Ассоциация полиморфного маркера Glu23Lys гена KCNJ11 с сахарным диабетом 2-го типа в кыргызской популяции

Ассоциация полиморфного маркера Glu23Lys гена KCNJ11 с сахарным диабетом 2-го типа в кыргызской популяции

Д.м.н. Ж.Т. ИСАКОВА1, ЭХ ТАЛАЙБЕКОВА1, Д.И. ИСАБАЕВА3, О.С. ЛУНЕГОВА2, к.м.н. А.С. КЕРИМКУЛОВА2, Д.А. АСАМБАЕВА1, д.б.н. А.А. АЛДАШЕВ1

'Институт молекулярной биологии и медицины, Бишкек, Кыргызская Республика; Национальный центр кардиологии и терапии, Бишкек, Кыргызская Республика; 3Кыргызская государственная медицинская академия, Бишкек

Цель исследования — изучить ассоциацию полиморфного локуса Glu23Lys гена KCNJ11 с развитием сахарного диабета 2-го типа (СД2) в кыргызской популяции.

Материал и методы. Обследованы 287 человек кыргызской национальности. Исследование было проведено по типу «случай—контроль», включало 178 больных с СД2 (55 женщин и 123 мужчины, средний возраст 54±6,6 года) и 109 пациентов (48 женщин и 61 мужчина, средний возраст 50±8,4 года) без нарушений углеводного обмена (контрольная группа). Идентификация аллелей в полиморфном локусе Glu23Lys гена KCNJ11 проводилась методом регистрации полиморфизма длин рестрикционных фрагментов.

Результаты. При сравнительном анализе распределения частот генотипов и аллелей полиморфизма Glu23Lys гена KCNJ11 среди больных СД2 и лиц контрольной группы выявлены статистически значимые различия. Частота встречаемости аллеля 23Lys в гетерозиготном и гомозиготном состояниях (Glu23Lys+Lys23Lys) у больных СД2 была значимо выше, чем в группе контроля (х2=4,09; р=0,043). Риск развития СД2 у носителей аллеля 23Lys увеличивается в 1,46 раза [OR=1,46 (1,02—2,07); р=0,036]. Гомозиготный генотип Glu23Glu и аллель Glu23 снижают риск развития СД2 [OR=0,61 (0,37—0,99); p=0,043 для генотипа и OR=0,69 (0,48—0,98); p=0,037 для аллеля].

Заключение. В кыргызской популяции полиморфный локус Glu23Lys гена KCNJ11 ассоциирован с развитием СД2. Предрасположенность к СД2 наследуется согласно доминантной и аддитивной моделям наследования признака. У кыргызов аллелем риска развития СД2 в полиморфном локусе Glu23Lys гена KCNJ11 является 23Lys.

Ключевые слова: полиморфизм Glu23Lys, ген KCNJ11, СД2, кыргызская популяция.

Polymorphisms Glu23Lys of KCNJ11 gene are associated with Type 2 diabetes in the Kyrgyz Population

J.T. ISAKOVA1, E.T. TALAIBEKOVA1, D.I. ISABAEVA3, O.S. LUNEGOVA2, A.S. KERIMKULOVA2, D.A. ASAMBAEVA1, A.A. ALDASHEV1

institute of Molecular Biology and Medicine, Bishkek, Kyrgyz Republic;2National Center of Cardiology and Internal Medicine, Bishkek, Kyrgyz Republic; 3Kyrgyz State Medical Academy, Bishkek

Aim — in this study, we investigated whether polymorphisms Glu23Lys in KCNJ11 are associated with Type 2 diabetes mellitus (T2DM) in the Kyrgyz population.

Material and methods. We genotyped 287 Kyrgyz individuals. A case—control study was performed, including 178 patients with T2DM (female — 55, male — 123, average age 54±6,6) and 109 non-diabetes controls (female — 48, male — 61, average age 50±8,4). The genotypes of polymorphic position Glu23Lys of KCNJ11 were determined by PCR-RFLP assay. Results. Genotypes Glu23Lys and Lys23Lys, containing the minor allele 23Lys, were more frequent in the group of type 2 diabetes (х2=4,09; p=0,043). The allele 23Lys of KCNJ11 gene is associated with a high risk of developing type 2 diabetes in the Kyrgyz population [OR=1,46 (1,02—2,07); p=0,036]. Homozygous genotype Glu23Glu and allele Glu23 reduces the risk of developing type 2 diabetes [OR=0,61 (0,37—0,99); p=0,043 and OR=0,69 (0,48—0,98); p=0,037], respectively). Conclusion. Polymorphisms Glu23Lys of KCNJ11 gene are associated with the risk of Type 2 diabetes mellitus in the Kyrgyz Population according to the dominant and additive models of inheritance of the trait. Our results indicate that the allele 23Lys of KCNJ11 gene confers an elevated risk for the development of Type 2 diabetes mellitus in the Kyrgyz population.

Keywords: polymorphisms Glu23Lys, KCNJ11 gene, Type 2 diabetes mellitus, Kyrgyz population.

doi: 10.14341/probl201561526-29

В последние 10 лет в Кыргызской Республике, как и других странах, отмечается тенденция к росту числа больных сахарным диабетом 2-го типа (СД2). Согласно официальным данным республиканского медико-информационного центра Министерства здравоохранения, в 2013 г. в Кыргызстане зарегистрировано 15 566 случаев СД2 среди мужчин и 26 506 — среди женщин. В 2014 г. заболеваемость СД2 возросла, составив у мужчин — 16 997, у женщин — 27 218 случаев.

СД2 — многофакторное заболевание, развитие которого зависит от образа жизни (высококалорийное питание, низкая физическая активность, ожирение, хронические стрессы) и наследственной предрасположенности [1]. В настоящее время выявлено несколько десятков генов-кандидатов, ассоциированных с риском развития СД2 [2]. В качестве одного из генов-кандидатов предрасположенности к СД2 рассматривается ген KCNJ11 (potassium channel, inwardly rectifying subfamily J, member 11).

Ген KCNJ11, расположенный на 11 хромосоме (11p15.1), кодирует состоящий из 390 аминокислотных остатков белок Kir 6.2, который вместе с рецептором к сульфонилмочевине в р-клетках поджелудочной железы формирует АТФ-зависимый калиевый канал и участвует в глюкозо-стимулированной секреции инсулина [3]. Поступление глюкозы в р-клетку с помощью глюкозного транспортера GLUT-2 приводит к увеличению уровня АТФ и к закрытию АТФ-зависимых калиевых каналов. Последнее ведет к деполяризации клеточной мембраны, открытию кальциевых каналов и усиленному притоку Ca++ внутрь клетки. Повышение концентрации внутриклеточного Ca++ стимулирует слияние инсулинсодержащих гранул с мембраной и выход инсулина из р-клетки путем экзоцитоза [4].

Полиморфизм Glu23Lys (rs5219), расположенного в первом экзоне гена KCNJ11, обусловлен заменой нуклеотида гуанина на аденин (G^A), которая приводит к аминокислотной замене глютамино-вой кислоты на лизин в 23-м положении (Glu23^Lys) белка Kir 6.2. Предполагается, что при такой замене с изменением структуры белка нарушается функционирование АТФ-зависимого калиевого канала и не происходит секреции инсулина в кровоток, что ведет к хронической гипергликемии и развитию СД2 [5].

В крупных метаанализах исследований, проведенных в азиатских и европейских популяциях, установлено, что носители аллеля 23Lys гена KCNJ11 имеют повышенный риск развития СД2 [6, 7].

Этнический фактор, климатогеографические условия проживания, характер питания значительно влияют на различия в частотах аллелей полиморфных маркеров и соответственно на общий генетический риск заболевания, в связи с чем необходимо выявление генетических маркеров риска развития СД2 в различных этнических группах.

Цель исследования — изучить ассоциацию генотипов и аллелей полиморфного локуса Glu23Lys гена KCNJ11 с развитием СД2 в кыргызской популяции.

Материал и методы

Обследованы 287 человек кыргызской национальности. Из них 178 с установленным диагнозом СД2, согласно критериям ВОЗ (1999) [8]. В группу СД2 вошли 123 (69%) мужчины и 55 (31%) женщин, средний возраст которых на момент обследования составлял 54±6,6 года. Набор пациентов СД2 проводился в отделении общей терапии Национального центра кардиологии и терапии Бишкека и в отделении эндокринологии Национального госпиталя МЗ Кыргызской Республики.

© Коллектив авторов, 2015 ПРОБЛЕМЫ ЭНДОКРИНОЛОГИИ, 5, 2015

Группу контроля составили 109 практически здоровых лиц без клинических и лабораторных признаков СД2, ожирения, метаболического синдрома, дислипидемии и артериальной гипертензии. Группа контроля представлена 61 (56%) мужчиной и 48 (44%) женщинами (средний возраст 50±8,4 года). У всех пациентов с СД2 и контрольной группы измеряли рост, массу тела, артериальное давление, индекс массы тела, окружность бедер и талии. Забор крови для определения концентраций глюкозы, инсулина, показателей липидного обмена осуществлялся утром натощак после 14-часового голодания. Все участники исследования подписывали информированное согласие на проведение молекулярно-генетических анализов. Протокол исследования одобрен этическим комитетом Национального центра кардиологии и терапии МЗ КР.

ДНК выделяли из лейкоцитов периферической крови методом фенольно-хлороформной экстракции. Идентификацию аллелей полиморфного локу-са Glu23Lys гена KCNJ11 проводили методом регистрации полиморфизма длин рестрикционных фрагментов (ПДРФ-анализ), согласно протоколу [9]. В качестве праймеров использовали нуклеотид-ные последовательности 5' -GACTCTGCAGTGA GGCCCTA-3' (прямой праймер) и 5-ACGTTGC AGTTGCCTTTCTT —3' (обратный праймер). После проведения ПЦР продукты амплификации (размер 210 п.н.) обработывали эндонуклеазой Ban II. После рестрикции получены три генотипа: Glu/Glu — 150+32+28 п.н. (гомозигота дикий тип); Glu/Lys — 178+150+32+28 п.н. (гетерозигота) и Lys/Lys — 178+32 п.н. (гомозигота мутантный тип).

Для оценки соответствия распределений генотипов ожидаемым значениям равновесия Харди— Вайнберга и для сравнения частот генотипов и аллелей в выборках пациентов с СД2 и лиц контрольной группы использовали критерий х2 Пирсона. Для установления значимых связей между СД2 и носи-тельством сочетаний аллелей и/или генотипов рассчитывали отношение шансов (OR, odds ratio) с указанием 95% доверительного интервала (95% ДИ). Для вычисления отношения шансов использовали онлайн калькулятор (https://www.medcalc.net/tests/

Сведения об авторах:

Исакова Ж.Т. — д.м.н., зав. лаб. мол. диагностики ИМБиМ; e-mail: jainagul@mail.ru;

Талайбекова Э.Т. — н.с., лаб. клеточной биологии ИМБиМ; Исабаева Д.И. — врач эндокринол. отд. каф. внутренних болезней Кыргызской государственной медицинской академии им. И.К. Ахунбаева;

Лунегова О.С. — к.м.н., врач отд. общей терапии НЦКТ при МЗ, Бишкек, Кыргызская Республика;

Керимкулова А.С. — к.м.н., врач отд.я общей терапии НЦКТ при МЗ, Бишкек, Кыргызская Республика; Асамбаева Д.А. — н.с., лаб. клеточной биологии ИМБиМ; Алдашев А.А. — д.б.н., проф., дир. института ИМБиМ

Ассоциация полиморфного маркера Glu23Lys гена KCNJ11 c СД2 в кыргызской популяции

Генотипы и аллели

СД2

Контроль

X2

OR

95% ДИ

Общая модель наследования

65 (37%) 53 (49%) 4,28 0,12 0,61 0,37—0,99

79 (44%) 41 (38%) 1,32 0,81—2,16

34 (19%) 15 (13%) 1,48 0,76—2,86

Доминантная модель наследования

65 (37%) 53 (49%) 4,09 0,043 0,61 0,37—0,99

113 (63%) 56 (51%) 1,65 1,04—2,67

Рецессивная модель наследования

144 (81%) 94 (86%) 1,36 0,24 0,67 0,35—1,31

34 (19%) 15 (14%) 1,48 0,76—2,87

Аддитивная модель наследования

209 (0,59) 147 (0,67) 4,37 0,036 0,69 0,48—0,98

147 (0,41)_71 (0,33)_1,46_1,02—2,07

Glu23Glu Glu23Lys Lys 23Lys

Glu23 Glu

Glu23Lys + Lys 23Lys

Glu23 Glu + Glu23Lys Lys 23Lys

Аллель Glu23 Аллель 23Lys_

оёё8_га1:ю.рЬр). Как отсутствие ассоциации рассматривали OR=1; как положительную ассоциацию («предрасположенность») — OR>1; как отрицательную ассоциацию аллеля или генотипа с заболеванием (пониженный риск развития заболевания) считали OR<1. Для всех видов анализа статистически значимым считалось значение /<0,05.

Результаты и обсуждение

Результаты исследования полиморфного маркера Glu23Lys гена КСШ11 в контрольной группе и у пациентов с СД2 кыргызской популяции представлены в таблице. Распределение частот генотипов полиморфного маркера соответствовало равновесию Харди—Вайнберга (в группе с СД2 х2=1,27; /»=0,259 и в контрольной группе х2 =2,248; р=0,133).

Как видно из показателей в таблице, частота встречаемости аллеля 23Lys в гетерозиготном и гомозиготном состояниях (Glu23Lys+Lys23Lys) у больных СД2 была выше, чем в группе контроля (х2=4,09; /=0,043). Риск развития СД2 у носителей аллеля 23Lys увеличивается в 1,46 раза [OR=1,46 (95% ДИ 1,02—2,07); /-=0,036]. Гомозиготный генотип Glu23Glu и аллель Glu23 снижают риск развития СД2 ^=0,61 (95% ДИ 0,37—0,99); р=0,043 для генотипа и OR=0,69 (95% ДИ 0,48—0,98); р=0,037 для аллеля]. Таким образом, в кыргызской популяции полиморфный локус Glu23Lys гена КСЫЛ1 ассоциирован с развитием СД2. Предрасположенность к СД2 наследуется в соответствии с доминантной и аддитивной моделями наследования признака. У этнических кыргызов аллелем риска развития СД2 в полиморфном локусе Glu23Lys гена КСШ11 является 23Lys.

Наши результаты согласуются с данными гено-типирования больных СД2 азиатской и европейской популяций, где вариантный аллель 23Lys поли-

морфного локуса Glu23Lys гена KCNJ11 является генетическим маркером риска СД2. Так, носитель-ство аллеля 23Lys повышает риск развития СД2 в китайской [OR= 1,15 (95% ДИ 1,10-1,210; /-=0,0001] [10], японской [OR=1,32 (95% ДИ 1,09-1,60); p=0,004] [11], корейской [OR=1,376 (95% ДИ 1,085— 1,745);p=0,008] [12] и русской популяциях [OR=1,33 (95% ДИ 1,07—1,72); p=0,013] [13], а также среди англичан [OR=1,23 (95% ДИ 1,12—1,36); p=0,000015]

[14], тунисцев [OR=1,29 (95% ДИ 1,15—1,46); p=0,0001] и арабов, проживающих в Тунисской Республике [OR=1,33 (95% ДИ 1,13—1,56); p=0,001]

[15], тайваньцев [OR=2,84 (95% ДИ 1,04—7,75); p=0,044] [16], иранцев [OR=2,5 (95% ДИ 1,01—6,14); p=0,048] [9].

Таким образом, данные литературы и результаты наших исследований показывают, что полиморфный локус Glu23Lys гена KCNJ11 является важным генетическим фактором риска развития СД2 как в азиатских, так и в европейских популяциях. Частота встречаемости аллеля риска — 23Lys гена KCNJ11 в кыргызской популяции составляет 0,33 и существенно не отличается от таковой в других азиатских популяциях и среди европейцев (0,34—0,37) [12, 14—17].

Выявление с помощью молекулярно-генетиче-ских методов групп лиц повышенного риска развития СД позволяет тщательно проводить диспансерное наблюдение за состоянием их здоровья с целью выявления и своевременной коррекции ранних нарушений углеводного обмена.

Конфликт интересов отсутствует.

Участие авторов:

Концепция и дизайн исследования — Алдашев А.А., Лунегова О.С.

Сбор и обработка материала — Лунегова О.С., Керимкулова А.С., Исабаева Д.И.

Генотипирование — Талайбекова Э.Т., Асамба-ева Д.А.

Статистическая обработка данных — Исакова Ж.Т., Талайбекова Э.Т.

ЛИТЕРАТУРА

1. Дедов И.И. "Инновационные технологии в лечении и профилактике сахарного диабета и его осложнений". // Сахарный диабет. 2013;16:3:4-10. [Dedov II. Novel technologies for the treatment and prevention of diabetes mellitus and its complications. Diabetes mellitus. 2013(3):4-10. (In Russ.)].

doi: 10.14341/2072-0351-811.

2. Florez JC. The genetics of type 2 diabetes: a realistic appraisal in 2008. The Journal of Clinical Endocrinology & Metabolism. 2008;93(12):4633-4642.

doi: 10.1210/jc.2008-1345.

3. Lasram K, Ben Halim N, Hsouna S, et al. Evidence for association of the e23k variant ofkcnj11gene with type 2 diabetes in tunisian population: population-based study and metaanalysis. Biomed Research International. 2014;2014:1-9.

doi: 10.1155/2014/265274.

4. Devaney J, Qiu L, Na R, et al. Quantitative assessment of the effect of KCNJ11 gene polymorphism on the risk of type 2 diabetes. Plos One. 2014;9(4):e93961.

doi: 10.1371 /journal.pone.0093961.

5. Hani Eh, Boutin P, Durand E, et al. Missense mutations in the pancreatic islet beta cell inwardly rectifying K + channel gene (KIR6.2/BIR): a metaanalysis suggests a role in the polygenic basis of type ii diabetes mellitus in caucasians. Diabetologia. 1998;41(12):1511-1515.

doi: 10.1007/s001250051098.

6. Qin LJ, Lv Y, Huang QY. Metaanalysis of association of common variants in the KCNJ11-ABCC8 region with type 2 diabetes. Gen Mol Res. 2013;12(3):2990-3002.

doi: 10.4238/2013.august.20.1.

7. Li Y-y. The KCNJ11 E23K gene polymorphism and type 2 diabetes mellitus in the chinese han population: a metaanalysis of 6,109 subjects. Mol Biol Rep. 2012;40(1):141-146. doi: 10.1007/s11033-012-2042-9.

8. Diagnosis and classification of diabetes mellitus. In: definition, diagnosis and classification of diabetes mellitus and its complications: report of a who consultation. Geneva, Switzerland: World Health Organization 1999;1:65.

9. Rabbani M, Sadeghi H, Moazen F, et al. Association of KCNJ11 (E23K) gene polymorphism with susceptibility to type 2 diabetes in iranian patients. Advanced Biomedical Research. 2015;4(1):1. doi: 10.4103/2277-9175.148256.

Написание текста — Исакова Ж.Т. Редактирование — Алдашев А.А.

10. Zhou D, Zhang D, Liu Y, et al. The E23K variation in the KCNJ11 gene is associated with type 2 diabetes in chinese and east asian population. J Hum Genet. 2009;54(7):433-435.

doi: 10.1038/jhg.2009.54.

11. Sakamoto Y, Inoue H, Keshavarz P, et al. SNPs in the KCNJ11-ABCC8 gene locus are associated with type 2 diabetes and blood pressure levels in the Japanese population. J Hum Genet. 2007;52(10):781-793.

doi: 10.1007/s10038-007-0190-x.

12. Koo bk, cho ym, park bl, et al. Polymorphisms of kcnj11 (Kir6.2 gene) are associated with type 2 diabetes and hypertension in the korean population. Diabet med. 2007;24(2):178-186.

doi: 10.1111 /j.1464-5491.2006.02050.x.

13. Потапов В.А. "Поиск генетических маркеров, определяющих предрасположенность к сахарному диабету 2-го типа": Дис. ... канд. биол. наук. М 2010;24 [Potapov VA. Poisk geneticheskikh markerov, opredelyayushchikh predraspolozhennost' k sakharnomu diabetu 2 tipa: dissertation abstract. Moscow 2010;24. (In Russ.)].

14. Gloyn AL, Weedon MN, Owen KR, et al. Large-scale association studies of variants in genes encoding the pancreatic p-cell KAPT channel subunits Kir6.2 (KCNJ11) and SUR1 (ABCC8) confirm that the KCNJ11 E23K variant is associated with type 2 diabetes. Diabetes. 2003;52(2):568-572.

doi: 10.2337/diabetes.52.2.568.

15. Ezzidi I, Mtiraoui N, Cauchi S, et al. Contribution of type 2 diabetes associated loci in the arabic population from tunisia: a case-control study. BMC Med Genet. 2009;10(1):33. doi: 10.1186/1471-2350-10-33.

16. Jiang E-D, Chuang L-M, Pei D, et al. Genetic variations in the Kir6.2 subunit (KCNJ11)of pancreatic ATP-sensitive potassium channel gene are associated with insulin response to glucose loading and early onset of type 2 diabetes in childhood and adolescence in taiwan. Int J Endocrinol. 2014;2014:1-7.

doi: 10.1155/2014/983016.