Т аллель ucp3 (rs1800849) ассоциирован со сниженным накоплением жировой массы независимо от уровня физической активности

O.I. Parfenteva, , Lomonosov Moscow State University, Moscow, Russia

Введение. Разобщающие белки, являющиеся митохондриальными белками, переносят протоны через внутреннюю мембрану митохондрий в матрикс, минуя АТФ-синтазу, что в итоге приводит к снижению мембранного потенциала митохондрий и преобразованию энергии протонного градиента в тепловую энергию [14]. Впервые разобщающие белки, а именно UCP1, были обнаружены в клетках бурой жировой ткани, где их основная роль заключалась в несократительном термогенезе – образовании тепла в ответ на холодовое воздействие. В бурой жировой ткани обнаруживался еще один член семейства разобщающих белков – UCP3 [15]. Предполагалось, что он также задействован в несократительном термогенезе [15]. Помимо бурой жировой ткани UCP3 обнаруживался в мышечной ткани, где он задействован в регуляции энергетического метаболизма, в связи с чем, он активно изучается в контексте исследования причин ожирения и борьбы с ним [15]. Так, с помощью методов молекулярной и популяционной генетики были выявлены генетические варианты UCP3, ассоциированные с повышенным риском развития ожирения [4, 6, 12, 17]. Носители исходного С аллеля UCP3 (rs1800849) обладали более высоким риском ожирения по сравнению с носителями альтернативного Т аллеля. Alonso и коллеги исследовали наличие ассоциаций между –55С>T полиморфизмом UCP3 (rs1800849) и риском развития ожирения у взрослых людей с различным уровнем физической активности [5]. Так, исследователи показали, что Т аллель UCP3 (rs1800849) был ассоциирован с более низким риском развития ожирения только в группе физически активных испытуемых. Jun и коллеги обнаружили значимые ассоциации данного генетического варианта в группе с низким уровнем физической активности, в то время как в группе физически активных испытуемых таких ассоциаций обнаружено не было [8]. В то же время Berentzen и коллеги не обнаружили значимых взаимодействий между –55С>T полиморфизмом UCP3 (rs1800849) и уровнем физической активности [10]. Таким образом, на данный момент остается открытым вопрос о влиянии данного однонуклеотидного полиморфизма на количество жира и его топографию у людей с разным уровнем физической активности. В связи с этим целью данной работы являлось исследование ассоциаций –55С>T полиморфизма UCP3 (rs1800849) с антропологическими признаками и индексами, отражающими особенности жироотложения в группе взрослых мужчин и женщин с различным уровнем физической активности.

Материалы и методы. В поперечном обсервационном антропогенетическом обследовании приняли участие 182 добровольца (80 женщин и 102 мужчины) в возрасте от 18 до 33 лет, проживавшие в Москве и Московской области и имевшие различный уровень физической активности. В исследование были включены только испытуемые, оба родителя которых были русскими. Средний возраст мужчин и женщин составил 21 ± 3 и 19 ± 2 лет соответственно. Обследованная группа была разделена на 2 подгруппы в зависимости от уровня физической активности добровольцев. В первую подгруппу контроля (физически малоактивных) были отнесены 51 женщина и 22 мужчины, которые не занимались спортом регулярно или их физическая активность была менее 150 минут в неделю. Добровольцы (29 женщин и 80 мужчин), являвшиеся на момент исследования квалифицированными спортсменами (1 взрослый разряд и выше), были отнесены ко второй подгруппе (физически активных). Этническая принадлежность, уровень физической активности (количество минут в неделю), разряд и вид спорта испытуемых определялись в ходе анкетирования. Антропогенетическое обследование проводилось на базе НИИ и Музея антропологии МГУ имени М.В. Ломоносова. Забор биологического материала (буккального эпителия) производился при помощи стерильных зондов. Процедуры выделения, амплификации, очистки и минисеквенирования проводились на базе НПФ «Литех» (Москва, Россия). Выделение ДНК проводилось с помощью наборов COrDIS Sprint kit (COrDIS, Россия). Генотип –55С>Т полиморфизма UCP3 (rs1800849) определялся с помощью процедуры минисеквенирования с детекцией результатов в режиме MALDI-TOF согласно протоколу, представленному в работе Pusch и коллег [14]. Антропометрическое обследование проводилось по стандартным методикам [1]. В ходе обследования были проведены измерения длины (ДТ, см) и массы тела (МТ, кг), обхваты талии (см) и бедер (см). Для измерения длины и массы тела использовали антропометр GPM (DKSH, Швейцария) и весы SECA (Великобритания). Рассчитывались индексы массы тела (ИМТ) как отношения массы тела к длине тела (кг/м²)

и соотношения обхвата талии к длине тела (индекс центрального ожирения – WHtR). Исследование состава тела проводилось с использованием анализатора АВС-02 «Медасс» (НТЦ Медасс, Россия) по стандартной тетра-полярной схеме при частоте зондирующего тока 50 кГц [2]. При помощи программного обеспечения АВС02-0362 были определены абсолютные и относительные значения жировой (ЖМ), скелетно-мышечной (СММ) и безжировой массы (БЖМ). На проведение данного исследования было получено положительное заключение Комиссии по биоэтике Биологического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова (№ 91-о от 24.05.2018 г.). Антропометрическое обследование и сбор биологического материала осуществлялись с письменного информированного согласия обследуемого. Все добровольцы, участвовавшие в обследовании, были осведомлены о целях и методах обследования. Все данные анализировались в обезличенном виде.

Статистический анализ был выполнен в компьютерной среде R, версия 3.5.1 (R Deve-loment Core Team). Сравнительный анализ распределения генотипов UCP3 (rs1800849) и согласие с равновесием Харди-Вайнберга проводились с помощью точного теста Фише- ра. Для сравнения групп мужчин и женщин, а также физически активных и физически малоактивных испытуемых были использованы перестановочные тесты из пакета «coin». Для анализа ассоциаций между –55С>Т полиморфизмом UCP3 (rs1800849, СС против СТ+ТТ – доминантная модель) и исследуемыми антропометрическими показателями были использованы перестановочные тесты в регрессионном анализе (линейная регрессия и алгоритм случайного леса), реализованные в пакетах «lmPerm» и «pRF». Для построения доверительных интервалов коэффициентов линейной регрессии был использован метод бутстрепа, реализованный в пакете «boot». В модели были включены кофакторы пола, возраста и уровня физической активности. Анализ ассоциаций проводился сначала в целом для обследованной выборки, а затем раздельно в подгруппах физически малоактивных (контроль) и физически активных (спортсмены).

Результаты. В таблице представлены результаты описательной статистики для изученной выборки взрослых мужчин и женщин с высоким и низким уровнем физической активности. В подгруппе физически активных испытуемых (квалифицированных спортсменов) и в подгруппе физически малоактивных

Морфологические характеристики в подгруппах обследованных мужчин и женщин Morphological characteristics of females and males

(контроля) было 27 и 69 % женщин соответственно. Подгруппы физически активных и малоактивных не отличались по возрасту (P-значение = 0,31). В изученной выборке мужчины независимо от уровня физической активности обладали более низкими значениями доли жировой массы тела (%ЖМТ-БИА) (точное P-значение = 7·10–16) и индекса центрального ожирения (WHtR) (точное P-значение = = 5·10–3) по сравнению с женщинами. Данная закономерность сохранялась при разделении изученной выборки на 2 подгруппы: физически активных испытуемых (квалифицированных спортсменов) (%ЖМТ-БИА: точное P-значение = 0,003 и WHtR: точное P-значение = 0,05) и группу контроля (%ЖМТ-БИА: точное P-значение = 9·10–9 и WHtR: точное P-значение = 0,01). Физическая активность оказывала значимое влияние на исследуемые антропометрические показатели. Испытуемые из группы физически активных (квалифицированные спортсмены) обладали значимо более низкими значениями доли жировой массы тела (точное P-значение = 1·10–11) и индекса центрального ожирения (точное P-значение = = 0,04) по сравнению с группой контроля.

Статистический анализ распределений генотипов UCP3 (rs1800849) между подгруппами физически активных (квалифицированных спортсменов) и физически малоактивных (контроль) выявил значимые различия (точное P-значение = 0,02). В группе физически активных (квалифицированных спортсменов) значимо возрастала частота минорного Т аллеля по сравнению с группой контроля. Распределение частот встречаемости генотипов не откланялось от равновесия Харди-Вайнберга (P-значение = 0,90). В целом в обследованной группе частота встречаемости минорного Т аллеля UCP3 (rs1800849) составила 0,37, что согласуется с популяционными данными GnomAD в европейских популяциях, где частота встречаемости минорного Т аллеля варьировалась от 0,26 до 0,37. В целом в изученной выборке минорный Т (СТ+ТТ) аллель UCP3 (rs1800849) был ассоциирован с более низкими значениями доли жировой массы тела (точное P-значение = 0,01). Минорный Т аллель также был ассоциирован с более низким значением индекса центрального ожирения (точное P-значение = 0,04). Схожая закономерность сохранялась при разделении изученной выборки на 2 группы: физически активных испытуемых (квалифици- рованных спортсменов) и контроля. Так, носители минорного Т аллеля UCP3 (rs1800849) в группе спортсменов обладали более низкими значениями индекса центрального ожирения (точное P-значение = 0,005) и доли жировой массы (точное P-значение = 0,05). Аналогичные данные были получены в группе контроля. Однако влияние данного однонуклеотидного полиморфизма на содержание жировой массы в группе спортсменов было выше. Так, у физически активных добровольцев каждый добавочный Т аллель UCP3 (rs1800849) снижал накопление жировой массы (%ЖМТ-БИА) на 1,94 % (β = –1,94: 95%ДИ от –4,90 до –0,31), в то время как в группе контроля только на 1,55 % (β = –1,55: 95 %ДИ от –4,34 до 1,31). Таким образом, было показано, что физическая активность усиливает протекторное влияние Т аллеля на 20 %. Исследование влияния –55С>Т полиморфизма UCP3 (rs1800849) на риск развития ожирения проводились ранее у добровольцев с различным уровнем физической активности [5, 8]. Однако полученные исследователями результаты противоречили друг другу. Так, Jun и коллеги показали, что в группе взрослых Т аллель UCP3 (rs1800849) был ассоциирован с более низким риском развития ожирения только в группе испытуемых с низким уровнем физической активности, но не в группе физически активных испытуемых [8]. В то время как Allonso и коллеги выявили значимые генетические ассоциации только в группе с высоким уровнем физической активности [5]. Вероятно, подобные результаты обусловлены размером выборок, мощностью статистических тестов, влиянием неучтенных кофакторов или этногенетическими различиями обследованных [13]. Для поиска ассоциаций в данном исследовании были использованы перестановочные тесты в регрессионном анализе (линейная регрессия и алгоритм случайного леса) и бутстрэп, которые становятся все более популярными методами анализа генетических ассоциаций, так как позволяют рассчитать точное значение достигаемого уровня значимости [16, 9, 7]. Перестановочные тесты также позволяют анализировать гетерогенные выборки [13, 3]. В данном исследовании с помощью перестановочных тестов в регрессии было выявлено значимое влияние –55С>Т полиморфизма UCP3 (rs1800849) на антропометрические показатели, отражающие количество жира и его топографию как в группе физически малоактивных испытуемых, так и в группе физически активных. При этом физическая активность усиливает протекторное влияние Т аллеля на 20 %. Несмотря на то, что исследуемый генетический вариант UCP3 (rs1800849) объяснял лишь небольшой процент дисперсии исследуемых антропометрических признаков для данного генетического варианта ранее были выявлены значимые ассоциации с антропометрическими показателями, отражающими количество и топографию жироотложения, которые затем были подтверждены несколькими проведенными мета-анализами [6, 12]. Более того, в данном исследовании было показано, что включение в предсказательную модель исследуемого генетического варианта UCP3 (rs1800849) и генно-средовых взаимодействий (комбинации 2 факторов, снижающих риск ожирения: Т аллель и высокая физическая активность) улучшало ее прогноз как для индекса центрального ожирения (R2 = 0,11 против R2 = 0,08), так и для доли жировой массы тела (R2 = 0,55 против R2 = 0,51). Также необходимо заметить, что для оценки доли жировой массы был использован метод биоимпедансометрии, который уступает по точности методу рентгеновской денситометрии.

Несмотря на ряд ограничений, полученные данные свидетельствовали о том, что физическая активность усиливала протекторный эффект –55С>Т полиморфизма UCP3 (rs1800849). Таким образом, физическая активность являлась эффективным способом контроля массы тела и модифицировала влияние исследуемого генетического варианта UCP3 (rs1800849) на риск избыточного накопления жировой массы тела.

Заключение. В данном исследовании было показано, что регулярные занятия спортом являлись эффективным способом контроля массы тела и модифицировали силу связи генотип-фенотип. Физическая активность усиливала протекторное влияние –55С>Т полиморфизма UCP3 (rs1800849). В связи с тем, что ожирение носит полигенный характер, в дальнейшем необходимо учитывать не только генно-средовые взаимодействия, но и суммарный эффект генетических вариантов, ассоциированных с риском ожирения.