Metadata language
Title:
Profil metylacji DNA związany z zaburzeniami metabolicznymi u pacjentów z otyłością
Author:
Subject:
metylacja DNA ; otyłość ; hipercholesterolemia ; czynnik wzrostu fibroblastów 21 ; microRNA
Abstract:
Otyłość jest chorobą przewlekłą, która dotyka ponad 650 milionów ludzi na świecie. Za przyczynę rozwoju choroby uznaje się złożone interakcje czynników środowiskowych z indywidualnymi predyspozycjami genetycznymi. Czynniki środowiskowe obejmują niską aktywność fizyczną oraz nieprawidłowe nawyki żywieniowe. Tylko niewielki odsetek przypadków otyłości stanowi otyłość monogenowa. Pozostały wpływ na rozwój otyłości dopatruje się w licznych regulacjach epigenetycznych: metylacji DNA, potranslacyjnych modyfikacjach histonów i syntezie niekodującego mikroRNA, które wywołują zmiany aktywności genów. Metylacja DNA polega na przyłączeniu grupy metylowej do piątego atomu węgla pierścienia cytozyny. Zmiany są te zachodzą w obrębie promotorów genów oraz istotnych miejsc regulatorowych. Metylacja DNA jest specyficzna dla komórek i tkanek, wrażliwa na wpływ środowiska, może zmieniać się w odpowiedzi na zmianę aktywności fizycznej, dietę czy operacje bariatryczne. Postuluje się, że metylacja DNA może być przyczyną rozwoju otyłości i powikłań jej towarzyszących, ale również powstaje w odpowiedzi na chorobę. Przeprowadzona w ramach niniejszej rozprawy doktorskiej ocena profilu metylacji DNA w leukocytach pacjentów z otyłością związana była z wysokimi poziomami cholesterolu LDL i hormonu FGF21 w surowicy. Celem rozprawy doktorskiej było zbadanie czy ; istnieją regulacje epigenetyczne związane z powikłaniami metabolicznymi u otyłych pacjentów. Sprawdzenie czy istnieje profil metylacji DNA związany z hipercholesterolemią w badanej grupie otyłych pacjentów. Znalezienie genów regulowanych poprzez metylację DNA związanych z wysokim poziomem czynnika wzrostu fibroblastów 21 (FGF21) u osób otyłych. Zbadanie czy istnieje specyficzny profil ekspresji miRNA związany z wysokim poziomem FGF21. METODYKA I WYNIKI BADAŃ 1. Artykuł oryginalny: Płatek T. et al.: DNA methylation microarrays identify epigenetically regulated lipid related genes in obese patients with hypercholesterolemia. Mol Med. 2020 Oct 7;26(1):93. Badanie przeprowadzono w grupie 137 osób (99 kobiet i 38 mężczyzn) z BMI powyżej 27 (min. 27 – maks. 45 kg /m2 ) w wieku od 25 do 65 lat. Porównanie parametrów biochemicznych przeprowadzono w 2 grupach: w grupie z hipercholesterolemią z poziomem LDL-CH ≥ 3,4 mmol/l (n= 68) i w grupie kontrolnej z poziomem LDL-CH <3,4 mmol/l (n = 69) w surowicy. Oznaczono stężenie glukozy, cholesterolu całkowitego, cholesterololu HDL, TG, insuliny, leptyny, adiponektyny, FGF19, FGF21, GIP w surowicy oraz całkowitej zawartości kwasów tłuszczowych w osoczu. Badana grupa wykazała wyższy poziom LDL-CH, cholesterolu całkowitego, TG, cholesterolu nie-HDL i stosunku TG/HDL w porównaniu z grupą kontrolną ; . Przesiewowa analiza metylacji DNA całego genomu została wykonana na macierzach firmy Agilent Technologies (Human DNA Methylation Microarray: G4495A, Design ID, 023795) w dziesięciu losowo wybranych próbkach DNA spośród całej grupy. W analizie różnicowej metylacji DNA zidentyfikowano 7480 sond istotnych statystycznie porównując grupę z wysokim LDL-CH do grupy z niskim LDL-CH. Z tej listy wytypowano 190 sond związanych ze szlakami metabolizmu lipidów. Wykazano, że geny zaangażowane były w następujące ścieżki metaboliczne: metabolizm i klirens lipoprotein LDL i VLDL, regulacja metabolizmu lipidów przez PPARα, SREBP i NR1H2, metabolizm i beta-oksydacja kwasów tłuszczowych i metabolizm TG. Wykazano nowe geny regulowane epigenetycznie: ABCG4, ANGPTL4, AP2A2, AP2M1, AP2S1, CLTC, FGF19, FGF1R, HDLBP, LIPA, LMF1, LRP5, LSR, NR1H2 i ZDHHC8 związane z dyslipidemią. 2. Artykuł oryginalny: Płatek T. et al.: Epigenetic regulation of processes related to high level of fibroblast growth factor 21 in obese subjects. Genes (Basel). 2021 Feb 21;12(2):307. Grupa badana obejmowała osoby dorosłe z nadwagą i otyłością (n = 136; 100 kobiet i 36 mężczyzn) z BMI od 27 do 45 kg/m2 . Pacjentów podzielono na 2 grupy na podstawie poziomów FGF21 w surowicy na czczo (FGF21 <213 pg / ml i ≥ 213 pg/ ml). Zmierzono poziom glukozy, insuliny, GIP, lipidów, wy ; branych adipokin, miokin i cytokin i porównano w grupie z wysokim poziomem FGF21 (n = 68) z grupą z niskim poziomem FGF21 (n = 68) w surowicy. Grupa z wysokim krążącym poziomem FGF21 charakteryzowała się wyższym WHR, podwyższonym poziomem insuliny na czczo i HOMA-IR, wolnych kwasów tłuszczowych oraz triglicerydów. Stwierdzono również podwyższony poziom GIP, a także markerów uszkodzenia wątroby (ALT, GGT). Otyli pacjenci z wysokim FGF21 mieli podwyższone poziomy czynnika wzrostu śródbłonka naczyniowego (VEGF), białka chemotaktycznego monocytów (MCP1) i obniżone poziomy adiponektyny. Przeprowadzono analizę metylacji DNA na macierzach metylacyjnych (Human DNA Methylation Microarray: G4495A, Agilent Technologies) oraz ekspresję miRNA na mikromacierzach TLDA (TaqMan® Array Human MicroRNA A+B Cards Set v3.0, Thermo Scientific) w leukocytach losowo wybranych próbek (po 8 z każdej grupy). Uzyskano 11198 sond CpG różnicowo zmetylowanych (p <0,01) w grupie z wysokim FGF21 w porównaniu z grupą o niskim FGF21. Zidentyfikowane geny związane były z transportem glukozy, wydzielaniem i sygnalizacją insuliny, transportem lipidów i metabolizmem komórkowym, odpowiedzią na poziomy składników odżywczych, termogenezą, brązowieniem tkanki tłuszczowej i mineralizacją kości. Wykazaliśmy statystycznie istotną różnicę w ekspresji czterech miRNA w leu ; kocytach krwi obwodowej, które zostały powiązane z wysokimi poziomami FGF21 w surowicy. Zwiększoną ekspresję hsa-miR-875-5p i zmniejszoną ekspresję hsa-miR133a-3p, hsa-miR-185-5p i hsa-miR-200c-3p stwierdzono w grupie z wysokim FGF21 w surowicy. Wykryte regulacje związane były z wysokim stężeniem FGF21, VEGF i niskim poziomem adiponektyny w surowicy. WNIOSKI 1. Wykazano istnienie specyficznego profilu metylacji DNA w leukocytach krwi obwodowej związanego z wysokim poziomem cholesterolu LDL u otyłych pacjentów. 2. Przedstawiony wzór metylacji DNA związany był z genami zaangażowanymi w metabolizm lipidów. 3. Wykryto nowe geny regulowane poprzez metylację DNA: ABCG4, ANGPTL4, AP2A2, AP2M1, AP2S1, CLTC, FGF19, FGF1R, HDLBP, LIPA, LMF1, LRP5, LSR, NR1H2 i ZDHHC8 powiązane z wysokim poziomem cholesterolu LDL w surowicy. 4. Wykazano występowanie profilu metabolicznego związanego z podwyższonym poziomem FGF21 w badanej grupie otyłych pacjentów. 5. Przedstawiono profil metylacji DNA w leukocytach krwi obwodowej związany z wysokim poziomem FGF21 u osób otyłych. 6. Wykazano zmienioną ekspresję czterech miRNA: obniżoną dla hsa-miR-133a-3p, hsa-miR-185-5p, hsamiR-200c-3p i podwyższoną dla hsa-miR-875-5p w leukocytach krwi obwodowej u osób otyłych z wysokim poziomem FGF21 w surowicy. Podsumowując opisane wyniki mogą mieć potencjalne zna ; czenie kliniczne, ponieważ wykazano istnienie regulacji epigenetycznych procesów związanych z wysokim poziomem cholesterolu LDL oraz hormonu FGF21 w otyłości. Odwracalny charakter metylacji DNA daje możliwość opracowywania nowych metod prewencji i leczenia zaburzeń lipidowych towarzyszących otyłości.
Place of publishing:
Level of degree:
Degree grantor:
Rada Dyscypliny Nauki medyczne