Pnpla3

Pnpla3

Hepatic Fat Accumulation Is Modulated by the Interaction between the rs738409 Variant in the PNPLA3 Gene and the Dietary Omega6/Omega3 PUFA Intake
Источник: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3357343/

Задуманные и разработанные эксперименты: NS SC. Выполнены эксперименты: MS GK KM MMS BP. Проанализированы данные: NS MS GK. Используемые реагенты / материалы / инструменты анализа: SC NS KM MMS GK MS BP. Написал документ: SC NS.

Один нуклеотидный полиморфизм (SNP), rs738409, в гене пататина, подобном фосфолипазе 3 (PNPLA3), недавно был связан с увеличением уровней стеатоза печени и уровня ALT у взрослых и детей. Учитывая потенциальную роль PNPLA3 в развитии жировой печени, мы стремились выяснить, может ли быть изменено влияние генотипа PNPLA3 на печеночный жир у страдающих ожирением молодых людей такими факторами питания, как потребление омега полиненасыщенных жирных кислот (PUFA).

Мы изучили 127 детей и подростков (56 мальчиков, 71 девочка, 58 кавказцев, 30 афроамериканцев и 39 латиноамериканцев, средний возраст 14,7 ± 3,3, средний ИМТ 30,7 ± 7,2). Диетический состав оценивали по системе данных о питательных веществах для исследований (версия NDS-R 2011). Пациенты прошли МРТ-исследование для оценки содержания жира в печени (HFF%), измерения ALT и генотипирования SNP rs738409 путем автоматического секвенирования.

Как отмечалось ранее, уровни HFF% и ALT варьировались в зависимости от генотипа в каждой этнической группе. Уровни ALT и HFF% были в значительной степени подвержены влиянию взаимодействия между генотипом и отношением PUFA-омега-6 / омега-3 (n-6 / n-3), p = 0,003 и p = 0,002 соответственно. Уровни HFF% и ALT были, по сути, связаны с потреблением n-6 / n-3 только у субъектов гомозиготы для G-аллеля rs738409 (r2 = 0,45, p = 0,001 и r2 = 0,40, p = 0,006, соответственно ).

Эти данные свидетельствуют о том, что связь высокой диетической n-6 / n-3 PUFA с жировой печенью и повреждением печени у тучных юношей может быть обусловлена ​​предрасполагающим генотипом.

Безалкогольная жирная болезнь печени (NAFLD) появляется как одно из наиболее распространенных осложнений детского ожирения. Он связан с и прогнозирует метаболический синдром, независимо от общего ожирения [1]. В последнее время было обнаружено, что не синонимичный SNP (rs738409), характеризующийся замещением C-G, кодирующим замещение изолейцина метионином в положении 148 аминокислоты в гене пататина, такой как ген фосфолипазы 3 (PNPLA3), связан с печеночным стеатозом в многоэтническая когорта взрослых [2], а также у детей [3], [4]. Кроме того, было показано, что этот вариант взаимодействует с экологическими стрессорами, такими как ожирение [5], [6] и потребление алкоголя [7], которые вызывают жирную печень. Действительно, эти стрессоры, по-видимому, обнаруживают связь между минорной аллелью rs738409 (G) и травмой печени у популяций, у которых она иначе скрыта [8]. Интересно, что тот же процесс происходит с некоторыми питательными веществами; связь между вариантом PNPLA3, по-видимому, усугубляется общим содержанием углеводов, а также общим потреблением сахара [9].

Недавно были начаты два исследования, определяющие физиологическую роль PNPLA3 и как это влияет на минорный аллель rs738409 [10], [11]. В частности, было показано, что минорный аллель rs738409 связан с уменьшенной гидролитической способностью белка [10] и что свободные жирные кислоты (FFA) потенцируют влияние варианта PNPLA3 rs738409 на накопление внутрипеченочных триглицеридов [11]. Это последнее наблюдение представляет особый интерес, если учесть, что количество и тип FFA, предоставляемых диетой, играют ключевую роль в развитии NAFLD [12]. В недавней литературе указывается, что диетический дисбаланс между омега-6 (n-6) и омега-3 (n-3) полиненасыщенными жирными кислотами (PUFA) приводит к развитию неблагоприятного сердечно-сосудистого и метаболического профиля и способствует патогенезу NAFLD [ 13]. Биохимический анализ показал изменение состава длинноцепочечной жирной кислоты печени в сторону увеличения отношения пенициллина n-6 / n-3 [14], а исследования на животных показали, что избыток n-6 PUFA в печени связан с профи -воспалительное состояние [15], [16] и повышенный липогенез, приводящий к массивному накоплению жира в печени [17] — [19]. Учитывая эти наблюдения, в настоящем исследовании мы рассмотрели, может ли зависимость между диетическим составом в отношении PUFA n-6 / n-3 и МРТ измерять накопление печеночного жира на отдельном генотипе PNPLA3 rs738409.

Мы изучили 127 детей и подростков (56 мальчиков, 71 девочка, 58 кавказцев, 30 афроамериканцев и 39 латиноамериканцев, средний возраст 14,7 ± 3,3, средний ИМТ 30,72 ± 7,23) из района Нью-Хейвен (Нью-Хейвен, штат Коннектикут), набранных из Йельского университета Педиатрическая клиника ожирения. Результаты теста на толерантность к глюкозе в полости рта, проведенного, как описано ранее [3], показали, что 97 (76%) имели нормальную толерантность к глюкозе (NGT), 27 (21%) нарушение толерантности к глюкозе (IGT) и 3 (3%) типа 2 (Т2Д). Исследование было одобрено Комитетом по расследованию человеческих расследований Йельского университета. Письменное согласие родителей и письменное согласие ребенка были получены от всех участников. Все клинические исследования проводились в соответствии с принципами, изложенными в Хельсинкской декларации.

Геномную ДНК экстрагировали из лейкоцитов периферической крови. Вариант PNPLA3 rs738409 был генотипирован с помощью автоматического секвенирования, как сообщалось ранее [3], [20]. Ферменты печени измеряли с использованием стандартных автоматизированных кинетических ферментативных анализов, также ранее сообщавшихся [3], [20].

Состав диетического жира был собран и проанализирован с использованием Системы данных о питании для исследований (версии NDS-R 2006 и 2011), программного обеспечения, разработанного Координационным центром по питанию (NCC) Университета Миннесоты. Субъекты были проинструктированы зарегистрированным диетологом (RD) при заполнении 3-дневной записи еды и посоветовали записать две недели и один выходной день (так как люди обычно едят по-разному в выходные дни). Никакие диетические инструкции не были даны пациентам относительно диетического жира до завершения записей о пищевых продуктах. Субъекты вернули свои записи о пищу в МРТ, где диетолог проверял данные о еде за точность, включая конкретное количество, фирменное наименование продукта или детали метода приготовления (для NDS-R требуется этот метод с несколькими проходами для ввода данных). Окончательные расчеты были завершены с использованием версии NDSR 2011. Отношение между омега-6 (n-6) и омега-3 (n-3) (n-6 / n-3) PUFA было рассчитано путем деления среднего n-6 на среднее n -3 ПНЖК.

Исследования МРТ проводились на системе GE или Siemens Sonata 1.5 Tesla [1], [3], [20]. Измерение содержания жира в печени проводили с помощью МРТ с использованием 2-точечного метода Диксона (2PD), модифицированного Fishbein et al [21]. Используя программную программу MRIcro, было отображено пять областей, представляющих интерес, на каждом изображении, и был зафиксирован уровень интенсивности сигнала в среднем пикселе. Фракция печени (HFF%) была рассчитана в двух экземплярах из данных интенсивности сигнала среднего пикселя по формуле: [(Sin-Sout) / (2 × Sin)] × 100. Параметры изображения включали: размер матрицы = 128 × 256, угол поворота (α) = 30 °, TR = 18 мс, TEs = 2,38 / 4,76 мс нефазный и синфазный, соответственно, ширина полосы = 420 Гц / пиксель , шесть средних, толщина среза = 10 мм, один срез, 2,3 секунды / срез (для 2 точек), время сканирования = 14 секунд при одном дыхании [22].

Валидация быстрой МРТ против 1Н-ЯМР была проведена у 34 худых и страдающих ожирением подростков. Была получена сильная корреляция между двумя методами (r = 0,954, p

Тест на хи-квадрат был использован для оценки того, были ли генотипы в равновесии Харди Вайнберга и для проверки различий в распределении генотипов, а также в отношении пола и категорий распространенности толерантности к глюкозе. Перед анализом данных все переменные были протестированы на предмет нормальности, при этом журнал ненормально распределенных переменных преобразовывался, чтобы лучше аппроксимировать нормальность, за исключением HFF%, для которого использовалось преобразование с квадратным корнем. Различия в антропометрических особенностях и в потреблении пищи среди групп генотипа были испытаны ANOVA; возраст, пол, Z-оценка ИМТ и этническая принадлежность использовались в качестве ковариата, когда это необходимо.

Поскольку основная цель исследования состояла в том, чтобы выяснить, может ли взаимодействие между вариантом rs738409 и n-6 / n-3 PUFA модулировать накопление печеночных жиров у детей и подростков с ожирением, основным результатом исследования был HFF%. Чтобы выяснить, может ли возможное взаимодействие также повлиять на повреждение печени, мы тестировали как вторичный результат уровней ALT. Значения ALT недоступны для 9 предметов (4 CC, 3 CG и 2 GG). Чтобы проверить взаимодействие генотипа с диетическим n-6 / n-3 ПНЖК на уровнях HFF% и ALT, были объединены субъекты трех этнических групп, был использован коэффициент регрессии (r2) и генотип был закодирован с 0, 1 или 2, что соответствует числу мелких аллелей, переносимых каждым человеком. В регрессионную модель был добавлен интервал взаимодействия между rs738409 и диетическим потреблением ПНЖК n-6 / n-3, в котором в качестве ковариаций использовались возраст, пол, этническая принадлежность, Z-оценка ИМТ и толерантность к глюкозе. Если не указано иное, для всех исходных данных данных и стандартных отклонений.

Частота малой аллели для rs738409 составляла 0,26 у кавказцев, 0,20 у афроамериканцев и 0,49 у латиноамериканцев (p = 0,01). Частоты аллелей соответствовали тем, которые показаны в аналогичных этнических группах в базе данных частоты аллелей (ALFRED, http://alfred.med.yale.edu), а также в HAPMAP (http: //hapmap.ncbi.nlm.nih. г /). Внутри каждой этнической группы не было доказательств против нулевой гипотезы о том, что распределение генотипов было в равновесии Харди Вайнберга для всех вариантов (все p> 0,05).

В таблице 1 показаны клинические особенности исследуемой популяции по генотипу в каждой этнической группе. Три группы генотипа не отличались по возрасту, полу, значению ИМТ и т. Д. В каждой этнической группе. Как отмечалось ранее, HFF% варьировали среди групп генотипов PNPLA3 rs738409 (кавказцы p = 0,0006, афроамериканцы p = 0,001, латиноамериканцы p = 0,09) [3], и наблюдалась тенденция к увеличению уровней ALT у субъектов, гомозиготных по G аллель.

= Log преобразован и скорректирован по возрасту, полу, BMI, толерантности к глюкозе. ** = Квадратный корень, преобразованный и скорректированный на возраст, пол, ИМТ, толерантность к глюкозе. GT = толерантность к глюкозе. NGT = нормальная толерантность к глюкозе, IGT = нарушение толерантности к глюкозе, T2D = диабет типа 2.

Во всем населении среднее потребление калорий составляло 2377,7 ± 580,9 ккал, среднее потребление n-3 ПНЖК составляло 1,8 ± 1,1 грамма, а среднее потребление n-6 ПНЖК составляло 14,8 ± 7,9 грамма, средний диетический n-6 / n -3 ПНЖК было 8,9 ± 4,2. Не было различий между генотипами потребления энергии (CC 2351,31 ± 537,0 Ккал, CG 2393,64 ± 553,0 Ккал, GG 2444 ± 693,8 ккал, p = 0,82), n-6 ввоз ПНЖК (CC 15,5 ± 8,7 грамма, CG 14,3 ± 6,5 г, GG 13,4 ± 7,9 г, p = 0,51) и n-3 потребления PUFA (CC 1,9 ± 1,3 грамма, CG 1,9 ± 0,8 г, GG 1,4 ± 0,7 г, p = 0,26). Средний диетический n-6 / n-3 PUFA составлял 9,56 ± 5,26 в СС, 7,8 ± 2,9 в CG и 9,1 ± 2,3 в GG (p = 0,10).

Мы наблюдали взаимодействие между вариантом гена PNPLA3 и ПНЖК n-6 / n-3 при влиянии на уровни HFF% (p = 0,002) и ALT (p = 0,003) независимо от возраста, пола, Z-оценки ИМТ, этнической принадлежности и (p = 0,017 и p = 0,016 соответственно). Это взаимодействие было результатом различной степени регрессии между n-6 / n-3 PUFA и HFF% или ALT в группах генотипа. Фактически, была сильная связь в группе GG между n-6 / n-3 PUFA и ALT или HFF% (r2 = 0,40, p = 0,006 и r2 = 0,45, p = 0,001 соответственно), тогда как та же ассоциация была не присутствуют в двух других группах генотипа (CC и CG) (рисунок 1 и рисунок 2).

На рисунке показана разная степень регрессии между HFF% (квадратный корень) и n-6 / n-3 PUFA (log10) в трех генотипах. В группе CC (Panel A) и CG (группа B) не было ассоциации между HFF% и n-6 / n-3 PUFA (r2 = 0,0004, p = 0,86 и r2 = 0,018, p = 0,39 соответственно). Только в группе GG (панель C) наблюдалась сильная связь между HFF% и n-6 / n-3 PUFA (r2 = 0,45, p = 0,001).

На рисунке показана различная степень регрессии между ALT (log10) и n-6 / n-3 PUFA (log10) в трех генотипах. В группе CC (Panel A) и CG (группа B) не было ассоциации между ALT и n-6 / n-3 PUFA (r2 = 0,0006, p = 0,91 и r2 = 0,015, p = 0,21 соответственно). Только в группе GG (панель C) наблюдалась сильная связь между HFF% и n-6 / n-3 PUFA (r2 = 0,40, p = 0,006).

Основным результатом этого исследования является наблюдение взаимодействия между PNPLA3 rs738409 и n-6 / n-3 ПНЖК на содержание жира в печени и уровни ALT. Этот новый вывод помогает объяснить сильную связь между SNP SNS и NAFLD rs738409, который был в значительной степени и неоднократно продемонстрирован [2] — [8], и поднимает новые вопросы о функции самого PNPLA3, а также о его потенциальных последствиях в разработке сердечно-сосудистых заболеваний.

Поскольку связь между PNPLA3 rs738409 и NAFLD была обнаружена [2], несколько исследований пытались разгадать патогенетический механизм, лежащий в основе этой ассоциации. Было высказано предположение, что этот вариант может вызвать усиление функции белка, которое будет действовать как липогенный фактор [24]. Фактически, в то время как выбитые мыши для pnpla3 не показывают увеличения накопления жира в печени по отношению к диким типам [25], [26], введение через вирусные векторы мутированного PNPLA3 придает мышам дикого типа более высокий восприимчивость к жировой печени [24]. Впоследствии было показано, что SREBP-1c, активированный подачей углеводов, транскрипционно активирует pnpla3, а также несколько генов, кодирующих ферменты в пути биосинтеза жирных кислот [23]. Этот механизм также косвенно поддерживается исследованиями, показывающими взаимодействие между потреблением углеводов и PNPLA3 rs738409 в определении развития жировой печени [9]. Единственными данными, которые не соответствуют этой гипотезе, является отсутствие ассоциации варианта PNPLA3 с повышенными триглицеридами плазмы [2], [3].

Наша группа ранее предложила другую механистическую гипотезу, основанную на наблюдении, что субъекты, несущие аллель G, показывают более мелкие подкожные жировые клетки. Поскольку предполагалось, что PNPLA3 является потенциальным фактором роста жировых клеток [3], мы предположили, что у этих пациентов может быть перелив свободных жирных кислот из жировой ткани в печень с учетом меньшей способности их жировых клеток к хранить FFA [3]. Эта гипотеза была основана на небольшой выборке подростков с ожирением; исследования в нокауте животных для гена pnpla3 показали, что pnpla3 не способствует значительному развитию жировых клеток [25].

Возможно, более перспективными являются результаты исследований, посвященных гидролитическому действию PNPLA3, учитывая, что PNPLA3 вместе с ацилглицериновой трансацетилазной активностью также имеет функцию триацилглицерингидролазы [10]. Изучив этот последний механизм, недавно было высказано предположение, что вариант rs738409 может привести к отсутствию гидролитической функции PNPLA3 [10]. В частности, вариант гена, по-видимому, снижает способность белка к гидролизу n-9 около 15% [10]. N-9 представляет собой наиболее распространенные жирные кислоты в рационе, полученные из мяса, оливкового масла, кунжутного масла, миндаля и авокадо, но они также синтезируются исходя из основных полиненасыщенных жирных кислот, таких как n-6 [27]. Совсем недавно другое исследование, проведенное Perttila et al, показало, что присутствие метионина в положении 148 в PNPLA3 усиливает клеточное накопление триглицеридов в присутствии избытка FFA, значительно замедляя гидролиз триглицеридов [11]. Наше наблюдение, по-видимому, согласуется с этими исследованиями животных и in vitro [10], [11], [28], косвенно поддерживая роль PNPLA3 в липидном гидролизе. Фактически, учитывая эти доказательства, можно предположить, что перегрузка n-6 в рационе будет служить как субстратом для новых триглицеридов, а тем временем будет замедлять или замедлять гидролизную функцию PNPLA3. Таким образом, у субъектов, несущих минорный аллель rs738409, тогда как вновь образовавшиеся триглицериды будут стремиться накапливаться в печени, что приводит к стеатозу печени, избыток n-6, не включенный в триглицериды, приведет к чрезмерному синтезу провоспалительных n-6-производных видов, которые, в свою очередь, вызывают второе поражение, ответственное за воспаление, которое ведет к NASH.

Наше наблюдение за взаимодействием между вариантом PNPLA3 rs738409 и высокой ПНЖК n-6 / n-3 предполагает, что мы могли бы обеспечить целенаправленную терапию для субъектов с гомозиготным NAFLD для минорной аллели, либо уменьшая количество диетического n-6, либо альтернативно увеличивая диетические потребление продуктов, богатых n-3 ПНЖК, таких как лосось, тунцовое и льняное масло, или дополнение диеты n-3 ПНЖК. Было показано, что добавка омега-3, путем балансировки ПНЖК n-6 / n-3, эффективна в обращении печеночного стеатоза как у животных, так и у людей [14], [29].

В заключение наши результаты показывают взаимодействие между вариантом PNPLA3 rs738409 и диетическим n-6 / n-3 PUFA в модуляции накопления печеночного жира и повреждением печени у тучных юношей. Результаты исследования порождают новые вопросы о функции самого PNPLA3 и создают новую возможность для целенаправленной терапии у пациентов с NAFLD.

Авторы благодарны пациентам и их семьям, а также Йельскому центру анализа генома (YCGA) и персоналу Йельского центра клинических исследований (YCCI). Никола Санторо лично признательна Сильвии Равере и Татьяне Заяц за их мысли и предложения.

Конкурирующие интересы: авторы заявили, что конкурирующих интересов не существует.

Финансирование: эта работа была поддержана Американской кардиологической ассоциацией (http://www.heart.org/HEARTORG/) (11CRP5620013 до NS) и Национальными институтами здравоохранения (NIH) (гранты R01-HD-40787, R01-HD -28016 и K24-HD-01464) (http://www.nih.gov/) в SC. Финансисты не играли никакой роли в разработке исследований, сборе и анализе данных, решении опубликовать или подготовить рукопись.



Источник: rupubmed.com


Добавить комментарий