Türk Obezlerde Genetik Bozukluklar
 

TÜRK OBEZLERDE BETA3 ADRENERJİK RESEPTÖR, UNCOUPLING PROTEİN 1 VE LİPOPROTEİN LİPAZ GEN POLİMORFİZMİ İLE METABOLİK RİSK FAKTÖRLERİNİN İLİŞKİSİ

Beta3 adrenerjik reseptör (B3AR) ve uncoupling protein 1 (UCP1) termogeneziste önemli rol oynar. Bu genlerin çeşitli toplumlarda obezite ile olan birlikteliği gösterilmiştir. Trp 64 Arg polimorfizmi B3AR geninde saptanmıştır ve bu genetik bozukluğun istirahat metabolizma hızında azalmaya neden olduğu Pima yerlilerinde gösterilmiştir (3). Fransızlarda yapılan bir çalışmada da bu gen defektinin kilo almayı artırdığı saptanmıştır (4). Japon ve Finlilerde yapılan çalışmalarda da bu mutasyonun obezite ve insülin rezistansı ile olan birlikteliği gösterilmiştir(5, 6). Ancak diğer bazı çalışmalarda bu birliktelik ortaya konamamıştır (7).
UCP1 geninde ise A-G polimorfizminin kilo alımı üzerine etkili olduğu saptanmıştır (8).
Lipoprotein lipaz (LPL) trigliseritten zengin lipoproteinlerin hidrolizinde rol oynayan önemli bir enzimdir ve ayrıca aktivitesi plazma kolesterol düzeyleriyle pozitif korelasyon gösterir. LPL loküsunda Hind III polimorfizmi ve PvuII polimorfizminin hipertrigliseridemi ve koroner arter hastalığı şiddeti ile ilişkisi gösterilmiştir.
LPL, UCP 1, ve B3AR genlerinin ürünleri metabolik olarak birbiriyle ilişki içindedir. Adipositlerin sempatik stimülasyonu kısmen B3AR yoluyla hem lipolizin aktivasyonu hem de intrasellüler yağ asitlerinin mitokondriyumda kullanımında etkili olur (10). LPL yağ asitlerinin adiposite girmesini ve yağ olarak depolanmayı sağlar.
Türk Kalb Çalışması Türk populasyonunda ölümlerin %37sinden koroner arter hastalığının sorumlu olduğunu göstermiştir (11). O nedenle Türk toplumundaki obezlerde bu genlerdeki polimorfizmin metabolik komplikasyon riski ile olan ilişkisini araştırdık. Bulgularımız bazı spesifik gen allellerinin obezitenin metabolik komplikasyonlarının gelişiminde rol oynadığını ve her bir gen bozukluğunun diğeriyle birlikte olması halinde metabolik komplikasyon gelişme riskinin arttığını göstermiştir.
Çalışmaya 146 obez hasta (83 erkek ve 63 kadın) (BMI> 30 Kg/m2) ve 94 obez olmayan (BMI<25 Kg/m2) sağlıklı kişi (77 erkek ve 17 kadın) katılmıştır.
Obez ve kontrol grubunun klinik ve laboratuvar özellikleri Tablo 6da verilmiştir. Tablodan görüleceği üzere obez hastalarda glukoz, kolesterol ve trigliserid düzeyleri anlamlı olarak yüksektir.
Allel sıklıkları Tablo 7de gösterilmiştir. Her bir allel için dağılım veya gen mutasyon sıklığı obez ve kontrol grubunda benzer bulunmuştur.
Plazma kolesterol düzeyleri ile BMI arasında UCP1 genotipleri açısından ( AA, AG ve GG ) anlamlı bir ilişki bulunmuştur. Ayrıca GG alleli taşıyanlarda (homozigotlar) kolesterol düzeyleri diğerlerine göre (heterozigot ve normal) anlamlı olarak yüksek bulunmuştur.

Tablo 6. Obez ve kontrol gruplarının klinik ve laboratuvar değerleri



Kontrol
(n=86)

Obez
(n=92)


Vücut kitle indeksi (kg/m2)

22, 3 ± 0, 2

37, 8 ± 0, 5*


Sistolik kan basıncı (mmHg)

114 ± 1

132 ± 2*


Diyastolik kan basıncı (mmHg)

66, 5 ± 0, 8

83, 2 ± 1, 5*


Glukoz (mmol/l)

4, 38 ± 0, 07

5, 27 ± 0, 11*


Kolesterol (mmol/l)

4, 16 ± 0, 10

5, 30 ± 0, 13*


Trigliserid (mmol/l)

1, 67 ± 0, 07

2, 36 ± 0, 11*
* P<0. 05, Değerler ort. ±SEM olarak verilmiştir

Obez grupta LPL PvuII P+ alleli taşıyanlarda (hem homozigot hem de heterozigotlarda) plazma glukoz düzeyi taşıyıcı olmayanlara göre daha yüksek bulundu. Benzer bir trend trigliserid seviyeleri için de saptandı.
P+ ve G allelilin her ikisini taşıyan obez hastalarda glukoz seviyelerinin taşıyıcı olmayanlara göre anlamlı olarak yüksek olduğu saptandı. Diğer genotipler için anlamlı bir fark bulunmadı.
P+ ve G allelilini birlikte taşıyanlarda ise trigliserid düzeyleri taşıyıcı olmayanlara göre anlamlı olarak yüksek bulunmuştur.
Glukoz, kolesterol, ve trigliserid seviyeleri ile genotip arasında kontrol grubunda anlamlı bir fark bulunmadı.

Tablo 7. Obez ve kontrol grubunda ß3-AR, UCP-1 ve LPL gen polimorfizmi dağılımı
Kontrol

Obez

n

%

n

%

2

Paß3-AR Trp64Arg

Trp64 Trp64 Trp64Arg64 Arg64Arg64

74
18
1

79, 6
19, 4
1, 1

115
13
2

88, 5
10, 0
1, 5

4, 0

0, 135UCP A G

AA
AG
GG

49
33
12

52, 1
35, 1
12, 8

65
59
12

47, 8
43, 4
8, 8

1, 99

0, 370LPL HindIII

H+H+
H+H-
H-H-

55
31
4

61, 1
34, 4
4, 4

75
49
9

56, 4
36, 8
6, 8

0, 79

0, 674LPL Pvull

P+P+
P+P-
P-P-

31
31
17

39, 2
39, 4
21, 5

37
47
22

34, 9
44, 3
20, 8

0, 52

0, 770



Sonuç olarak bu çalışma spesifik gen allellerinin hem tek başına hem de birlikte bulunduğunda obezitenin metabolik komplikasyonlarının kötüleşmesine katkıda bulunduğunu göstermiştir.
B3AR, UCP1 ve LPL gene polimorfizm sıklığı diğer populasyonlara benzer bulunmuştur(1, 4, 12, 13). Bu genler ayrı ayrı ele alındığında obezite gelişimi için major bir etkilerinin olmadığı görülmektedir.
Bulgularımız B3ARden çok UCP1 ve LPL gen polimorfizminin komplikasyonların gelişiminde daha etkili olduğunu göstermiştir. Özellikle G ve P+ allellerinin birlikteliği glukoz ve trigliserid yüksekliği ile birliktelik göstermektedir. Ancak aynı durumun kontrol grubunda saptanmamış olması bu gen etkisinin obezite mevcudiyetinde etkili olduğunu göstermiştir. Diğer aday genlerle ve diğer populasyonlarda da daha ileri çalışmalar yapılması gerekmektedir.
Bulgularımız spesik gen allellerinin obezitenin metabolik komplikasyonlarının gelişiminde önemli rol oynadığını ve birlikte olduklarında bu etkinin veya riskin daha da arttığını göstermiştir (14).

Leptin Gen Mutasyonu Saptanan Türk Aile

Yukarıda belirtilen çalışma sırasında 10 kadar obez hastanın plazma leptin düzeylerinin BMIlerine uygun olmayan şekilde düşük olduğunu saptadık. Bu hastalarda leptin gen mutasyonu araştırılırken bir hastada leptin gen mutasyonu saptandı. Daha sonra bu hastanın ailesini araştırdığımda akraba eviliklerinin çok fazla olduğunu saptadım. İlginç olan nokta bu mutasyon ob/ob farede saptanan mutasyonun aynısıydı. Yani ikiside leptin geninin 3 numaralı ekzonunda 105 nolu kodondadır. Ancak bizim mutasyonumuz missense bir mutasyon iken ob/ob faredeki nonsense bir mutasyondur (15).
Bu ailede 1998 yılında 3 homozigot hasta saptadık. Bunlar bir kız çocuğu, bir erişkin erkek ve bir erişkin kadındır. Ailenin diğer üyeleri heterozigot veya normal allel taşıyorlardı. Daha sonra 1999 yılında bir erişkin homozigot kız hasta daha saptadık. Bu yıl 2 yaşındaki erkek bir bebekte yine homozigot leptin gen mutasyonu saptandı. Toplam olarak 2 çocuk ve 3 erişkin hastada homozigot leptin gen mutasyonu saptanmış oldu. Homozigot çocuklarda morbid obezite belirgin iken, homozigot erişkin hastalarda morbid obezite ve hipotalamik hipogonadizm birlikte bulunur. Daha önce 1997 yılında İngilterede Dr. ORahilly grubu tarafından Pakistan orijinli bir ailede 2 çocukta leptin gen mutasyonu saptanmıştır. Ancak erişkin yaşa ulaşmış ilk leptin gen mutasyonlu hastalar bizim Türk olgularımızdır. Erişkin hastalarda hipogonadizm olması leptinin reproduktif sistem gelişiminde ve puberteye girişte ne kadar önemli olduğunu gösteren ilk bulgudur. Bu ailede 7 obez çocuk erişkin yaşa ulaşamadan çeşitli enfeksiyonlar neticesi ex olmuştur (16).
Bu hastalarda saptanan diğer klinik özellikler şunlardır:
· Hiperfaji
· Normal doğum kilosu olması, ancak sonra hızla morbid obezite gelişmesi
· Devamlı gıda arama davranışı
· Arteryel kan basınçlarının normal olması
· Sempatik sinir sistemi aktivasyonunun düşük olması
· Erişkinlerde hipogonadizm olması
· İmmün sistem bozukluğu
· Beyin hacimlerinde küçüklük
· Hipofizden salınan FSH, LH, Growth hormon, TSH ve ACTH hormon ritimlerinde bozukluk
Saptanan hormon defektleri ise şunlardır:
· Leptinin diurnal ritmi bozulmuştur. Gece normal kişilerde görülen pik yoktur. Leptin plazma düzeyleri sıfıra yakın derecede düşüktür.
· Homozigot çocukta subklinik hipotiroidi vardır. Erişkinlerde tiroid hormon testleri normaldir. Ancak erişkinlerde 24 saatlik TSH ritmi bozuktur. Bu bulgu leptinin TSH sekresyonunda kısmen rol oynadığını düşündürmüştür.
· Growth hormon sekresyonu 24 saat boyunca düşüktür. Bazal ve insülin hipoglisemi testine ve GHRH+ GHRP-6 stimülasyon testine GH cevabı yoktur. Normal kişilerde GH ve leptinin 24 saatlik ritminde negatif bir korelesyon vardır. Bu bulgular leptinin GH sekresyonunda rol oynadığını göstermektedir. Ancak bu GH sekresyon defektine rağmen hastaların boyları normaldir. İnsülin veya diğer growth faktörler bu hastaların normal boyda olmasında rol oynamış olabilir.
· Kortizol-ACTH diurnal ritm bozuktur. 1 mg dekzametazon supresyon testine normal cevap vardır.
· İmmün sistem parametrelerinde değişiklikler saptanmıştır.
· Aldosteron-renin aksında değişiklikler saptanmıştır.
· Superoksit dismutaz ve glutatyon peroksidaz gibi antioksidan enzimlerde defekt vardır (17).
· Plazma Se, Mn ve Zn düzeyleri düşük bulunmuştur.
· OGTTleri normal iken hiperinsülinemi vardır ve bir hastada tip 2 diabetes mellitus saptanmıştır.
· Plazma lipidlerinde belirgin bir anormallik yoktur. Bu da leptin rezistansının periferden çok santral olduğunu gösterir.
· Erkek hastada osteopeni , kadın hastalarda normal kemik mineral dansitesi (BMD) saptanmıştır. Parathormon (PTH) ve kalsiyum düzeyleri bazı hastalarda yüksek bulunmuştur. Bu bulgular leptinin kemik ve kalsiyum-PTH metabolizmasında rol oynadığını göstermektedir.
Çalışma sonuçlarımız leptin yetmezliğinin multipli hormon defektine, immün sistem ve antioksidan sistemde yetmezliğe neden olduğunu göstermiştir. Bu aileden 7 çocuğun erken yaşlarda öldüğü de gözönüne alnırsa leptinin yaşam için ne kadar gerekli bir hormon olduğu ortaya çıkmaktadır. Leptin yetmezliği durumunda morbid obezite ve onun sekelleri yanında hipogonadizm ve birlikte birçok hormon defekti vardır. O nedenle Leptin sadece ağırlık veya iştah üzerinde rolü olan bir hormon olmayıp birçok sistem ve hormon üzerinde düzenleyici görevleri olan bir hormondur. İleri çalişmalarla leptinin insan fizyolojisindeki rolü daha iyi ortaya konacaktır. Erişkin leptin yetmezliği olan hastalarımız son 1 yıldır rekombinant human leptin ile günde bir defa subkutan enjeksiyon ile tedavi görmektedirler ve hastaların ağırlığı normal düzeylere gelmiş ve ayrıca tip 2 diabetli hastada başka herhangi bir antidiabetik tedavi uygulamadan sadece leptin tedavisi ile açlık kan şekeri ve HbA1c düzeyleri normal sınırlar içine girmiştir (NEJM, baskıda).

Melanokortin 4 Reseptör (MC4R) Gen Mutasyonu Saptanan Türk Aile

MC4Rü gıda alımında rol oynayan bir reseptördür. Alfa-MSH bu reseptörü stimüle ederken agouti related peptid (AgRP) inhibe eder. Yapılan çalışmalarda obezlerde en fazla saptanan gen mutasyonudur (%4). Biz 40 otozomal dominant obezitesi olan olguda Hacettepe Üniversitesi Fen Fakültesi Moleküler Biyoloji Bölümünden Uzm. Dr. Hatice Mergen ile ortak yaptığımız bir çalışmada MC4R gen sekansı ile bir kadın hastada daha önce rapor edilmemiş N276S heterozigot mutasyonu saptadık (18). Bu hastanın kız kardeşinde de aynı heterozigot mutasyon saptanmıştır. Her iki hastada morbid obezite ve hipertansiyon , bir hastada ise tip 2 diabetes mellitus mevcuttur. Hormon incelemelerinde herhangi bir anormallik saptanamamıştır. Olguların boyları normaldir ve reprodüktif sistem anormalliği yoktur. Daha önce saptanan MC4-R mutasyonlu olgularda da hormon defekti saptanmamıştır. Tek gen mutasyonuna bağlı obezitede endokrin defekt olmayan tek gen defekti MC4-R gen mutasyonudur. Bizim iki olgumuzda da psikiyatrik bozukluk saptadık. Birisinde bipolar affektif bozukluk diğerinde siklotomia mevcuttu. Bunun bir raslantısal birliktelik mi yoksa gen defektine mi bağlı olduğu ileri çalışmalarla aydınlatılacak bir husustur. Olguların BMDlerinde de bir anormallik saptamadık. MC4-R gen bozukluğu nonsendromik obeziteye neden olmakta ancak endokrin bir bozukluk yapmamaktadır diyebiliriz. Sadece 40 obez olguda bir defekt bulmamız bu mutasyonun Türkiyede sık olduğunu düşündürmüştür.

KAYNAKLAR

1. Vohl MC, Lamarche B, Moorjani S et al. The lipoprotein lipase HindIII polymorphism modulates plasma triglyceride level in visceral obesity. Arterioscler Thromb Vasc Biol. 15:714-720, 1995.
2. Zhang Y, Proenca R, Maffei M, et al. Positional cloning of the mouse obese gene and its human homologue. Nature 372:425-432, 1994.
3. Walston J, Silver K, Bogardus C. et al. A time of onset of non-insulin dependent diabetes diabetes mellitus and genetic variation in the beta 3 adrenergic receptor gene. N Engl J Med. 333:343-347, 1995
4. Clement K, Vaisse C, Manning BS, et al. Genetic variation in the beta3 adrenergic receptor and an increased capacity to gain weight in patients with morbid obesity. N Engl J Med. 333:352-354, 1995.
5. Kadawaki R, Yasuda K, Iwamoto K, et al. A mutation in the beta 3 adrenergic receptor gene is associated with obesity and hyperinsulinemia in Japanese subjects. Biochem Biophy Res Commun. 215:555-560, 1995.
6. Widen E, Lehto M, Kanninen T et al. Association of a polymorphism in the beta3 adrenergic receptor gene with features of the insulin resistance syndrome in Finns. N Engl J Med. 333: 348-351, 1995.
7. Strosberg AD. Association of beta3 adrenergic receptor polymorphism with obesity and diabetes: current status. Trends Pharmac Sci. 18:449-454, 1997.
8. Clement K, Ruiz J, Cassard-Doucier AM. et al. Additive effect of A-G (-3826) variant of the uncoupling protein gene and Trp64Arg mutation of the beta3 adrenergic receptor gene on weight gain in morbid obesity. Int J Obes 20:1062-1066, 1996.
9. Palou A, Pico C, Bonet ML. Molecules in focus: uncoupling protein. Int J Biochem Cell Biol. 30: 7-11, 1998.
10. Mahley RW, Palaoglu KE, Atak Z, et al. Turkish heart study: Lipids, lipoproteins, and apolipoproteins. J Lipid Res. 36:839-859, 1995.
11. Ahn YI, Kamboh MI, Hamman RF, et al. Two DNA polymorphism in the lipoprotein lipase gene and their associations with factors related to cardiovascular disease. J Lipid Res. 34:421-428, 1993.
12. Gerdes C, Gerdes LU, Hansen PS. et al . Polymorphisms in the lipoprotein lipase gene and their associations with plasma lipid concentrations in 40-year-old Danish men. Circulation 92:1765-1769, 1995.
13. Jemaa R, Tuzet S, Portos C, et al. Lipoprotein lipase gene polymorphism: association with hypertrigliceridemia and body mass index in obese people. Int J Obes 1995;19:270-274.
14. Proenza AM, Poissonnet CM, Ozata M, Ozen S, Guran S, Palou A, Strosberg AD. Association of sets of alleles of genes encoding beta3adrenoreceptor, uncoupling protein 1 and lipoprotein lipase with increased risk of metabolic complications in obesity. International Journal of Obesity, 24:93-100, 2000.
15. Strobel A, Issad T , Camoin L, Ozata M, Strosberg AD. A Leptin missense mutation associated with hypogonadism and morbid obesity. Nature Genetics, 18:213-215 , 1998
16. Özata M, Özdemir İÇ, Licinio J. Multipl endocrine defects, decreased sympathetic tone, and immune system dysfunction in patients with a missense human leptin gene muatation: new targets for leptin action and spontaneous correction of leptin- mediated defects. J Clinical Endocrinol Metab. 84:3686-3695, 1999.
17. Ozata M, Uckaya G, Aydın A, Isımer A, Ozdemir IC. Defective antioxidant defense system in patients with a human leptin gene mutation. Horm Metab Res 32:269-272, 2000.
18. Mergen M, Mergen H, Ozata M, Oner R, Oner C. A novel melanocortin 4 receptor (MC4R) gene mutation associated with morbid obesity. J Clin Endocrinol Metab, 86:3448-3451, 2001