Co geny mają wspólnego z otyłością?
Otyłość jest wynikiem przewlekłego braku równowagi energetycznej u osoby, która konsekwentnie przyjmuje więcej kalorii z pożywienia i napojów niż jest potrzebne do zasilania metabolizmu i funkcji fizycznych organizmu. Szybko rosnąca częstość występowania otyłości w populacji w ostatnich dziesięcioleciach została przypisana „obesogennemu” środowisku, które oferuje łatwy dostęp do wysokokalorycznej żywności, ale ogranicza możliwości aktywności fizycznej. Epidemię otyłości można uznać za zbiorową reakcję na to środowisko. Otyłość jest ważnym problemem zdrowia publicznego, ponieważ zwiększa ryzyko rozwoju cukrzycy, chorób serca, udaru mózgu i innych poważnych chorób.
Nawet w środowisku obesogennym nie każdy staje się otyły. Przed erą badań genomowych, badania członków rodzin, bliźniąt i osób adoptowanych stanowiły pośredni dowód naukowy na to, że znaczna część różnic w wadze wśród dorosłych jest spowodowana czynnikami genetycznymi. Na przykład w jednym z kluczowych badań, w którym porównano wskaźnik masy ciała (BMI) bliźniąt wychowywanych razem lub osobno, stwierdzono, że czynniki dziedziczne miały większy wpływ niż środowisko dzieciństwa.external icon
Jeden gen czy wiele?
Rzadko otyłość występuje w rodzinach zgodnie z wyraźnym wzorcem dziedziczenia spowodowanym zmianami w pojedynczym genie. Najczęściej wymienianym genem jest MC4R, który koduje receptor melanokortyny 4. Zmiany w MC4R, które zmniejszają jego funkcję, występują u niewielkiego ułamka (<5%) osób otyłych w różnych grupach etnicznych. Dzieci dotknięte tą chorobą odczuwają ogromny głód i stają się otyłe z powodu ciągłego objadania się (hiperfagia). Do tej pory rzadkie warianty w co najmniej dziewięciu genach zostały przypisane do otyłości jednogenowej (monogenowej).
W większości przypadków otyłości nie można zidentyfikować pojedynczej przyczyny genetycznej. Od 2006 roku w badaniach asocjacyjnych obejmujących cały genom znaleziono ponad 50 genów związanych z otyłością, z których większość ma bardzo mały wpływ. Kilka z tych genów posiada również warianty, które są związane z otyłością monogenową, zjawisko, które zaobserwowano w wielu innych powszechnych schorzeniach. Większość otyłości wydaje się być wieloczynnikowa, to znaczy jest wynikiem złożonych interakcji pomiędzy wieloma genami i czynnikami środowiskowymi.
Jak geny kontrolują równowagę energetyczną?
Mózg reguluje przyjmowanie pokarmu poprzez reagowanie na sygnały otrzymywane z tkanki tłuszczowej (adipose), trzustki i przewodu pokarmowego. Sygnały te są przekazywane przez hormony – takie jak leptyna, insulina i grelina – oraz inne małe cząsteczki. Mózg koordynuje te sygnały z innymi danymi wejściowymi i odpowiada, wydając organizmowi polecenia: albo jeść więcej i zmniejszyć zużycie energii, albo zrobić coś przeciwnego. Geny są podstawą sygnałów i reakcji, które kierują przyjmowaniem pokarmu, a niewielkie zmiany w tych genach mogą wpływać na poziom ich aktywności. Niektóre geny z wariantami, które zostały powiązane z otyłością, wymieniono w tabeli.
Energia ma kluczowe znaczenie dla przetrwania. Ludzka regulacja energii jest nastawiona na ochronę przed utratą wagi, a nie na kontrolę przyrostu masy ciała. Hipoteza „oszczędnego genotypu” została zaproponowana, aby pomóc wyjaśnić tę obserwację. Sugeruje ona, że te same geny, które pomogły naszym przodkom przetrwać sporadyczne klęski głodu, są obecnie kwestionowane przez środowiska, w których żywność jest obfita przez cały rok.
Jak ta wiedza może pomóc zdrowiu publicznemu?
Publiczne wysiłki zdrowotne mające na celu zapobieganie otyłości koncentrują się na strategiach promujących zdrowe odżywianie i zachęcających do aktywności fizycznej. Strategie te są stosowane na poziomie społeczności, na przykład poprzez zwiększanie dostępności zdrowej żywności i napojów w szkołach i innych miejscach użyteczności publicznej. Takie strategie odnoszą sukces, gdy wiele osób reaguje pozytywnymi zmianami w zachowaniu.
Systematyczny przegląd informacji o ponad 200 000 dorosłych wykazał, że nosiciele wspólnego wariantu genu FTO, najbardziej konsekwentnie związanego z otyłością, byli w stanie zmniejszyć ryzyko poprzez aktywność fizyczną.ikona zewnętrzna Świadomość, że nasze działania mogą coś zmienić, jest ważna.
Kilka nowych kierunków
Epigenetyka. Narażenia środowiskowe w krytycznych okresach rozwoju człowieka mogą powodować trwałe zmiany w aktywności genów bez zmiany sekwencji samego genu. Badanie tych „epigenetycznych” efektów obejmuje pomiar chemicznych modyfikacji DNA, RNA lub związanych z nimi białek, które wpływają na ekspresję genów. Chociaż epigenetyka może pomóc wyjaśnić, jak wczesne narażenia, takie jak karmienie niemowląt, wpływają na otyłość u dorosłych, badania epidemiologiczne wykorzystujące te techniki są wciąż na wczesnym etapie.
| Gene symbol | Gene name | Gene product’s role in energy balance |
|---|---|---|
| ADIPOQ | Adipocyte-, C1q-, and collagen domain-containing | Produced by fat cells, adiponectin promotes energy expenditure |
| FTO | Fat mass- and obesity-associated gene | Promotes food intake |
| LEP | Leptin | Produced by fat cells |
| LEPR | Leptin receptor | When bound by leptin, inhibits appetite |
| INSIG2 | Insulin-induced gene 2 | Regulation of cholesterol and fatty acid synthesis |
| MC4R | Melanocortin 4 receptor | When bound by alpha-melanocyte stimulating hormone, stimulates appetite |
| PCSK1 | Proprotein convertase subtilisin/kexin type 1 | Regulates insulin biosynthesis |
| PPARG | Peroxisome proliferator-activated receptor gamma | Stimulates lipid uptake and development of fat tissue |
For additional information about genes that have been studied for association with obesity, visit the HuGE Navigator.
Additional reading:
- Herrera BM, Keildson S, Lindgren CM. Genetics and epigenetics of obesityexternal icon. Maturitas. 2011 May;69(1):41-9.
- Thompson AL. Developmental origins of obesity: Early feeding environments, infant growth, and the intestinal microbiomeexternal icon. Am J Hum Biol. 2012 May;24(3):350-60.
Links
Centers for Disease Control and Prevention
- Obesity and Genetics, Office of Public Health Genomics, CDC
- Obesity and Genetics: What We Know, What We Don’t Know and What It Means
- Overweight and Obesity, Centers for Disease Control and Prevention, CDC
Other health organizations
- Obesity Preventionexternal icon
- Dietary guidelinesexternal icon
- Obesity guidelinesexternal icon
