A feltételezett fruktóztranszporter SLC2A9 variánsok nemi specifikus asszociációját a húgysavszinttel módosítja a BMI

Absztrakt

CÉLKITŰZÉS—A magas szérum húgysavszint köszvényhez vezet, és a jelentések szerint a magas vérnyomás, az elhízás, a metabolikus szindróma, a 2-es típusú cukorbetegség és a szív- és érrendszeri betegségek fokozott kockázatával járnak. Nemrégiben a feltételezett SLC2A9 fruktóztranszporterről beszámoltak arról, hogy befolyásolja a húgysav szintjét. Jelen vizsgálat célja az volt, hogy megvizsgáljuk a gén négy egyes nukleotid polimorfizmusának a húgysavszinttel való összefüggését, és megállapítsuk, hogy ezt az összefüggést módosítja-e az elhízás.

KUTATÁSI TERVEZÉS ÉS MÓDSZEREK- Az SLC2A9-ben négy rákos nukleotid-polimorfizmust (rs6855911, rs7442295, rs6449213 és rs12510549) genotipizáltak a populációalapú prospektív Bruneck-tanulmányban (n = 800) és egy utah-i esettanulmány-tanulmányban, amelyben 1038 súlyos obesitásra és 8-ra felvett alany kontrollalanyok.

EREDMÉNYEK—Mind a négy polimorfizmus és a húgysavszint között nagyon szignifikáns összefüggéseket figyeltünk meg az összes vizsgálati csoportban. A kisebb allél minden példánya átlagosan 0,30–0,35 mg/dl-rel csökkentette az életkor és a nemek szerint beállított húgysavszintet, ami 5–6% -os relatív csökkenést jelent, a P-értékek 10–9 és 10–11 között változtak a kombinált elemzés. A BMI, a kreatinin, a köszvényes gyógyszerek és az alkoholbevitel kiterjesztett kiigazítása a P-értékeket 10−14 és 10–20 közötti tartományba javította. Az asszociáció kifejezettebb volt a nőknél és a populációalapú Bruneck-tanulmányban, és a BMI jelentősen módosította, erősebb hatásmérettel a magas BMI-vel rendelkező egyéneknél.

KÖVETKEZTETÉSEK- Az SLC2A9 genetikai variánsai jelentős hatást gyakorolnak a húgysavszintre, és a nem és a BMI módosítják őket.

Embereknél a húgysav a purin metabolizmusának végterméke, és a hiperurikémiát okozhatja a húgysav túltermelése vagy a húgysav eliminációjának zavara. Noha néhány kísérleti bizonyíték alátámasztja a húgysav jó antioxidáns tulajdonságainak jótékony szerepét (1), számos epidemiológiai tanulmány összefüggést jelentett a magas húgysavszint és a szív- és érrendszeri betegségek, a magas vérnyomás, a vesebetegség, a metabolikus szindróma és egyenletes a teljes halálozás (2,3). A húgysavszintek pozitívan társulnak a szérum glükózzal egészséges egyénekben (4), és a magasabb húgysavszinttel rendelkező alanyoknak nagyobb a kockázata a 2-es típusú cukorbetegség vagy a metabolikus szindróma kialakulásának (5). Az asszociáció hátterében álló mechanizmusok azonban még mindig nem tisztázottak.

A húgysavszint szabályozása erős genetikai kontroll alatt áll, az örökölhetőség becslése 25-70% (6,7) között mozog. A húgysavszint genetikai közreműködőinek, mint különféle betegségek közbenső fenotípusának a tisztázása rávilágíthat e komplex fenotípusok patogenezisére, és segíthet új célok azonosításában a nem kívánatosan magas húgysavszintek kezelésére.

A legutóbbi, genomra kiterjedő asszociációs tanulmányok a húgysavszintek és a genetikai variánsok közötti szoros összefüggést mutattak ki az SLC2A9 (8–11), egy feltételezett fruktóz transzportert kódoló 4p16.1 kromoszóma régióban található gén között. Mind az állatmodellekből, mind az emberi vizsgálatokból megalapozott bizonyítékok támasztják alá a fruktózt, mint erősen lipogén tápanyagot, amely hozzájárul a szöveti inzulinérzékenységhez, az anyagcserezavarokhoz és a prediabetikus állapot kialakulásához nagy mennyiségben fogyasztva (12).

Jelen tanulmányunk célja az volt, hogy megismételjük az SLC2A9 gén genetikai variációja és a húgysav koncentrációja közelmúltban felfedezett összefüggését a populációalapú Bruneck-tanulmányban. Ezt az elemzést kiterjesztette egy nagy esettanulmányos tanulmány, melyben Utah-i súlyos elhízott személyek emelkedtek a húgysavszintet a kontroll alanyokhoz viszonyítva, annak feltárására, hogy az elhízás módosítja-e a genetikai asszociációt.

KUTATÁSI TERVEZÉS ÉS MÓDSZEREK

Bruneck-tanulmány

A Bruneck-tanulmány egy prospektív populációalapú felmérés, amelynek célja az érelmeszesedés epidemiológiájának és patogenezisének vizsgálata (13). Röviden: a vizsgált populációt nemi és életkor szerinti rétegzett véletlenszerű mintaként vették fel az olaszországi Bruneck összes lakosából (125 nő és 125 férfi minden évtizedben az ötödiktől a nyolcadikig, n = 1000). Az 1990-es kiindulási alapon a felvett alanyok 93,6% -a vett részt, az adatok kiértékelése 919 alanyon fejeződött be. Utóvizsgálatokat 1995-ben, 2000-ben és 2005-ben végeztek. Az összes vizsgálatból részletes információk találhatók a prevalens és incidens metabolikus szindróma összetevőiről, a cukorbetegségről és a kardiovaszkuláris eseményekről. Jelen elemzés az 1995-ös újbóli vizsgálatra és az 1995 és 2005 közötti klinikai események követési időszakára összpontosít. 1995-ben a vizsgálati populáció 826 alanyból állt (az élők 96,5% -a). Elegendő DNS állt rendelkezésre 800 résztvevő számára.

Elhízáseset-kontroll tanulmány Utah-ból

A tanulmányba 1889 személy vett részt két alanycsoportból, akik Utah államban gyűltek össze. A vizsgált populáció 1038 súlyos elhízás miatt toborzott alanyból állt („súlyos elhízási csoport”, amelynek BMI-je 33 és 92 kg/m 2 között volt), valamint 831 azonos etnikai hovatartozású egyénből („kontroll alanyok”) készített általános populációs minta. A két alanycsoportot másutt részletesen leírták (14). Röviden: az 1038 súlyos elhízásban szenvedő alany vagy gyomor bypass műtétet keresett, vagy véletlenszerűen került kiválasztásra a súlyosan elhízott résztvevők populáció-alapú mintájából. A gyomor bypass műtéten átesett betegek vizsgálatát a beavatkozás előtt végezték el. A kontroll csoport 831 egyazon földrajzi régióból származó egyénből állt, és azt találták, hogy reprezentatív az utah-i populáció számára, a teljes BMI-tartományon át.

Metabolikus szindróma és 2-es típusú cukorbetegség

A 2-es típusú cukorbetegség akkor volt jelen, ha előzetes orvos-diagnózist állapítottak meg, ha az éhomi vércukorszint a szűrés során ≥126 mg/dl volt, vagy ha az egyén inzulin-szenzibilizáló szereket vagy cukorbetegség elleni gyógyszereket szedett. A metabolikus szindrómát az American Heart Association és a National Heart, Lung and Blood Institute tudományos nyilatkozata alapján határozták meg (15). A 2-es típusú cukorbetegség és a metabolikus szindróma előfordulását a Bruneck-tanulmányban értékelték az 1995-ös vizsgálattól a 2005-ös vizsgálatig.

Laboratóriumi módszerek

Mindkét vizsgálati populációban vérmintákat vettünk egy éjszakai éhgyomorra. A húgysavszinteket enzimatikus-kolorimetriás módszerekkel (Bruneck-tanulmány: Merck, Bécs, Ausztria; Utah-i tanulmány: Roche, Indianapolis, IN) mértük intra-assay és inter-assay variációs koefficiensekkel −7 Li et al. (8) és Döring et al. (10) genotipizálásra 5 'nukleáz allél diszkriminációs (TaqMan) vizsgálattal (Applied Biosystems, Foster City, Kalifornia) választottuk ki: rs6855911, rs7442295, rs6449213 és rs12510549. A genotipizálást az Innsbrucki Orvostudományi Egyetem (Innsbruck, Ausztria) Génfeltáró Alap létesítményének genotipizálási egységén belül végezték el.

Statisztikai és bioinformatikai elemzés

Az egyes csoportok jellemzőinek összehasonlításához t teszteket, Wilcoxon teszteket és Pearson χ 2 teszteket alkalmaztunk. Spearman-korrelációs együtthatókat használtak a húgysavszintek és a metabolikus szindróma komponensei közötti összefüggés leírására. Χ 2 tesztet hajtottak végre a Hardy-Weinberg egyensúly megsértésére. Általános lineáris regressziós modelleket alkalmaztunk a négy SNP bármelyikének és a különféle kovariánsokhoz igazított húgysavszintek összefüggésének becsléséhez, additív modellt feltételezve. Az additív modellt a különböző populációkban végzett korábbi vizsgálatokból (8,10,11) és a húgysavszintek genotípus-specifikus átlagainak vizsgálatából eredő előzetes bizonyítékok miatt alkalmazták. A vizsgált SNP-k és a húgysavszint BMI közötti kölcsönhatásokat interakciós kifejezés (SNP × BMI) és a fő kovariánsok (nem, SNP és BMI) hozzáadásával teszteltük a modellhez. A hatásmódosítást három BMI-osztály (40 kg/m 2) és a három genotípusszint grafikusan szemléltette, a PROC GENMOD-ot alkalmazó interakciós diagramok segítségével. Az összes statisztikai elemzést SPSS-sel (15.0 verzió; SPSS, Chicago, IL) vagy SAS-szal (9.1 verzió; SAS Institute, Cary, NC) végeztük.

Mivel minden általunk vizsgált polimorfizmus nem kódoló régiókban helyezkedett el, a transzkripciós faktor kötőhelyekre gyakorolt esetleges hatásukat in silico értékeltük a Genomatix Software Suite (Genomatix, München, Németország) különböző komponenseinek felhasználásával. Az elemzések magukban foglalták az ismert funkcionális genetikai elemek (pl. Promóter szekvenciák vagy mikroRNS-ek) jelenlétének felkutatását az Eldorado alkalmazásával (4.5. Kiadás), ismeretlen promóter-specifikus szekvenciák felkutatását a Promoter Inspector segítségével (4.6. Kiadás), valamint a a polimorfizmusok az egyetlen transzkripciós faktort megkötő helyeken SNPInspector alkalmazásával (4.6. kiadás).

EREDMÉNYEK-

A Bruneckből és Utah-ból származó vizsgálati csoportok klinikai jellemzőit és laboratóriumi adatait az 1. táblázatban közöljük. Az Utah-csoport elemzését szintén eset-kontroll státus szerint (súlyos elhízás kontra kontroll) rétegeztük.

Klinikai és laboratóriumi adatok a súlyos elhízásban szenvedő betegek és a kontroll alanyok rétegződésével rendelkező Bruneck és Utah vizsgálati csoportok résztvevőinek

Megállapították, hogy mind a négy SNP Hardy-Weinberg egyensúlyban van az összes elemzett csoportban (P> 0,1), és a genotipizálás hatékonysága 97 és 98,5% között mozgott. Nem figyeltünk meg különbséget a genotípus gyakoriságában a Bruneck és Utah csoport között (P> 0,1).

A genetikai variáció asszociációja az SLC2A9 és a húgysav szinteken belül

Az életkor és nem szerint igazított lineáris regressziós modellek a négy SNP mindegyikének erős és nagyon szignifikáns összefüggését tárták fel a húgysavszinttel (2. táblázat) minden vizsgálati csoportban, ami a legerősebb a populációalapú Bruneck-tanulmányban. Ez az összefüggés egyértelműen leírható egy additív modellel: a kisebb allél minden példánya átlagosan 0,30–0,35 mg/dl-rel csökkentette a húgysavszintet, ami 5–6% relatív csökkenést jelent, a P-értékek 10–9 és 10 −11 a kombinált elemzésben.

A húgysavszintek és az SNP-k közötti összefüggés az SLC2A9-ben a Bruneck és Utah vizsgálati csoportokban

Nemspecifikus összefüggések az SLC2A9 és a húgysavszintek között

Egy nem szerinti rétegzett elemzés sokkal erősebb összefüggéseket tárt fel a négy SNP és a húgysavszint között a nőknél, mint a férfiaknál (2. táblázat). Ez a megfigyelés volt a legszembetűnőbb a populációalapú Bruneck-tanulmányban, amelyben az egyes kisebb allélok hatásbecslése a nőknél akár kétszer magasabb volt, mint a férfiaknál. Figyelembe véve azt a tényt, hogy a nőknél átlagosan 20% -kal alacsonyabb a húgysavszint, mint a férfiaknál, a hatáskülönbségek még értelmesebbé válnak.

Interakció a BMI-vel

A négy SNP asszociációja a húgysavszinttel erősebb lett a BMI, a kreatinin, a köszvényes gyógyszer és az alkoholbevitel további kiigazítása után, a P-értékek 10-14 és 10-20 között változtak (2. táblázat). A BMI volt az a változó, amely leginkább hozzájárult a P értékek változásához. Így azt vizsgáltuk, hogy a BMI az SNP – húgysav asszociáció hatásmódosítója volt-e, a BMI és az SNP mellett a BMI × SNP interakciós kifejezés bevezetésével a modellbe. Ezt az elemzést mindhárom csoport ötvözésével végezték, de az életkor, a nem és a népesség kiigazításával (Bruneck kontra Utah). A kölcsönhatás a négy SNP közül három esetében szignifikáns volt (P = 0,023–0,035), a határvonal szignifikáns volt az rs12510549 esetében (P = 0,053). Az 1. ábra grafikusan szemlélteti ezeket a kölcsönhatásokat a 40 kg/m 2 BMI-csoportokra .

Interakciós ábrák, amelyek leírják a BMI hatásának módosítását a négy vizsgált SLC2A9 SNP és a húgysavszintek összefüggésében. Az x tengely az adott SNP allél állapotát mutatja; az y tengely megfelel annak az előrejelzett valószínűségnek, hogy a megfelelő genotípussal rendelkező egyed meghaladja a húgysavszint nem-specifikus mediánját, figyelembe véve a specifikus BMI osztályt. A kvantitatív interakciók vonalakként vannak ábrázolva, statisztikailag szignifikánsan eltérő lejtőkkel, egy SNP kivételével mindegyikben (rs12510549). Az AA, Aa és aa a három lehetséges genotípust jelöli: a vad típusú, a heterozigóta hordozók és a kisebb allél homozigótái.

Metabolikus szindróma és 2-es típusú cukorbetegség társulása

Jelentős összefüggéseket figyeltünk meg a húgysavszintek és az egyes szinguláris metabolikus szindróma komponensek, valamint a komponensek összegével (3. táblázat). Ezeket az összefüggéseket mind a három alanycsoportban észlelték. Az életkor és nem szerint módosított húgysavszintek szignifikánsan magasabbak voltak a metabolikus szindrómában szenvedő alanyoknál, mint azok, akik nem. A súlyos elhízási csoport kivételével a húgysavszintek szintén szignifikánsan magasabbak voltak a 2-es típusú cukorbetegségben szenvedőknél, mint az anélkül (3. táblázat). A Bruneck-tanulmányban az 1995-ös vizsgálattól a 2005-ös vizsgálatig a húgysavszint szignifikánsan összefüggésben volt mind a metabolikus szindróma, mind a 2-es típusú cukorbetegség kialakulásával. A négy SNP és az elterjedt vagy előforduló metabolikus szindróma vagy a 2-es típusú cukorbetegség között azonban nem volt megállapítható összefüggés.

A húgysavszint korrelációja a metabolikus szindróma és a 2-es típusú cukorbetegség paramétereivel

Bioinformatika

A feltételezett transzkripciós faktor kötődési helyeket a négy polimorfizmus közül háromra jósoltuk (ötöt az rs12510549-re, kettőt az rs6449213-ra és egyet az rs7442295-re), bár biológiailag nyilvánvaló jelölteket nem találtunk. A megjósolt jelöltek főleg olyan utakhoz tartoztak, amelyek nem kapcsolódnak közvetlenül a vizsgált fenotípusokhoz, például sejtnövekedéshez (E2F) vagy immunválaszhoz (PAX5, BCL6, NFAT és NR2F) (az adatokat nem mutatjuk be).

Az rs12510549 polimorfizmusra öt különböző feltételezett kötőhely keletkezését vagy megszakadását jósolták. Ezek közül felismerték az NFAT faktorok feltételezett kötőhelyét. Az NFAT-faktorokat különféle szerepekben érintették az immunrendszeren kívüli számos emlőssejt-fejlesztés és adaptáció során (16).

KÖVETKEZTETÉSEK

Erős nemi specifikus összefüggést figyeltünk meg az SLC2A9 génen belüli genetikai variációk és a húgysavkoncentrációk között. A megállapítás a népességalapú Bruneck-tanulmányban volt a legnyilvánvalóbb, és Utah-ból származó súlyos elhízott és kontroll egyéneknél megismétlődött. Ezt az összefüggést a BMI úgy módosította, hogy a genetikai variánsok növekvő BMI amplifikált hatásai a húgysavszintekre.

Egy nemrégiben végzett tanulmány, amely szisztematikusan vizsgálta a különféle fenotípusokra vonatkozó, az irodalomban közölt genetikai hatások nemspecifikus különbségeit, azt dokumentálta, hogy a 432 nemi különbségre vonatkozó állításnak csak egyike következetesen megismétlődött legalább két másik vizsgálatban (24). Az SCL2A9-en belüli genetikai variánsok és a húgysavszintek kapcsolata egyértelműen kiegészíti ezt a listát, mivel a korábbi vizsgálatokban öt populációs mintában (10,11) és ebben a vizsgálatban három populációs mintában sokkal erősebb asszociációkat találtak a nőknél, mint a férfiaknál. Azt, hogy az elhízás hogyan modulálja az összefüggést az SLC2A9 variánsok és a húgysavszintek között, még meg kell határozni. Összefügghet az elhízott alanyok magasabb fruktóz-bevitelével (22) és a genotípustól függően a fruktóz transzportjának eltérő telítettségével.

Összefoglalva, tanulmányunk kimutatta a genetikai variánsok erős kapcsolatát az SLC2A9 génben és a húgysav szintekben, amelyet a nem és a BMI módosított.

Köszönetnyilvánítás

Ezt a kutatást a GEN-AU osztrák Genomkutatási Program „Lipid-társult rendellenességek genomikája – GOLD” támogatása finanszírozta az FK számára, a Német Nemzeti Genomkutató Hálózat támogatásával a GSF-Epidemiológiai Intézet támogatásával. az Országos Cukorbetegség és Emésztőrendszeri és Vesebetegségek Intézetének támogatása (DK-55006) az SCH részére.

Köszönjük Anke Gehringernek és Markus Haaknak a kiváló laboratóriumi munkát.

Lábjegyzetek

Megjelent nyomtatás előtt a http://care.diabetesjournals.org oldalon, 2008. május 16-án.

Az olvasók mindaddig használhatják ezt a cikket, amíg a művet megfelelően idézik, a felhasználás oktatási célokra szolgál, és nem haszonszerzés céljából, és a munka nem változik. További részletek: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/.

A cikk megjelenésének költségeit részben az oldaldíjak megfizetése fedezte. Ezért ezt a cikket ezennel „reklám” megjelöléssel kell ellátni a 18 U.S.C. Az 1734. § kizárólag ennek a ténynek a feltüntetésére.

2008. február 18-án érkezett.
Elfogadva 2008. május 8.