GENETIKA ČI ZEVNÍ PROSTŘEDÍ?
1
20.9.2007
Normal arterial wall
Tunica adventitia Tunica media Tunica intima Endothelium Subendothelial connective tissue Internal elastic membrane Smooth muscle cells Elastic/collagen fibres
External elastic membrane
2
20.9.2007
Development of atherosclerotic plaques Fatty streak Lipid rich plaque Normal
Foam cells
Fibrous cap
Complex plaque
Lipid core
Thrombus
3
20.9.2007
Relationship of serum cholesterol to mortality (Seven Countries Study)
Death rate from CHD/1000 men
35 Northern Europe
30 25
United States
20 15 Southern Europe, inland
10 5
Serbia
Southern Europe, Mediterranean Japan
0 2.60
3.25
3.90 4.50
5.15
5.80
6.45
7.10
7.75
8.40
9.05
Serum total cholesterol (mmol/L) (Adapted from Verschuren et al, 1995)
4
20.9.2007
Mechanizmy vzniku obezity
5
20.9.2007
ZÁKLADY GENETICKÉ TERMINOLOGIE
1,řetezec: Molekula DNA-genetický kód(pořadí nukleotidů=pořadí AK v molekule bílkovin, jeden polypeptid=GEN. 2,Chromozóm obsahuje DNA – 3,5x109 párů bází (purínové a pyrimidinové nukleotidy) 6
20.9.2007
DNA - RNA
DNA přenáší gen.informaci na molekulu RNA-ribozómy-syntéza bílkovin. Gen-hereditární faktor s působením zevního prostředí. Alely – aletenativní formy genu –normální či abnormální. Identické od rodičů = homozygot, odlišné=heterozygot. 7
20.9.2007
HLAVNÍ GENETICKÉ ONEMOCNĚNÍ
MONOGENOVÉ PORUCHY-autosomálně dominantní nebo recesivní s vazbou na pohlaví CHROMOZOMÁLNÍ ABNORMALITY – změna počtu chromozomů MULTIFAKTORIÁLNÍ CHOROBY – kombinace mnohočetných faktorů 8
20.9.2007
Způsob genetického přenosu dědičných metabolických poruch 1 -
Autosomálně dominantní dědičnost projevy fenotypické již u heterozygota (Familiární hypercholesterolémie , f.hypoalfalipoproteinémie, hypobetalipoproteinémie, atd) 9
20.9.2007
Způsob genetického přenosu dědičných metabolických poruch 2 AUTOSOMÁLNĚ RECESÍVNÍ TYP DĚDIČNOSTI Projev jen u homozygotů s mutací obou alel-fenotypicky jsou zdraví!! Familiární deficit ApoA-I s plantární xantomatózou, ApoA-I varianty, porucha syntézy ApoC, atd. 10 20.9.2007
Způsob genetického přenosu dědičných metabolických poruch 3 ABNORMÁLNÍ DOMINANTNÍ GEN na chromosomu X Muži x ženy=1:2 Muži vážněji postiženi Dcery postižené-dcery zdravé 11
20.9.2007
Způsob genetického přenosu dědičných metabolických poruch 4 Gonosomálně recesivní dědičnost Abnormální gen na chromosomu Xmanifestace výhradně u mužů, ženy konduktorky
12
20.9.2007
Způsob genetického přenosu dědičných metabolických poruch 5
MULTIFAKTORIÁLNÍ DĚDIČNOST Polygenní –vnímavost jedince a zevní prostředí Není zákonů Mendla Deficit ApoE, polygenní hypercholesterolémie, atd. 13
20.9.2007
Geny nebo zevní prostředíinterakce.
Ottma R.: Epidemiologic approach to geneenvironment interaction. Genet. Epidemiol. 1990, 7, 177 - 185
Model vztahu mezi genetickými faktory a rizikovými noxami zevního prostředí při vzniku nemoci. Polygenní efekt nebo dominantní determinace, recesivní účinek nebo X majoritní lokus. 14
20.9.2007
Z hlediska genetické determinace anatomických poměrů rozlišujeme čtyři druhy fenotypů obezity :
Typ I: zvýšení hmotnosti těla nebo tukové tkáně Typ II: zvýšení subkutáního tělovéhoabdominálního tuku - androidní typ Typ III : zvýšení abdominálníhoviscerálního tuku Typ IV: Zvýšení gluteálně - femorálního typu -gynoidní ( Bouchard C. : The Genetics of Obezity. Boca Raton, FL.: CRC Press, 1994, 1-15.)
15
20.9.2007
% tuku trupu tělový abdominální tuk
16
viscerální tuk
20.9.2007
Bouchar C.: Genetic of body fat, energy expenditure and adipose tissue metabolism. IN. BERRY E.M., Blondheim S.H., Eliahou H.E., Shafrir E.,eds., Recent Advances in Obesity Research. London, John Libbery, 1987, 16-25.
Vztah obezity ke genetice
1,Neplatí jednoduché zákony Mendla- změny genetické odpovědi vlivem změny životního stylu a prostředí, vliv věku, pohlaví.
2,Není homogenních změn jednoho genu nebo jednotlivých sekvencí genů - záleží na distribuci jednotlivých částí, lokality.
3,Metody měření obezity - od jednoduchých až po složité metabolické aspekty-jednotlivé genetické podmíněnosti. Nejdůležitější vazba je na pohlaví a věku.
17
20.9.2007
Praktické možnosti genetických studií
STUDIE DVOJČAT Sledování monozygotních (MZ) dvojčat a dizigotních dvojčat(DZ). Vyhodnocuje se environmetal efect ( C2MZ ). A dominantní odchylka CV2 PZ, - nedoplňující genetický efekt. K analýze slouží množství profesních programů, jako je LISREL, atd.
STUDIE ADOPTOVANÝCH DĚTÍ Srovnávání biologických rodičů a adoptivních a vymezení podílu prostředí.
LONGITUDINÁLNÍ STUDIE
18
20.9.2007
Geny nebo zevní prostředíinterakce.
Ottma R.: Epidemiologic approach to geneenvironment interaction. Genet. Epidemiol. 1990, 7, 177 - 185
Model vztahu mezi genetickými faktory a rizikovými noxami zevního prostředí při vzniku nemoci. Polygenní efekt nebo dominantní determinace, recesivní účinek nebo X majoritní lokus. 19
20.9.2007
.
GENOTYP A
RIZIKOVÝ FAKTOR
ONEMOCNĚNÍ
20
20.9.2007
.
GENOTYP B
RIZIKOVÝ FAKTOR
ONEMOCNĚNÍ
21
20.9.2007
.
GENOTYP C
RIZIKOVÝ FAKTOR
ONEMOCNĚNÍ
22
20.9.2007
.
GENOTYP D
RIZIKOVÝ FAKTOR
ONEMOCNĚNÍ
23
20.9.2007
.
GENOTYP E
RIZIKOVÝ FAKTOR
ONEMOCNĚNÍ
24
20.9.2007
Příklad pro praxi Detekce polymorfizmu apolipoproteinu E , který má vliv na celkovou hladinu cholesterolu v různých populačních skupinách s různým systémem stravování.
25
20.9.2007
1,Mendlovy principy vzniku nemocí 2,Jednoduché genové modely na hlodavcích 3,QTL a výživové experimenty 4,Transgenetické a knockout modely 5,Associační studie 6,Vazebné studie 26
20.9.2007
Friedman J.M. a kol.:Molecular mapping of obesity genes. Mamm. Genom. 1991, 1, 130-144
Mutace jednoduchých genů: -diabetes db -tuk fat -obezity ob -korpulentnosti tubby -nadváhy ad -žlutých myší 27
20.9.2007
Fenotyp asocijující s metabolickými abnormalitami jako je IRI, hyperisulinemie,atd 1, DM 2.typu, hyperglykémie 2, Hypertenze 3,Hyperlipoproteinémie Mutace jsou lokalizovány na homologní části lidského genomu 28
20.9.2007
Lokus
Genový produkt
Přenos
Myších. Lidský ch.
Myš: -diabetes ( db) Leptinový receptor (OB-R) Rec. -tuk (fat) Carboxypeptidasa E (CPE) Rec. -obezity (ob) Leptin Rec. -korpulentnosti ( tubby) Byl klonován, ale neidentif. Rec. -žlutých myší (Ay) Signalizující protein (ASP) Dominantní
4 8 6 7 2
Krysy: -tučné (fa)
5
Leptin receptor (OB-R)
Rec.
29
1p35-31 4p21 7q 31.3 11p15.1 20q11.2 1p35-31
20.9.2007
16 markrů je lokalizováno na chromozómu 20 v homologním regionu pro žlutou mutaci myší (20q12-13.11) se vztahem k : - BMI - procentu tuku těla - výskytu u 45% obézních rodin
30
20.9.2007
Fisler a kol. : BSB: a new mouse model of multigenic obesity. Obes.Res. 1993. 1, 271-280
Multigenetickou podmíněnost: První lokus Mob - l na BSB chromozómu má 7 determinací (LOD score of 4.2). Druhý lokus je na chromozómu 6, má vliv na subkutání tuk(LOD=4.8). Třetí lokus (Mob-3) je na chromozómu 12 ve vztahu k chromozómu 15 (Mob - 4, který určuje mezenterický tuk(LOD=3.4) Jsou sledovány i další chromozómy.
31
20.9.2007
Kvantitativní zvláštnosti lokusu (QTL) mající podíl na fenotypu tělového ukládání tuku: Myší křížení AKR/J X
lokus LOS score Efekt na obezitu chromozom myší Do l 4,5 Neplatný 4 Do 2 4,8 7% obezity 9 47% obezity mezenetria SWR/J Do 3 3,9 4%nadváhy 15 C57BL/6J Mob-l 4,2 7%tuku 7 X Mob-2 4,8 7%femorálního tuku 6 Mus Speretus Mob-3 4,8 7% tuku 12 Mob-4 3,4 6%tuku mezenteria 15 NZB/B1NJ X
D2Mit22
36% tuku
2
D2Mit28
32
lidská lokalizace 1p36-32 3p21 5p14-12 10q21-26 11p14-ter 16p13-11 7q22-36 14q13-32 5q11-13 20p11.2q13,2
20.9.2007
Asociace BMI a fenotypu tělového tuku:
Gen lokalizace No. Of cases Phenotype p-value Ref. HSD3B1 1p13.1 132 12leté změny 0,04 Vohl1994 ATP1A2 1q21-23 122 %tuku 0,05 Dériaz 1994 Apo B 2p24-23 132 BMI 0,005 Rajput-Willians 1988 ACP1 2p25 75 BMI u dětí 0,02 Lucarini 1990 Apo D 3q26-ter 114 BMI 0,006 Vijayaraghavan 1994 UPC 4q28-31 123 12leté nabírání 0,05 Oppert 1994 TNF alfa 6p21.3 304 BMI 0,01 Norman 1995 LPL 8p22 24 nabírání 0,05 Buchard1994 DRD2 11q23.1 392 relativní váha 0,002 Comings 1993 LDLR 19p13 84 BMI a HN 0,004 Zee1992 Vysvětlivky: HSD3B1=3beta-hydroxysteroid-dehydogenáza, ATP1A2=alfa 2 subjednotka sodiko-draslíkové adenosin-trifosfatázy, Apo B =alipoprotein B, ACP1=kyseliny fosforečné, Apo D=alipoprotein D, UCP=uncoupling protein, TNF alfa= tumor necrosis factor alfa, LPL=lipoproteinová lipáza, DRD2=dopaminový receptor D2, LDLR=low-density lipoproteinový receptor.
33
20.9.2007
34
20.9.2007
ETIOLOGIE OBEZITY I.Genetické faktory
50-70% ovlivňují obezitu genetické faktory a,Polygenní efekt - vysoké riziko, ale nejsou nutné k vzniku obezity b,Hlavní efekt- přes 2O genů , které vedou k náchylnosti vzniku obezity.
Nejčastěji je citovaná porucha genu Beta - 3 adrenergního receptoru-tryptofan za arginin a tím snížení energetického výdeje
35
20.9.2007
GENY SPOJENÉ S OBEZITOU
Geny určující množství tuku -Apolipoprotein B (48,100) A D -TNF alfa -Beta 3 adrenergní receptor -Uncoupling protein (Bcll locus) Hainer 1997
36
20.9.2007
GENY SPOJENÉ S OBEZITOU
Geny určující distribuci tuku
Insulin - lokus 5 Apolipoprotein B 100 Adrenergní receptory -alfa 2 -beta 2 -beta 3 Hainer 1997
37
20.9.2007
Pro praxi 1:
Genotyp předurčuje množství a lokalitu - tukové tkáně - množství a druh svalových vláken - kostní hmotu. Ve studiích nestačí hodnocení jen výšky a hmotnosti, ale je nutno použít obvodových měr, biochemických parametrů nebo dokonce CT, denzitometrii, atd. 38
20.9.2007
Závěry pro praxi 2: 1,Obezita je z hlediska genetiky chápána jako výsledek párování recesívních genů (např. fa/fa). 2,V roce 1994 vědci z New York´s Rockefeller University identifikovali gen otylosti. 3, Pozorně byl studován gen kódující lipoproteinovou lipázu. LPL je odpovědna za znovunabytí hmotnosti. hmotnosti Především hraje důležitou roli v produkci lipoproteinů nízké hustoty .
39
20.9.2007
Z Á V Ě R pro praxi 3 Hodnocení klidového energetického výdeje je jedna z validních metod detekce energetické bilance organizmu a tím dodržování dietních režimů a praktických možností odpovědi organizmu na změnu nutrice. 40
20.9.2007
Structure of lipoproteins
Free cholesterol
Phospholipid
Triglyceride
Cholesteryl ester Apolipoprotein
41
20.9.2007
Exogenous pathway of lipid metabolism
Intestine
Dietary TGs and cholesterol
Chylomicron
Liver
LPL TGs TGs Skeletal Muscle
LPL
Chylomicron remnant
Remnant receptor
Adipose Tissue
42
20.9.2007
Endogenous pathway of lipid metabolism
LPL
Lipoprotein lipase
Mo
LDL LDL receptor
Macrophage
LPL
Adipose tissue
LPL
Hepatic lipase Hepatic lipase
Liver
IDL
n
atio
c difi
Small VLDL Large VLDL
43
20.9.2007
Reverse cholesterol transport Cell Membrane Liver
LDL receptor CE FC
CE CETP
LCAT HDL
TG CE LCAT CETP
HDL
TG
Free cholesterol (FC) VLDL, IDL, LDL Triglycerides Cholesterol esters Lecithin cholesterol acyltransferase Cholesteryl ester transfer protein
44
Peripheral tissues
20.9.2007
Vybrané aspekty hodnocení energetiky organizmu Prof. MUDr. Martiník K. DrSc. Metabolické pracoviště PK II Univerzita Hradec Králové
45
20.9.2007
- individuální model energetické přeměny energetický příjem
-
- energetický výdej - energetika těla, orgánů, 46 bb.energetika
20.9.2007
TEORETICKý POHLED Klinicko-fyziologické vyšetření a hodnocení nutričního stavu:
ANTROPOMETRIE BIOCHEMICKÉ SLEDOVÁNÍ FYZIOLOGICKÁ HODNOCENÍ DETEKCE TĚLESNÉHO SLOŽENÍ
47
20.9.2007
Určení adipozitivity dle Garrowa
a, stadium I BMI 25 - 30kg/m2 - lehká otylost b,stadium II BMI 30 - 40kg/m2 výrazná otylost c,stadium III nad 40kg/m2 morbidní otylost
48
20.9.2007
METODY VÝZKUMNÉ I
Jen omezená možnost využití v laboratoři s velkými náklady
Isotopová diluční metoda Neutronová aktivační analýza Nukleární magnetická rezonance Z laboratoře do praxe se zavádí BIOELEKTRICKÁ IMPEDANCE
49
20.9.2007
METODY VÝZKUMNÉ II
biochemická laboratoř sérový
albumin transferin reaktanty akutní fáze - orsomukoid a C reaktivní protein viscerální proteiny - albumin a prealbumin 50
20.9.2007
HODNOCENÍ TĚLESNÉHO Hmotnostní indexy a ukazatele -BMI, OTH SLOŽENÍ Statická zásoba energie- řasy a obvody s korekcí na věk Hodnocení statické zásoby bílkovin -kreatinin v krvi, vyloučený v moči. 1gkrea za 24h ukazuje na množství svalové tkáně-tj.17-20kg svaloviny. INDEX K/výška Dusíková bilance Hodnocení stavu cirkulujících bílkovin - mimo jmenované albumin, transferin, C reaktivní protein jsou důležité RBP-retinol-binding protein, TBPAthyroxin-binding prealbumin
51
20.9.2007
HODNOCENÍ ENERGETIKY BUŇKY - klíčové márky tělesné tekutiny energetiky - karnitin- celkový, volný, acetylkarnitinový komplex, betahydroxybutyrát,
acetylacetát, celkové VMK a jejich zastoupení -laktát a pyruvát je hodnocení s glukoneogenézy -močové organické kyseliny ukazují na účinnost pyruvatého metabolismu, K.C., metabolismus AK,
oxidaci tuků -enzymatické testy - dehydrogenázový52 pyruvátový komlex 20.9.2007
Výpočet a měření energetických potřeb
1, Přímá energometrievýzkum 2, Nepřímá energometrie - RQ a NRQ 53
20.9.2007
54
20.9.2007
55
20.9.2007
56
20.9.2007
57
20.9.2007
58
20.9.2007
59
20.9.2007
60
20.9.2007
61
20.9.2007
ZÁVĚR
Dostupnost vyšetření a individuální přístup vyšetřovaných osob :
Nepřímá energometrie dostupná, neinvasivní, nezatěžující s možnosti sledování v modelu Biochemické markry rozhodující , ale nepřijímané! Různá validita informace.
62
20.9.2007
63
20.9.2007
Děkuji za pozornost !
Poděkování za promítání!
64
20.9.2007
