Ген-средовые взаимодействия как основа формирования здоровья

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

В обзоре обсуждается проблема значимости взаимодействия генетических и средовых факторов для реализации генетической программы индивидов и определения их здоровья. Приведены сведения о важности некоторых нутриентов (витаминов, биоэлементов) для формирования здоровья, о значении генетических факторов в поддержании гомеостаза биологически активных веществ, об ассоциированности полиморфных вариантов генов, вовлеченных в метаболизм нутриентов, с патологическими состояниями, а также примеры модификаций эффектов вариантов генов на риск развития заболеваний многофакторной природы различными средовыми факторами (биоэлементами и другими компонентами диеты, неблагоприятными факторами среды, лекарственными препаратами и др.).

Об авторах

Аксана Николаевна Кучер

НИИ медицинской генетики Томского национального исследовательского медицинского центра РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: aksana.kucher@medgenetics.ru
ORCID iD: 0000-0003-3824-3641
SPIN-код: 5251-2055

доктор биологических наук, профессор, ведущий научный сотрудник лаборатории популяционной генетики

Россия, 634050, г. Томск, Набережная р.Ушайки, д. 10

Список литературы

  1. Доклад о состоянии здоровья населения и организации здравоохранения по итогам деятельности органов исполнительной власти субъектов Российской Федерации за 2014 год. [Doklad o sostoyanii zdorov’ya naseleniya i organizatsii zdravookhraneniya po itogam deyatel’nosti organov ispolnitel’noi vlasti sub»ektov Rossiiskoi Federatsii za 2014 god. (In Russ.)] URL: https://www.rosminzdrav.ru/ministry/programms/doklad-o-sostoyanii-zdorovya-naseleniya-i-organizatsii-zdravoohraneniya-po-itogam-deyatelnosti-organov-ispolnitelnoy-vlasti-sub-ektov-rossiyskoy-federatsii-za-2014-god.
  2. 10 ведущих причин смерти в мире. ВОЗ. Информационный бюллетень. Январь 2017 г. [10 vedushchikh prichin smerti v mire. VOZ. Informatsionnyi byulleten’. Yanvar’ 2017 g.] URL: http://www.who.int/mediacentre/factsheets/fs310/ru/. Accessed [May 2017].
  3. Ensembl genome browser 88. URL: http://www.ensembl.org. Accessed [May 2017].
  4. Hancock AM, Witonsky DB, Ehler E, et al. Human adaptation to diet, subsistence, and ecoregion are due to subtle shifts in allele frequency. PNAS. 2010;107(2):8924–8930. doi: 10.1073/pnas.0914625107.
  5. Raj SM, Pagani L, Romero IG, et al. A general linear model-based approach for inferring selection to climate. BMC Genetics. 2013;14:87. doi: 10.1186/1471-2156-14-87.
  6. Чередниченко А.А., Степанов В.А., Трифонова Е.А., и др. Связь генетического разнообразия по полиморфным вариантам генов, ассоциированных с иммунозависимыми фенотипами, с распространенностью инфекционных и паразитарных заболеваний в популяциях // Медицинская генетика. – 2016. – Т. 15. – № 5. – С. 56–60. [Cherednichenko AA, Stepanov VA, Trifonova EA, et al. Relationship between genetic diversity in gene polymorphisms associated with immunity-dependant diseases with the prevalence of infectious and parasitic diseases in human populations. Meditsinskaya genetika. 2016;15(5):56-60. (In Russ.)]
  7. Авцын А.П., Жаваранков А.А., Риш М.А., Строчкова Л.С. Микроэлементозы человека. – М.: Медицина, 1991. – 496 с. [Avtsyn AP, Zhavarankov AA, Rish MA, Strochkova LS. Mikroelementozy cheloveka. Moscow: Meditsina; 1991. 496 р. (In Russ.)]
  8. Агаджанян Н.А., Скальный А.В., Детков В.Ю. Элементный портрет человека: заболеваемость, демография и проблема управления здоровьем нации // Экология человека. – 2013. – Т. 11. – С. 3–12. [Agadzhanyan NA, Skalny AV, Detkov VYu. Human elemental portrait: morbidity, demography and problem of nation health management. Ekologiya cheloveka. 2013;11:3-12. (In Russ.)]
  9. Geminez MS, Oliveros LB, Gomez NN. Nutritional Deficiencies and phospholipid metabolism. Int J Mol Sci. 2011;12:2408-2433. doi: 10.3390/ijms12042408.
  10. Громова О.А., Калачева А.Г., Торшин И.Ю., и др. Недостаточность магния — фактор риска коморбидных состояний: Результаты крупномасштабного скрининга магниевого статуса в регионах // Фарматека. – 2013. – Т. 6. – С. 116–129. [Gromova OA, Kalacheva AG, Torshin IYu, et al. Nedostatochnost’ magniya — faktor riska komorbidnykh sostoyanii: Rezul’taty krupnomasshtabnogo skrininga magnievogo statusa v regionakh. Framateka. 2013;6:116-129. (In Russ.)]
  11. Скальный А.В., Скальная М.Г., Демидов В.А., и др. Содержание химических элементов в волосах детского населения Москвы: связь с заболеваемостью (1995–2004 гг.) // Микроэлементы в медицине. – 2016. – Т. 17. – № 1. – С. 10–18. [Skalnaya MG, Demidov VA, Grabeklis AR. et al. Content of chemical elements in hair of Moscow children: relation to illness (1995-2004). Mikroelementy v meditsine. 2016;17(1):10-18. (In Russ.)]
  12. Скальный А.В., Рудаков И.А. Биоэлементы в медицине. – М.: ОНИКС 21 век: Мир, 2004. – 272 с. [Skal’nyi AV, Rudakov IA. Bioelementy v meditsine. Moscow: ONIKS21 vek: Mir;2004. 272 р. (In Russ.)]
  13. Online Mendelian Inheritance in Man. URL: http: www.omim.org/. Accessed [May 2017].
  14. Burdett T, Hall PN, Hastings E, et al. The NHGRI-EBI Catalog of published genome-wide association studies (GWAS Catalog). Nucleic Acids Res. 2017;4;45(D1): D896-D901. doi: 10.1093/nar/gkw1133. Available at: www.ebi.ac.uk/gwas. Accessed [May 2017].
  15. Gene Ontology. URL: http: www.ebi.ac.uk/QuickGO-Beta. Accessed [May 2017].
  16. Биохимия нашей жизни [Biokhimiya nashei zhizni.]. URL: http://www.microelements.ru/poleznaja-informatsija/ Accessed [May 2017].
  17. Li D, Achkar JP, Haritunians T, et al. A Pleiotropic Missense Variant in SLC39A8 Is Associated With Crohn’s Disease and Human Gut Microbiome Composition. Gastroenterology. 2016;151(4):724-732. doi: 10.1053/j.gastro.2016.06.051.
  18. Wang H, Chen W, Li D, et al. Vitamin D and Chronic Diseases. Aging Dis. 2017;8(3):346-353. doi: 10.14336/AD.2016.1021.
  19. Majerczyk M, Olszanecka-Glinianowicz M, Puzianowska-Kuźnicka M, Chudek J. Retinol-binding protein 4 (RBP4) as the causative factor and marker of vascular injury related to insulin resistance. Postepy Hig Med Dosw. 2016;70(0):1267-1275.
  20. NCBI. URL: http: www.ncbi.nlm.nih.gov. Accessed [May 2017].
  21. The UniProt Consortium. UniProt: the universal protein knowledgebase. Nucleic Acids Res. 2017;45: D158-D169 URL: http://www.uniprot.org.
  22. Zhang Y, De S, Garne JR, et al. Systematic analysis, comparison, and integration of disease based human genetic association data and mouse genetic phenotypic information. BMC Med Genomics. 2010;3:1. doi: 10.1186/1755-8794-3-1.
  23. Zeisel SH. Choline: clinical nutrigenetic/nutrigenomic approaches for identification of functions and dietary requirements. World Rev Nutr Diet. 2010;101:73-83. doi: 10.1159/000314512.
  24. Ganz AB, Cohen VV, Swersky CC, et al. Genetic Variation in Choline-Metabolizing Enzymes Alters Choline Metabolism in Young Women Consuming Choline Intakes Meeting Current Recommendations. Int J Mol Sci. 2017;18(2).pii: E25. doi: 10.3390/ijms18020252.
  25. Mozzi A, Forni D, Cagliani R, et al. Albuminoid genes: evolving at the interface of dispensability and selection. Genome Biol Evol. 2014;6(11):2983-2997. doi: 10.1093/gbe/evu235.
  26. Yao P, Sun L, Lu L, et al. Effects of Genetic and Nongenetic Factors on Total and Bioavailable 25(OH)D Responses to Vitamin D Supplementation. J Clin Endocrinol Metab. 2017;102(1):100-110. doi: 10.1210/jc.2016-2930.
  27. Zhao M, Wang X, He M, et al. Homocysteine and Stroke Risk: Modifying Effect of Methylenetetrahydrofolate Reductase C677T Polymorphism and Folic Acid Intervention. Stroke. 2017;48(5):1183-1190. doi: 10.1161/STROKEAHA.116.015324.
  28. Ni J, Zhang L, Zhou T, et al. Association between the MTHFR C677T polymorphism, blood folate and vitamin B12 deficiency, and elevated serum total homocysteine in healthy individuals in Yunnan Province, China. J Chin Med Assoc. 2017;80(3):147-153. doi: 10.1016/j.jcma.2016.07.005.
  29. Kim KN, Kim JH, Jung K, Hong YC. Associations of air pollution exposure with blood pressure and heart rate variability are modified by oxidative stress genes: A repeated-measures panel among elderly urban residents. Environ Health. 2016;15:47. doi: 10.1186/s12940-016-0130-3.
  30. Scholtens S, Postma DS, Moffatt MF, et al. Novel childhood asthma genes interact with in utero and early-life tobacco smoke exposure. J Allergy Clin Immunol. 2014;133(3):885-888. doi: 10.1016/j.jaci.2013.08.049.
  31. Fehsel K, Schikowski T, Jänner M, et al. Estrogen receptor beta polymorphisms and cognitive performance in women: associations and modifications by genetic and environmental influences. J Neural Transm (Vienna). 2016;123(12):1369-1379. doi: 10.1007/s00702-016-1620-8.
  32. Bjørnland T, Langaas M, Grill V, Mostad IL. Assessing gene-environment interaction effects of FTO, MC4R and lifestyle factors on obesity using an extreme phenotype sampling design: Results from the HUNT study. PLoS One. 2017;12(4): e0175071. doi: 10.1371/journal.pone.0175071.
  33. Zhu Y, Zhang D, Zhou D, et al. Susceptibility loci for metabolic syndrome and metabolic components identified in Han Chinese: a multi-stage genome-wide association study. J Cell Mol Med. 2017;21(6):1106-1116. doi: 10.1111/jcmm.13042.
  34. Chun SK, Shin S, Kim MY. Effects of maternal genetic polymorphisms in vitamin D-binding protein and serum 25-hydroxyvitamin D concentration on infant birth weight. Nutrition. 2017;35:36-42. doi: 10.1016/j.nut.2016.10.006.
  35. Mehramiz M, Ghasemi F, Esmaily H, et al. Interaction between a variant of CDKN2A/B-gene with lifestyle factors in determining dyslipidemia and estimated cardiovascular risk: A step toward personalized nutrition. Clin Nutr. 2016; pii: S0261-5614(16)31359-0. doi: 10.1016/j.clnu.2016.12.018.
  36. Winham SJ, Cuellar-Barboza AB, Oliveros A, et al. Genome-wide association study of bipolar disorder accounting for effect of body mass index identifies a new risk allele in TCF7L2. Mol Psychiatry. 2014;19(9):1010-16. doi: 10.1038/mp.2013.159.
  37. Cuellar-Barboza AB, Winham SJ, McElroy SL, et al. Accumulating evidence for a role of TCF7L2 variants in bipolar disorder with elevated body mass index. Bipolar Disord. 2016;18(2):124-135. doi: 10.1111/bdi.12368.
  38. Robitaille J, Despres J-P, Perusse L, Vohl M-C. The PPAR-gamma P12A polymorphism modulates the relationship between dietary fat intake and components of the metabolic syndrome: results from the Quebec Family Study. Clinical Genetics. 2003;63(2):109-116.
  39. Corella D, Coltell O, Sorlí JV, et al. Polymorphism of the Transcription Factor 7-Like 2 Gene (TCF7L2) Interacts with Obesity on Type-2 Diabetes in the PREDIMED Study Emphasizing the Heterogeneity of Genetic Variants in Type-2 Diabetes Risk Prediction: Time for Obesity-Specific Genetic Risk Scores. Nutrients. 2016;8(12). pii: E793. doi: 10.3390/nu8120793.
  40. Gref A, Merid SK, Gruzieva O, et al. Genome-Wide Interaction Analysis of Air Pollution Exposure and Childhood Asthma with Functional Follow-up. Am J Respir Crit Care Med. 2017;195(10):1373-1383. doi: 10.1164/rccm.201605-1026OC.
  41. Song Y, Shan Z, Luo C, et al. Glutathione S-Transferase T1 (GSTT1) Null Polymorphism, Smoking, and Their Interaction in Coronary Heart Disease: A Comprehensive Meta-Analysis. Heart Lung Circ. 2017;26(4): 362-370. doi: 10.1016/j.hlc.2016.07.005.
  42. Hosseini-Esfahani F, Mirmiran P, Daneshpour MS, et al. The Effect of Interactions of Single Nucleotide Polymorphisms of APOA1/APOC3 with Food Group Intakes on the Risk of Metabolic Syndrome. Avicenna J Med Biotechnol. 2017;9(2):94-103.
  43. Maintinguer Norde M, Oki E, Ferreira Carioca AA, et al. Influence of IL1B, IL6 and IL10 gene variants and plasma fatty acid interaction on metabolic syndrome risk in a cross-sectional population-based study. Clin Nutr. 2017; pii: S0261-5614(17)30059-6. doi: 10.1016/j.clnu.2017.02.009-
  44. Taylor MK, Beckerley SE, Henniger NE, et al. A genetic risk factor for major depression and suicidal ideation is mitigated by physical activity. Psychiatry Res. 2017;249:304-306. doi: 10.1016/j.psychres.2017.01.002.
  45. Eom SY, Hong SM, Yim DH, et al. Additive interactions between PRKAA1 polymorphisms and Helicobacter pylori CagA infection associated with gastric cancer risk in Koreans. Cancer Med. 2016;5(11):3236-3335. doi: 10.1002/cam4.926.
  46. Nanri H, Nishida Y, Nakamura K, et al. Associations between Dietary Patterns, ADRβ2 Gln27Glu and ADRβ3 Trp64Arg with Regard to Serum Triglyceride Levels: J-MICC Study. Nutrients. 2016;8(9).pii: E545. doi: 10.3390/nu8090545.
  47. Cha Y-S, Park Y, Lee M, et al. Doenjang, a korean fermented soy food, exerts antiobesity and antioxidative activities in overweight subjects with the PPAR-γ2 C1431T polymorphism: 12-week, double-blind randomized clinical trial. J Med Food. 2014;17(1):119-127. doi: 10.1089/jmf.2013.2877.
  48. Stemburgo T, Azevedo MJ, Gross JL, et al. The rs9939609 polymorphism in the FTO gene is associate with fat and fiber intakes in patients with 2 diabetes. J Nutrigenet Nutrigenom. 2013;6(2):97-106. doi: 10.1159/000350741.
  49. Lourenco BH, Qi L, Willett WC, et al. FTO genotype, vitamin D status, and weight gain during childhood. Diabetes. 2014;63(2):808-814. doi: 10.2337/db13-1290.
  50. Rangel-Zúñiga OA, Camargo A, Marin C, et al. Proteome from patients with metabolic syndrome is regulated by quantity and quality of dietary lipids. BMC Genomics. 2015;16:509. doi: 10.1186/s12864-015-1725-8.
  51. Saldaña-Alvarez Y, Salas-Martínez MG, García-Ortiz H, et al. Gender-Dependent Association of FTO Polymorphisms with Body Mass Index in Mexicans. PLoS One. 2016;11(1): e0145984. doi: 10.1371/journal.pone.0145984.
  52. Бабушкина Н.П., Кучер А.Н., Буйкин С.В., и др. Ассоциации полиморфных вариантов генов ядерного и митохондриального геномов с ишемической болезнью сердца // Медицинская генетика. – 2014. – Т. 13. – № (5). – С. 36–46. [Babushkina NP, Kucher AN, Buikin SV, et al. Association of polymorphic variants of nuclear and mitochondrial genes with ishemic heart disease. Meditsinskaya genetika. 2014;13(5):36-46. (In Russ.)]
  53. Бабушкина Н.П., Кучер А.Н., Буйкин С.В., и др. Роль полиморфных вариантов генов ядерного и митохондриального геномов в детерминации эндофенотипов ишемической болезни сердца // Медицинская генетика. – 2014. – Т. 13. – № 9. – С. 28–36. [Babushkina NP, Kucher AN, Buikin SV, et al. Role of polymorphic variants of the genes of nuclear and mitochondrial genomes in determining ischemic heart disease endophenotypes. Meditsinskaya genetika. 2014;13(9):28-36. (In Russ.)]
  54. Reddon H, Gerstein HC, Engert JC, et al. Physical activity and genetic predisposition to obesity in a multiethnic longitudinal study. Sci Rep. 2016;6:18672. doi: 10.1038/srep18672.
  55. Loss GJ, Depner M, Hose AJ, et al. The Early Development of Wheeze. Environmental Determinants and Genetic Susceptibility at 17q21. Am J Respir Crit Care Med. 2016;193(8):889-897. doi: 10.1164/rccm.201507-1493OC.
  56. Vercelli DA. Virtuous Duplicity: 17q21 Variants at the Intersection between Asthma Protection and Risk. Am J Respir Crit Care Med. 2016;193(8):821-822. doi: 10.1164/rccm.201511-2265ED.
  57. Landrigan PJ, Fuller R, Acosta NJR, et al. The Lancet Commission on pollution and health. Lancet. 2017; Oct 17. pii: S0140-6736(17)32345-0. doi: 10.1016/S0140-6736(17)32345-0.
  58. Lee KW, Abrahamowicz M, Leonard GT, et al. Prenatal exposure to cigarette smoke interacts with OPRM1 to modulate dietary preference for fat. J Psychiatry Neurosci. 2015;40(1):38-45. doi: 10.1503/jpn.130263.
  59. Кучер А.Н., Назаренко М.С., Марков А.В., и др. Вариабельность профилей метилирования CpG-сайтов генов микроРНК в лейкоцитах и тканях сосудов при атеросклерозе у человека // Биохимия. – 2017. – Т. 82. – № 6. – С. 923–933. [Kucher AN, Nazarenko MS, Markov AV, et al. Variability of Methylation Profiles of CpG Sites in microRNA Genes in Leukocytes and Vascular Tissues of Patients with Atherosclerosis. Biochemistry (Moscow). 2017;82(6):698-706. (In Russ.)]
  60. He ZX, Chen XW, Zhou ZW, Zhou SF. Impact of physiological, pathological and environmental factors on the expression and activity of human cytochrome P450 2D6 and implications in precision medicine. Drug Metab Rev. 2015;47(4):470-519. doi: 10.3109/03602532.2015.

© Кучер А.Н., 2017

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 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