Электронный научный журнал
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,791

ВКЛАД ГЕНА ДОФАМИНТРАНСПОРТНОГО БЕЛКА SLC6A3/DAT1 В ФОРМИРОВАНИЕ ИЗЫТОЧНОЙ МАССЫ ТЕЛА В ЯКУТСКОЙ ПОПУЛЯЦИИ

Соловьева Н.А. 1 Дьяконова А.Т. 1 Павлова Н.И. 1 Куртанов Х.А. 1 Соловьева Ю.А. 1 Александрова Т.Н. 1
1 Якутский научный центр комплексных медицинских проблем
В статье представлены результаты впервые проведенного молекулярно-генетического исследования ассоциации полиморфного варианта rs27072 гена дофаминтранспортного белка SLC6A3/DAT1 с риском развития нарушения пищевого поведения, сопровождающегося повышением показателей индекса массы тела (ИМТ) в якутской популяции. Проанализирован 301 образец ДНК популяционной выборки, средний возраст участников которой составил 44,59±17,99 года. Все участники исследования были отобраны методом случайной выборки, проживали на территории Республики Саха (Якутия), являлись якутами и не имели родственных связей между собой. Этническая принадлежность участников исследования учитывалась до третьего поколения. Исследование проводилось с письменного согласия каждого участника. Установлено, что исследуемая выборка характеризовалась преобладанием лиц с избыточной массой тела, не соблюдающих режим питания. Более половины участников исследования испытывали удовольствие во время еды и предпочитали дополнительный прием пищи как средство, улучшающее настроение. Молекулярно-генетический анализ полиморфизма rs27072 гена SLC6A3/DAT1 продемонстрировал значительное преобладание носителей аллеля G в популяция якутов, а также достоверное преобладание носителей аллеля А для группы с низким и нормальным уровнем ИМТ по сравнению с частотой данного аллеля в группе с избыточной массой тела. Таким образом, можно предположить, что носительство аллеля А полиморфизма rs27072 гена SLC6A3/DAT1 выполняет протективную функцию в отношении развития избыточной массы тела в популяции якутов.
ген slc6a3/dat1
транспорт дофамина
избыточная масса тела
полиморфизм
якуты
1. Jeffrey W. Dalley. Nucleus Accumbens D2/3 Receptors Predict Trait Impulsivity and Cocaine Reinforcement. Science. 2007. vol. 315. P. 1267-1270.
2. Laura Ferreri, Ernest Mas-Herrero, Robert J. Zatorre. Dopamine modulates the reward experiences elicited by music. PNAS. February 26. 2019. vol. 116 (9). Р. 3793-3798.
3. Леушкина Н.Ф. Ханнанова А.Я. Ахмадеев А.В. Калимуллина Л.Б. Ассоциация полиморфного ДНК – локуса 256A/G гена переносчика дофамина SLC6A3 и уровня дофамина с повышенной тревожностью // Успехи современного естествознания. 2011. № 5. С. 16-18.
4. Krushnapriya Sahoo, Bishnupriya Sahoo, Ashok Kumar Choudhury. Childhood obesity: causes and consequences. J. Family Med. Prim. Care. 2015. Vol. 4 (2). P. 187-192.
5. Новикова Е.А., Баирова Т.А., Рычкова Л.В. Связь тандемного повтора 48BP VNTR гена DRD4 с избыточной массой тела // Acta biomedica scientifica. 2017. Т. 2. № 5, Ч. 1. С. 63-68.
6. Марусин А.В., Корнетов А.Н., Сваровская М.Г. Ассоциация генов подверженности к алкоголизму, шизофрении и болезни Альцгеймера с психодиагностическими признаками в популяции русских // Бюллетень сибирской медицины. 2016. № 15 (5). С. 83-96.
7. World Health Organization. Regional Office for the Western Pacific. The Asia Pacific Perspective: Redefining Obesity and its treatment. Health Communications Australia Pty Ltd, 2000. 55 p.

Известно, что индивиды с недостаточным количеством дофаминовых рецепторов чаще склонны к пагубным привычкам, в том числе к чрезмерному употреблению пищи. Предполагается, что это связано с дефицитом положительных эмоций и необходимостью его восполнения любыми доступными способами [1, 2].

Дофамин – это нейромедиатор, относящийся к «системе вознаграждения» головного мозга, передающий сигналы от одного нейрона к другому, способный вызывать чувство наслаждения или удовлетворения. Вырабатывается дофамин во время положительного, по субъективному представлению человека, опыта. Нейробиологические эксперименты показали, что даже воспоминания о поощрении могут увеличить уровень дофамина [3, 4].

Синтезированный нейроном дофамин накапливается в дофаминовых везикулах, называемых синаптическими пузырьками, посредством протон-сопряженного транспорта. В везикулу с помощью протон-зависимой АТФ-азы закачиваются ионы H+. При выходе протонов по градиенту концентрации в везикулу поступают молекулы дофамина с последующим выведением дофамина в синаптическую щель. При этом часть дофамина участвует в передаче нервного импульса, воздействуя на клеточные D-рецепторы постсинаптической мембраны из группы трансмембральных дофаминовых рецепторов семейства GPCR (G-protein-coupled receptors), выполняющих функцию активаторов внутриклеточных путей передачи сигнала и приводящих к клеточному ответу. Другая часть возвращается в пресинаптический нейрон с помощью обратного захвата посредством белка – транспортера дофамина. Вернувшийся в клетку медиатор расщепляется с помощью моноаминооксидазы (МАО), альдегиддегидрогеназы и катехол-О-метил-трансферазы до гомованилиновой кислоты. Рецепторы GPCR вовлечены в такие физиологические процессы, как зрение, обоняние, участвуют в регуляции поведения и настроения, активности иммунной системы и воспаления, а также в функционировании вегетативной нервной системы. Нарушение работы данных рецепторов приводит к возникновению множества разнообразных заболеваний.

Недостаточное количество дофаминовых рецепторов является не единственной причиной развития патологических состояний. Немаловажная роль принадлежит белку – переносчику дофамина, осуществляющему трансмембранный перенос дофамина из синаптической щели обратно в нейроны для повторного использования. Именно его активность определяет количество и длительность пребывания дофамина в синаптической щели, что в свою очередь делает данный белок важнейшим регулятором передачи сигналов дофамина в мозге. Работа переносчика дофамина кодируется геном дофаминтранспортного белка SLC6A3/DAT1. У человека ген переносчика дофамина SLC6A3/DAT1 локализован на хромосоме 5 в области р15.3, содержит 12 экзонов и имеет длину 4,2 тысяч п.о. [5, 6].

Целью настоящего исследования явился поиск ассоциации полиморфного варианта rs27072 гена дофаминтранспортного белка SLC6A3/DAT1 с риском развития избыточной массы тела в якутской популяции.

Материалы и методы исследования

В исследовании приняли участие индивиды, не являющиеся родственниками, подписавшие информированное согласие на участие в данном исследовании.

Для каждого участника была заполнена индивидуальная генетическая карта с данными антропометрических, клинико-функциональных и лабораторных показателей, а также результатами опроса по соблюдению режима и объема питания, отношения к пище как источнику удовольствия. Уровень индекса массы тела (ИМТ) рассчитывали по формуле: ИМТ = вес (кг)/рост (м)2. Для оценки ожирения использовали критерии Western Pacific Region (WPRO) для жителей Азии [7]. При ИМТ < 18,5 массу тела считали недостаточной, в пределах 18,5–22,9 – нормальной, в пределах 23,0–24,9 – избыточной. При ИМТ в интервале 25,0–29,9 диагностировали ожирение I степени, ИМТ ≥ 30,0 кг/м2 – ожирение II степени.

Лабораторная часть работ по генотипированию полиморфизма rs27072 гена SLC6A3/DAT1 проводилась в лаборатории наследственной патологии отдела молекулярной генетики Якутского научного центра комплексных медицинских проблем (ЯНЦ КМП).

Для исследования использовались образцы ДНК из коллекции биоматериала ЯНЦ КМП с использованием УНУ «Геном Якутии» (рег. № USU_507512). Всего в исследование был включен 301 индивид, из которых 222 (73,75%) человека женского пола и 79 (26,25 %) – мужского. Средний возраст участников исследования составил 44,59±17,99 года, средний возраст лиц мужского пола – 44,29±17,92 года (от 20 до 84 лет), женского пола – 44,71±18,04 года (от 20 до 81 года). Этническая принадлежность учитывалась до третьего поколения, все участники исследования были якутами.

Параметры амплификации оптимизировались на общий объем реакционной смеси – 25 мкл. ПЦР проводили в соответствии с инструкциями изготовителя (LumiProb) в термоциклере MJ Mini Gradient Thermal Cycler (BioRad) (табл. 1).

Таблица 1

Температурная программа амплификации

Стадия

Температура

Время

Циклы

Initialdenaturation

95°C

5 мин

1

Denaturation

94°C

30 сек

35

Annealing (отжиг)

62°C

30 сек

Extension

72°C

30 сек

Finalextension

72°C

7 мин

1

 

Анализ полиморфизма длин рестрикционных фрагментов проводили с использованием Эндонуклеаза рестрикции MspI (СибЭнзим) согласно инструкции (табл. 2).

Таблица 2

Характеристика длины рестрикционных фрагментов rs27072 гена SLC6A3/DAT1

Длины рестрикционных фрагментов (п.н.)

Аллель

Длина фрагмента (пн.)

DAT1*А

217 пн

DAT1*G

80 пн и 137 пн

АА

217

АG

217, 137, 80

GG

137, 80

 

Результаты амплификации фракционировали в 2%-ном агарозном геле с бромистым этидием при напряжении 120–300 В в течение 30–45 минут. Документирование и визуализацию ПЦР-амплификата проводили посредством фотографирования в UV-свете с помощью гель-документирующего прибора VilbеrLourmat (рис.). Оценка бэндов проводилась с помощью ДНК маркер «Pus19» (Thermo Fisher Scientific, USA).

Электрофореграмма продукта амплификации rs27072 гена SLC6A3/DAT1 в 2%-ном агарозном геле. Примечание: пн – пар нуклеотидов. 1 – АА генотип (217 п.н.);

2 – АG генотип (217, 137, 80 п.н.); 3, 4, 5 – GG генотип (137, 80 п.н.).

Внутренний контроль: 6 – ДНК маркер «Puc19»

Статистическую обработку данных проводили при помощи программы Statistica 13 for Windows. Распределение генотипов проверяли на соответствие равновесию Харди–Вайнберга с помощью точного теста Фишера. Для сравнения частот аллелей между различными группами использовали критерий χ2 с поправкой Йетса на непрерывность. Различия считали статистически значимыми при р<0,05.

Результаты исследования и их обсуждение

Анализ опроса по соблюдению режима питания продемонстрировал, что только 16% индивидов старались придерживаться правильного режима питания. На вопрос об объемах употребляемой в течение суток пищи 23% индивидов ответили, что стараются придерживаться рекомендуемых врачами-диетологами норм, остальные участники ответили, что не ограничивают себя в количестве употребляемой пищи, что зависит от таких факторов, как наличие продуктов, время, в течение которого происходит прием пищи, а также настроение в момент приема пищи. Порядка 58% опрошенных ответили положительно на вопрос: «Испытываете ли вы удовольствие от приема пищи?», и 64% отметили, что при стрессовой ситуации или плохом настроении прибегают к дополнительному приему пищи, предпочитают в этот момент мясные блюда или кондитерские изделия.

Анализ распределения показателей ИМТ в зависимости от пола определил, что 67,77% всей выборки составили индивиды с избыточной массой тела. Анализ распределения показателей ИМТ между группами в зависимости от половой принадлежности продемонстрировал достоверные различия (р=0,006). Установлено, что мужчины с избыточной массой составили 79,75% от общего числа мужчин, тогда как женщины с избыточной массой тела – лишь 63,51% от числа всех женщин. Также было установлено, что среди лиц мужского пола полностью отсутствовали индивиды с низкими показателями ИМТ (табл. 3).

Таблица 3

Распределение показателей ИМТ в зависимости от пола

Показатели ИМТ

Мужчины, n=79

Женщины,

n=222

Общее количество, n=301

Низкий уровень ИМТ (ниже 18,5)

0 (0%)

18 (8,11%)

р=0,006

Нормальный уровень ИМТ (18,6–22,9)

16 (20,25%)

63 (28,381%)

Повышенный уровень ИМТ (23 и выше)

63 (79,75%)

141 (63,51%)

Примечание: р – уровень достоверности

Количественная характеристика исследованной выборки в зависимости от пола и показателей ИМТ представлена в таблице 4. Анализ возрастных показателей индивидов в зависимости от пола и уровня ИМТ не выявил достоверных различий. Средний возраст индивидов, имеющих показатели ИМТ ниже или в пределах нормы, составил 44,31±18,16 и 43,97±18,04 года соответственно, для индивидов с показателями ИМТ выше нормы средний возраст составил 44,19 ±17,95 года.

Таблица 4

Характеристика исследованной выборки в зависимости от показателей ИМТ

Показатели ИМТ

Мужчины, n=79

Женщины,

n=222

Общее

количество,

n=301

Средний возраст,

лет± SD

Низкий уровень ИМТ (ниже 18,5)

0 (0%)

18 (100%)

18 (5,98%)

44,31±18,16

Нормальный уровень ИМТ (18,6–22,9)

16 (20,25%)

63 (79,75%)

79 (26,25%)

43, 97±18,04

Повышенный уровень ИМТ

(23 и выше)

63 (30,88%)

141 (69,12%)

204 (67,77%)

44, 19±17,95

Примечание: SD – стандартное отклонение

Анализ распределения индивидов из группы с повышенным уровнем ИМТ в зависимости от пола и степени ожирения представлен в таблице 5.

Наибольшее число индивидов –105 (51,72%) человек – составили группу с ожирением 2-й степени, в которой, так же как и для лиц с низкими или нормальными показателями ИМТ, отмечалось преобладание лиц женского пола – 55,32% (р=0,046). Анализ распределения индивидов с различной степенью ожирения в зависимости от возраста не продемонстрировал значимых различий.

Таблица 5

Характеристика исследованной выборки в зависимости от степени ожирения

Показатели ИМТ

Мужчины, n=63

Женщины,

n=141

Общее количество,

n=204

Средний возраст,

лет±SD

Степень предожирения

(23–24,9)

11 (17,46%)

23 (16,31%)

34 (16,26%)

43,49±17,96

Ожирение 1-й степени (25–29,9)

25 (39,68%)

40 (28,37%)

65 (32,02%)

44,48±17,96

Ожирение 2-й степени (30 и выше)

27 (42,86%)

78 (55,32%)

105 (51,72%)

44,6±17,98

Примечание: SD – стандартное отклонение

Результаты сравнительного анализа распределения генотипов и аллелей исследуемого полиморфизма в группах с различным уровнем ИМТ представлены в таблице 6. Анализ показал, что значимые различия в распределении частоты генотипов и аллелей были установлены при сравнении показателей группы с недостаточным уровнем ИМТ и группой с избыточным уровнем ИМТ. Так, группа с низким уровнем ИМТ характеризовалась преобладанием гомозиготного генотипа АА (16,67%) по сравнению с группой с избыточным уровнем ИМТ, в которой данный генотип встречался лишь в 0,98% случаев (р=0,000). Распределение аллелей характеризовалось преобладанием аллеля G, который встречался с высокой частотой как в группе с низкими, так и в группе с высокими показателями ИМТ (77,78% и 89,95% соответственно). Так как значимых различий по частоте аллеля А между группами с низким и нормальным уровнем ИМТ выявлено не было, было принято решение об объединении показателей данных групп с последующим сравнением полученных показателей с показателями группы с высокими уровнем ИМТ. Установлено, что аллель А в группе с низким и нормальным уровнем ИМТ встречался в 2 раза чаще (22,22%) по сравнению с группой с высокими показателями ИМТ (10,05%). Анализ распределения генотипов и аллелей в зависимости от пола и уровня ИМТ не выявил достоверных различий.

Таблица 6

Распределение генотипов и аллелей полиморфизма rs27072 гена SLC6A3/DAT1 в зависимости от показателей ИМТ

rs27072

гена SLC6A3/DAT1

Низкий уровень ИМТ (ниже 18,5),

n=18

Нормальный уровень ИМТ

(18,6–22,9),

n=79

Повышенный уровень ИМТ

(23 и выше),

n=204

АА

3 (16,67%)

2 (2,53%)

2 (0,98%)

АG

2 (11,11%)

11 (13,92%)

37 (18,14%)

GG

13 (72,22%)

66 (83,54%)

165 (80,88%)

Заключение

Таким образом, в результате впервые проведенного в якутской популяции исследования ассоциации полиморфизма rs27072 гена SLC6A3/DAT1 с показателями массы тела нами установлено, что популяционная выборка характеризовалась преобладанием индивидов с избыточной массой тела как среди лиц мужского, так и женского пола. Лица с показателями ИМТ ниже нормы встречались только среди женщин. Анализ возрастных показателей и показателей ИМТ в зависимости от пола не выявил достоверных различий как между группами мужчин и женщин, так и для каждой из них. Также установлено, что большинство участников исследования не соблюдают режим питания и рекомендуемые объемы пищи. Более половины опрошенных испытывают удовольствие от приема пищи и прибегают к дополнительному приему пищи при стрессовой ситуации или плохом настроении, предпочитая высококалорийную пищу.

Молекулярно-генетический анализ полиморфизма rs27072 гена SLC6A3/DAT1 продемонстрировал следующие особенности изученной популяции: популяция якутов характеризуется значительным преобладанием носителей аллеля G вне зависимости от пола и показателей ИМТ. Достоверное преобладание носителей аллеля А получено для группы с низким и нормальным уровнем ИМТ по сравнению с частотой данного аллеля в группе с избыточной массой тела. Таким образом, можно предположить, что носительство аллеля А полиморфизма rs27072 гена SLC6A3/DAT1 выполняет протективную функцию в отношении развития избыточной массы тела в популяции якутов.

Исследование было проведено в рамках НИР «Изучение генетической структуры и груза наследственной патологии популяций Республики Саха (Якутия)».


Библиографическая ссылка

Соловьева Н.А., Дьяконова А.Т., Павлова Н.И., Куртанов Х.А., Соловьева Ю.А., Александрова Т.Н. ВКЛАД ГЕНА ДОФАМИНТРАНСПОРТНОГО БЕЛКА SLC6A3/DAT1 В ФОРМИРОВАНИЕ ИЗЫТОЧНОЙ МАССЫ ТЕЛА В ЯКУТСКОЙ ПОПУЛЯЦИИ // Современные проблемы науки и образования. – 2019. – № 4.;
URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=29068 (дата обращения: 17.11.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074