A nyugodt természetes szelekció hozzájárul a globális elhízás növekedéséhez a férfiaknál, mint a nőknél, a női testtömeg több környezeti változásának köszönhetően

Szerepek konceptualizálás, adatkezelés, formális elemzés, vizsgálat, módszertan, projekt adminisztráció, források, validálás, vizualizáció, írás - eredeti vázlat, írás - áttekintés és szerkesztés

Társulás Adelaide Medical School, Adelaide Egyetem, Adelaide, Dél-Ausztrália, Ausztrália

Szerepek konceptualizálás, adatkezelés, hivatalos elemzés, vizsgálat, módszertan, projekt adminisztráció, erőforrások, felügyelet, validálás, vizualizáció, írás - áttekintés és szerkesztés

Adelaide Medical School, Adelaide Egyetem, Adelaide, Dél-Ausztrália, Ausztrália, Evolúciós Orvostudományi Intézet, Zürichi Egyetem, Zürich, Svájc

Ábrák

Absztrakt

Célkitűzés

A nyugodt természetes szelekció a Biological State Index (Ibs) alapján mérve kedvezőtlen gének/mutációk felhalmozódását eredményezi a populációban. Az elhízás részben öröklődik. Célunk, hogy megvizsgáljuk és összehasonlítsuk a relaxált természetes szelekció hatását a férfi és a női elhízás prevalenciájára.

Mód

Ehhez az ökológiai tanulmányhoz a világ 191 országának adatait rögzítették. Görbevonalú regressziókat, két- és részleges korrelációkat, lineáris vegyes modelleket és többváltozós lineáris regressziós elemzéseket alkalmaztunk az Ibs és a nem-specifikus elhízás prevalencia kapcsolatának vizsgálatára. Az egy főre eső GDP-t, az urbanizációt és a kalóriabevitelt zavaró tényezőként kontrollálták. Fisher r-z transzformációt, R 2 inkrementumot többváltozós regresszióban és F-tesztet használtunk a korrelációk összehasonlítására.

Eredmények

A görbe vonalú regressziók, a kétváltozós és részleges összefüggések (a GDP, az urbanizáció és a kalóriák alapján kontrollálva) azt mutatták, hogy az Ibs szignifikánsan korrelált a két nem elhízási prevalenciájával, de szignifikánsan erősebb volt a férfival, mint a női elhízás prevalenciájával. A görbe vonalú regressziós modellek szintén szoros összefüggéseket mutattak. Vegyes lineáris modellek, a GDP, az urbanizáció és a kalóriabevitel hatásait kontrollálva, azt mutatták, hogy a férfiak és a nők átlagos elhízási gyakorisága szignifikánsan magasabb volt azokban az országokban, ahol a magasabb Ibs-érték, mint az egyenértékűek az alacsonyabb Ibs-értékű országokban. A magasabb és az alacsonyabb font értékű országok között a férfiak elhízási gyakoriságának különbsége 60% -kal nagyobb, mint a női elhízás prevalenciája. A fokozatos többszörös regresszió azt mutatta, hogy az Ibs mindkét nem elhízási prevalenciájának jelentős előrejelzője. A többváltozós regresszió azt mutatta, hogy az Ibs-t elhízás előrejelzőként hozzáadva az R 2 növekedése a férfi modellben szignifikánsan nagyobb volt, mint a női modellben.

Következtetések

A nyugodt természetes szelekció arra késztetheti a hímeket és a nőstényeket, hogy az anyagcsere hibás génjeit egyformán felhalmozzák. Valószínűleg a női testtömeg szabályozásában a nagyobb környezeti, személyes beavatkozás miatt a nyugodt természetes szelekció kevésbé járul hozzá a női elhízás prevalenciájához, mint a férfi elhízás prevalenciájához. Szükség lehet az elhízás megelőzésére szolgáló génterápiára is.

Idézet: Te W, Henneberg M (2018) A nyugodt természetes szelekció a nők testtömegében bekövetkező nagyobb környezeti változások miatt nagyobb mértékben hozzájárul a globális elhízás növekedéséhez a férfiaknál, mint a nőknél. PLoS ONE 13 (7): e0199594. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0199594

Szerkesztő: Martin J. Tovée, Lincolni Egyetem, EGYESÜLT KIRÁLYSÁG

Fogadott: 2017. április 17 .; Elfogadott: 2018. június 11 .; Közzétett: 2018. július 18

Adatok elérhetősége: Az adatok az ENSZ ügynökségeinek (WHO, Világbank és FAO) honlapjain érhetők el. Az adatforrásokat a cikk ismerteti, és azok URL-jeit a Hivatkozások szakasz tartalmazza.

Finanszírozás: Ezt a munkát a svájci Zürichi Mäxi Alapítvány támogatta, amelyet Maciej Henneberg professzor kapott. A finanszírozónak nem volt szerepe a tanulmány tervezésében, az adatgyűjtésben és -elemzésben, a közzétételre vonatkozó döntésben vagy a kézirat elkészítésében.

Versenyző érdeklődési körök: A szerzők kijelentették, hogy nincsenek versengő érdekek.

Bevezetés

A túlsúlyt egykor csak a magas jövedelmű országok problémájának tekintették, mára azonban az elhízás gyakorisága világszerte növekszik, és mind a gazdaságilag fejlett, mind a fejlődő országokat érinti [1]. Az elhízás és annak következményei ma már annyira elterjedtek, hogy az alultápláltságot és a fertőző betegségeket helyettesítik, mint az egészségi állapot legjelentősebb okait [2]. Ezenkívül a túlsúlyosnak vagy elhízottnak tartott embereket hátrányos megkülönböztetés és előítéletek érik [2, 3].

A testtömeg-index (BMI) egy általános eszköz a testsúly állapotának meghatározásához. A WHO statisztikáiban [4–7] négy testtömeg-státusz-definíció létezik az egyes felnőttek BMI-jére vonatkozóan: elhízás (BMI ≥30 kg/m 2), túlsúly (BMI ≥ 25 kg/m 2), normális (BMI> 18 kg)/m 2, de 2) és alulsúly (BMI 2).).

Az elmúlt három évtized során kiterjedt tanulmányok tárták fel, hogy a nem genetikai tényezők, például a túlzott energiafogyasztás, az élelmiszer-összetevők változása, a mozgásszegény életmód és a bélflóra egyensúlyhiánya hogyan járultak hozzá a testtömeg növekedéséhez [8–19]. Ezen tanulmányok következtetései azonban ellentmondásosak és/vagy közvetettek. Az egyik mögöttes ok az lehet, hogy ezekben a vizsgálatokban nem vették figyelembe a genetika fontos szerepét az elhízásban [20].

A természetes szelekció az evolúció kulcsfontosságú mechanizmusa. Ennek hatásai azonban az ember mint faj formálásában enyhülhetnek a modern életkörülmények, valamint a közegészségügy és az orvostudomány javulása miatt [21, 22]. A természetes szelekció a mutációkkal együtt szabályozza a gének gyakoriságát, amelyek meghatározzák az emberi örökölhető tulajdonságokat. Az egymást követő generációk során a természetes szelekció elől menekülő népesség megváltoztathatja örökölhető tulajdonságainak elterjedtségét az egyensúlyhiány mutációja/szelekciója miatt [20, 23]. Ennek a folyamatnak közvetlen következménye, hogy a de novo mutációk, beleértve az energiaegyensúlyt és az anyagcserét is, nemrégiben váratlanul jelentős ütemben halmozódtak fel [24–27]. Gyorsan több mutáció halmozódhat fel a genomokban, amelyek csak néhány generáció után befolyásolják a fenotípust [28–30].

A Biológiai Állapot Index (Ibs) a populáció szintű reprodukciós sikert méri [30–33]. Ezért felhasználható a nyugodt természetes szelekció nagyságának népességi szinten történő mérésére. Az Ibs számítási képlete [31, 32] a következő:

dx = a halálozások gyakorisága x életkorban

sx = annak valószínűsége, hogy x korban nem fejeződik be a termékenység

ω: a csoport legidősebb tagja halálának életkora

Az Ibs kifejezi azt a lehetőséget, hogy egy átlagos populációban született egyén továbbadja a géneket a következő generációnak. Minél nagyobb az Ibs értéke, annál kevesebb lehetőség nyílik a természetes szelekcióra a népességre a halálozás révén, mert a populációban minden egyén túlélje reproduktív periódusát (15-50 éves korig). Az Ibs további magyarázatát és számításait az S1 szöveg írja le, az egyes országok Ibs értékét lásd az S1 táblázatban).

Feltételezték, hogy kedvezőtlen gének halmozódhattak fel az emberi populációkban az elmúlt 100–150 évben a nagymértékben ellazult természetes szelekció miatt [30, 34–37]. Ezt a hipotézist számos tanulmányban tesztelték [30, 34, 35, 38], és egy nagyon friss tanulmány azzal érvelt, hogy a természetes szelekció ellazulása hozzájárulhatott az elhízás világméretű prevalenciájához az emberi anyagcserét befolyásoló gének felhalmozódása miatt [27]. A nyugodt természetes szelekció és az elhízás prevalenciája közötti összefüggés vizsgálatának indoklása a következő:

A de novo mutációk valószínű hatása káros. Minden populációnak van egy szegmense, amely az anyagcserét és az energiamérleg hibagénjeit hordozza. Amikor a populáció ezen szegmensének tagjai részt vesznek a szaporodásban, anyagcsere-hibagénjeiket átadhatják a következő generációnak [27]. A metabolikus hibagének gyakorisága megnő, ha a teljes populáció nagyobb hányadának lehetősége van részt venni a szaporodásban egy adott halandósági körülmény között [31, 32]. Azonban csak a nyugodt természetes szelekció hozzájárulását az elhízás prevalenciához a teljes populációban (mindkét nemnél) vizsgálták. A nyugodt természetes szelekciónak az elhízás prevalenciájára gyakorolt hatását a férfiaknál és a nőknél külön nem vették figyelembe.

Az elhízás nemi egyenlőtlenségeinek témája továbbra is nagy részben kutatatlan, nemhogy foglalkoznának vele. A teljes népesség szempontjából országos szinten a következő generáció hímjeinek és nőstényeinek egyenlő esélyei lehetnek az anyagcsere-hibagének öröklődésében. Világszerte azonban az elhízás inkább a nőknél fordul elő (23,28%), mint a férfiaknál (15,89%) [7]. Az elhízás nemi különbségeinek vizsgálata a zsíreloszlás [39, 40], a testzsír-tárolási szint [41–43], a szülői befektetés [44] és az ösztrogénhízás elhízásra gyakorolt szerepét vizsgálta [45]. Beszámoltak a genetikai tényezők és a nem közötti kölcsönhatásról az azonos ikrek BMI-jében [46, 47]. A nyugodt természetes szelekció népességi szintű elhízásra gyakorolt hatásait azonban még nem vizsgálták [48]. A testösszetétel, a zsíreloszlás és az anyagcsere hormonális szabályozásának nyilvánvaló különbségei miatt, különösen a terhesség, a laktáció és a szülés utáni időszakokban, a különböző gének expressziója férfiakban és nőstényekben eltérő módon befolyásolhatja az egyének energiamérlegét.

Ezért a jelen tanulmány célja az volt, hogy globális szempontból értékelje és összehasonlítsa az Ibs hozzájárulását a férfi és a női elhízás prevalenciájához, az ország nemi specifikus elhízási prevalencia adatainak felhasználásával.

Anyagok és metódusok

Az adatok szabadon elérhetők az ENSZ ügynökségeinek (WHO, Világbank és FAO) honlapjain. Az adatforrásokat a kéziratban írták le, és azok URL-jeit a Referencia szakaszban tüntették fel. A részvételhez nem volt szükség etikai jóváhagyásra vagy írásbeli beleegyezésre.

Adatgyűjtés és kiválasztás

A WHO Globális Egészségügyi Megfigyelő Intézetének (GHO) adatait (2014) a nemekre jellemző elhízás prevalencia országonkénti becsléséről kaptuk, és függő változóként használtuk fel [7]. Az elhízás nemspecifikus prevalenciájának becsléseit a 18 év feletti népesség százalékos arányában fejezzük ki, amelynek BMI-értéke legalább 30 kg/m 2 .

A nemi különbségek longitudinális vizsgálata érdekében az Ibs-ről, valamint az ausztrál nők és férfiak elhízási előfordulási arányáról is kivontunk adatokat az 1976-os, 1981-es, 1986-os, 1991-es, 1996-os és 2009-es évekről [49].

Országspecifikus Ibs értékeket használtunk független változóként. Az Ibs-számítás [31, 32] az egyes országok termékenységi adatain alapult, amelyeket az Egyesült Nemzetek Szervezete 2008-ban publikált [50], valamint az Egészségügyi Világszervezet (WHO) által 2012-ben közzétett élet táblázatok (2009) halálozási adatait [51]. Ezek a számítások megegyeztek a Budnik és Henneberg által közzétett előző tanulmányban leírtakkal [27]. Az Ibs számításait és értelmezését az S1 szöveg tartalmazza. Az ausztrál hosszanti fontokat a Commonwealth Bureau of Census and Statistics által közzétett adatok felhasználásával számolták ki. Az adatok rendelkezésre állása és minősége tekintetében Ausztrália esetében csak 1976, 1981, 1986, 1991, 1996 és 2009 évekre tudtuk kiszámítani az Ibs értékeket.

Az urbanizáció (a városi területeken élő népesség százalékában kifejezve 2010-ben) [52], az átlagos kalóriabevitel 2011–2013-ban (az egy főre jutó napi összesített kalória teljes összegében kifejezve) [53] és az egy főre eső bruttó hazai termék (GDP, 2010-es vásárlóerő-paritásban kifejezve) [54] zavaró tényezőként vették figyelembe és ellenőrizték. A lehetséges zavaró tényezők kiválasztásának okai a következők: 1) A kalóriabevitel növekedésének nagyobb megfizethetősége miatt [55] az elhízást hagyományosan a jóléthez kapcsolódó egészségi állapotnak tekintik [56]. 2) A városi környezetben való élet mozgásszegény életmódhoz (kevesebb fizikai aktivitás) és rosszabb étrendhez (több állati zsír és cukor) vezet, amelyeket fontos tényezőnek tekintettek az elhízás kockázatának növelésében [1, 20, 57–59]. A városi életmód a nyugati életmódot is tükrözi.

Összehangoltuk az Ibs-t a nők és a férfiak elhízás gyakoriságával, majd a GDP-hez, a kalóriabevitelhez és az urbanizációhoz igazítottuk őket. A 191 ország országspecifikus adatait egységes formátumba helyezték. Minden országot egyéni tantárgyként kezeltek, és az összes rendelkezésre álló információt elemezték. Néhány országban hiányzott az egyik vagy másik változó becslése, így a specifikus elemzések 168 és 191 közötti mintamérettel rendelkeznek.

Összehangoltuk az ausztrál Ib-ket az ausztrál nőstények és férfiak elhízási gyakoriságával azokban az években, amelyek során az Ibs-számítás adatait felhasználhattuk a longitudinális trend feltárása érdekében.

Noha a WHO Globális Egészségügyi Megfigyelő Intézet (GHO) adattára (2014) [7] négy BMI-szintet határozott meg a férfiak és a nők számára (elhízás, túlsúly, normál és alsósúly), csak modellezéshez, elemzéshez választottuk a nők és a férfiak elhízási prevalenciáját. valamint a korrelációs és regressziós eredmények jelentése, mivel az elhízás eredményei összevethetők a Budnik és Henneberg előző tanulmányának eredményeivel [27].

Az adatok megbízhatóságának ellenőrzése

A diagnosztikai tesztet lefuttattuk annak ellenőrzésére, hogy az összegyűjtött adatok között van-e probléma a multicollinearity-val. Az összes tűrés 0,20 alatt volt, és az összes variancia-inflációs tényező (VIF) 5 felett volt, ami azt jelzi, hogy nem volt multicollinearity probléma [60] (S2 táblázat).

A Kolmogorov-Smirnov és Shapiro-Wilk teszteket SPSS-sel végeztük az alkalmazott változók eloszlásának normalitásának tesztelésére (részletek: -S3 táblázat). Az itt elemzett összes változó nem volt normálisan elosztva, így minden egyes alkalmazott módszerhez különféle adattranszformációkat hajtottunk végre az alábbiakban leírtak szerint.

Szétszórt parcellák

Világszerte az Ibs, valamint a férfiak és a nők elhízási prevalenciájának arányát vizsgálták és vizualizálták a Microsoft Excel ® programban. Szórási ábrákat is használtak az ausztrália-specifikus Ibs és ausztrál nemspecifikus elhízási prevalencia arányok közötti hosszanti összefüggések feltárására. A legjobban illeszkedő trendvonalakat jelentették.

Görbe vonalú korrelációs elemzés

Adatelemzés lineáris korrelációs modellek alapján

Az adatok logaritmusával az összes változó hasonló szintű Pearson r korrelációt és Spearman rho értéket kapott. Ez lehetővé teszi számunkra, hogy a naplózott adateloszlások, bár nem normálisak, a lineáris korrelációkhoz szükséges homoszkedasztikus eloszlásokat biztosítanak. Ezért az adatelemzést négy lépésben hajtották végre:

A biztosítási hipotézis feltételezte, hogy a gazdasági egyenlőtlenségek miatti észlelt élelmiszerhiány hozzájárulhat az elhízáshoz a gazdaságilag fejlett világban [61]. Vizsgálatunk konstruktívvá tétele érdekében az országspecifikus Gini-indexet [62] helyeztük el a gazdasági egyenlőtlenség méréseként, hogy teszteljük annak összefüggését az elhízással a gazdaságilag fejlett világban. Évekbe telhet, mire az egyenlőtlenség ki van téve az embereknek, mire észlelhető a késleltetett elhízás-reprezentáció. Ezért kiszámítottuk az egyes országok 5 éves periódusának (2008–2012) átlagos Gini-indexét, amely a gazdasági egyenlőtlenségek tipikus hosszú távú kitettségét jelenti. A Pearson r- és nem parametrikus és részleges korrelációs elemzéseit a Gini-index és az elhízás prevalenciája közötti összefüggés azonosítására végezték el. A Pearson r, Spearman rho koefficiensét, részleges korrelációját, a lineáris vegyes modell elemzést és a multi-lineáris regresszió elemzéseket az SPSS v. 24. segítségével végeztük. A statisztikai szignifikanciát 0,05 szinten állítottuk be, de a szignifikancia szinteket 0,01 és 0,001 között is közöltük.

Eredmények

Világszerte az Ibs szoros és szignifikáns korrelációban volt (az exponenciális regressziós vonal mentén) mind a férfi elhízással (r = 0,70, p 1. ábra. Az Ibs és az elhízás prevalencia becslés közötti összefüggés férfiaknál és nőknél).