Полиморфные варианты гена глутатионредуктазы – новые генетические маркеры предрасположенности к сахарному диабету 2-го типа

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Цель. Анализ ассоциаций полиморфных вариантов гена фермента антиоксидантной системы глутатионредуктазы GSR с предрасположенностью к сахарному диабету 2-го типа (СД 2).

Материалы и методы. В наблюдательном моноцентровом поперечном контролируемом исследовании приняли участие 1032 больных СД 2 (640 женщин, 392 мужчины; средний возраст – 61,1±4,8 года) и 1056 практически здоровых добровольцев (676 женщин, 380 мужчин; средний возраст – 60,9±6,2 года). Пищевые привычки оценивались ретроспективно по данным анкетирования. У всех участников исследования забирали 10 мл крови для генетических и биохимических исследований. Генотипирование полиморфизмов гена GSR проводили с использованием технологии iPLEX на геномном времяпролетном масс-спектрометре MassArray Analyzer 4 (Agena Bioscience).

Результаты. Нами впервые выявлена взаимосвязь полиморфизмов rs2551715, rs2911678, rs3757918 гена GSR и пониженного риска развития СД 2 в русской популяции. При этом протективные эффекты вариантов гена глутатионредуктазы проявлялись только у лиц с нормальной массой тела при условии употребления ими свежих овощей и фруктов, тогда как у лиц, потребляющих недостаточно растительной пищи, а также у всех больных с избыточной массой тела и ожирением защитный эффект GSR не наблюдался. У больных СД 2 содержание перекиси водорода и димера глутатиона было резко повышено по сравнению с контролем. Мы также установили, что полиморфизм rs2551715 ассоциирован с пониженным содержанием перекиси водорода в плазме крови больных СД 2, тогда как SNP rs2911678 ассоциирован со снижением концентрации окисленной формы глутатиона. Биоинформатический анализ подтвердил положительный эффект альтернативных аллелей на экспрессию GSR, выявил ближайших белковых партнеров фермента и их совместное участие в метаболизме ацетил-коэнзима А, катаболизме перекиси водорода и контроле клеточного редокс-гомеостаза.

Заключение. Впервые установлено, что полиморфные варианты гена GSR rs2551715, rs2911678, rs3757918 ассоциированы с предрасположенностью к СД 2, но их связь с заболеванием модулируется употреблением свежих овощей и фруктов и зависит от индекса массы тела.

Об авторах

Юлия Эдуардовна Азарова

ФГБОУ ВО «Курский государственный медицинский университет» Минздрава России

Автор, ответственный за переписку.
Email: azzzzar@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-8098-8052

канд. мед. наук, доц. каф. биологической химии, зав. лаб. биохимической генетики и метаболомики НИИ генетической и молекулярной эпидемиологии

Россия, Курск

Елена Юрьевна Клесова

ФГБОУ ВО «Курский государственный медицинский университет» Минздрава России

Email: azzzzar@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-1543-9230

мл. науч. сотр. лаб. биохимической генетики и метаболомики НИИ генетической и молекулярной эпидемиологии

Россия, Курск

Алексей Валерьевич Полоников

ФГБОУ ВО «Курский государственный медицинский университет» Минздрава России

Email: azzzzar@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-6280-247X

д-р мед. наук, проф. каф. биологии, медицинской генетики и экологии, дир. НИИ генетической и молекулярной эпидемиологи

Россия, Курск

Список литературы

  1. Cho NH, Shaw JE, Karuranga S, et al. IDF Diabetes Atlas: Global estimates of diabetes prevalence for 2017 and projections for 2045. Diabetes Res Clin Pract. 2018;138:271-81. doi: 10.1016/j.diabres.2018.02.023
  2. Krentz NA, Gloyn AL. Insights into pancreatic islet cell dysfunction from type 2 diabetes mellitus genetics. Nat Rev Endocrinol. 2020;16(4):202-12. doi: 10.1038/s41574-020-0325-0
  3. Newsholme P, Cruzat VF, Keane KN, et al. Molecular mechanisms of ROS production and oxidative stress in diabetes. Biochem J. 2016;473(24):4527-50. doi: 10.1042/BCJ20160503C
  4. Malik VS, Popkin BM, Bray GA, et al. Sugar-sweetened beverages, obesity, type 2 diabetes mellitus, and cardiovascular disease risk. Circulation. 2010;121(11):1356-64. doi: 10.1161/CIRCULATIONAHA.109.876185
  5. Cederberg H, Stančáková A, Kuusisto J, et al. Family history of type 2 diabetes increases the risk of both obesity and its complications: is type 2 diabetes a disease of inappropriate lipid storage. J Intern Med. 2015;277(5):540-51. doi: 10.1111/joim.12289
  6. Азарова Ю.Э., Клесова Е.Ю., Сакали С.Ю., Ковалев А.П. Вклад полиморфизма rs11927381 гена IGF2BP2 в патогенез сахарного диабета 2 типа. Научные результаты биомедицинских исследований. 2020;6(1):9-19 [Azarova IE, Klyosova EYu, Sakali SYu, Kovalev AP. Contribution of rs11927381 polymorphism of the IGF2BP2 gene to the pathogenesis of type 2 diabetes. Nauchnye rezul'taty biomeditsinskikh issledovanii. 2020;6(1):9-19 (in Russian)]. doi: 10.18413/2658-6533-2020-6-1-0-2
  7. Азарова Ю.Э., Клесова Е.Ю., Самгина Т.А., и др. Роль полиморфных вариантов гена CYBA в патогенезе сахарного диабета 2 типа. Медицинская генетика. 2019;18(8):37-48 [Azarova YuE, Klyosova EYu, Samgina TA, et al. Role of cyba gene polymorphisms in pathogenesis of type 2 diabetes mellitus. Meditsinskaia genetika. 2019;18(8):37-48 (in Russian)]. doi: 10.25557/2073-7998.2019.08.37-48
  8. World Health Organization. Global report on diabetes: executive summary (№WHO/NMH/NVI/16.3). World Health Organization, 2016. Available at: https://apps.who.int/iris/handle/10665/204874. Accessed: 17.05.2020.
  9. SNPStats [updated 2018; cited 2019 June 13]. Available at: https://www.snpstats.net. Accessed: 17.05.2020.
  10. GTex Portal [updated 2019; cited 2019 June 13]. Available at: https://www.gtexportal.org. Accessed: 17.05.2020.
  11. STRING [updated 2019; cited 2019 June 13]. Available at: https://string-db.org. Accessed: 17.05.2020.
  12. Gene Ontology [updated 2019 June 9; cited 2019 June 13]. Available at: http://geneontology.org. Accessed: 17.05.2020.
  13. García-Giménez JL, Pallardó FV. Maintenance of glutathione levels and its importance in epigenetic regulation. Front Pharmacol. 2014(5):88. doi: 10.3389/fphar.2014.00088
  14. Polonikov AV, Ivanov VP, Bogomazov AD, et al. Antioxidant defense enzyme genes and asthma susceptibility: gender-specific effects and heterogeneity in gene-gene interactions between pathogenetic variants of the disease. Biomed Res Int. 2014;2014:708903. doi: 10.1155/2014/708903
  15. Lubrano V, Balzan S. Enzymatic antioxidant system in vascular inflammation and coronary artery disease. World J Exp Med. 2015;5(4):218-24. doi: 10.5493/wjem.v5.i4.218
  16. Lindbergh E. Hemolytic anemia in disorders of red cell metabolism. Springer Science and Business Media, 2012.
  17. Lagman M, Ly J, Saing T, et al. Investigating the causes for decreased levels of glutathione in individuals with type II diabetes. PLoS One. 2015;10(3):e0118436. doi: 10.1371/journal.pone.0118436
  18. Carter P, Gray LJ, Troughton J, et al. Fruit and vegetable intake and incidence of type 2 diabetes mellitus: systematic review and meta-analysis. BMJ. 2010;341:c4229. doi: 10.1136/bmj.c4229
  19. Boeing H, Bechthold A, Bub A, et al. Critical review: vegetables and fruit in the prevention of chronic diseases. Eur J Nutr. 2012;51(6):637-63. doi: 10.1007/s00394-012-0380-y
  20. Cooper AJ, Sharp SJ, Lentjes MA, et al. A prospective study of the association between quantity and variety of fruit and vegetable intake and incident type 2 diabetes. Diabetes Care. 2012;35(6):1293-300. doi: 10.2337/dc11-2388
  21. Muraki I, Imamura F, Manson JE, et al. Fruit consumption and risk of type 2 diabetes: results from three prospective longitudinal cohort studies. BMJ. 2013;347:f5001. doi: 10.1136/bmj.f5001
  22. Li M, Fan Y, Zhang X, et al. Fruit and vegetable intake and risk of type 2 diabetes mellitus: meta-analysis of prospective cohort studies. BMJ Open. 2014;4(11):e005497. doi: 10.1136/bmjopen-2014-005497
  23. González-Esquivel AE, Charles-Niño CL, Pacheco-Moisés FP, et al. Beneficial effects of quercetin on oxidative stress in liver and kidney induced by titanium dioxide (TiO2) nanoparticles in rats. Toxicol mech methods. 2015;25(3):166-75. doi: 10.3109/15376516.2015.1006491
  24. Granado-Serrano AB, Martín MA, Bravo L, et al. Quercetin modulates Nrf2 and glutathione-related defenses in HepG2 cells: Involvement of p38. Chem Biol Interact. 2012;195(2):154-64. doi: 10.1016/j.cbi.2011.12.005
  25. Xu L, Li Y, Dai Y, Peng J. Natural products for the treatment of type 2 diabetes mellitus: Pharmacology and mechanisms. Pharmacol Res. 2018;130:451-65. doi: 10.1016/j.phrs.2018.01.015
  26. Cardozo LF, Pedruzzi LM, Stenvinkel P, et al. Nutritional strategies to modulate inflammation and oxidative stress pathways via activation of the master antioxidant switch Nrf2. Biochimie. 2013;95(8):1525-33. doi: 10.1016/j.biochi.2013.04.012
  27. Axelsson AS, Mahdi T, Nenonen HA, et al. Sox5 regulates beta-cell phenotype and is reduced in type 2 diabetes. Nat Commun. 2017;8:15652. doi: 10.1038/ncomms15652
  28. Turner N, Kowalski GM, Leslie SJ, et al. Distinct patterns of tissue-specific lipid accumulation during the induction of insulin resistance in mice by high-fat feeding. Diabetologia. 2013;56(7):1638-48. doi: 10.1007/s00125-013-2913-1
  29. Corkey BE. Diabetes: Have we got it all wrong? Insulin hypersecretion and food additives: cause of obesity and diabetes? Diabetes Care. 2016;35(12):2432-7. doi: 10.2337/dc12-0825
  30. Czech MP. Insulin action and resistance in obesity and type 2 diabetes. Nat Med. 2017;23(7):804-14. doi: 10.1038/nm.4350

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Сеть белков, образуемая GSR.

Скачать (146KB)
Метаданные

© ООО "Консилиум Медикум", 2021

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.
 
 


Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах