реферат

Як на ожиріння, так і на фізичні навантаження впливають генетичні та екологічні фактори. Однак чи мають ожиріння та фізична неактивність однакову генетичну та екологічну етіологію, рідко досліджували. Таким чином, ми проаналізували ці складні взаємозв'язки, а також дослідили, чи змінює фізична активність ступінь генетичного впливу на індекс маси тіла (ІМТ) та окружність талії (WC).

методи:

Дослідження FinnTwin16 - це популяційне довгострокове дослідження п'яти послідовних когорт (1975-1979) фінських близнюків. Дані про зріст, вагу, туалет та фізичну активність 4343 особи середнім віком 25 років (діапазон 22–27 років) були отримані за допомогою анкетування та самовимірювання WC. Кількісний генетичний аналіз на основі лінійних структурних рівнянь проводили зі статистичним пакетом Mx. Модифікуючий вплив фізичної активності на генетичні та екологічні впливи аналізували за допомогою моделей взаємодії ген-середовище.

результати:

Загальні оцінки спадковості становили 79% для чоловіків та 78% для жінок для ІМТ, 56 та 71% для туалету та 55 та 54% для фізичної активності. Зворотна залежність між фізичною активністю та туалетом була у чоловіків (r = -0,12) та жінок (r = -0, 18), а також між фізичною активністю та ІМТ у жінок (r = -0, 12). Фізична активність суттєво модифікувала успадкування ІМТ та WC, з високим рівнем фізичної активності, що зменшує адитивний генетичний компонент в BMI та WC.

висновок:

Фізично активні суб'єкти були біднішими від сидячих, а фізична активність зменшувала вплив генетичних факторів на розвиток високого ІМТ та КТ. Це свідчить про те, що особи з найвищим генетичним ризиком ожиріння найбільше виграють від фізичних навантажень.

Надмірне споживання енергії та фізична бездіяльність вважаються головними факторами поточної епідемії ожиріння. Попередні дослідження задокументували зв'язок між сидячою поведінкою та ожирінням3, а також зворотний зв'язок між нормальною фізичною активністю та ожирінням. 4, 5 Малорухливий спосіб життя є сильним предиктором ожиріння, 6 і фізична активність вважається важливою для запобігання набору ваги. 7, 8, 9 Крім того, нещодавно ми показали, що стійкі фізичні навантаження пов'язані зі зниженою швидкістю набору ваги та меншою окружністю талії протягом 30 років, 10 навіть після контролю генетичного фону та спільного використання факторів навколишнього середовища.

Подвійні популяційні дослідження показали, що на індекс маси тіла (ІМТ), поведінку в туалеті та фізичні вправи впливають генетичні фактори. Спадковість ІМТ коливалась від 45 до 85% у порівняльному дослідженні двох когорт у восьми країнах11, а оцінки спадковості для туалету в попередніх подвійних дослідженнях коливались від 45 до 77%. 12, 13, 14, 15 Генетичні ефекти також були продемонстровані для збільшення ваги. 16, 17 Спадковість участі у виставі коливалась від 27 до 70% у великій об'єднаній подвійній вибірці із семи країн. 18

Через високу спадковість ІМТ, туалету та фізичної активності цілком ймовірно, що ці взаємопов’язані ознаки мають спільні деякі основні генетичні фактори. Однак ці ефекти важко відокремити, тому це питання рідко досліджується. Хайтманн та ін. 19 показали, що хоча генетичні фактори та фізична активність відіграють незалежну роль у зміні ваги, рівень фізичної активності змінює генетичні ефекти на зміну ваги у близнюків-самців. Дослідники припускають, що гени, що пригнічують набір ваги, можуть бути виражені лише при високому рівні фізичної активності. Карнехед та ін. 20 використав модель, засновану на стані ожиріння близнюків як показник генетичного ризику для аналізу взаємодії між геном та середовищем. Серед близнюків із генетичною схильністю до ожиріння туалет і збільшення ваги були змінені рівнем фізичної активності. Однак ці дослідження не змогли кількісно оцінити вплив фізичної активності на відносний внесок генетичних та екологічних ефектів у ожиріння.

У цьому дослідженні ми оцінили генетичні та екологічні компоненти щодо ожиріння, такі як індексований ІМТ та WC, а також фізичну активність у фінських близнюків. Ми також вивчили, чи не змінює фізична активність генетичний вплив на ІМТ та WC. Використовуючи сучасні методи кількісної генетики, ми змогли проаналізувати, на скільки на фізичну активність впливають генетичні та екологічні зміни цих показників ожиріння.

методи

предметів

Заходи

Індекс маси тіла (кг/м2) розраховували з урахуванням самозвіту про зріст та вагу. Випробовуваних, яким доручали вимірювати стрічку, відправляли оцінювати туалет. Їх попросили виміряти свої туалети в положенні стоячи відповідно до інструкцій, пояснених на малюнку, що показує, що туалет повинен бути виміряний посередині між найнижчим ребром і поперековим відділом хребта. Ми оцінили валідність ІМТ та ВВ, про які повідомляли самі, у підгрупі з 566 близнюків. Вони брали участь в іншому дослідженні щодо наслідків вживання алкоголю у підлітків із медіаною через 650 днів після самозвіту. Зріст вимірювали без взуття на стадіоні, а вагу у легкому одязі на каліброваних балочних вагах. Туалет вимірювали стоячи, на півдорозі між поперековим хребтом і найнижчим ребром в кінці легкого видиху. Згода між виміряними та звітними значеннями була доброю. Кореляція ІМТ у класі становила 0, 89, середня різниця 0, 93 (95% ДІ 0, 79–1, 07) кг/м 2, для висоти 0, 99 та 0, 24 (0, 14–0, 35) см, а для пояса 0, 75 і 2, 48 (0, 96–3, 00) см. відп.

Індекс фізичної активності розраховували на основі добутку інтенсивності, що триває (години) та річної частоти (днів), про яку повідомляли самі. Інтенсивність виражали як розрахункові значення метаболічного еквівалента (MET) (швидкість метаболізму, поділена на помірну швидкість метаболізму). Відповідна обґрунтованість цих заходів була виявлена ​​у зв'язку з інтерв'ю та оцінкою допустимості VO 2 max між цими двійнятами протягом підліткового віку. Кардіореспіраторну вправу виконували на 48 особах MZ з когорти FinnTwin16, як описано вище, 27, і ми виявили сильну кореляцію (r = 0,53) між VO 2 max та індексом фізичної активності.

Статистичні методи

Ми розпочали з генетичного моделювання, виконавши одновимірні моделі ІМТ, туалету та фізичної активності, щоб оцінити генетичні та екологічні впливи та знайти найкращу модель для кожної ознаки, яка використовується в подальшому моделюванні. Задовільні моделі тестували шляхом порівняння χ 2 -статичної статистики збігів та ступенів свободи (df) між вкладеними моделями; велика зміна значень χ 2 у порівнянні зі зміною df (Δ χ df 2) між двома вкладеними моделями свідчить про те, що простіша модель не описує дані настільки адекватно, як більш складна модель, і тому виключені параметри важливо в моделі. Припущення подвійного моделювання, тобто однакові засоби та відхилення для близнюків MZ та DZ, а також для обох близнюків, були перевірені шляхом порівняння подвійних моделей із насиченими моделями, які не роблять цих припущень.

Згодом ми проаналізували попарно та екологічні кореляційні зв’язки між цими показниками, використовуючи повне триваріантне розкладання Холеської (рис. 1а). Відповідно до цього методу, кореляція ознак між ІМТ та фізичною активністю зумовлена ​​адитивною генетичною кореляцією (r A), яка вказує на однакові або тісно пов’язані гени, та унікальною екологічною кореляцією (r E), яка вказує на те саме або корельовані фактори навколишнього середовища. Нарешті, ми виконали модель взаємодії ген-середовище (рис. 1б). Коефіцієнт сповільнювача, тобто фізична активність у цьому дослідженні, позначається як М. Цей фактор може впливати на середнє значення ознаки (βM), але також модифікувати вплив генетичних (β X) та факторів навколишнього середовища (β Y та β Z). ) на символ. Модель припускає, що фізична активність може впливати на середній ІМТ (активні особи бідніші, ніж сидячі особини) та відмінності (активні особи можуть мати менше генетичних та екологічних відхилень, ніж сидячі особини).

ефект

( a ) Схематичне зображення повного триваріантного розкладання Холески та ( b ) модель взаємодії ген-середовище для ІМТ, окружності талії (WC) та фізичної активності (PA). A = додаткові генетичні фактори, E = специфічні фактори навколишнього середовища, rA1A2, r A2A3, rA1A3 = додаткові генетичні кореляції, r E1E2, r E2E3, r E1E3 = конкретні екологічні кореляції, a = адитивний коефіцієнт генетичного шляху, e = конкретний коефіцієнт екологічного шляху, μ = середнє, β M = модифікатор середовища, β X = додатковий генетичний модифікатор, β Z = специфічний модифікатор середовища.

Повнорозмірне зображення

Під час цього дослідження було дотримано всіх чинних інституційних та державних норм щодо етичного використання добровольців-людей. Дослідження було схвалено Комітетами з етики Міністерства охорони здоров’я Університету Гельсінкі та лікарні Гельсінкі та Уусіми.

результат

Систематичних відмінностей середніх значень та відхилень ІМТ, туалету та фізичної активності у близнюків MZ та DZ не було (табл. 1). У підсумкових даних близнюків MZ та DZ чоловіки мали вищі значення ІМТ (23,9 ± 3, 1 проти 22,2 ± 3,5 кг/м2, у чоловіків проти жінок, P 2 = 0,01, P = 0,95). Порівняно з насиченою моделлю, адаптація моделі AE була гарною для всіх функцій. Гендерний гендерний ефект був статистично значущим для ІМТ, туалету та фізичної активності, а також абсолютна величина компонентів варіації варіювала для ІМТ та туалету, хоча різниці у фізичній активності не спостерігалося. Тому в подальшому моделюванні ми вирішили використовувати модель AE із специфічним генетичним ефектом відповідно до статі та власних оцінок компонентів варіації для чоловіків та жінок за всіма ознаками.

У таблиці 3 узагальнено пропорції фенотипових коливань ІМТ, WC та фізичної активності, що пояснюється адитивними генетичними та унікальними факторами навколишнього середовища в найкращій моделі AE. Оцінки спадковості були вищими для ІМТ та WC, ніж для фізичної активності, без різниці між статями, за винятком WC, для яких спадковість була вищою у жінок. Коли ми розподілили адитивні генетичні ефекти на пропорції, загальні для чоловіків і жінок, і були унікальними лише для однієї статі, ми виявили, що основна частина ефекту А для кожної ознаки складалася з гендерних факторів (51% для ІМТ, 49% для А 46% на фізичну активність).

Стіл в натуральну величину

Розраховано фенотипові кореляції туалету, ІМТ та фізичної активності у близнюків. У таблиці 4 нижче представлені модельні генетичні та екологічні співвідношення між цими ознаками, які були оцінені на основі триваріантних моделей Холеського. ІМТ і WC сильно корелювали як у чоловіків (r = 0, 79, 95% ДІ 0, 77–0, 81), так і у жінок (r = 0, 81, 95% ДІ 0, 80–0, 82), з сильним генетична кореляція (з урахуванням фізичної активності) між двома групами. в обох статей. Кореляція навколишнього середовища (з урахуванням фізичної активності) була дещо слабшою, але все ще дуже значною. Фізична активність була негативно та слабо пов'язана з ІМТ у жінок (r = −0, 11, 95% ДІ −0, 15 - −0, 07), але не у чоловіків (r = 0,04, 95% ДІ −0, 002 до -0,08), хоча це негативно корелювало з WC у обох статей (r =, 0,11 (95% ДІ -0, 15 до -0,07) у чоловіків, r =, 0,15 (95% ДІ -0, 19 до -0, 11) у жінок). Генетична та екологічна кореляція між фізичною активністю та кожними антропометричними вимірами, які відповідали один одному, була відносно слабкою та приблизно однаковою.

Стіл в натуральну величину

Нарешті, ми перевірили фізичну активність як модератор генетичного та/або екологічного впливу на ІМТ та WC. Ми застосували цю модель лише для близнюків однієї статі, оскільки модель не могла бути ідентифікована за наявності специфічних для статі генетичних ефектів. Фізична активність суттєво модифікувала адитивний генетичний (А) вплив на ІМТ та туалет у обох статей, так що адитивні генетичні варіації зменшувались із збільшенням фізичної активності (таблиця 5, малюнок 2). Це свідчить про те, що генетичні фактори відіграють менш важливу роль у визначенні ІМТ та WC фізично активних суб’єктів порівняно з сидячими. Крім того, паралельна модифікація Е-ефекту за допомогою фізичних навантажень спостерігалась у туалеті у жінок (Таблиця 5, Рисунок 2).

Стіл в натуральну величину

Зміна генетики добавок (чорна лінія) та унікальні зміни навколишнього середовища (сіра лінія) ІМТ та окружності талії (WC) із збільшенням рівня фізичної активності. Усі генетичні модифікації та модифікації навколишнього середовища туалетів для жінок є значними.

Повнорозмірне зображення

обговорення

Це дослідження у великій когорті молодих дорослих близнюків демонструє сильний взаємозв'язок між фізичними навантаженнями та туалетом та дещо слабший зв'язок з ІМТ. Незважаючи на те, що спадкові фактори відіграють важливу роль у варіації ІМТ, туалеті та фізичній активності, антропометричні показники генетично були незначно пов’язані з фізичною активністю. Сильний взаємозв'язок між ІМТ та WC обумовлений як генетичними, так і екологічними кореляціями. Далі ми виявили, що фізична активність суттєво змінює вплив генетичних факторів на зміну туалету та ІМТ. Вплив генетичних факторів на зміну ІМТ та WC був менш важливим у фізично активних осіб, що свідчить про те, що висока фізична активність буде особливо корисною для тих, хто генетично схильний до ожиріння. Однак для підтвердження спрямованості ефекту та причинності необхідні перспективні когортні дослідження та втручання.

Основним висновком нашого дослідження було те, що серед здорових молодих людей зворотна залежність між фізичною активністю та туалетом (з поправкою на ІМТ) була більш вираженою, ніж фізична активність та ІМТ (з урахуванням ІТ), і спостерігалася як у чоловіків, так і у жінок, тоді як активність була негативною. впливає лише ІМТ у жінок. Тісний взаємозв'язок між WC та фізичною активністю свідчить про те, що WC є більш доцільним показником ожиріння, ніж ІМТ, особливо у молодих чоловіків. Фізично активні молоді чоловіки можуть мати велику м’язову масу, яка впливає на ІМТ більше, ніж на туалети. Фізична активність також може зменшити жирові відкладення, бажано з живота. Наприклад, у невеликому, але інтенсивному дослідженні, де енергетичний баланс підтримувався постійним, фізичні вправи зменшували жир у животі, незважаючи на незмінну масу тіла. 30

Відповідно до попередніх подвійних досліджень, загальні оцінки спадковості фізичної активності в нашому дослідженні становили 79 та 78% (чоловіки та жінки) для ІМТ, 56 та 71% для туалету та 55 та 54% для фізичної активності. Оцінки спадковості для ІМТ коливались від 45 до 85% у попередніх дослідженнях-близнюках. 11, 31 У дослідженні 325 жіночих та 299 чоловічих пар датських близнюків спадковість WC становила 61% для чоловіків та 48% для жінок. 15 Спадковість участі у навчанні становила від 27 до 70% у великій об'єднаній подвійній вибірці із семи країн. 18

Новим висновком було те, що фізична активність змінила успадкування ІМТ та WC, високий рівень фізичної активності зменшував адитивний генетичний компонент в BMI та WC. Це свідчить про те, що вроджені фактори суттєво впливають на масу тіла та ожиріння у сидячих суб’єктів, хоча ефект генів зменшується у фізично активних осіб. Таким чином, фізична активність може бути особливо корисною для запобігання набору ваги у людей, генетично чутливих до ожиріння.

Кілька досліджень оцінювали модифікуючий вплив фізичної активності на генетичні ефекти ожиріння. Хайтманн та ін. 19 вивчали зміну ІМТ відносно попередньої фізичної активності та виявили, що генетичний вплив на зміну ІМТ у чоловіків виявлявся лише при помірному та високому рівнях фізичної активності. Однак генетичні ефекти на зміну ваги, здається, значно відрізняються від ефектів на ІМТ. 34 Хоча фізична активність може послабити вплив генів на розміри тіла, на майбутню траєкторію зміни ваги можуть впливати гени більше, ніж навколишнє середовище у фізично дуже активних суб’єктів. Взаємодія генів та фізична активність може також розвиватися у віці людей, молодих чоловіків та жінок у середині 20-х років, ймовірно, набагато активніше, ніж у пізніші роки. Карнехед та ін. 20 виявили, що близнюки, генетично чутливі до ожиріння, більш сприйнятливі до великих туалетів, якщо вони сидячі, ніж близнюки без такої сприйнятливості - результат узгоджується з нашими висновками. Однак незрозуміло, чи відрізнялися групи високого та низького генетичного ризику за базовим ІМТ, туалетом та фізичною активністю.

Можливим механізмом, за допомогою якого фізична активність зменшує генетичні наслідки ожиріння, є зміна структури експресії генів, що регулюють вагу та ожиріння. Андреасен та ін. 35 нещодавно показали, що на ефект генотипу FTO rs9939609 впливав звичайний рівень фізичної активності. Фізична бездіяльність була пов’язана зі збільшенням ІМТ на 1,95 ± 0,33 кг/м2 у гомозиготних носіїв FTO rs9939609 A-алель, тоді як не було виявлено значного ефекту сидячого способу життя у порівнянні з неносіями та гетерозиготними для FTO rs9939609 A-алелю. Подібний механізм був виявлений в недавньому дослідженні Kilpeläinen та співавт. 36, де показано, що фізична активність змінює ризик розвитку діабету 2 типу, пов'язаного з генами, що регулюють секрецію інсуліну, хоча Rankinen та співавт. 37 встановлено, що вплив генотипу, пов'язаного з гіпертонією, на артеріальний тиск залежить від рівня фізичної активності.

Наше дослідження узгоджується з попередніми даними, які свідчать про те, що фізична активність корисна для профілактики ожиріння, особливо абдомінального ожиріння. Найголовніше, це дослідження показує, що фізично активний спосіб життя здатний протидіяти генетичній схильності до ожиріння.