Генетичні особливості гормональної регуляції енергетичного обміну (огляд літератури)
Анотація
Резюме: Порушення енергетичного обміну людини та його гормональної регуляції асоціюється з багатьма хронічними захворюваннями. За даними ВООЗ, у світі налічується вже більше 300 млн осіб з ожирінням, в Україні на ожиріння страждають 24,1% населення. Надмірна вага є одним з головних факторів розвитку цукрового діабету 2 типу, серцево-судинних і онкологічних захворювань, патології опорно-рухової і травної системи, а також репродуктивної дисфункції. Ожиріння – мультифакторіальне захворювання. Згідно результатів, представлених у літературі, накопичення жиру в підшкірній і вісцеральної області супроводжується зміною експресії генів, які кодують білки, що регулюють енергетичний обмін. Лептин відноситься до групи гормонів адіпоцитів підшкірної жирової клітковини. Експресія лептину регулюється кількома гормонами, включаючи інсулін та глюкокортикоїди, також голодування призводить до зниження концентрації лептину в плазмі. Лептин призводить до зниження почуття голоду, активує використання жирів в енергетичному обміні і гальмує надмірне накопичення жирових запасів. Резистентність до лептину може бути обумовлена наявністю мутації або поліморфних варіантів в гені його рецептора. Одним з найбільш вивчених і клінічно значущих поліморфних варіантів гена рецептора лептину (LEPR) є заміна глутамінової амінокислоти на аргінін в положенні 223 (Q223R), що призводить до зниження чутливості рецептора до лептину. Мутації в гені проопіомеланокортину (POMC) призводять до ожиріння, яке супроводжується атрофією кори надниркових залоз і множинними порушеннями фізіологічних функцій. Мутації в гені рецептора меланокортину (MC4R) призводять до ожиріння пацієнтів, але забезпечують нормальний статевий розвиток та адекватне функціонування ендокринних залоз. У теперішній час активно розробляються методи боротьби з ожирінням, які засновані на стимуляції функціонування каскадів лептин-залежної сигналізації.
Завантаження
Посилання
Yang, L., & Colditz, G. A. (2015). Prevalence of overweight and obesity in the United States, 2007-2012. JAMA internal medicine, 175(8), 1412-1413.
Skinner, A. C., Ravanbakht, S. N., Skelton, J. A., Perrin, E. M., & Armstrong, S. C. (2018). Prevalence of obesity and severe obesity in US children, 1999–2016. Pediatrics, 141(3), e20173459.
Alamuddin, N., Bakizada, Z., & Wadden, T. A. (2016). Management of obesity. Journal of Clinical Oncology, 34(35), 4295-4305.
Vilchis-Gil, J., Galván-Portillo, M., Klünder-Klünder, M., Cruz, M., & Flores-Huerta, S. (2015). Food habits, physical activities and sedentary lifestyles of eutrophic and obese school children: a case–control study. BMC public health, 15(1), 124.
Popovic-Lipovac, A., & Strasser, B. (2015). A review on changes in food habits among immigrant women and implications for health. Journal of immigrant and minority health, 17(2), 582-590.
Hemmingsson, E. (2018). Early childhood obesity risk factors: socioeconomic adversity, family dysfunction, offspring distress, and junk food self-medication. Current obesity reports, 7(2), 204-209.
Isachenkova, O. G. A. (2015). Eating behavior as an important factor in the development of obesity and comorbid diseases. Obesity and metabolism, 12(4), 14-17.
Nguyen, J. (2018). Childhood Obesity: United States.
Lam, U. (2018). How To Prevent Childhood Obesity.
Blüher, M. (2019). Obesity: global epidemiology and pathogenesis. Nature Reviews Endocrinology, 1.
Oussaada, S. M., van Galen, K. A., Cooiman, M. I., Kleinendorst, L., Hazebroek, E. J., van Haelst, M. M., ... & Serlie, M. J. (2019). The pathogenesis of obesity. Metabolism, 92, 26-36.
Samaras, K., Tevaearai Stahel, H., Goldman, M., le Coutre, J., & Holly, J. M. (2019). With Obesity Becoming the New Normal, What Should We Do?. Frontiers in endocrinology, 10, 250.
American Diabetes Association. (2019). 8. Obesity management for the treatment of type 2 diabetes: Standards of Medical Care in Diabetes—2019. Diabetes Care, 42(Supplement 1), S81-S89.
Ferguson, L. D., & Sattar, N. (2019). Impact of Obesity on Cardiovascular Disease. Obesity: Pathogenesis, Diagnosis, and Treatment, 273-293.
Li, L., Chen, K., Wang, A. P., Gao, J. Q., Zhao, K., Wang, H. B., ... & Yang, L. L. (2019). Cardiovascular disease outcomes in metabolically healthy obesity in communities of Beijing cohort study. International journal of clinical practice, 73(3), e13279.
Snider, A. P., & Wood, J. R. (2019). Obesity Induces Ovarian Inflammation and Reduces Oocyte Quality. Reproduction, 1(aop).
van der Valk, E. S., van den Akker, E. L., Savas, M., Kleinendorst, L., Visser, J. A., Van Haelst, M. M., ... & van Rossum, E. F. (2019). A comprehensive diagnostic approach to detect underlying causes of obesity in adults. Obesity Reviews, 20(6), 795-804.
Leeners, B., Geary, N., Tobler, P. N., & Asarian, L. (2017). Ovarian hormones and obesity. Human reproduction update, 23(3), 300-321.
Hendricks, A. E., Bochukova, E. G., Marenne, G., Keogh, J. M., Atanassova, N., Bounds, R., ... & Muddyman, D. (2017). Rare variant analysis of human and rodent obesity genes in individuals with severe childhood obesity. Scientific reports, 7(1), 4394.
Sáinz, N., Barrenetxe, J., Moreno-Aliaga, M. J., & Martínez, J. A. (2015). Leptin resistance and diet-induced obesity: central and peripheral actions of leptin. Metabolism, 64(1), 35-46.
Hosoi, T., Kohda, T., Matsuzaki, S., Ishiguchi, M., Kuwamura, A., Akita, T., ... & Ozawa, K. (2016). Key role of heat shock protein 90 in leptin‐induced STAT3 activation and feeding regulation. British journal of pharmacology, 173(15), 2434-2445.
Park, H. K., & Ahima, R. S. (2015). Physiology of leptin: energy homeostasis, neuroendocrine function and metabolism. Metabolism, 64(1), 24-34.
Wrann, C. D., Eguchi, J., Bozec, A., Xu, Z., Mikkelsen, T., Gimble, J., ... & Rosen, E. D. (2012). FOSL2 promotes leptin gene expression in human and mouse adipocytes. The Journal of clinical investigation, 122(3).
Mora-Muñoz, L., Guerrero-Naranjo, A., Rodríguez-Jimenez, E. A., Mastronardi, C. A., & Velez-van-Meerbeke, A. (2018). Leptin: role over central nervous system in epilepsy. BMC neuroscience, 19(1), 1-9.
Ahima, R. S., Prabakaran, D., Mantzoros, C., Qu, D., Lowell, B., Maratos-Flier, E., & Flier, J. S. (1996). Role of leptin in the neuroendocrine response to fasting. Nature, 382(6588), 250.
Abella, V., Scotece, M., Conde, J., Pino, J., Gonzalez-Gay, M. A., Gomez-Reino, J. J., ... & Gualillo, O. (2017). Leptin in the interplay of inflammation, metabolism and immune system disorders. Nature Reviews Rheumatology, 13(2), 100.
You, Z. B., Wang, B., Gardner, E. L., & Wise, R. A. (2019). Cocaine and cocaine expectancy increase growth hormone, ghrelin, GLP-1, IGF-1, adiponectin, and corticosterone while decreasing leptin, insulin, GIP, and prolactin. Pharmacology Biochemistry and Behavior, 176, 53-56.
Dodd, G. T., Decherf, S., Loh, K., Simonds, S. E., Wiede, F., Balland, E., ... & Neel, B. G. (2015). Leptin and insulin act on POMC neurons to promote the browning of white fat. Cell, 160(1-2), 88-104.
Zhang, Z. Y., Dodd, G. T., & Tiganis, T. (2015). Protein tyrosine phosphatases in hypothalamic insulin and leptin signaling. Trends in pharmacological sciences, 36(10), 661-674.
Hommel, J. D., Trinko, R., Sears, R. M., Georgescu, D., Liu, Z. W., Gao, X. B., ... & DiLeone, R. J. (2006). Leptin receptor signaling in midbrain dopamine neurons regulates feeding. neuron, 51(6), 801-810.
Tartaglia, L. A., Dembski, M., Weng, X., Deng, N., Culpepper, J., Devos, R., ... & Muir, C. (1995). Identification and expression cloning of a leptin receptor, OB-R. Cell, 83(7), 1263-1271.
dos Santos Rocha, A., de Cássia Ribeiro-Silva, R., Nunes de Oliveira Costa, G., Alexandrina Figueiredo, C., Cunha Rodrigues, L., Maria Alvim Matos, S., ... & Lima Barreto, M. (2018). Food Consumption as a Modifier of the Association between LEPR Gene Variants and Excess Body Weight in Children and Adolescents: A Study of the SCAALA Cohort. Nutrients, 10(8), 1117.
Clement, K., Vaisse, C., Lahlou, N., Cabrol, S., Pelloux, V., Cassuto, D., ... & Basdevant, A. (1998). A mutation in the human leptin receptor gene causes obesity and pituitary dysfunction. Nature, 392(6674), 398.
Ghali, Z. H., Ahmed, I. H., Gorshunska, M. Y., Pоchеrnyaev, A. K., & Atramentova, L. A. (2012). Structure of Ukrainian population on SNP rs1137101 of leptin receptor gene LEPR. The Journal of V.N. Karazin Kharkiv National University. Series: biology, (15), 94-98.
Ahmed, I. H., & Ghali, Z. H. (2017). SNP rs1137101 Leptin Receptor Gene LEPR as a Risk Factor for Type 2 Diabetes. American Scientific Research Journal for Engineering, Technology, and Sciences (ASRJETS), 38(2), 341-347.
Loos, R. J., Lindgren, C. M., Li, S., Wheeler, E., Zhao, J. H., Prokopenko, I., ... & Berndt, S. I. (2008). Common variants near MC4R are associated with fat mass, weight and risk of obesity. Nature genetics, 40(6), 768.
Kühnen, P., Handke, D., Waterland, R. A., Hennig, B. J., Silver, M., Fulford, A. J., ... & Hinney, A. (2016). Interindividual variation in DNA methylation at a putative POMC metastable epiallele is associated with obesity. Cell metabolism, 24(3), 502-509.
Ibars, M., Ardid-Ruiz, A., Suárez, M., Muguerza, B., Bladé, C., & Aragonès, G. (2017). Proanthocyanidins potentiate hypothalamic leptin/STAT3 signalling and Pomc gene expression in rats with diet-induced obesity. International Journal of Obesity, 41(1), 129.
Resende, C. M. M., Durso, D. F., Borges, K. B. G., Pereira, R. M., Rodrigues, G. K. D., Rodrigues, K. F., ... & Alvarez-Leite, J. I. (2018). The polymorphism rs17782313 near MC4R gene is related with anthropometric changes in women submitted to bariatric surgery over 60 months. Clinical Nutrition, 37(4), 1286-1292.
Le Beyec-Le Bihan, J., Poitou-Bernert, C., Karsenty, A., Pelloux, V., Lacorte, J. M., Tounian, P., ... & Dubern, B. (2019, May). Variants in genes of the leptin/melanocortin pathway are involved in 3% of cases of early-onset severe obesity. In 21st European Congress of Endocrinology (Vol. 63). BioScientifica.
Siljee, J. E., Wang, Y., Bernard, A. A., Ersoy, B. A., Zhang, S., Marley, A., ... & Vaisse, C. (2018). Subcellular localization of MC4R with ADCY3 at neuronal primary cilia underlies a common pathway for genetic predisposition to obesity. Nature genetics, 50(2), 180.
Wadden, T. A., & Bray, G. A. (Eds.). (2018). Handbook of obesity treatment. Guilford Publications.
Olson, K. (2017). Behavioral approaches to the treatment of obesity. Rhode Island Medical Journal, 100(3), 21.
Fitzpatrick, S. L., Wischenka, D., Appelhans, B. M., Pbert, L., Wang, M., Wilson, D. K., & Pagoto, S. L. (2016). An evidence-based guide for obesity treatment in primary care. The American journal of medicine, 129(1), 115-e1.
Chao, A. M., Wadden, T. A., Tronieri, J. S., Pearl, R. L., Alamuddin, N., Bakizada, Z. M., ... & Berkowitz, R. I. (2019). Effects of addictive-like eating behaviors on weight loss with behavioral obesity treatment. Journal of behavioral medicine, 42(2), 246-255.
Paz-Filho, G., Mastronardi, C. A., & Licinio, J. (2015). Leptin treatment: facts and expectations. Metabolism, 64(1), 146-156.
Ottaway, N., Mahbod, P., Rivero, B., Norman, L. A., Gertler, A., D’Alessio, D. A., & Perez-Tilve, D. (2015). Diet-induced obese mice retain endogenous leptin action. Cell metabolism, 21(6), 877-882.
Quarta, C., Sánchez-Garrido, M. A., Tschöp, M. H., & Clemmensen, C. (2016). Renaissance of leptin for obesity therapy. Diabetologia, 59(5), 920-927.
Szewczyk‐Golec, K., Woźniak, A., & Reiter, R. J. (2015). Inter‐relationships of the chronobiotic, melatonin, with leptin and adiponectin: implications for obesity. Journal of pineal research, 59(3), 277-291.
Wabitsch, M., Funcke, J. B., Lennerz, B., Kuhnle-Krahl, U., Lahr, G., Debatin, K. M., ... & Fischer-Posovszky, P. (2015). Biologically inactive leptin and early-onset extreme obesity. New England Journal of Medicine, 372(1), 48-54.
Altirriba, J., Poher, A. L., & Rohner-Jeanrenaud, F. (2015). Chronic oxytocin administration as a treatment against impaired leptin signaling or leptin resistance in obesity. Frontiers in endocrinology, 6, 119.
