Genetická variabilita endokanabinoidů a její úloha při vzniku obezity

Mgr. Monika Chmelíková, Ph.D.

Doctoral thesis

Variability in endocannabinoid system gene and its relation to obesity

Abstract:

Úvod: Obezita a metabolický syndrom patří mezi onemocnění s jasnou genetickou determinací. Byla popsána řada kandidátních genů, které jsou ve vazbě na složky metabolického syndromu, jako je inzulinová rezistence, diabetes mellitus 2. typu, obezita, dyslipidémie a hypertenze. Na úrovni endokanabinoidního systému byla pozornost věnována zejména genetické variabilitě endokanabinoidních receptorů a enzymu podílejícímu se na degradaci jejich ligandů, hydroláze amidů mastných kyselin (FAAH). Defekty zasahující tyto složky pravděpodobně vedou k nadměrné aktivaci systému, která je podkladem některých patologických stavů. Současné práce studující kanabinoidní receptor CB1, prokázaly souvislost mezi některými variantami genu CNR1 a obezitou či metabolickým syndromem. Metody: V observační studii byl zkoumán vliv genetických faktorů kontrolujících lipidový transport a metabolismus sacharidů na rozvoj metabolického syndromu v kohortě 1671 osob rakouské národnosti zařazených do programu SAPHIR (Salzburg Atherosclerosis Prevention Program in Subjects at High Individual Risk). Metodou TaqMan sond byly detekovány polymorfizmy v genech pro kanabinoidní receptor, CNR1 (rs1049353) a FAAH (SNP rs324420). Byla provedena analýza asociace genotypů a alel s parametry metabolického syndromu. Ve studii typu „case-control“ sledující soubor 155 osob s chronickým srdečním selháním a 169 kontrol byly detekovány polymorfizmy v genu pro kanabinoidní receptor, 1359 G/A (rs1049353) v CNR1 , a degradační enzym, 385 C/A (rs324420) v genu FAAH s využitím metody polymerázové řetězové reakce s následnou restrikční analýzou. Mezi skupinou pacientů a kontrolami byly srovnávány genotypové a alelické frekvence. Výsledky: V souboru zdravých osob zařazených do programu SAPHIR se podařilo prokázat statisticky signifikantní rozdíl v distribuci alel a genotypů pouze v případě genotypu AG (rs1049353) v CNR1 mezi skupinou s metabolickým syndromem a bez syndromu. Stejné výsledky byly zjištěny i v samostané skupině žen, v případě genotypu AG, rozdíly byly však na hranicích statistické významnosti. Mezi pacienty a kontrolami v druhé studii nebyly zjištěny statisticky signifikantní rozdíly v genotypových a alelických frekvencích. Genetická variabilita v genu FAAH byla asociována s rizikem infarktu myokardu, nosiči alely A měli 2,37 násobně vyšší riziko onemocnění ve srovnání s genotypem CC, CA. Nosiči homozygotního genotypu AA genu CNR1 měli ve srovnání s genotypy GG a AG vyšší hladinu plazmatického cholesterolu. Závěr: V případě studie provedené na souboru rakouské populace se nepodařilo prokázat asociaci variability v genech endokanabinoidního systému s parametry metabolického syndromu. V studii typu „case-control“ na skupině osob české národnosti jsme prokázali, že genetická variabilita v genech CNR1 a FAAH představuje potenciální rizikový faktor progrese aterosklerózy a ischemické choroby srdeční.

Abstract:

Background: Increasing evidence suggests there is genetic basis for obesity and metabolic syndrome. There are some candidate genes affecting body weight, fat distribution, lipolysis, insulin resistence and glucose metabolism, that predispose to metabolic syndrome. Endocannabinoid systém is known to play a generalized role in energy homeostasis, food intake and cardiovascular system. It has been proposed that there is a link between a common genetic variants (single nucleotide polymorphism) in the CNR1 and FAAH to overactivation of endocannabinoid system. Several polymorphisms have been described in CNR1 gene and its association with obesity and metabolic syndrome. Methods: A case – control study involving 155 patients with chronic heart failure and 169 age- and sex-matched healthy subjects. We detected SNPs 385 C/A (rs324420) in the FAAH and 1359 G/A (rs1049353) in the CNR1 genes using the polymerase chain reaction and restriction analysis. Genotype and allele frequencies were compared between patients and controls as well as between patients with and without myocardial infarction. The Saphir study consicts of 1671 healthy austrian subjects evaluated the contribution of common SNP in the CNR1 (rs1049353) and FAAH gene ( rs324420) on parameters of metabolic syndrome. SNPs were genotyped using TaqMan probes. Differences of parameters by genotype were assessed. Results: No differences were detected in the CNR1 (rs1049353) between men and women in SAPHIR cohort except AG genotype of (rs1049353) in the group with and without metabolic syndrome. Neither genotype nor allele frequencies of SNP (rs324420) in the FAAH differed between women and men ( P < 0.05). Similarly neither genotype nor allele frequencies of SNPs (rs324420) in the FAAH differed between subjects with and without MetS in the whole group and in men and women separately ( P < 0.05) No significant differences in genotype or allelic frequencies between patients and controls were found (P < 0.05). Carriers of the FAAH A allele had a 2.37-fold increase in the risk of myocardial infarction (odds ratio 2.37, 95% confidence interval 1.36-6.93, P = 0.01). Homozygous carriers of genotype AA of CNR1 SNP 1359 had significantly higher plasma cholesterol levels than carriers of GG and GA genotypes in patients (P = 0.04). Conclusions: In our study performed on a large cohort of subjects neither FAAH nor CNR1 SNPs have been shown to constitute a risk factor for MetS. The study results suggest a role for allele A of the FAAH 385 variant as a risk factor for myocardial infarction. Genotype AA of CNR1 1359 variant probably affects plasma cholesterol levels. These results could indicate a potencial role of endocannabinoid system in atherosclerosis and CAD.

Keywords

Obezita, metabolický syndrom, tuková tkáň, dyslipidémie, hypertenze, inzulinová rezistence, srdeční selhání, endokanabinoidní systém, kanabinoidní receptor, hydroláza amidů mastných kyselin.Obesity, metabolic syndrome, adipose tissue, dyslipidemia, hypertension, insulin resistance, heart failure, endocannabinoid system, cannabinoid receptor, fatty acid amide hydrolase.

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 10. 10. 2014

Thesis defence

• Date of defence: 13. 3. 2015
• Supervisor: prof. MUDr. Anna Vašků, CSc.

Masaryk University

Faculty of Medicine

Doctoral programme / field:
Physiology and Pathological Physiology (4-years) / Physiology and Pathological Physiology