diaendoСахарный диабетDiabetes mellitus2072-03512072-0378Endocrinology research centre10.14341/DM13230diaendo-13230Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯORIGINAL STUDIESГаплотипический кластер генов десатуразы жирных кислот FADS1, FADS2 и сахарный диабет 2 типа у якутовHaplotypic cluster of fatty acid desaturase genes FADS1, FADS2 and type 2 diabetes mellitus in Yakutskhttps://orcid.org/0000-0001-7862-1876ПавловаН. И.PavlovaN. I.

Павлова Надежда Ивановна - к.б.н.; Researcher ID: S-8030-2018; Scopus Author ID: 57222060706; eLibrary SPIN: 6167-5254.

677007, Республика Саха (Якутия), Якутск, ул. Космофизическая, д. 23

Nadezhda I. Pavlova - PhD in Biology; Researcher ID: S-8030-2018; Scopus Author ID: 57222060706; eLibrary SPIN: 6167-5254.

23 Kosmofizicheskaya street, 677007 Yakutsk, Republic of Sakha (Yakutia)

solnishko_84@inbox.ruhttps://orcid.org/0009-0005-5977-5518КрыловА. В.KrylovA. V.

Крылов Алексей Васильевич - Scopus Author ID: 58534986300; eLibrary SPIN: 5746-3015.

Якутск

Alexey V. Krylov - Scopus Author ID: 58534986300; eLibrary SPIN: 5746-3015.

Yakutsk

alexkrulovwork@gmail.comhttps://orcid.org/0009-0008-5414-4102БочуровА. А.BochurovA. A.

Бочуров Алексей Алексеевич - Researcher ID: HPG-8119-2023; Scopus Author ID: 57488486500; eLibrary SPIN: 1853-0018.

Якутск

Alexey A. Bochurov - Researcher ID: HPG-8119-2023; Scopus Author ID: 57488486500; eLibrary SPIN: 1853-0018.

Yakutsk

binbaher@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-2841-0357КуртановХ. А.KurtanovK. A.

Куртанов Харитон Алексеевич - к.м.н.; Researcher ID: B-2071-2014; eLibrary SPIN: 8254-3787.

Якутск

Khariton A. Kurtanov - PhD; Researcher ID: B-2071-2014; eLibrary SPIN:  8254-3787.

Yakutsk

hariton_kurtanov@mail.ruЯкутский научный центр комплексных медицинских проблемРоссияYakut Science Center of Complex Medical ProblemsRussian FederationСеверо-Восточный федеральный университет им. М.К. АммосоваРоссияM.K. Ammosov North-Eastern Federal UniversityRussian Federation202509102025284304312Copyright © Павлова Н.И., Крылов А.В., Бочуров А.А., Куртанов Х.А., 20252025Павлова Н.И., Крылов А.В., Бочуров А.А., Куртанов Х.А.Pavlova N.I., Krylov A.V., Bochurov A.A., Kurtanov K.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.dia-endojournals.ru/jour/article/view/13230ОБОСНОВАНИЕ

ОБОСНОВАНИЕ. По данным Международной диабетической федерации (IDF) на 2021 г., каждый 10-й взрослый человек в мире страдает сахарным диабетом (СД), из которых 90% болеют сахарным диабетом 2 типа (СД2). Многочисленные исследования свидетельствуют о том, что уровни полиненасыщенных жирных кислот (ПНЖК) в крови влияют на липидный обмен. На уровни ПНЖК в крови влияет не только потребление их с пищей, а также их метаболизм с помощью ферментов десатуразы, кодируемыми генами десатуразы жирных кислот 1 (FADS1) и десатуразы жирных кислот 2 (FADS2).

ЦЕЛЬ

ЦЕЛЬ. Изучить вклад генов FADS1, FADS2 в риск развития СД2 среди популяции якутов.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ. В исследовании участвовал 541 доброволец, участники — этнические якуты до третьего поколения. Выборка больных СД2 состояла из 95 пациентов эндокринологического отделения Республиканской больницы №2 Государственного бюджетного учреждения «Центр экстренной медицинской помощи». Группой сравнения служила выборка из 446 добровольцев без хронических заболеваний. Группа здоровых якутов была разделена на подгруппы по показателям индекса массы тела (ИМТ). Однонуклеотидные полиморфизмы определяли методом полимеразной цепной реакции (ПЦР) с последующим анализом полиморфизма длин рестрикционных фрагментов (ПДРФ).

РЕЗУЛЬТАТЫ

РЕЗУЛЬТАТЫ. В настоящем исследовании установлена высокая частота предковых аллелей по SNP rs174537 (72,8–78,1%), по SNP rs174546 (71,3–78,1%) и по делеции rs3834458 (72,8–77,5%) в популяции якутов. Анализ силы связи аллелей и генотипов генов FADS1 / FASD2 с СД2 не показал статистически значимые значения. Анализ парного неравновесия сцепления и оценки гаплотипов по исследованным полиморфизмам составил r2=0,93-1,00. Выявлена ассоциация гаплотипа ТТТ с СД2, который у больных встречался в 14,5 раза чаще.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Результаты данного исследования могут внести вклад в будущие исследования питания и диеты, а также в изучение влияния воздействия ПНЖК с пищей на эпигенетическую регуляцию биосинтеза и метаболизма ПНЖК. Необходима дальнейшая работа для выяснения конкретных механизмов, с помощью которых кластер генов FADS и диета влияют на уровни длинно-цепочечных ПНЖК у людей.

BACKGROUND

BACKGROUND: According to the International Diabetes Federation (IDF) in 2021, one in ten adults worldwide suffers from diabetes, of which 90% have type 2 diabetes (T2D). Numerous studies indicate that blood PUFA levels affect lipid metabolism. Blood PUFA levels are affected not only by their dietary intake, but also by their metabolism by desaturase enzymes encoded by the fatty acid desaturase 1 (FADS1) and fatty acid desaturase 2 (FADS2) genes.

AIM

AIM: To study the contribution of the FADS1, FADS2 genes to the risk of developing type 2 diabetes mellitus among the Yakut population.

MATERIALS AND METHODS

MATERIALS AND METHODS: A total of 541 volunteers, ethnic Yakuts up to the third generation, participated in the study. The sample of patients with type 2 diabetes mellitus consisted of 95 patients from the endocrinology department of the Republican Hospital No. 2 of the State Budgetary Institution “Emergency Medical Care Center”. The comparison group was a sample of 446 volunteers without chronic diseases. A group of healthy Yakuts was divided into subgroups based on body mass index (BMI). Single nucleotide polymorphisms were determined by polymerase chain reaction (PCR) followed by restriction fragment length polymorphism (RFLP) analysis.

RESULTS

RESULTS: The present study established a high frequency of ancestral alleles for SNP rs174537 (72.8 - 78.1%), for SNP rs174546 (71.3–78.1%) and for the deletion rs3834458 (72.8–77.5%) in Yakut populations. Analysis of the strength of the association of alleles and genotypes of the FADS1 / FASD2 genes with type 2 diabetes did not show statistically significant values. Analysis of pairwise linkage disequilibrium and assessment of haplotypes for the studied polymorphisms was r2=0.93-1.00. An association of the TTT haplotype with type 2 diabetes mellitus, which was 14.5 times more common in patients, was revealed.

CONCLUSION

CONCLUSION: The results of this study may provide input for future nutrition and diet research to examine the effects of dietary PUFA exposure on the epigenetic regulation of PUFA biosynthesis and metabolism. Further work is needed to elucidate the specific mechanisms by which the FADS gene cluster and diet influence LC PUFA levels in humans and how they influence inflammation and disease.

rs174537rs174546rs3834458FADS1FADS2ожирениесахарный диабет 2 типаrs174537rs174546rs3834458FADS1FADS2obesitytype 2 diabetesИсследование выполнено в рамках НИР «Изучение груза наследственной патологии и генофонда народов Республики Саха (Якутия)» № 122041800120-9 с использованием УНУ «Геном Якутии» №USU_507512ReferencesInternational Diabetes Federation, 2021 [интернет] [доступ от 01.08.2024]. Доступ по ссылке: https://idf.org/International Diabetes Federation, 2021 [интернет] [доступ от 01.08.2024]. Доступ по ссылке: https://idf.org/Дедов И.И., Шестакова М.В., Викулова О.К., и др. Сахарный диабет в Российской Федерации: динамика эпидемиологических показателей по данным Федерального регистра сахарного диабета за период 2010–2022 гг. // Сахарный диабет. — 2023. — Т. 26. — №2. — С. 104-123. doi: https://doi.org/10.14341/DM13035Dedov II, Shestakova MV, Vikulova OK, et al. Diabetes mellitus in the Russian Federation: dynamics of epidemiological indicators according to the Federal Register of Diabetes Mellitus for the period 2010–2022. Diabetes mellitus. 2023;26(2):104-123. (In Russ.)] doi: https://doi.org/10.14341/DM13035Ogurtsova K, Guariguata L, Barengo NC, et al. IDF diabetes Atlas: Global estimates of undiagnosed diabetes in adults for 2021. Diabetes Res Clin Pract. 2022;183:109118. doi: https://doi.org/10.1016/j.diabres.2021.109118Ogurtsova K, Guariguata L, Barengo NC, et al. IDF diabetes Atlas: Global estimates of undiagnosed diabetes in adults for 2021. Diabetes Res Clin Pract. 2022;183:109118. doi: https://doi.org/10.1016/j.diabres.2021.109118Демидова Т.Ю., Зенина С.Г. Молекулярно-генетические особенности развития сахарного диабета и возможности персонализации терапии // Сахарный диабет. — 2020. — Т. 23. — №5.— С. 467-474. doi: https://doi.org/10.14341/DM12486Demidova TY, Zenina SG. Molecular genetic features of the diabetes mellitus development and the possibility of precision therapy. Diabetes mellitus. 2020;23(5):467-474. (In Russ.). doi: https://doi.org/10.14341/DM12486Blonde L, Umpierrez GE, Reddy SS, et al. American Association of Clinical Endocrinology Clinical Practice Guideline: Developing a Diabetes Mellitus Comprehensive Care Plan-2022 Update. Endocr Pract. 2022;28(10):923-1049. doi: https://doi.org/10.1016/j.eprac.2022.08.002Blonde L, Umpierrez GE, Reddy SS, et al. American Association of Clinical Endocrinology Clinical Practice Guideline: Developing a Diabetes Mellitus Comprehensive Care Plan-2022 Update. Endocr Pract. 2022;28(10):923-1049. doi: https://doi.org/10.1016/j.eprac.2022.08.002Kirk LM, Waits CMK, Bashore AC, et al. Exploiting three-dimensional human hepatic constructs to investigate the impact of rs174537 on fatty acid metabolism. PLoS One. 2022;17(1):e0262173. doi: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0262173Kirk LM, Waits CMK, Bashore AC, et al. Exploiting three-dimensional human hepatic constructs to investigate the impact of rs174537 on fatty acid metabolism. PLoS One. 2022;17(1):e0262173. doi: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0262173Juan J, Huang H, Jiang X, et al. Joint effects of fatty acid desaturase 1 polymorphisms and dietary polyunsaturated fatty acid intake on circulating fatty acid proportions. Am J Clin Nutr. 2018;107(5):826-833. doi: https://doi.org/10.1093/ajcn/nqy025Juan J, Huang H, Jiang X, et al. Joint effects of fatty acid desaturase 1 polymorphisms and dietary polyunsaturated fatty acid intake on circulating fatty acid proportions. Am J Clin Nutr. 2018;107(5):826-833. doi: https://doi.org/10.1093/ajcn/nqy025Chen X, Wu Y, Zhang Z, et al. Effects of the rs3834458 Single Nucleotide Polymorphism in FADS2 on Levels of n-3 Long-chain Polyunsaturated Fatty Acids: A Meta-analysis. Prostaglandins Leukot Essent Fatty Acids. 2019;150:1-6. doi: https://doi.org/10.1016/j.plefa.2019.08.005Chen X, Wu Y, Zhang Z, et al. Effects of the rs3834458 Single Nucleotide Polymorphism in FADS2 on Levels of n-3 Long-chain Polyunsaturated Fatty Acids: A Meta-analysis. Prostaglandins Leukot Essent Fatty Acids. 2019;150:1-6. doi: https://doi.org/10.1016/j.plefa.2019.08.005Haploview v. 4.2 [интернет] [доступ от 01.08.2024]. Доступ по ссылке: http://www.broadinstitute.org/scientific-community/science/programs/medical-and-population-genetics/haploview/haploviewHaploview v. 4.2 [интернет] [доступ от 01.08.2024]. Доступ по ссылке: http://www.broadinstitute.org/scientific-community/science/programs/medical-and-population-genetics/haploview/haploviewEnsembl [интернет]. Ensembl genome browser [доступ от 01.08.2024]. Доступ по ссылке: https://www.ensembl.org/index.htmlEnsembl [интернет]. Ensembl genome browser [доступ от 01.08.2024]. Доступ по ссылке: https://www.ensembl.org/index.htmlŽák A, Jáchymová M, Burda M, et al. FADS Polymorphisms Affect the Clinical and Biochemical Phenotypes of Metabolic Syndrome. Metabolites. 2022;12(6):568. doi: https://doi.org/10.3390/metabo12060568Žák A, Jáchymová M, Burda M, et al. FADS Polymorphisms Affect the Clinical and Biochemical Phenotypes of Metabolic Syndrome. Metabolites. 2022;12(6):568. doi: https://doi.org/10.3390/metabo12060568Mansouri V, Javanmard SH, Mahdavi M, Tajedini MH. Association of Polymorphism in Fatty Acid Desaturase Gene with the Risk of Type 2 Diabetes in Iranian Population. Adv Biomed Res. 2018;7:98. doi: https://doi.org/10.4103/abr.abr_131_17Mansouri V, Javanmard SH, Mahdavi M, Tajedini MH. Association of Polymorphism in Fatty Acid Desaturase Gene with the Risk of Type 2 Diabetes in Iranian Population. Adv Biomed Res. 2018;7:98. doi: https://doi.org/10.4103/abr.abr_131_17Kothapalli KS, Ye K, Gadgil MS, et al. Positive Selection on a Regulatory Insertion-Deletion Polymorphism in FADS2 Influences Apparent Endogenous Synthesis of Arachidonic Acid. Mol Biol Evol. 2016;33(7):1726-1739. doi: https://doi.org/10.1093/molbev/msw049Kothapalli KS, Ye K, Gadgil MS, et al. Positive Selection on a Regulatory Insertion-Deletion Polymorphism in FADS2 Influences Apparent Endogenous Synthesis of Arachidonic Acid. Mol Biol Evol. 2016;33(7):1726-1739. doi: https://doi.org/10.1093/molbev/msw049Fumagalli M, Moltke I, Grarup N, et al. Greenlandic Inuit show genetic signatures of diet and climate adaptation. Science. 2015;349(6254):1343-1347. doi: https://doi.org/10.1126/science.aab2319Fumagalli M, Moltke I, Grarup N, et al. Greenlandic Inuit show genetic signatures of diet and climate adaptation. Science. 2015;349(6254):1343-1347. doi: https://doi.org/10.1126/science.aab2319Buckley MT, Racimo F, Allentoft ME, et al. Selection in Europeans on Fatty Acid Desaturases Associated with Dietary Changes. Mol Biol Evol. 2017;34(6):1307-1318. doi: https://doi.org/10.1093/molbev/msx103Buckley MT, Racimo F, Allentoft ME, et al. Selection in Europeans on Fatty Acid Desaturases Associated with Dietary Changes. Mol Biol Evol. 2017;34(6):1307-1318. doi: https://doi.org/10.1093/molbev/msx103Harris DN, Ruczinski I, Yanek LR, et al. Evolution of Hominin Polyunsaturated Fatty Acid Metabolism: From Africa to the New World. Genome Biol Evol. 2019;11(5):1417-1430. doi: https://doi.org/10.1093/gbe/evz071Harris DN, Ruczinski I, Yanek LR, et al. Evolution of Hominin Polyunsaturated Fatty Acid Metabolism: From Africa to the New World. Genome Biol Evol. 2019;11(5):1417-1430. doi: https://doi.org/10.1093/gbe/evz071Li SW, Wang J, Yang Y, et al. Polymorphisms in FADS1 and FADS2 alter plasma fatty acids and desaturase levels in type 2 diabetic patients with coronary artery disease. J Transl Med. 2016;14:79. doi: https://doi.org/10.1186/s12967-016-0834-8Li SW, Wang J, Yang Y, et al. Polymorphisms in FADS1 and FADS2 alter plasma fatty acids and desaturase levels in type 2 diabetic patients with coronary artery disease. J Transl Med. 2016;14:79. doi: https://doi.org/10.1186/s12967-016-0834-8Muzsik A, Jeleń HH, Chmurzynska A. Metabolic syndrome in postmenopausal women is associated with lower erythrocyte PUFA/MUFA and n-3/n-6 ratio: A case-control study. Prostaglandins Leukot Essent Fatty Acids. 2020;159:102155. doi: https://doi.org/10.1016/j.plefa.2020.102155Muzsik A, Jeleń HH, Chmurzynska A. Metabolic syndrome in postmenopausal women is associated with lower erythrocyte PUFA/MUFA and n-3/n-6 ratio: A case-control study. Prostaglandins Leukot Essent Fatty Acids. 2020;159:102155. doi: https://doi.org/10.1016/j.plefa.2020.102155Мишина Е.Е., Майоров А.Ю., Богомолов П.О., и др. Неалкогольная жировая болезнь печени: причина или следствие инсулинорезистентности? // Сахарный диабет. — 2017. — Т. 20. — №5. — С. 335-343. doi: https://doi.org/10.14341/DM9372Mishina EE, Mayorov AY, Bogomolov PO, et al. Nonalcoholic fatty liver disease: cause or consequence of insulin resistance? Diabetes mellitus. 2017;20(5):335-343. (In Russ.). doi: https://doi.org/10.14341/DM9372Сивцева Т.М., Климова Т.М., Аммосова Е.П., Захарова Р.Н., Осаковский В.Л. Метаболизм липидов и метаболические нарушения в якутской популяции: обзор литературы // Экология человека. — 2021. — Т. 28. — №4. — С. 4-14. doi: https://doi.org/10.33396/1728-0869-2021-4-4-14Sivtseva TM, Klimova TM, Ammosova EP, Zakharova RN, Osakovsky VL. Lipid Metabolism and Metabolic Disorders in theYakut Population: a Literature Review. Ekologiya cheloveka (Human Ecology). 2021;28(4):4-14. (In Russ.) doi: https://doi.org/10.33396/1728-0869-2021-4-4-14Pavlova NI, Bochurov AA, Alekseev VA, et al. The variability of PNPLA3 gene as a potential marker of cold adaptation in Yakuts. Int J Circumpolar Health. 2023;82(1):2246647. doi: https://doi.org/10.1080/22423982.2023.2246647Pavlova NI, Bochurov AA, Alekseev VA, et al. The variability of PNPLA3 gene as a potential marker of cold adaptation in Yakuts. Int J Circumpolar Health. 2023;82(1):2246647. doi: https://doi.org/10.1080/22423982.2023.2246647Luo Z, Liu Y, Li H, et al. Associations of PNPLA3 rs738409 Polymorphism with Plasma Lipid Levels: A Systematic Review and Meta-Analysis. Horm Metab Res. 2022;54(10):686-695. doi: https://doi.org/10.1055/a-1929-1677Luo Z, Liu Y, Li H, et al. Associations of PNPLA3 rs738409 Polymorphism with Plasma Lipid Levels: A Systematic Review and Meta-Analysis. Horm Metab Res. 2022;54(10):686-695. doi: https://doi.org/10.1055/a-1929-1677Krarup NT, Grarup N, Banasik K, et al. The PNPLA3 rs738409 G-allele associates with reduced fasting serum triglyceride and serum cholesterol in Danes with impaired glucose regulation. PLoS One. 2012;7(7):e40376. doi: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0040376Krarup NT, Grarup N, Banasik K, et al. The PNPLA3 rs738409 G-allele associates with reduced fasting serum triglyceride and serum cholesterol in Danes with impaired glucose regulation. PLoS One. 2012;7(7):e40376. doi: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0040376Conway MC, McSorley EM, Mulhern MS, Strain JJ, van Wijngaarden E, Yeates AJ. Influence of fatty acid desaturase (FADS) genotype on maternal and child polyunsaturated fatty acids (PUFA) status and child health outcomes: a systematic review. Nutr Rev. 2020;78(8):627-646. doi: https://doi.org/10.1093/nutrit/nuz086Conway MC, McSorley EM, Mulhern MS, Strain JJ, van Wijngaarden E, Yeates AJ. Influence of fatty acid desaturase (FADS) genotype on maternal and child polyunsaturated fatty acids (PUFA) status and child health outcomes: a systematic review. Nutr Rev. 2020;78(8):627-646. doi: https://doi.org/10.1093/nutrit/nuz086de la Garza Puentes A, Montes Goyanes R, Chisaguano Tonato AM, et al. Association of maternal weight with FADS and ELOVL genetic variants and fatty acid levels- The PREOBE follow-up. PLoS One. 2017;12(6):e0179135. doi: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0179135de la Garza Puentes A, Montes Goyanes R, Chisaguano Tonato AM, et al. Association of maternal weight with FADS and ELOVL genetic variants and fatty acid levels- The PREOBE follow-up. PLoS One. 2017;12(6):e0179135. doi: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0179135

The authors declare that there are no conflicts of interest present.