальной массой тела [22]. По результатам представленного исследования частота встречаемости рискового С-аллеля высока и составляет 17,9% - в выборке подростков-европеоидов без избыточной массы тела/ожирения и 24,1% - в выборке подростков-монголоидов без избыточной массы тела/ожирения. Распространенность С-аллеля в выборках подростков с нормальным весом (SDS ИМТ от -1 до +2) не отличается от частоты С-аллеля в выборках подростков с избыточной массой тела/ожирением (SDS ИМТ>1) в обеих этнических группах: 22,5% и 29,8% соответственно (р=0,44; p=0,39). По результатам сравнительного анализа антропометрических параметров у подростков группы контроля и подростков с избыточной массой тела/ожирением в обеих этнических выборках показано, что большую массу тела имели подростки-монголоиды-носители С-аллеля группы контроля (162,1928±9,4546 см против 157,266±7,187 см, р=0,019). Наряду с этим, как в данной выборке, так и в выборке подростков с избыточной массой тела/ожирением носители С-аллеля имели выше ростовые показатели: в группе контроля - 52,29±8,38 кг против 48,05±6,53 кг (р=0,028), в группе подростков с избыточной массой тела/ожирением - 77,35±12,58 кг против 79,65±12,01 кг (р=0,041). Для подростков русской выборки данной зависимости не выявлено. Вместе с тем Loos и соавт. сообщают о наличии взаимосвязи С-аллеля rs17782313 с более высоким ростом у подростков-европеоидов [16].

Основными функциями рецептора меланокортинстимулирующего гормона 4 (MC4R) являются контроль веса тела и регуляция пищевого поведения [23]. Однако центральные MC4-рецепторы могут быть также вовлечены в регуляцию других эффектов меланокортина. Исследования с использованием генетически модифицированных мышей демонстрируют развитие раннего тяжелого ожирения, вызванного гиперфагией и снижением энергетических затрат, в сочетании с увеличением линейного роста, высокой плотностью костей и повышенными уровнями холестерина [24-28].

Накопленные факты взаимосвязи роста и носительства полиморфного локуса гена рецептора МC4R как в эксперименте, так и в клинической практике до настоящего времени не получили объяснения. Одним из вероятных механизмов является снижение обусловленной ожирением супрессии соматотропина под действием недостаточности MC4R [29]. Соматотропин является анаболическим гормоном, активизирующим биосинтез белка, гликогена, ДНК и ускоряющим мобилизацию жиров из депо с распадом жирных кислот. Синтезируется данный гормон в передней доле гипофиза. Основными регуляторами синтеза соматотропина являются соматотропин-рилизинг-фактор (СТГФ) и соматостатин, которые вырабатываются гипоталамусом [30].

Показано, что ожирение и гиперфагия приводят к супрессии соматотропина [31]. При этом имеются данные о том, что недостаточная функция рецепторов MC4R способствует восстановлению выработки соматотропина при ожирении [29]. В Исследовании 4537 индийских детей (средний возраст 10-11 лет) обнаружено, что у 106 детей с мутациями, приводящими к снижению функции MC4R, наблюдалось увеличение роста в среднем на 1,5 см в сравнении с детьми без мутации [32]. Увеличение роста также наблюдалось у подростков и взрослых, страдающих моногенными формами ожирения с ранней манифестацией, обусловленной носительством мутаций гена MC4R. При этом измерение колебаний уровня гормона роста у лиц с ожирением, обусловленным мутацией MC4R, в сравнении с контрольной группой мультифакторного ожирения показало значимую корреляцию носительства мутации с увеличением экспрессии соматотропина до 85% нормы здоровых людей без ожирения [29]. При этом экспериментальное исследование Tan H.Y. et al. показало, что у мышей с таргетной делецией в гене MC4R, приводящей к его недостаточности, не выявлено прямой зависимости между уровнями экспрессии MC4R и соматотропина. Показано, что у этих мышей наблюдалось ускорение линейного роста под действием гиперфагии, но не увеличение уровня соматотропина, что говорит о независимом от соматотропина влиянии недостаточности MC4R на линейный рост. Однако механизм данного влияния не установлен.

Таким образом, это первое исследование ассоциации носительства полиморфного локуса MC4R rs17782313 с избыточной массой тела и ожирением в выборках подростков русской и бурятской национальностей, проживающих на территории Восточной Сибири. Нами не выявлена значимая ассоциация данного полиморфизма с избыточной массой тела и ожирением, однако обнаружена взаимосвязь с ростом и весом у подростков бурятской национальности.

Источник финансирования. Работа выполнена в рамках госбюджетной темы «Кардиометаболические нарушения у детей и подростков как патогенетическая основа формирования высокого кардиоваскулярного риска» (0542-2014-0002).

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликтов интересов.

Участие авторов. Все авторы внесли значимый вклад в проведение исследования и подготовку статьи, прочли и одобрили финальную версию статьи перед публикацией.