Gén – diéta interakció és fogyás

Lu Qi

táplálkozási tanszék, Harvard School of Public Health, Boston, Massachusetts, USA

b Channing osztály, Hálózati Orvostudomány, Orvostudományi Osztály, Brigham and Women's Hospital és Harvard Medical School, Boston, Massachusetts, USA

Absztrakt

A felülvizsgálat célja

Jelen áttekintés célja összefoglalni az étrendi tényezők, a genetikai tényezők és az elhízásra és a fogyásra gyakorolt interaktív hatások vizsgálatának legújabb eredményeit.

Legfrissebb megállapítások

Hatalmas kutatások mellett is vita folyt a különféle súlycsökkentő étrendek viszonylagos hatékonyságáról. A genom egészére kiterjedő asszociációs vizsgálatok legújabb fejleményei nagy előrelépéseket tettek a testtömeg szabályozásának genetikai alapjainak feltárásában. A leendő kohorszokban reprodukálható bizonyítékok jelennek meg a genetikai tényezők és az étrendi tényezők, például a cukorral édesített italok közötti kölcsönhatások elhízás esetén. Randomizált klinikai vizsgálatok során megállapították, hogy az egyének genotípusai módosítják a fogyás, a testsúly fenntartása és a kapcsolódó anyagcsere-tulajdonságok, például a lipidek, az inzulinrezisztencia és a vérnyomás változását. Az eredmények ismétlése, funkcionális feltárása és személyre szabott diétás beavatkozásokká történő fordítása azonban továbbra is a fő kihívás.

Összegzés

Előzetes, de ígéretes adatok jelentek meg a gén – diéta interakció támogatására a fogyás és a fenntartás meghatározásában; és a környéken végzett tanulmányok nagy ígéretekkel szolgálnak a jövőben személyre szabott étrend-beavatkozásokkal kapcsolatban az elhízás és az ezzel összefüggő egészségügyi problémák csökkentésére vonatkozóan.

BEVEZETÉS

Az elhízás az egész világon egyre súlyosabb egészségügyi problémává vált [1]. Az elhízás fokozódó járványa vélhetően nagyrészt annak köszönhető, hogy észrevehetően áttérnek a „hagyományos” és az „obesogén” környezeti mintákra, amelyet a rendkívül ízletes, kalóriatartalmú élelmiszerekhez és italokhoz való hozzáférés, valamint a mozgásszegény életmód jellemez [2,3].

Az elhízás és társbetegségei, például a 2-es típusú cukorbetegség, a szív- és érrendszeri megbetegedések, valamint bizonyos rákos megbetegedések gyors növekedése ellen küzdő fő erőfeszítésekként különféle diétás beavatkozásokat javasoltak a fogyás és a hosszú távú testsúly-fenntartás javítására [4,5]. . Bár ezek a diéták általában nem mutatnak szignifikáns különbséget a súlycsökkenés hatékonyságában, a résztvevők válaszában jelentős egyéni heterogenitást figyeltek meg; és a felhalmozódó bizonyítékok azt sugallják, hogy a genomiális smink legalább részben elszámolhat ilyen változékonysággal [6–8]. Az elmúlt években a genom egészére kiterjedő vizsgálatok több tucat változatot azonosítottak a testtömeggel és az elhízással kapcsolatban [9,10]. Érdekes módon ezek a megállapítások azt sugallják, hogy az étvágy és a táplálékbevitel neurológiai szabályozásának útjai nagymértékben érintettek, és biológiai alapot nyújtanak a genetikai tényezők és az étrendi tényezők közötti potenciális kölcsönhatások számára a testtömeg meghatározásában [11]. Ezekkel a megállapításokkal összhangban a megfigyeléses vizsgálatokból és a randomizált, kontrollált vizsgálatokból (RCT) nemrégiben felmerülő adatok ígéretes bizonyítékokat mutattak az elhízás és a fogyás potenciális gén – diéta kölcsönhatásainak alátámasztására [8,12▪▪, 13▪].

Jelen áttekintés célja összefoglalni a gén-diéta interakciókkal kapcsolatos újabb irodalmakat az elhízás, a fogyás és a fenntartás összefüggésében. A felülvizsgálat röviden kitér a térségben rejlő lehetséges kihívásokra és a jövőbeni irányokra is.

FŐBB PONTOK

Az étrendi és a genetikai tényezők interaktív módon befolyásolják az elhízást és a fogyást.

A gén – diéta kölcsönhatások vizsgálata nagy prospektív kohorszokban és randomizált klinikai vizsgálatok elengedhetetlen és kiegészítő megközelítések.

A fogyás és a fenntartás személyre szabott diétás beavatkozása nagy ígérettel bír az elhízás és a kapcsolódó anyagcserezavarok hatékonyabb megelőzésére és kezelésére.

ÉTREND ÉS FOGYÁS

Hagyományosan a korlátozott energiájú étrendet szokták előírni a fogyás kezelésére [14]. Az utóbbi években a súlycsökkenés és a fenntartás erősítésében jelentős hangsúlyt fektettek az étrend makrotápanyag-profiljára [15–17]. 33 RCT és 10 kohort vizsgálat metaanalízisében Hooper és mtsai. [18] beszámolt arról, hogy az alacsonyabb teljes zsírfogyasztás mérsékelt, de jelentős súlyvesztéshez vezetett azoknál a felnőtteknél, akiknél a kiindulási zsírbevitel az energiafogyasztás 28–43% -a volt, és időtartama 6 hónaptól 8 évig tart. Egy másik, 1141 elhízott beteget tartalmazó metaanalízis során kiderült, hogy az alacsony szénhidráttartalmú étrend hozzávetőlegesen 7 kg testsúlycsökkenéssel járt [19]. A legfrissebb bizonyítékok szerint a magas fehérjetartalmú (az energia 25–35% -a) és az alacsony zsírtartalmú étrend növelheti a testzsír tömegvesztését, növelheti a jóllakottságot és javíthatja a szív- és érrendszeri kockázati tényezőket. Wycherley és mtsai. [20] szisztémás vizsgálatot végzett az alacsony zsírtartalmú étrend szénhidrát/fehérje arányáról. A korlátozott energiafogyasztású fehérjetartalmú étrendhez képest az izokalorikusan előírt magas fehérjetartalmú étrend szerény előnyöket nyújtott a testtömeg, a zsírtömeg csökkenése szempontjából.

Sacks és mtsai. [6] négy népszerű súlycsökkentő étrendet hasonlított össze, zsírban, fehérjében vagy szénhidrátban változó módon, egy 2 éves intervenciós kísérletben, amelyben 811 túlsúlyos vagy elhízott résztvevő vett részt. Ezek a diéták nem különböztek szignifikánsan a fogyás elősegítésében. Cukorbetegeknél Ajala et al. [21] összehasonlított 20 RCT-t, amelyek különféle étrendeket értékeltek legalább 6 hónapos beavatkozásokkal; és megállapította, hogy az alacsony szénhidráttartalmú étrend és a mediterrán étrend nagyobb súlycsökkenést eredményezett (−0,69 kg és −1,84 kg).

Ezenkívül számos táplálkozási tényező kapcsolódott a testsúly csökkenéséhez. Például a teljes kiőrlésű gabonák magas bevitele összefüggésbe hozható az alacsonyabb BMI-vel és az elhízás kockázatának csökkenésével, bár a klinikai vizsgálatok adatai még mindig ritkák és ellentmondásosak [22]. A tejtermékekről kiderült, hogy számos rövid távú RCT esetében megkönnyítik a fogyást, bár a hatások mérsékeltek voltak [23]. Ezenkívül két közelmúltbeli RCT kimutatta, hogy a cukorral édesített italok (SSB-k) csökkent fogyasztása elősegítette a gyermekek fogyását [24,25]. Hatalmas kutatások ellenére is vita folyt a különféle súlycsökkentő étrendek relatív hatékonyságáról.

Az elhízás és a fogyás genetikája

A BMI-hez és az elhízáshoz kapcsolódó SNP-k kockázati alléljeinek hatásmérete és gyakorisága.

Két GWAS-t végeztek a gyomor bypass műtét utáni fogyásról. Egy Roux-en-Y gyomor bypass (RYGB) műtéten átesett 693 személy replikációval végzett egyik vizsgálatában 327 RYGB-n átesett egyén független populációjában Hatoum et al. [28] egy olyan lokuszt azonosított a 15. kromoszómán, amely az RYGB után súlyvesztéssel járt. Egy másik, még kisebb vizsgálatban (n = 258) több további lókuszt azonosítottak [29]. A jelentett asszociációk azonban nem érték el a genom széles körben elfogadott szignifikáns szintjét (pl. P 5 × 10 −8), ami aggályokat vet fel a potenciálisan hamis pozitív eredmények miatt. Nyilvánvaló, hogy a többféle súlycsökkentő kísérlet nagyszabású együttműködése elengedhetetlen az új genetikai lokuszok azonosításához szükséges tanulmányi erő javításához. A mai napig nincs GWAS a diétás beavatkozás által kiváltott fogyásról. Ezenkívül keveset tudunk az azonosított genetikai variánsok működéséről.

GÉN – DIÉTA KAPCSOLATOK AZ OBESZTITÁSRÓL A FELÜGYELETI Vizsgálatokban

Széles körben elfogadott, hogy az étrendi és genetikai tényezők nem befolyásolhatják önállóan a testtömeget. Ehelyett ezek a tényezők kölcsönhatásba léphetnek egymással [8,30,31]. A populációs vizsgálatok során azonban a gén – diéta kölcsönhatások kimutatása zavarba jött. Az interakciós teszt statisztikai modelljei általában megpróbálják egyszerűsíteni a komplex biológiai eseményeket, ezért nem megfelelő módon képesek megragadni a gén – diéta interakciók különböző mintáit. Ezenkívül a korábbi vizsgálatok többségében hibás a viszonylag kis mintaméret és a keresztmetszet kialakítása, és potenciális torzításnak van kitéve, például zavaró és fordított okozati összefüggés. Ezek a korlátozások részben a korábban bejelentett gén – diéta interakciók többségének felelhetnek meg, amelyek nem reprodukálhatók [8,31,32].

Legutóbbi elemzésünkben [12▪▪] először teszteltük a gén – diéta kölcsönhatásokat több prospektív kohorszban, replikációs tervezéssel. A tanulmány az SSB bevitel és az elhízásra való genetikai hajlam (32 BMI-hez kapcsolódó lókuszon értékelve) kölcsönhatásait értékelte a BMI és az elhízás összefüggésében három kohorsz - az ápolói egészségügyi tanulmány, az egészségügyi szakemberek utólagos vizsgálata és a nők genomjának egészsége között. Tanulmány. Megfigyeltük a genetikai fogékonyság és az SSB közötti irányított konzisztens kölcsönhatásokat. A három kohorszban együttesen az incidens elhízás összesített relatív kockázata (95% CI) a 10 kockázati allél növekményenként 1,34 (1,16–1,52), 1,58 (1,30–1,87), 1,52 (1,21–1,83) és 3,24 (1,90) volt. –4,58) az SSB bevitel négy kategóriájában (P interakció esetén 15 g rost/1000 kcal). A megállapításokat azonban nem replikálták a DPP-ben. A szerzők feltételezték, hogy ennek oka lehet az, hogy a megnövekedett rostbevitel nem része a DPP-nek. A TULIP-ből származó 304 résztvevő utólagos tanulmányában kiderült, hogy a TCF7L2 SNP CC genotípusa jelentősen nagyobb súlyvesztéssel járt együtt a magas rostbevitelű résztvevőknél, de az alacsony rostbevitelűeknél nem [36]. Ezek az adatok kiemelik a gén-diéta interakciók replikációjának fontosságát és kihívásait az RCT-kben.

GENOTÍPUS ÉS SÚLYFOGYÁS KARBANTARTÁSA

Hosszú ideje megjegyezték, hogy a súly fenntartása a szándékos fogyás után nehéz. Bár az étrendi korlátozás és/vagy a megnövekedett fizikai aktivitás általában nem sokkal a beavatkozás után fogyáshoz vezethet, a résztvevők egy része később a beavatkozás során visszanyeri testtömegét, és többségük a beavatkozás után visszanyeri súlyát. A súlycsökkenéshez való fiziológiai alkalmazkodás, amely ösztönzi a testsúly helyreállítását, beleértve az energiafogyasztás, a szubsztrát anyagcsere és az étvágyszabályozás hormonszekréciójának változását, nagy akadályt jelent [37]. A súlycsökkenés fenntartása különösen nagy kihívást jelent a fejlett és gyorsan fejlődő országok számos országában uralkodó „obezogén” környezetben.

A Look Action for Health in Diabetes egy randomizált vizsgálat a cukorbetegség támogatásának és oktatásának (DSE) és intenzív életmódbeli beavatkozásának (ILI) hatásainak meghatározására, amely kombinálta az étrend módosítását és a fokozott fizikai aktivitást, amelynek célja átlagosan 7% -os fogyás és 5145 etnikailag eltérő túlsúlyos és elhízott, 2-es típusú cukorbetegségben szenvedő résztvevő kardiovaszkuláris morbiditásának és halálozásának fenntartása. McCaffery és mtsai. [40] megvizsgálta az elhízásra hajlamosító polimorfizmusok kölcsönhatását nyolc génben és a randomizált kezelőkarban az 1. év súlyváltozásának előrejelzésében, és a 4. évben visszanyerte a testsúlyt azokban az egyénekben, akik 1. évre elvesztették alapszintjük legalább 3% -át. kiderült, hogy az FTO SNP rs3751812 szignifikáns predikciót mutatott a DSE csoportban (P = 0,005), de nem az ILI csoportban.

GENOTÍPUSZAL ÉS SÚLYFOGÁSHOZ KAPCSOLÓDÓ METABOLIKUS JELLEMZŐK

Az elhízás a különféle anyagcserezavarok fő kockázati tényezője; és a súlycsökkenés számos beavatkozási kísérletben összefüggésbe hozható az anyagcsere-profilokkal [4,41]. Egy nemrégiben készült tanulmány azt sugallja, hogy a metabolikus markerek pálya változása eltérő mintázatot mutatott, és lehet, hogy nem párhuzamos a fogyás és a visszanyerés ciklusával [42].

A Pounds Lost próbában interakciókat jelentettünk a diéta beavatkozása és a genetikai variánsok között több anyagcsere-tulajdonság kapcsán (1. táblázat) [13▪, 33–36,38–40,43▪, 44▪▪, 45,46,47 ▪, 48▪, 49] Egy tanulmányban azt tapasztaltuk, hogy a GIPR SNP rs2287019 T allélje az éhomi glükóz, az éhomi inzulin és a HOMA-IR nagyobb csökkenésével járt (minden P 0,05 egy összehasonlítás kivételével), ami genetikai a tanácsadás nem változtatta meg jelentősen az önjelölt motivációt vagy a prevenciós program betartását. Figyelemre méltó azonban, hogy a vizsgálat mérete viszonylag kicsi; és továbbra sem világos, hogy hogyan lehetne lefordítani a genetikai információkat az általános betegek számára az étrend/életmód módosításokkal való interaktív kapcsolatával és az egészség javítására gyakorolt hatásával kapcsolatban. A fogyást célzó étrendi beavatkozások genetikai tanácsadását vizsgáló hasonló tanulmányok jelenleg hiányoznak, de sürgősen szükségesek.

KÖVETKEZTETÉS

Az étrendi tényezők gyűjteménye összefügg az elhízással és a fogyással. Ugyanakkor továbbra is kétértelmű a fogyókúra és a fenntartás hatékony étrendje. Az elmúlt néhány évben a genetikai kutatások nagy előrelépéseket tettek az emberi genomban a testtömeg-szabályozást befolyásoló változatok azonosításában; és a feltörekvő tanulmányok bizonyítékokat mutattak a genetikai tényezők és az étrendi tényezők közötti kölcsönhatásokra az elhízás, a fogyás és a fenntartás terén. Ezek a megállapítások új utat nyitottak a gén-diéta interakciók jövőbeni szélesebb körű vizsgálatához. Általában nagyon produktív következő lépés az egész genomra kiterjedő elemzés elvégzése a jól hajtott, randomizált étrend-intervenciós vizsgálatokban. Funkcionális vizsgálatokra is szükség van, hogy betekintést nyerhessenek a genetikai és étrendi tényezők közötti kölcsönhatások lehetséges mechanizmusaiba.

A gén – diéta interakció tanulmányozásának egyik végső célja személyre szabott étrendi beavatkozások kidolgozása olyan genetikai profilok alapján, amelyek jobban igazodnak az egyének igényeihez. A gén – diéta interakciók megértése a fogyás kapcsán nagy ígérettel bír az elhízás és a kapcsolódó anyagcsere-rendellenességek hatékonyabb megelőzésére és kezelésére.

Köszönetnyilvánítás

Ezt a tanulmányt a Nemzeti Szív-, Tüdő- és Vérintézet (> HL071981), az Országos Cukorbetegség és Emésztési és Vesebetegségek Intézete (> DK091718), a Bostoni Elhízás Táplálkozási Kutatóközpont (DK46200) és az Egyesült Államok támogatták. Izraeli Binacionális Tudományos Alapítvány Grant2011036. Dr. Lu Qi az Amerikai Szívszövetség Tudós Fejlesztési Díjának (0730094N) részesült.

Lábjegyzetek

Összeférhetetlenség

Nincsenek összeférhetetlenségek.

HIVATKOZÁSOK ÉS AJÁNLOTT OLVASÁS

Az éves felülvizsgálati időszakban megjelent, különös érdeklődésre számot tartó cikkek a következők: