Obesità e geni. Quali geni causano l'obesità?

L'obesità si manifesta per molte ragioni, inclusa quella genetica. Gli scienziati stimano che i geni possano rappresentare quasi il 70% delle fluttuazioni del peso corporeo. Ciò significa che i geni sono responsabili della maggior parte dell'obesità?

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L'obesità è una malattia cronica complicata che deriva da molte cause ambientali, metaboliche, psicologiche, ormonali e genetiche. Il maggiore impatto sullo sviluppo dell'obesità è esercitato da fattori ambientali, tra cui, prima di tutto, l'eccessivo apporto di cibi ipercalorici trasformati e bassa attività fisica, nonché disturbi nel lavoro degli ormoni della fame e della sazietà. Tuttavia, la ricerca scientifica mostra che i geni sono anche di grande importanza nella genesi dell'obesità. Suggeriamo come i geni e la loro eredità contribuiscono all'obesità e quali sono i tipi di obesità genica.

Sommario:

1. Obesità e geni: cosa sono i poliformismi genetici?
2. Obesità e geni: cosa sono le mutazioni genetiche?
3. Obesità e geni - tipi di obesità con background genetico
4. Obesità e geni - obesità monogenica
5. Obesità e geni - obesità associata a sindromi genetiche
6. Obesità e geni - obesità poligenica
7. Obesità e geni: cosa è responsabile dell'obesità: geni o ambiente?
8. Obesità e geni - diagnostica molecolare dell'obesità

Obesità e geni: cosa sono i polimorfismi genetici?

Polimorfismi genetici, tra gli altri Polimorfismi a singolo nucleotide (SNP) Polimorfismi a singolo nucleotide) si tratta di piccoli cambiamenti nel genoma. La conseguenza dei polimorfismi è la presenza di varie varianti genetiche nella popolazione umana. Questo, a sua volta, influenza il fenotipo, cioè come ognuno di noi appare e risponde ai fattori ambientali. Pertanto, i polimorfismi genetici possono influenzare il rischio di sviluppare varie malattie, il metabolismo di micro e macronutrienti, farmaci e persino determinare parzialmente le caratteristiche psicologiche di una persona. A ogni polimorfismo è stato assegnato un numero di identificazione che inizia con le lettere "rs", ad esempio rs9939609 per il polimorfismo genetico FTO.

Obesità e geni: cosa sono le mutazioni genetiche?

Il meccanismo di formazione del polimorfismo e della mutazione genetica è simile, cioè deriva da errori commessi durante la duplicazione del DNA, ma le loro conseguenze sono diverse. L'effetto biologico del polimorfismo è più sottile di quello della mutazione. Di solito provoca una risposta diversa a fattori ambientali, ad esempio dieta, resistenza alle tossine. Pertanto, si dice che la presenza di uno specifico polimorfismo possa predisporci, ad esempio, all'obesità o al cancro al seno. Ciò non significa, ovviamente, che dobbiamo ammalarci di queste malattie. D'altra parte, le mutazioni genetiche sono solitamente così dannose per il corpo che molto spesso portano a gravi malattie ereditarie. A differenza dei polimorfismi, l'effetto di mutazione è irreversibile e indipendente da fattori ambientali. E sebbene questa divisione sembri ovvia e chiara, gli scienziati non sempre riescono a tracciare una linea netta tra una mutazione e il polimorfismo genetico.

Obesità e geni - tipi di obesità con background genetico

• Obesità monogenica (isolata), cioè obesità causata da una mutazione in un singolo gene.
• Obesità associata a sindromi genetiche, in cui l'obesità è solo un sintomo di una malattia genetica ereditaria.
• Obesità poligenica (comune), cioè causata dalla presenza di polimorfismi genetici in diversi geni - la forma più comune di obesità con una base genetica.

I "geni dell'obesità" possono predisporre non solo l'obesità stessa. Pochi geni codificano proteine ​​responsabili di un solo percorso biochimico, quindi gli effetti del polimorfismo di un gene possono essere multidirezionali. Pertanto, i "geni dell'obesità" possono anche predisporre al diabete di tipo 2, disturbi lipidici, cancro e malattie cardiovascolari.

Obesità e geni - obesità monogenica

L'obesità monogenica si verifica solo in una piccola percentuale della popolazione e si traduce in obesità di grado III, la cosiddetta obesità patologica nella prima infanzia. Finora sono stati descritti diversi geni, le cui mutazioni possono causare obesità monogenica e sono: LEP, LEPR, POMC, MC4R, PCSK1, SIM1, BDNF, NTRK2, GRHB. Questi geni codificano per proteine ​​che possono contribuire direttamente o indirettamente all'obesità. La maggior parte di loro sono legati al cosiddetto il sistema leptina-melanocortina, che controlla la sensazione di fame e sazietà.

I più studiati nell'ambito dell'obesità monogenica sono: gen LEP (ing. leptina) che codifica per leptina e gene LEPR (recettore della leptina) che codifica per il recettore della leptina. La leptina, o "ormone della sazietà", è una molecola secreta dalle cellule adipose e regola il metabolismo associato all'assunzione di cibo. La leptina agisce sui recettori della leptina situati nell'ipotalamo attraverso i quali viene inibito il riflesso della fame. La scoperta del ruolo delle mutazioni nella leptina e nei suoi geni recettori nella formazione dell'obesità monogenica è stata fatta grazie ad osservazioni su topi di laboratorio, in cui i geni LEP e LEPR erano gravemente danneggiati. È stato notato che questi topi avevano un appetito sfrenato, che ha provocato l'obesità estrema. Studi successivi hanno dimostrato che gli animali con la mutazione genetica LEP aveva una concentrazione troppo bassa di leptina nel sangue e con mutazioni geniche LEPR erano resistenti all'azione della leptina.

Anche negli esseri umani, le mutazioni nei geni correlati alla leptina provocano una quasi completa assenza di leptina nel sangue o resistenza dei recettori della leptina ai suoi effetti, e di conseguenza appetito e obesità eccessivi. Inoltre, negli esseri umani, gli effetti della mancanza di leptina sono disturbi comportamentali, immunodeficienze e livelli elevati di insulina nel sangue.

Un altro gene significativo le cui mutazioni interrompono la via leptina-melanocortina è il gene MC4R (ing. recettore della melanocortina 4) che codifica per il recettore della melanocortina 4. Questo recettore si lega all'ormone proopiomelanocortina, abbreviato POMC. Vale la pena ricordare che le mutazioni genetiche POMC la proopiomelanocortina causa anche l'obesità monogenica. Persone con mutazioni geniche MC4R hanno un aumento dell'appetito e i pasti che mangiano sono molto più grandi rispetto a quelli delle persone senza questa mutazione. Inoltre, hanno alti livelli di insulina nel sangue.

Dato che l'obesità monogenica è causata da mutazioni genetiche che interrompono le vie metaboliche irreversibilmente importanti, le opzioni di trattamento sono limitate. L'eccezione sono le persone con una mutazione genetica LEPperché in questo caso la carenza di leptina può essere rimpiazzata somministrando l'ormone esternamente.

Obesità e geni - obesità associata a sindromi genetiche

Le sindromi genetiche associate all'obesità sono un gruppo di malattie in cui l'obesità è solo un sintomo. In totale, sono state descritte circa 25 di tali entità patologiche. Oltre all'obesità, sono caratterizzati da difetti congeniti, disabilità intellettiva e disturbi comportamentali specifici. Le sindromi genetiche associate all'obesità sono estremamente rare e sono principalmente causate da ampie alterazioni genetiche che comportano la perdita o la duplicazione di frammenti cromosomici. I cromosomi sono le strutture su cui risiedono tutti i geni di una cellula, quindi il loro danno provoca anomalie in molti geni contemporaneamente.

La più comune è la sindrome di Prader-Willi. L'incidenza di questa sindrome è di 1: 10.000-50.000 nascite. La causa principale della PWS è la perdita di un frammento del cromosoma 15 (regione 15q11-q13) ereditato dal padre. Tali grandi perdite genetiche causano il malfunzionamento di molti geni. Pertanto, oltre all'obesità estrema, le persone con PWS soffrono di tono muscolare ridotto (ipotonia), scarsa espressione facciale, appetito eccessivo, disabilità intellettiva e disturbi del sonno. Il probabile meccanismo dell'obesità in questa sindrome è l'interruzione delle vie biochimiche nell'ipotalamo legate alla secrezione di grelina (chiamato "ormone della fame"). Livelli elevati di grelina nei pazienti provocano un appetito sfrenato.

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Un altro esempio di sindrome genetica in cui l'obesità è il sintomo dominante è la sindrome di Bardet-Biedl.Nei pazienti con questa sindrome, l'obesità si sviluppa tra 1 e 2 anni. Altri sintomi della sindrome includono la presenza di dita delle mani e dei piedi extra (polidattilia), degenerazione della retina dell'occhio, disabilità intellettiva, disturbi dello sviluppo dei genitali e dei reni. La sindrome è causata da mutazioni in almeno 20 geni (incl. BBS1, BBS2, BBS3, BBS4, BBS5, BBS6, BBS7, BBS8, BBS9, BBS10).

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Altre sindromi genetiche descritte associate all'obesità includono:

• La sindrome di Cohen
• Sindrome di Börjeson-Lehman
• La sindrome di Alström
• Sindrome di Simpson-Golabi
• Sindrome di Carpenter
• Sindrome di Wilson-Turner
• Sindrome di Smith e Magenis
• sindrome da disomia del cromosoma 14

Obesità e geni - obesità poligenica

La scoperta dell'obesità poligenica è stata rivoluzionaria in quanto si ritiene che possa rappresentare oltre il 90% dell'obesità. In studi molto ampi su gemelli identici (cioè con lo stesso genoma) è stato dimostrato che i geni sono responsabili di quasi il 70% della differenza di peso corporeo misurata dall'indice di massa corporea (BMI). Tuttavia, si sottolinea che nell'obesità poligenica, l'interazione tra "geni dell'obesità" e fattori ambientali, cioè lo stile di vita, è molto importante. Pertanto, in questo caso, stiamo parlando di una predisposizione all'obesità. In altre parole, solo perché abbiamo varianti sfavorevoli dei "geni dell'obesità" non significa che dobbiamo diventare obesi. Per questo motivo, la ricerca sull'obesità poligenica è molto difficile, in quanto non è facile dimostrare una relazione di causa-effetto tra geni specifici e stile di vita.

Il primo gene scoperto e meglio studiato che predispone all'obesità è il gene FTO (ing. gene associato alla massa grassa e all'obesità). Codifica l'enzima 2-ossoglutarato demetilasi, che si esprime soprattutto nell'ipotalamo e nelle isole pancreatiche, che indica il suo ruolo importante nella regolazione del metabolismo energetico nell'organismo. La presenza di una variante sfavorevole del polimorfismo del gene rs9939609 FTO (la cosiddetta variante AA, che si verifica nel 16% degli europei) è stata associata a un rischio più elevato di obesità e diabete di tipo 2 rispetto alle varianti tipiche di questo gene (le cosiddette varianti TT e TA). Sebbene i meccanismi molecolari che portano a tali predisposizioni non siano stati completamente chiariti, studi sui bambini hanno dimostrato che i polimorfismi genetici FTO può influenzare, tra gli altri sull'approvvigionamento di cibo, soprattutto quello ad alto contenuto calorico. È stato dimostrato che i bambini con una variante genetica sfavorevole FTOchi aveva accesso illimitato a cibi ipercalorici ne consumava molto di più rispetto ai bambini con le opzioni tipiche.

Tuttavia, la più interessante dal punto di vista delle strategie di trattamento dell'obesità poligenica è la "sensibilità" dei polimorfismi genetici FTO per i cambiamenti dello stile di vita. Le meta-analisi pubblicate hanno mostrato che le persone obese con variante AA, oltre ad essere più inclini agli effetti negativi sullo stile di vita e quindi predisposte all'obesità, possono ridurre più efficacemente il peso corporeo introducendo una dieta e un'attività fisica appropriate rispetto alle persone con varianti TT e TA. Altri studi hanno dimostrato che nelle persone sottoposte a chirurgia bariatrica, variabilità genica FTO può anche aiutare a mantenere un peso corporeo sano dopo l'intervento chirurgico.

Importante

Molto spesso, i cambiamenti nei geni che contribuiscono all'obesità monogenica possono essere coinvolti nella formazione dell'obesità poligenica. Un esempio è il gen MC4R. La differenza è che nell'obesità poligenica il grado di danno genetico è più lieve, poiché è causato dal polimorfismo. Si presume che il meccanismo mediante il quale sono i polimorfismi genetici MC4R influenzare la predisposizione all'obesità derivante dagli spuntini più frequenti tra i pasti e dalla tendenza a mangiare troppo. Varianti di rischio del polimorfismo del gene rs17782313 MC4R (Le varianti CT e CC) sono state associate a un BMI più elevato sia nei bambini che negli adulti, spuntini più frequenti e tendenza a mangiare cibi ipercalorici. È interessante notare che è stato dimostrato che la dieta mediterranea può indebolire l'impatto di varianti sfavorevoli di entrambi i polimorfismi genetici FTOe MC4R.

Lo sai che...

Possiamo cambiare i nostri geni con il nostro stile di vita. Per quanto assurdo possa sembrare, le scoperte fatte negli ultimi anni dimostrano che lo è! Il cosidetto modificazioni epigenetiche, che sono una sorta di collegamento tra genetica e ambiente. Le modificazioni epigenetiche possono letteralmente "attivare" e "disattivare" l'espressione di determinati geni attraverso tag chimici molecolari. Ancora più importante, questi tipi di cambiamenti non cambiano la struttura del DNA, cioè non sono una sorta di mutazione genetica irreversibile, ma qualcosa che subisce cambiamenti dinamici, specialmente sotto l'influenza di fattori ambientali. Sono le modificazioni epigenetiche che possono essere innescate dallo stile di vita, cambiando così il rischio di obesità e le sue complicanze.

Obesità e geni: cosa è responsabile dell'obesità: geni o ambiente?

La risposta a questa domanda è difficile. Nel caso dell'obesità monogenica e delle sindromi genetiche correlate all'obesità, i fattori ambientali non influenzeranno il fenotipo dell'obesità così fortemente (se non del tutto) come nel caso dell'obesità poligenica, il cui fenotipo è strettamente dipendente dall'interazione con l'ambiente.

Le abitudini alimentari sono particolarmente importanti nello sviluppo dell'obesità e sono in gran parte modellate dall'ambiente in cui cresciamo. La ricerca scientifica mostra che il ruolo dei genitori e le abitudini alimentari da loro trasmesse sono molto importanti qui. Si sottolinea che questo vale soprattutto per mangiare cibi meno calorici, ma più nutrienti, come le verdure, il cui consumo è modellato da esperienze positive o negative con questi alimenti. A differenza dei cibi ipercalorici, ad esempio i dolci, dove le predisposizioni innate giocano un ruolo maggiore.

Lo sai che...

Le abitudini alimentari possono essere influenzate dai geni, ad esempio attraverso il senso del gusto. Il cosidetto un sapore grasso che può rappresentare un sesto tipo di sapore che riconosce gli acidi grassi. Le sensazioni gustative associate a prodotti ricchi di grassi possono portare ad un suo eccessivo apporto nella dieta, e di conseguenza causare obesità. I polimorfismi genetici possono influenzare il "gusto del grasso" CD36 (ing. cluster di differenziazione 36). Sono stati distinti i tre polimorfismi genetici più comuni CD36: rs1761667, rs1527483 e rs3840546. È stato dimostrato che le persone con le varianti GG e GA del polimorfismo rs1761667 sono più sensibili al "gusto del grasso" e hanno la capacità di percepire una concentrazione di acidi grassi significativamente inferiore negli alimenti rispetto alle varianti AA, che per ottenere lo stesso livello di sensazione gustativa richiedono un contenuto molto più elevato di questo componente nei piatti . Il "gusto del grasso" può influenzare indirettamente le abitudini alimentari. L'ipersensibilità agli acidi grassi nel cibo è associata a un minore apporto di prodotti ad alto contenuto di grassi nella dieta e a un indice BMI inferiore.

La ricerca ha dimostrato che anche le forme di trascorrere il tempo libero, come guardare la TV, possono aumentare l'effetto negativo dei "geni dell'obesità". Ovviamente questo non suggerisce un'interazione dei geni con il tempo trascorso a guardare la TV, ma una relazione tra il modo in cui le persone trascorrono il loro tempo (in questo caso poco attive) con un aumentato rischio di obesità. Altri studi hanno dimostrato che le persone che preferiscono questa forma di trascorrere il tempo libero mangiano anche cibi più ipercalorici e malsani.

La maggior parte degli specialisti sottolinea che i fattori ambientali sono, dopotutto, di fondamentale importanza nell'epidemia di obesità. Spiegando questo soprattutto dal fatto che i nostri geni non cambiano così rapidamente come lo stile di vita che conduciamo attualmente. I polimorfismi genetici menzionati in precedenza sono un esempio FTO, dove è stato dimostrato in molti studi che la predisposizione all'obesità può essere superata con una dieta appropriata e un'attività fisica.

Obesità e geni - diagnostica molecolare dell'obesità

La ricerca molecolare sulle basi genetiche dell'obesità può essere eseguita a qualsiasi età, poiché il nostro genoma è immutato per tutta la vita. Quando si decide di eseguire il test, è importante una storia familiare dettagliata, poiché potrebbe suggerire una natura ereditaria dell'obesità. Se, oltre all'obesità, il paziente ha altri disturbi gravi, come la disabilità intellettiva, ciò può suggerire una sindrome genetica associata all'obesità. Nella diagnosi delle sindromi genetiche correlate all'obesità, vengono utilizzate tecniche citogenetiche per valutare la struttura e il numero di cromosomi in una cellula. Quando la ricerca esclude le sindromi genetiche, è importante anche la storia della nutrizione e delle abitudini. Se indica un apporto calorico eccessivo con scarsa attività fisica, è necessario considerare l'obesità poligenica. In tal caso, è possibile eseguire test per polimorfismi genetici, ad esempio geni FTO o MC4Rche può confermare una predisposizione all'obesità.

I test per la presenza di mutazioni e polimorfismi vengono effettuati utilizzando metodi di biologia molecolare, basati principalmente sulla reazione a catena della polimerasi (PCR). Il più comune è il sequenziamento di Sanger. I test possono essere eseguiti in ospedali specializzati che dispongono di laboratori genetici. Inoltre, sul mercato esistono diverse società commerciali che effettuano test genetici per i "geni dell'obesità". Il risultato ottenuto deve essere consultato con uno specialista in genetica medica al fine di valutare il significato clinico della mutazione genetica / polimorfismo rilevato.

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Questo articolo non contiene contenuti discriminatori e stigmatizzanti di persone che soffrono di obesità.