Dołącz do czytelników
Brak wyników

Zapobieganie chorobom

31 sierpnia 2021

NR 4 (Sierpień 2021)

Dieta czy aktywność fizyczna? Jak skutecznie leczyć otyłość, biorąc pod uwagę geny

0 22

Otyłość jest jednym z głównych problemów naszej populacji. Według WHO od 1975 r. częstość występowania otyłości na całym świecie prawie się potroiła. W 2016 r. ponad 1,9 mld osób powyżej 18. roku życia miało nadwagę.

Spośród nich ponad 650 mln było otyłych. W 2016 r. 39% dorosłych powyżej 18. roku życia miało nadwagę! Nadwaga jednak coraz częściej zaczyna dotyczyć również dzieci. W 2020 r. 39 mln dzieci w wieku poniżej pięciu lat miało nadwagę lub otyłość. Z kolei w 2016 r. ponad 340 mln dzieci i młodzieży w wieku 5–19 lat miało nadwagę lub otyłość [1]. Liczby te są zastraszające, dlatego warto zastanowić się nad przyczynami. Z pewnością genetyka odgrywa ogromną rolę w rozwoju nadmiernej masy ciała. 

POLECAMY

Jednym z pierwszych genów, który został powiązany z otyłością, był FTO, czyli tzw. gen podatności na otyłość (Fat Mass- and Obesity-Associated Gene). Polimorfizmy genu FTO zostały powiązane z BMI, masą ciała i obwodem bioder w kilku badaniach [2, 3]. 

Dokładna przyczyna nie jest jeszcze znana, jednak wiemy, że FTO ulega ekspresji w wielu tkankach, w tym w mózgu oraz mięśniach [4, 5]. FTO ulega silnej ekspresji w jądrach łukowatych, przykomorowych, grzbietowo-przyśrodkowych i brzuszno-przyśrodkowych. Warto zauważyć, że te miejsca mają kluczowe znaczenie w kontrolowaniu bilansu energetycznego [6]. Oprócz tego FTO ulega ekspresji w leukocytach i jest podwyższony w makrofagach stymulowanych IFN-gamma i LPS. Z uwagi na to, że otyłość związana jest ze stanem przewlekłego zapalenia, możliwe jest, że FTO stanowi ogniwo między metabolizmem a stanem zapalnym w patogenezie chorób metabolicznych związanych z otyłością [7, 8].

Allel ryzyka w wariancie FTO rs9939609 to allel A. Allel A genu FTO jest powiązany ze zwiększonym spożyciem pokarmu [9, 10] oraz z zaburzoną odpowiedzią systemu głodu i sytości po posiłku u dorosłych i dzieci [11, 12]. Xiang i wsp. stwierdzili również, że osoby z homozygotycznym allelem predysponującym do otyłości FTO (genotyp AA) odnotowały większą utratę masy ciała niż osoby niebędące nosicielami (genotyp TT) po interwencjach dotyczących diety i stylu życia [13].

Od zawsze istniał między dietetykami podział w kwestii dotyczącej wyższej skuteczności diety nad aktywnością fizyczną bądź odwrotnie. Część dietetyków odchudza jedynie za pomocą diety o kaloryczności niższej niż zapotrzebowanie organizmu, część łączy dietę z ćwiczeniami, a pozostała część mówi, że wystarczy intuicyjne odżywianie połączone ze sporą dawką aktywności. Kto ma rację? Możliwe, że każdy. Rodzaj aktywności fizycznej oraz zastosowana dieta wpływa inaczej na każdą osobę ze względu na jej podłoże genetyczne.

Wpływ aktywności fizycznej na utratę masy ciała oraz gospodarkę lipidową w zależności od wariantów genów FTO, LIPC i LEP

Allel ryzyka (T) rs1121980 genu FTO jest istotnie powiązany z BMI i obwodem talii u człowieka. Aktywność fizyczna może osłabiać wpływ rs1121980 na BMI i obwód talii (waist circumference – WC). W badaniu Vimaleswaran i wsp. stwierdzono, że u osób nieaktywnych fizycznie ten wariant miał większy wpływ na BMI i WC w stosunku do osób aktywnych fizycznie. Pomimo faktu, że polimorfizmy genu FTO są silnie związane ze zwiększonym BMI i WC, ich wyniki pokazują, że aktywność może osłabiać ten wpływ genetyczny na masę ciała człowieka [14]. 

Genotyp FTO rs9939609 jest również związany ze zwiększonymi poziomami leptyny w surowicy na czczo, a zaburzenia w gospodarce leptyny uważa się za czynnik predysponujący do otyłości. Na wpływ genotypu FTO rs9939609 oddziałuje również poziom aktywności fizycznej. Brak aktywności fizycznej jest związany ze wzrostem BMI u homozygotycznych nosicieli allelu FTO rs9939609 A, podczas gdy siedzący tryb życia nie ma większego wpływu u osób TT lub AT FTO rs9939609 [15]. 

Znaczenie ma również wariant rs1861868 FTO. U osób o małej aktywności posiadanie homozygotycznego wariantu AA rs1861868 FTO wiąże się ze wzrostem BMI. Natomiast u osób aktywnych fizycznie te warianty FTO nie wpływały statystycznie na BMI. Ponieważ gen FTO nie jest związany z aktywnością fizyczną, sugeruje to moderujący wpływ aktywności fizycznej na szkodliwe skutki wariantów FTO [16].

Leptyna uczestniczy w wielu szlakach metabolicznych. Leptyna jest uwalniana z adipocytów i wysyła sygnały do ​​mózgu na temat magazynów energii. Myszy ob/ob, które mają niedobór leptyny z powodu mutacji punktowej w genie LEP, charakteryzują się wczesną otyłością, hiperfagią, zmniejszonym wydatkiem energetycznym i insulinoopornością [17]. Osoby homozygotyczne pod względem allelu G LEP19 mogą odnosić dodatkowe korzyści zdrowotne w wyniku wydatkowania większej ilości energii podczas intensywnej aktywności fizycznej niż nosiciele allelu A. Z kolei LEPR 668 A > G wpływa na zmiany składu ciała podczas treningu oporowego [18].

Lipaza wątrobowa jest kluczowym enzymem ograniczającym tempo metabolizmu lipidów i lipoprotein [19]. Polimorfizm promotorowy w genie lipazy wątrobowej (LIPC 480C > T) odpowiada za wpływ aktywności fizycznej na poziom cholesterolu HDL i modyfikuje interakcje między otyłością a lipazą wątrobową [20, 21]. 

U osób z genotypem LIPC-480 TT występuje wzrost ryzyka choroby niedokrwiennej serca w przypadku normalnych poziomów aktywności fizycznej, to znaczy siedzącego trybu życia bądź umiarkowanej aktywności fizycznej mniej niż trzy razy w tygodniu. Z kolei osoby, które uprawiają intensywną aktywność fizyczną, nie odnotowują wzrostu ryzyka tej choroby [22].

Wpływ aktywności fizycznej na gospodarkę lipidową w przypadku różnych wariantów genu PPARD

Geny kodujące receptory aktywowane przez proliferatory peroksysomów (peroxisome proliferator-activated receptor – PPAR) są istotne dla skuteczności strategii odchudzających. PPAR to jądrowe czynniki transkrypcyjne indukowane przez ligandy lipidowe. Efektem indukcji PPAR jest stymulacja transkrypcyjna określonych genów, co skutkuje zmianami poziomu czynników zaangażowanych w metabolizm substratów energetycznych, lipidów i węglowodanów. Dotychczas opisano trzy izoformy PPAR, jedną z nich jest PPARδ, który jest kluczowym regulatorem metabolizmu energetycznego z uwagi na jego zdolność do nasilania katabolizmu kwasów tłuszczowych oraz przez wzgląd na jego wpływ na insulinowrażliwość w wielu tkankach [23]. 

U ludzi PPARδ jest kodowany przez gen PPARD zlokalizowany na chromosomie 6 [24].

W badaniu Leońskiej-Duniec osoby przez 12 tygodni brały udział w programie treningowym. W odniesieniu do genotypów PPARD rs2267668 zaobserwowano większy spadek cholesterolu po skończonym programie treningowym u nosicieli allelu rs2267668 G oraz istotny wzrost poziomu trójglicerydów u homozygot AA. Z kolei nosiciele haplotypu PPARD (rs2267668/rs2016520/rs1053049) G/C/T wykazują mniejszy spadek masy ciała w odniesieniu do aktywności fizycznej, w porównaniu z osobnikami homozygotycznymi dla haplotypu A/T/T, co sugeruje, że posiadanie tego specyficznego haplotypu G/C/T może spowodować małą odpowiedź na treningi [25].

Oprócz tego rs2267668 G/A genu PPARD ma wpływ na skuteczność treningu aerobowego, dlatego nosiciele tego wariantu mogą lepiej reagować na trening aerobowy [26].

Wpływ polimorfizmów genu ACSL5 na utratę masy ciała podczas interwencji dietetycznych

Mięśnie szkieletowe wykorzystują wolne kwasy tłuszczowe (WKT) jako źródło energii. Tłuszcz jest magazynowany w postaci trójglicerydów w tkance tłuszczowej, z kolei do metabolizmu wykorzystywany jest w postaci wolnych kwasów tłuszczowych (free fatty acids – FFA). Pobieranie FFA przez mięśnie szkieletowe jest inicjowane przez długołańcuchowe białka syntetazy acylo-CoA (ACSL), które estryfikują FFA do cząsteczek acylokoenzymu A (acylo-CoA). Acylo-CoA są wykorzystywane zarówno w syntezie lipidów komórkowych, jak i degradacji kwasów tłuszczowych poprzez oksydację [27]. Nadekspresja ACSL5 w komórkach wątroby promuje wychwyt kwasów tłuszczowych, co skutkuje zwiększonym magazynowaniem lub zwiększonym utlenianiem [28, 29]. Nawet nieznaczny wzrost ekspresji ACSL5 w mięśniach szkieletowych może mieć wpływ na wykorzystywanie FFA. Istnieje związek między SNP rs2419621 a szybszą utratą masy ciała u otyłych kobiet w odpowiedzi na bardzo restrykcyjną dietę [30]. Oznacza to, że osoby z tym polimorfizmem będą miały bardzo dobrą odpowiedź na interwencję dietetyczną i prawdopodobnie nie będą potrzebować dużego zwiększenia aktywności fizycznej w celu zredukowania masy ciała. Aktywność fizyczna jest bardzo istotna w poprawie kondycji i ma wpływ na zdrowie, jednak w tych przypadkach nie będzie ona grała głównej roli w procesie utraty masy ciała.

Wpływ Thr54 genu FABP2 na spoczynkową przemianę materii

Białko wiążące kwasy tłuszczowe (fatty-acid-binding protein – FABP) odgrywa istotną rolę we wchłanianiu jelitowych kwasów tłuszczowych i wewnątrzkomórkowym metabolizmie długołańcuchowych FFA [31]. Locus genu białka wiążącego kwasy tłuszczowe 2 (FABP2) ma związek ze stężeniem insuliny na czczo [32]. Ala54Thr, czyli substytucja alaniny na treoninę w kodonie 54 genu FABP2, jest związana z insulinoopornością prawdopodobnie poprzez zwiększenie wchłaniania i utleniania kwasów tłuszczowych [33, 34]. Obecność tego wariantu Thr54 wiąże się również ze znacznym wzrostem wskaźnika masy ciała, procentowej zawartości tkanki tłuszczowej, a także stężenia trójglicerydów w osoczu na czczo [35]. U osób homozygotycznych allelu Thr54 występuje większa akumulacja tłuszczu w jamie brzusznej [36].

Badanie Takakura i wsp. pokazało niższe spoczynkowe tempo metabolizmu u osób z allelem Thr54. Ponadto interwencja dietetyczna i ćwiczenia nie dały zadowalających wyników, ponieważ obwód talii osób z allelem Thr54 był znacznie większy niż osób z genotypem Ala/Ala [37]. Może to sugerować, że u osób z allelem Thr54 sama aktywność fizyczna bądź sama dieta mogą dać jeszcze mniej zadowalające wyniki. Sugeruje się zatem połączenie ściśle przestrzeganej diety z intensywną aktywnością fizyczną.

Wybranie optymalnego sposobu zmniejszania masy ciała u pacjenta może być problematyczne bez poznania jego genotypu. Czasami długa interwencja dietetyczna może nie przynosić zadowalających efektów, ponieważ pacjent jest genetycznie bardziej skłonny do utraty masy ciała pod wpływem zwiększonej aktywności fizycznej. U niektórych aktywność fizyczna może być również szczególnie ważna w prewencji chorób, dlatego nie należałoby tym pacjentom proponować jedynie interwencji dietetycznej. Z kolei u innych restrykcyjna dieta może przynieść lepsze efekty niż intensywna aktywność fizyczna połączona z małym deficytem kalorycznym 
z diety.

 

 

Bibliografia

  1. https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/obesity-and-overweight [dostęp 20.06.2021].
  2. Dina C., Meyre D., Gallina S., Durand E., Korner A., Jacobsen P., Carlsson L.M.S., Kiess W., Vatin V., Lecoeur C., Delplanque J., Valliant E., Pattou F., Ruiz J., Weill J., Levy-Marchal C., Horber F., Potoczna N., Hercberg S., Le Stunff C., Bougneres P., Kovacs P., Marre M., Balkau B., Cauchi S., Chevre J.C., Froguel P. Variation in FTO contributes to childhood obesity and severe adult obesity. Nat Genet 39: 724–726, 2007.
  3. Scuteri A., Sanna S., Chen W.M., Uda M., Albai G., Strait...

Pozostałe 70% treści dostępne jest tylko dla Prenumeratorów

Co zyskasz, kupując prenumeratę?
  • Roczną prenumeratę dwumiesięcznika Food Forum w wersji papierowej lub cyfrowej,
  • Nielimitowany dostęp do pełnego archiwum czasopisma,
  • Możliwość udziału w cyklicznych Konsultacjach Dietetycznych Online,
  • Specjalne dodatki do czasopisma: Food Forum CASEBOOK...
  • ...i wiele więcej!
Sprawdź

Przypisy