Abstract

Concluzie: Variantele genei MC4R sunt destul de frecvente la obezitatea infantilă la populația turcă. Screening-ul variantelor în MC4R gena este necesară la pacienții cu obezitate severă la debutul copilariei. La astfel de pacienți, comorbiditățile obezității pot fi observate încă din primii ani.

variante

Ce se știe
• Frecvența mutațiilor MC4R la pacienții obezi a fost de aproximativ 0-6,3%.
Ce mai e nou
• La populația pediatrică obeză din Turcia, spre deosebire de alte țări europene, variantele genei MC4R sunt destul de frecvente, deoarece am găsit o rată a variantelor de 8,6%
• Credem că este necesar să se verifice variantele genei MC4R la pacienții cu obezitate severă la debutul copilariei și care au avut obezitate la debut precoce la cel puțin una dintre rudele lor de gradul I din populația turcă.

Introducere

Obezitatea este o epidemie mondială, cu rate aproape dublate în ultimii 30 de ani [1]. Deși cauza majoră care conduce la obezitate este supraevaluarea, există o dovadă considerabilă a unei contribuții genetice semnificative la reglarea greutății corporale. În 1998, MC4R s-a raportat că variantele sunt asociate cu obezitatea umană moștenită în mod dominant [2].

MC4R codifică o proteină numită receptor de melanocortină 4, care se găsește în principal în hipotalamus și este responsabilă pentru controlul apetitului și sațietății. Codifică proteina MC4R, un receptor cuplat cu proteina G care leagă hormonul de stimulare a α-melanocitelor (α-MSH). La modelele murine, s-a constatat că receptorii MC4 sunt implicați în comportamentul de hrănire, reglarea metabolismului, comportamentul sexual și funcția erectilă masculină [3]. În modelele animale, ștergerea MC4R duce, de asemenea, la hiperfagie și la creșterea grăsimii corporale, ducând în cele din urmă la steatoză hepatică fără dietă aterogenă [4].

De la primele variante din MC4R la oamenii obezi au fost raportate acum peste 20 de ani, mai multe grupuri au raportat variantele secvenței în MC4R la diferite populații. Pe baza studiilor și observațiilor, MC4R variantele par a avea o penetranță incompletă și un anumit grad de codominanță. Persoanele care prezintă variante patogene prezintă un risc crescut de 4,5 ori de a dezvolta obezitate în comparație cu persoanele care nu au purtător [5].

Există o mare variație a frecvenței variantelor între diferite studii, variind de la 0,5 la 8,5% [2, 6]. Până în prezent au fost identificate mai mult de 200 de variante, în principal variante heterozigote dominante cu acțiune dominantă [7]. Variantele heterozigote se găsesc și la 2-5% dintre subiecții cu obezitate pediatrică extremă, făcând din aceasta cea mai comună formă genetică de obezitate în grupa de vârstă pediatrică [8, 9]. Homozigot MC4R variante au fost identificate și la descendenți din familii consanguine [9, 10].

În acest studiu, screeningul MC4R a fost descrisă secvența de codare a copiilor și adolescenților obezi turci care au obezitate cu debut precoce. Obiectivele prezentului studiu au fost (i) determinarea frecvenței MC4R variante într-o cohortă de copii și adolescenți obezi clinic turci și (ii) să caute variante în regiunea promotorului MC4R. În plus, a fost furnizată o listă a tuturor variantelor descrise în literatură, care vor ajuta la interpretarea variantelor găsite într-un cadru de diagnostic.

Material și metodă

O sută treizeci și nouă de copii și adolescenți (57 de fete/82 de băieți) a căror creștere în greutate a început înainte de vârsta de 5 ani, care s-au prezentat la Departamentul de Endocrinologie Pediatrică și Genetică Medicală al Facultății de Medicină a Universității Ege și care au avut o istorie de debut precoce obezitatea la cel puțin una dintre rudele lor de gradul I au fost incluse în studiu. Obezitatea este definită ca indicele de masă corporală (IMC) de ≥ 95 percentilă și extrem de obeză este definită dacă IMC ≥ 120% din 95 percentilă sau ≥ 35 kg/m 2 [11]. Copiii care au sindroame genetice asociate cu obezitatea și întârzierea mintală sau care iau medicamente care promovează schimbări în comportamentul alimentar sau în greutate au fost excluși din studiu. Regiunea de codificare a MC4R gena a fost secvențiată prin utilizarea sistemului de secvențiere de generație următoare Illumina MiSeq.

Examinările fizice ale cazurilor au fost efectuate de un endocrinolog cu experiență și au fost înregistrate în formularul de date al pacientului. Înălțimea a fost măsurată ca cel mai apropiat 0,5 cm prin stadiometru. Greutatea corporală a fost măsurată cu ajutorul unui cântar electronic sensibil la cel mai apropiat 100 g. IMC a fost calculat ca kg/m 2. Greutatea corporală, înălțimea și scorurile SD ale IMC au fost calculate utilizând referințe antropometrice naționale turcești [12]. Valorile tensiunii arteriale peste percentila 95 în funcție de vârstă, sex și înălțime au fost acceptate ca hipertensive [13]. Glucoza din sânge, insulina și nivelurile serice de lipide măsurate la internare în timpul postului de dimineață au fost înregistrate din datele fișierului. Evaluarea modelului de homeostazie care arată rezistența la insulină este calculată prin următoarea formulă: valoarea rezistenței la insulină (HOMA-IR) = glicemie la jeun (mg/dl) × 0,055 × insulină la jeun (mIU/ml)/22,5. Într-o analiză sistemică care a inclus 8732 de copii și adolescenți, valoarea HOMA-IR asociată cu sindromul metabolic variază de la 2,30 la 3,54 [14]. Valoarea limită de 3,16 a fost aleasă în conformitate cu studiile anterioare la copii și adolescenți obezi [15,16,17,18]. Au fost obținute consimțământuri scrise de la toți participanții. Acest studiu a fost aprobat de Comitetul de Etică al Universității Ege.

Analiza genetică

Diagnosticul molecular al ADN-ului a fost izolat dintr-o probă de sânge de 200 μl folosind QIAamp DNA Mini Blood QIAcube Kit și un instrument QIAcube (QIAGEN, Hilden, Germania) conform specificațiilor producătorului. Întreaga secvență de codificare a MC4R gena (NM_ * 155541) a fost amplificată și secvențiată pe PCR pe sistemul Illumina MiSeq folosind kitul de reactivi V2 de 300 de cicluri. Apelarea la bază și alinierea secvenței au fost efectuate utilizând software-ul încorporat MISEQ 4 REPORTER.

Grundurile utilizate au fost MC4R-F (5′-ATCAATTCAGGGGGACACTG 3 ′) și MC4R-R (5′-GGCCATCAGGAACATGTGGA-3 ′) pentru MC4R secvențierea genelor.

Toate variantele din MC4R genă cu o frecvență mai mică de 0,5% în bazele de date publice (de exemplu, NCBI dbSNP build141 [19], 1000 Genomes Project [20], Exome Aggregation Consortium (ExAC) [21], NHLBI Exome Sequencing Project (ESP) și Exome Variant Server [22]) au fost selectate. Predicția efectelor dăunătoare potențiale ale variantelor asupra activității proteinelor cu diferiți algoritmi a fost identificată folosind mai multe instrumente de predicție in silico, cum ar fi MutationTaster [23] și SIFT [24]. Variantele au fost evaluate de VarSome [25], scorurile de conservare evolutivă [24] determinate și variantele clasificate în conformitate cu recomandările ACMG [26].

analize statistice

Analiza statistică a datelor a fost efectuată utilizând SPSS 21.0 (Chicago, IL, SUA). Mann-Whitney U-testul și testul chi-pătrat au fost utilizate pentru a compara variabilele numerice și respectiv categorice. A p valoarea

Rezultate

Vârsta medie de admitere a 139 de cazuri incluse în studiu a fost de 7,3 ± 3,7 ani (între 1,3 și 15 ani), înălțimea medie a SDS a fost de 1,4 ± 1,1, IMC mediu a fost de 39,2 ± 8,9 kg/m2 și IMC mediu a fost de 3,6 ± 0,7 SD. În timp ce 118 (85%) cazuri au fost în perioada prepubertală, 21 (15%) cazuri au fost în perioada pubertală. Vârsta debutului obezității a fost constatată la 3,2 ± 2,1 ani în grupul de studiu. Greutatea medie la naștere a fost de 3546 ± 746 g.

Au fost identificate șapte variante diferite la 12 pacienți, oferind o rată de detectare a variantelor de 8,6%. Dintre acestea, 5 au fost identificate anterior variante missense p.N274S, p.S136F, p.V166I, p.R165W și p.I291SfsX10. Varianta p.N274S identificată anterior a fost cea mai frecventă variantă detectată și a fost găsită în 4 cazuri din familii diferite. Au fost găsite două variante noi: p.M200del și p.S188L. Prin utilizarea software-ului de analiză in silico, s-a prezis că aceste noi variante cauzează boli (Tabelul 1).

Vârsta debutului obezității sa dovedit a fi mai mică în cazurile de purtător variante (2,2 ± 1,1 față de 4,7 ± 2,9 ani, p = 0,01). Nu s-a găsit nicio diferență semnificativă statistic între cazurile cu și fără variantă în ceea ce privește vârsta, înălțimea SDS, IMC, IMC SDS, tensiunea arterială, valorile glucozei în je în ser și valorile lipidelor. Valoarea HOMA-IR a fost mai mare în varianta grupului purtător (5,4 ± 1,8 vs 3,9 ± 2,6, p = 0,04) (Tabelul 2). Nu s-a găsit nicio diferență semnificativă între grupuri în ceea ce privește tensiunea arterială și nivelul lipidelor serice.

În grupul purtător de variante, media IMD SDS a fost găsită ca 3,8 ± 1,5 SDS. În timp ce rezistența la insulină a fost găsită în 11 (91,6%) cazuri, acanthosis nigricans a fost găsită în 3 (25%) cazuri, steatoza hepatică în 5 (41,6%) cazuri, tulburări psihiatrice în 2 (16,6%) cazuri și creșterea TSH în 2 (16,6%) cazuri. Tensiunea arterială crescută a fost observată într-un singur caz. Diabetul nu a fost detectat la niciun pacient.

Varianta homozigotă p.I291Sfs * 10 care a determinat formarea codonului de stop care a dus la schimbarea cadrului a fost detectată la un pacient de sex masculin în vârstă de 2 ani (pacientul 5) și a crescut pofta de mâncare și creșterea în greutate din a șasea lună de viață. Valoarea IMC SDS a acestui caz a fost de 7,3 SD (obezitate severă). Sa demonstrat că mama pacientului are o variantă heterozigotă (IMC SDS a mamei, 1,5 SD) și nu a putut fi prelevată nicio probă de la tată. S-a decis că varianta a fost patologică deoarece varianta a provocat codonul stop și a avut o corelație cu boala în programele in silico.

Un pacient (pacientul 12) internat la noi cu obezitate severă avea varianta p.N274S și avea, de asemenea, hepatosteatoză, creștere a hormonului stimulator tiroidian (TSH) (5,19 mIU/L), hipertensiune sistolică și diastolică non-dipper și rezistență la insulină . În timpul urmăririi datorate creșterii rapide în greutate și tulburării depresive majore, chirurgia gastrectomiei mânecii a fost efectuată la vârsta de 16 ani (175 kg + 5,64 SDS; 194 cm + 3,15 SDS; IMC, 46,5 + 3,76 SDS). Tabelul 1 prezintă datele clinice, comorbiditățile și caracteristicile genetice ale cazurilor cu MC4R variante genetice.

Discuţie

Beckers S și colab. [33] a raportat frecvența polimorfismului într-o cohortă care include 123 de copii și adolescenți obezi ca 3,25% și aceștia nu au detectat patogene MC4R variantă în orice caz. Cu toate acestea, în studiul lor, grupul eșantion a fost format doar din pacienți obezi și nu a discriminat nici o obezitate cu debut precoce. Farooqi și colab. [10] a examinat secvența de nucleotide a MC4R genă la 500 de indivizi cu obezitate severă la debutul copilariei. Dintre aceștia 29 de indivizi (5,8%) au avut variante patogene în MC4R: 23 au fost heterozigoți și 6 au fost homozigoti. Motivul acestor diferențe de frecvență în literatură se poate datora diferitelor criterii de incluziune a studiilor sau diferite origini etnice.

Homozigot sau heterozigot compus MC4R variantele sunt asociate cu obezitate mai severă decât forma heterozigotă, dezvăluind un mod de moștenire codominant [34]. Mai puțin de 20 de cazuri de homozigot, MC4R în literatura de specialitate au fost raportate variante. În studiul de față, obezitatea extremă a unui pacient a fost secundară variantei homozigote p.I291Sfs * 10 în MC4R genă. În studiul lui Tunç și colab. [28], IMC SDS a unui caz de indice în vârstă de 6 ani având formă heterozigotă din aceeași variantă a fost dat ca 3.01. Pe de altă parte, în prezentul studiu, cazul cu variantă homozigotă a fost de 2 ani și sever obez cu IMC SDS de 7,3 la o vârstă mai timpurie.

La pacienții cu MC4R variante, rezistența la insulină este de așteptat din primii ani de viață din cauza hiperfagiei și a obezității cu debut precoce. În studiul de față, s-a constatat că 91,6% din cazurile cu MC4R varianta a avut rezistență la insulină, care a fost dovedită de laborator. Valorile HOMA-IR au fost statistic mai mari în cazurile cu variantă comparativ cu cazurile fără variante. Chiar dacă Tunç și colab. [31] au raportat că nu a existat rezistență la insulină în grupul lor de studiu, valorile insulinei la jeun au fost mediane de 22,4 ± 7,5 mIU/L, ridicate pentru referințele de vârstă (0-17 mIU/L). Studiile anterioare au raportat, de asemenea, prezența rezistenței la insulină în cazurile cu MC4R variante [10, 35]. La 1362 copii indieni, polimorfismul MC4R rs12970134 este, de asemenea, legat de rezistența crescută la insulină [36]. În cadrul variantelor de cazuri purtătoare din prezentul studiu, rezistența la insulină a fost determinată încă de la 2 ani. Din acest motiv, cazurile cu MC4R varianta trebuie monitorizată pentru rezistența la insulină și complicațiile asociate de la vârste mai mici.

Există un număr limitat de studii care arată corelația dintre MC4R și axul hipotalamo-hipofiză-tiroidiană. În timp ce nivelurile de T4 fără ser au fost normale în toate cazurile din grupul de eșantion, creșterea TSH izolat a fost observată în două cazuri, iar valorile TSH au fost cuprinse între 5,2 și 7,3 mIU/L în urmărirea unui caz cu niveluri normale de anticorpi, ultrasonografie tiroidiană și excreție de iod în urină. Nu s-a observat scăderea T4 liberă sau hipotiroidism aparent. În studiul anterior realizat de Farooqi S și colab. [10], creșterea izolată a TSH a fost raportată la 1 din 29 de pacienți cu MC4R variantă. În studiul realizat de Huszar D și colab. [37] la șoareci knockout MC4R, nu s-a găsit nicio corelație între molecula MC4R și axa tiroidiană. Vella KR și colab. [38] au arătat în studiul lor că șoarecii cu deficit de neuropeptidă-Y și MC4R au afectat suprimarea hormonului care eliberează tirotropina, TSH și suprimarea hormonului tiroidian în zonele hipotalamo-hipofizare și, de asemenea, neuropeptida-Y și MC4R au fost necesare pentru metabolismul hepatic al T4. Sunt necesare studii suplimentare cu privire la efectul moleculei MC4R asupra axei hipotalamo-hipofizo-tiroidiene, care are și efect asupra metabolismului energetic.

S-a raportat o corelație semnificativă între obezitate/supraponderalitate și unele tulburări psihiatrice, în special tulburarea de hiperactivitate cu deficit de atenție și depresie. Acest lucru a sugerat că aceste două condiții ar putea împărtăși căi moleculare comune în ciuda eterogenității lor. Cu toate acestea, patogeneza acestor corelații nu este cunoscută în mod clar [39, 40]. Agranat-Meged A și colab. [40] a sugerat că tulburarea de hiperactivitate cu deficit de atenție a fost statistic semnificativ mai frecventă în cazurile cu variantă C271R în MC4R genă. În studiul lor, Mergen și colab. [41] a prezentat o tulburare psihiatrică bipolară la o pacientă de sex feminin care avea varianta heterozigotă p.N274S. În seria curentă, un pacient de sex masculin în vârstă de 8,5 ani a avut un istoric de urmărire de 1 an pentru izolarea socială din cauza diagnosticului de depresie de către un psihiatru de copil și adolescent. Un pacient cu varianta p.N274S și obezitate morbidă a avut, de asemenea, tulburare depresivă majoră și a fost internat într-o clinică de psihiatrie pentru adolescenți din cauza depresiei majore. Dacă aceste două condiții pot fi secundare obezității, entitate clinică separată sau secundare variantei în MC4R genă, nu a fost încă pe deplin explicată [42,43,44]. Sunt necesare studii suplimentare în acest domeniu.

Mai mult, o mulțime de studii farmacologice sunt în curs în tratamentul obezității. Setmelanotide (MC4R agonist) tratament în MC4R variante de purtători a fost investigată într-un studiu randomizat, dublu-orb, controlat cu placebo, de fază Ib. După 28 de zile, s-a observat o diferență medie în pierderea în greutate de 0,6 kg/săptămână MC4R variante purtătoare comparativ cu grupul scăzut cu placebo [45]. Ca rezultat, detectarea pacienților purtători varianți poate fi, de asemenea, importantă pentru șansa de tratament în viitorul apropiat.

In concluzie, MC4R variantele genetice sunt destul de frecvente la obezitatea cu debut precoce în copilărie la populația turcă. Este necesar să selectați variantele în MC4R genă la pacienții cu obezitate severă la debutul copilariei. Cazuri cu MC4R variantele ar trebui urmărite îndeaproape pentru complicațiile obezității și comorbiditățile de la vârste mici.

Abrevieri

Indicele de masa corporala

Evaluarea modelului homeostaziei-rezistența la insulină