Czy gen otyłości naprawdę istnieje? Dziedziczenie otyłości

Otyłość polega na nadmiernym odkładaniu się tkanki tłuszczowej w organizmie. Na powstanie otyłości wpływają czynniki środowiskowe takie jak nieprawidłowa dieta, mała aktywność fizyczna, czynniki psychologiczne lub współwystępowanie innych chorób. Jednak nie bez znaczenia pozostają predyspozycje genetyczne. Do tej pory odkryto kilka genów, których mutacje lub polimorfizmy zwiększają ryzyko powstania tej choroby. Wśród nich jest gen FTO (ang. fat mass and obesity associated gene), potocznie zwany genem otyłości. W artykule wyjaśnimy czy otyłość może mieć podłoże genetyczne, co to jest gen otyłości i w jaki sposób można zbadać genetyczne predyspozycje do wystąpienia tej choroby.

Otyłość – czym się objawia?

Otyłość ma złożoną etiologię. Objawia się nadmiernym nagromadzeniem tkanki tłuszczowej w organizmie. O otyłości mówi się w przypadku kumulacji tkanki tłuszczowej w ilości większej niż 25% masy ciała u mężczyzn oraz 30% masy ciała u kobiet. Otyłość jest chorobą przewlekłą i niebezpieczną, ponieważ może prowadzić do rozwoju wielu zaburzeń zagrażających zdrowiu (nadciśnienie, cukrzyca, zawał serca). Choroba ta jest powszechna i dotyka rocznie miliony ludzi na całym świecie. Według Światowej Organizacji Zdrowia (WHO) problem otyłości może dotyczyć nawet ponad 20% populacji.  W walce z otyłością kluczowe jest poznanie jej przyczyn. Jako główne powody nadmiernego nagromadzenia tkanki tłuszczowej w organizmie wymienia się przede wszystkim nieprawidłowe odżywianie, małą aktywność fizyczną, stres oraz zaburzenia psychoemocjonalne. Nieprawidłowa dieta polegająca na spożywaniu dużej ilości wysokokalorycznych, wysokoprzetworzonych produktów spożywczych, używek oraz węglowodanów powoduje zaburzenie równowagi energetycznej organizmu. Nadmiernemu odkładaniu tkanki tłuszczowej sprzyja również siedzący tryb życia. Zaburzenia psychiczne i stres prowadzące do objadania się lub stosowania używek również wpływają na powstawanie nadprogramowych kilogramów. Jako wtórne przyczyny otyłości uznaje się również współwystępowanie wielu chorób takich jak: niedoczynność tarczycy, zespół policystycznych jajników, zespół Cushinga, niedoczynność przysadki lub długotrwałe przyjmowanie niektórych grup leków (kortykosteroidy, leki przeciwpadaczkowe, leki psychotropowe).

W ostatnim czasie szczególną rolę w powstawaniu otyłości przypisuje się predyspozycjom genetycznym. Na ryzyko powstawania nadmiernej ilości tkanki tłuszczowej mogą wpływać mutacje i polimorfizmy określonych genów. Biorąc pod uwagę czynniki genetyczne można wyróżnić następujące rodzaje otyłości:

• otyłość monogenowa – przyczyną jest mutacja występująca w jednym genie
• otyłość wielogenowa – wywołana występowaniem polimorfizmów w obrębie wielu genów, jest najczęściej występującym typem otyłości uwarunkowanej genetycznie
• zespół monogenowy – kiedy mutacja jednego genu, powoduje pojawienie się wielu objawów, m.in. otyłości. Oprócz otyłości u pacjenta może występować nasilona insulinooporność, problemy ze wzrokiem, czy cukrzyca. Przykładem zespołu monogenowego jest zespół Pradera – Williego, charakteryzujący się niepohamowanym uczuciem głodu.

Podłoże genetyczne otyłości należy rozpatrywać przede wszystkim w przypadku występowania u pacjenta ciężkiej otyłości już od wieku dziecięcego, zaburzeń wagi ciała u rodziców lub dziadków oraz przy pojawieniu się innych objawów mogących sugerować wystąpienie zespołu monogenowego.

Co to jest gen otyłości?

Gen FTO (gen predyspozycji do wystąpienia otyłości) zlokalizowany jest na chromosomie 16. Pierwsze badania naukowe dotyczące wpływu tego genu na ryzyko wystąpienia otyłości i cukrzycy typu 2 opublikowano w 2007 roku. Udowodniono, że występowanie w populacji określonych polimorfizmów (wariantów) genu otyłości sprzyja nadmiernemu gromadzeniu tkanki tłuszczowej. Wpływ polimorfizmów jest różny w zależności od pochodzenia etnicznego. Najwyższy poziom ekspresji genu FTO odnotowano w mózgu, głównie w podwzgórzu gdzie zlokalizowane są ośrodek głodu i sytości. Gen FTO koduje białko dioksygenazę, uczestniczącą w naprawie DNA i RNA. Białko to wpływa również na proces pobierania pokarmu, regulację gromadzenia tłuszczów w organizmie, regulację masy ciała oraz preferencje żywnościowe. Posiadanie niekorzystnego wariantu tego genu może wpływać również na podwyższenie ryzyka występowania nadciśnienia, zawału serca, cukrzycy typu 2, choroby wieńcowej, chorób układu krążenia, stłuszczenia wątroby lub zespołu metabolicznego.

Gen otyłości – przyczyny

Badania naukowe wykazały, że w regulacji masy ciała oprócz czynników środowiskowych znaczącą rolę odgrywają również predyspozycje genetyczne. Do genów zaangażowanych w rozwój otyłości, oprócz wcześniej wspomnianego genu FTO zalicza się również:

• gen receptora endokannabinoidowego (CNR1, cannabinoid receptor) – zlokalizowany jest na chromosomie 6, polimorfizmy genu CNR1 związane są z masą ciała, zaburzeniami metabolicznymi, rozmieszczeniem tkanki tłuszczowej oraz wydatkiem energetycznym organizmu. Receptory CB₁ zaangażowane są również w regulację apetytu
• gen receptora aktywowanego proliferatorami peroksysomów typu γ (PPARγ, peroxisomal proliferator activated receptor gamma) – zlokalizowany jest na chromosomie 3, koduje białko PPARγ, które uczestniczy w procesie regulacji różnicowania komórek tłuszczowych
• gen leptyny (LEP, leptin) – zlokalizowany jest na chromosomie 7, odgrywa kluczową rolę w regulacji bilansu energetycznego, podwzgórzowej regulacji apetytu oraz kontroli masy ciała
• gen receptora β3 adrenergicznego (ADRB3, beta-3 adrenergic receptor) – zlokalizowany jest na chromosomie 8, białko kodowane przez ten gen należy do rodziny receptorów beta-adrenergicznych. Receptor ten występuje głównie w tkance tłuszczowej i uczestniczy w regulacji procesu termogenezy i lipolizy (proces rozkładu trójglicerydów w tkance tłuszczowej)
• gen FABP2 (Fatty Acid Binding Protein 2) – zlokalizowany jest na chromosomie 4, koduje białko uczestniczące w regulacji prawidłowej homeostazy energetycznej organizmu
• gen APOE (Apolipoprotein E) – zlokalizowany jest na chromosomie 19, białko kodowane przez ten gen uczestniczy w regulacji procesu rozpadu lipoprotein

Gen otyłości a nadmierna masa ciała

Potwierdzenie obecności określonych polimorfizmów genu FTO wskazuje na ryzyko pojawienia się podwyższonych predyspozycji do wystąpienia otyłości. Nadmierny wzrost masy ciała może wynikać z zaburzeń w funkcjonowaniu ośrodków głodu i sytości zlokalizowanych w podwzgórzu oraz pojawianiem się nadmiernego uczucia głodu. Wykazano, że osoby u których występuje określony wariant genu FTO (polimorfizm rs9939609) są bardziej narażone na ryzyko wystąpienia otyłości, szczególnie otyłości dziecięcej. U pacjentów obserwuje się zazwyczaj zwiększenie obwodu talii i indeksu BMI (ang. body mass index), czyli głównych wskaźników otyłości. Osoby te mają większe skłonności do podjadania i spożywania większych ilości pokarmu oraz zmniejszonego odczuwania sytości. Posiadanie negatywnego wariantu genu FTO może również wpłynąć na działanie hormonów regulujących apetyt.

Gen otyłości – dieta

Jedną z podstawowych metod leczenia otyłości jest opracowanie odpowiednio zbilansowanej diety, która będzie dostarczać pacjentowi wystarczającą ilość składników odżywczych. Ułożeniem prawidłowej diety, uwzględniającej predyspozycje genetyczne zajmuje się dietetyk. Opracowany plan posiłków pozwala na dostarczenie pacjentowi wraz z pożywieniem optymalnej liczby kalorii, nienasyconych kwasów tłuszczowych, minerałów, witamin oraz antyutleniaczy. Z diety wykluczane są produkty, które mogą powodować odkładanie się nadprogramowej tkanki tłuszczowej czyli m.in. używki lub przetworzona żywność. U osób predestynujących do wystąpienia otyłości ze względu na obecność nieprawidłowości genowych związanych z tą chorobą zaleca się również wprowadzenie do planu dnia regularnej aktywności fizycznej. Według opublikowanych danych naukowych osoby posiadające niekorzystny wariant genu FTO i stosujące dietę śródziemnomorską bogatą w jedno- i wielonasycone kwasy tłuszczowe mają większe szanse na uniknięcie nagromadzenia nadmiernej tkanki tłuszczowej w organizmie.

W niektórych przypadkach pacjentów z różnymi rodzajami otyłości wymagane jest wdrożenie leczenia farmakologicznego. U wybranych osób, u których otyłość przybiera ciężką postać, konieczne może okazać się zastosowanie leczenia chirurgicznego. 

Badania w kierunku otyłości

Badania genetyczne dostępne na rynku umożliwiają zbadanie predyspozycji pacjenta do wystąpienia otyłości i zaburzeń metabolizmu. Materiałem biologicznym jest krew żylna z której izolowane jest DNA. Nie jest wymagane specjalne przygotowanie pacjenta do badania. Krew może być pobrana o dowolnej porze dnia a pacjent nie musi być na czczo. Badania molekularne umożliwiają wykrycie mutacji lub polimorfizmów w genach związanych z ryzykiem pojawienia się otyłości.

Badanie obecności określonego wariantu genu FTO wykonywane jest metodą PCR (ang. polymerase chain reaction), która polega na powielaniu łańcuchów DNA. Badanie to mogą wykonać osoby u których występuje otyłość a redukcja masy ciała nie jest możliwa mimo stosowania zbilansowanej diety i aktywności fizycznej. Zaleca się również wykonanie badania u osób z obciążonym wywiadem rodzinnym, u których otyłość i choroby z nią związane występowały w wielu pokoleniach lub pacjentom u których oprócz nadmiernej masy ciała pojawiły się choroby dietozależne (cukrzyca, nadciśnienie). Badanie to może również okazać się pomocne przy układaniu spersonalizowanej diety. U osób z wykrytym określonym polimorfizmem genu FTO zalecane jest systematyczne wykonywanie badań biochemicznych krwi takich jak stężenie glukozy, trójglicerydów oraz cholesterolu. Na rynku medycznym dostępne są również testy genetyczne badające ryzyko wystąpienia zmian w innych genach związanych z metabolizmem i otyłością takich jak gen PPARγ, gen FABP2, gen APOE lub gen ADRB3 (pakiet GENOdiagDIETA – geny metabolizmu i otyłości). Pozytywne wyniki testów na mutacje genowe lub polimorfizmy nie muszą bezwzględnie oznaczać otyłości. Kluczowe w utrzymaniu prawidłowej masy ciała są również czynniki środowiskowe takie jak odpowiednia dieta czy regularny wysiłek fizyczny. W wielu przypadkach wystąpieniu otyłości da się zapobiec odpowiednio modyfikując styl życia.

Bibliografia:

1. Hubacek J.A. et al.: The FTO variant is associated with chronic complications of diabetes mellitus in Czech population. Gene. 2018; 5;642:220-224.
2. Human Nutrition, edited by Catherine Geissler, Hilary Powers, Elsevier 2011.
3. Loos R.J., Yeo G.S.: The bigger picture of FTO: the first GWAS-identified obesity gene. Nat Rev Endocrinol. 2014 Jan;10(1):51-61.
4. Petermann F. et al.: Association between FTO (ns9939609) genotype and adiposity markers in Chilean adults. Rev Med Chil. 2018 Jun;146(6):717-726.
5. Kolackov K. et al..: Wpływ polimorfizmów genu FTO na ryzyko otyłości. Endokrynol. Otył. Zab. Przem. Mat 2010;6(2):101-107.
6. Pokrywka M. et al. Metylacja DNA a otyłość prosta. Postepy Hig Med Dosw 2014; 68: 1383-1391.
7. Zdrojowy-Wełna A. et al. Rola masy tłuszczowej i genu związanego z otyłością ( FTO ) w otyłości — przegląd. Endokrynologia Polska 2014;65;3.
8. Obesity and overweight, www.who.int [dostęp 2023-01-29].