absztrakt

Az elhízást és a testmozgást egyaránt genetikai és környezeti tényezők befolyásolják. Azt azonban, hogy az elhízásnak és a fizikai inaktivitásnak ugyanaz a genetikai és környezeti etiológiája van-e, ritkán vizsgálták. Így elemeztük ezeket a komplex összefüggéseket, és azt is megvizsgáltuk, hogy a fizikai aktivitás módosítja-e a testtömeg-indexre (BMI) és a derék kerületére (WC) való genetikai befolyás mértékét.

mód:

A FinnTwin16 vizsgálat a finn ikrek öt egymást követő kohorszának (1975-1979) populációalapú, hosszú távú vizsgálata. A 4343 átlagéletkorú (22–27 év közötti) magasság, testsúly, WC és fizikai aktivitás adatait kérdőívvel és a WC önmérésével nyertük. A lineáris szerkezeti egyenleteken alapuló kvantitatív genetikai elemzéseket az Mx statisztikai csomaggal végeztük. A fizikai aktivitás genetikai és környezeti hatásokra gyakorolt ​​módosító hatását gén-környezet interakciós modellek segítségével elemeztük.

az eredmények:

Az öröklődés általános becslése a férfiaknál 79%, a nőknél 78% volt a BMI, 56 és 71% a WC, valamint 55 és 54% a fizikai aktivitás szempontjából. A fizikai aktivitás és a WC közötti inverz kapcsolat férfiaknál (r = −0,12) és a nőknél (r = −0, 18), a nőknél pedig a fizikai aktivitás és a BMI között volt (r = −0, 12). A fizikai aktivitás jelentősen módosította a BMI és a WC öröklődését, a magas fizikai aktivitás csökkentette az additív genetikai komponenst a BMI-ben és a WC-ben.

következtetés:

A fizikailag aktív alanyok gyengébbek voltak, mint az ülő és a fizikai aktivitás csökkentette a genetikai tényezők hatását a magas BMI és WC kialakulására. Ez azt sugallja, hogy az elhízás legnagyobb genetikai kockázatával küzdő egyének profitálnának leginkább a fizikai tevékenységből.

A túlzott energiafogyasztás és a fizikai inaktivitás a jelenlegi elhízási járvány fő tényezőinek számít. Korábbi tanulmányok dokumentálták az ülő viselkedés és az elhízás3 kapcsolatát, valamint a normális fizikai aktivitás és az elhízás közötti inverz kapcsolatot. 4, 5 A mozgásszegény életmód erősen megjósolja az elhízást, 6 és a fizikai aktivitást fontosnak tartják a súlygyarapodás megelőzésében. 7, 8, 9 Ezenkívül a közelmúltban kimutattuk, hogy a tartós fizikai aktivitás a súlygyarapodás csökkent sebességével és a kisebb derékkörfogattal (WC) jár együtt 30 év alatt, 10 még a genetikai háttérszabályozás és a környezeti tényezők megosztása után is.

Kettős populációalapú vizsgálatok kimutatták, hogy a testtömeg-indexet (BMI), a WC viselkedését és a testmozgást genetikai tényezők befolyásolják. A BMI öröklődése 45 és 85% között mozgott egy nyolc országban két kohorsz összehasonlító vizsgálatában, 11 és a WC-vel kapcsolatos öröklődés becslése a korábbi kettős vizsgálatokban 45 és 77% között mozgott. 12., 13., 14., 15. A súlygyarapodás genetikai hatásait is kimutatták. 16, 17 A teljesítményben való részvétel öröklődése 27 és 70% között mozgott hét ország nagy, összesített kettős mintájában. 18.

A BMI, a WC és a fizikai aktivitás magas örökölhetősége miatt valószínű, hogy ezek az egymással összefüggő tulajdonságok megosztanak néhány alapvető genetikai tényezőt. Ezeket a hatásokat azonban nehéz elkülöníteni, ezért ezt a kérdést ritkán vizsgálták. Heitmann és mtsai. A 19. kimutatta, hogy bár a genetikai tényezők és a fizikai aktivitás független szerepet játszottak a súlyváltozásokban, a fizikai aktivitás szintje módosította a hím ikrek testsúlyának változására gyakorolt ​​genetikai hatásokat. A kutatók szerint a súlygyarapodást gátló gének csak magas fizikai aktivitás mellett fejezhetők ki. Karnehed és mtsai. 20 a kettős elhízás állapotán alapuló modellt használta a genetikai kockázat indikátoraként a gén és a környezet kölcsönhatásának elemzésére. Az elhízásra genetikai hajlamú ikrek között a WC-t és a súlygyarapodást a fizikai aktivitás szintje módosította. Ezek a vizsgálatok azonban nem tudták számszerűsíteni a fizikai aktivitásnak a genetikai és környezeti hatások elhízáshoz való relatív hozzájárulására gyakorolt ​​hatását.

Ebben a tanulmányban értékeltük a finn ikrek genetikai és környezeti összetevőit az elhízással kapcsolatban, mint például az indexelt BMI és WC, valamint a fizikai aktivitást. Megvizsgáltuk azt is, hogy a fizikai aktivitás módosítja-e a BMI és a WC genetikai hatásait. A kvantitatív genetika modern módszereinek segítségével elemezhettük, hogy az elhízás ezen arányainak genetikai és környezeti eltérései mennyire befolyásolják a fizikai aktivitást.

mód

elemeket

Intézkedések

A testtömeg-indexet (kg/m2) az ön által megadott magasság és súly alapján számoltuk. Azokat az alanyokat, akiket a szalag mérésével bíztak meg, a WC felmérésére küldték. Arra kérték őket, hogy az WC-n álló helyzetben mérjék meg az ábrán bemutatott utasítások szerint, amely azt mutatja, hogy a WC-t a legalsó borda és az ágyéki gerinc között félúton kell mérni. 566 ikerből álló alcsoportban értékeltük az ön által bejelentett BMI és WC érvényességét. Egy másik tanulmányban vettek részt az alkoholfogyasztás hatásáról serdülőknél, átlagosan 650 nappal az önjelentés után. A magasságot cipő nélkül mértük a stadionban, súlyát pedig könnyű ruházatban, kalibrált fénymérlegen. A WC-t álló helyzetben, az ágyéki gerinc és a legkisebb borda között félúton mértük a könnyű kilégzés végén. A mért és a közölt értékek közötti egyezés jó volt. A BMI korrelációja az osztályon belül 0, 89, átlagos különbség 0, 93 (95% CI 0, 79–1, 07) kg/m 2, 0, 99 és 0, 24 magasságnál (0, 14–0, 35) cm és 0, 75 és 2 öv esetén 48 (0, 96–3, 00) cm. ill.

A fizikai aktivitási indexet az ön által bejelentett intenzitás, időtartam (óra) és éves gyakoriság (nap) szorzatából számították ki. Az intenzitást becsült metabolikus ekvivalens (MET) értékekként fejezték ki (a munka anyagcseréjének sebessége osztva a mérsékelt anyagcsere sebességével). Ezeknek az intézkedéseknek a megfelelő érvényességét az interjúk és a VO 2 max alkalmasságának értékelése kapcsán találták meg ezen ikrek között serdülőkorban. Kardiorespirációs gyakorlatot 48, a FinnTwin16 kohorszból származó MZ-nél végeztek, a fent leírtak szerint, 27, és erős korrelációt (r = 0,53) találtunk a VO 2 max és a fizikai aktivitási index között.

statisztikai módszerek

A genetikai modellezéssel úgy kezdtük, hogy egyváltozós modelleket hajtottunk végre a BMI, a WC és a fizikai aktivitás szempontjából, hogy megbecsüljük a genetikai és környezeti hatásokat, és megtaláljuk a legjobb modellt a további modellezésben használt egyes tulajdonságokhoz. A kielégítő modelleket úgy teszteltük, hogy összehasonlítottuk a beágyazott modellek között a-2 statikus egyezési statisztikákat és a szabadság fokát (df); a χ 2 értékek nagy változása a df (Δ χ df 2) változásához képest a két beágyazott modell között azt sugallja, hogy egy egyszerűbb modell nem írja le olyan megfelelően az adatokat, mint egy bonyolultabb modell, ezért a kiküszöbölt paraméterek fontos a Modellben. A kettős modellezés feltételezéseit, vagyis ugyanazokat az átlagokat és eltéréseket az MZ és DZ ikrek, valamint mindkét iker esetében kettős modellek telített modellekkel történő összehasonlításával teszteltük, amelyek nem teszik ezeket a feltételezéseket.

Ezt követően a mutatók páronkénti és környezeti összefüggéseit elemeztük Choleska teljes háromváltozós lebontásával (1a. Ábra). E módszer szerint a BMI és a fizikai aktivitás közötti tulajdonságok összefüggése egy additív genetikai korrelációnak (r A) köszönhető, amely azonos vagy szorosan kapcsolódó géneket jelez, és egyedi környezeti korrelációnak (r E), amely ugyanazt, ill. összefüggő környezeti tényezők. Végül elvégeztük a gén-környezet kölcsönhatás modelljét (1b. Ábra). A moderátor tényezőt, vagyis a fizikai aktivitást ebben a vizsgálatban M.-nek nevezik. Ez a tényező befolyásolhatja a tulajdonság átlagértékét (βM), de módosíthatja a genetikai (β X) és a környezeti tényezők (β Y és β Z). ) karakterenként. A modell azt feltételezi, hogy a fizikai aktivitás befolyásolhatja az átlagos BMI-t (az aktív egyének szegényebbek, mint az ülő egyének) és a különbségeket (az aktív egyéneknél kevesebb genetikai vagy környezeti eltérés lehet, mint az ülő egyéneknél).

fizikai

( a ) Choleska és ( b ) gén-környezet kölcsönhatás modellje a BMI, a derék kerülete (WC) és a fizikai aktivitás (PA) szempontjából. A = kiegészítő genetikai tényezők, E = specifikus környezeti tényezők, rA1A2, r A2A3, rA1A3 = további genetikai összefüggések, r E1E2, r E2E3, r E1E3 = specifikus környezeti összefüggések, a = additív genetikai út együttható, e = specifikus környezeti út együttható, μ = átlag, β M = közepes módosító, β X = további genetikai módosító, β Z = specifikus környezeti módosító.

Teljes méretű kép

A kutatás során betartották az emberi önkéntesek etikai használatára vonatkozó összes alkalmazandó intézményi és kormányzati előírást. A tanulmányt a Helsinki Egyetem Közegészségügyi Minisztériumának etikai bizottságai, valamint a Helsinki és Uusima Kórház jóváhagyták.

az eredmény

Nem voltak szisztematikus különbségek a BMI, a WC és a fizikai aktivitás átlagaiban és eltéréseiben az MZ és DZ ikrek között (1. táblázat). Az MZ és DZ ikrek összefoglaló adataiban a férfiak magasabb BMI-értékkel rendelkeztek (23,9 ± 3, 1 versus 22,2 ± 3,5 kg/m2, férfiak és nők, P 2 = 0,01, P = 0,95). A telített modellhez képest az AE modell adaptációja minden tulajdonságra jó volt. A nemspecifikus genetikai hatás statisztikailag szignifikáns volt a BMI, a WC és a fizikai aktivitás szempontjából, és a variáció összetevőinek abszolút nagysága is változott a BMI és a WC esetében, miközben a fizikai aktivitásban nem észleltek különbséget. A későbbi modellezésben ezért úgy döntöttünk, hogy az AE modellt használjuk egy specifikus genetikai hatással a nemek szerint, valamint a saját becsléseink szerint a férfiak és a nők variációjának összetevőiről minden tulajdonságra.

A 3. táblázat összefoglalja a BMI, a WC és a fizikai aktivitás fenotípusos variációinak arányait az additív genetikai és egyedi környezeti tényezőkkel magyarázva a legjobb AE modellben. Az öröklődés becslései magasabbak voltak a BMI és a WC-k, mint a fizikai aktivitás szempontjából, a nemek között nem volt különbség, kivéve a WC-t, amelynél az öröklődés magasabb volt a nőknél. Amikor az additív genetikai hatásokat a férfiak és a nők közös arányaira bontottuk, és csak egyetlen nemre jellemzőek, azt tapasztaltuk, hogy az A hatás minden egyes tulajdonságra főleg nemspecifikus tényezőkből állt (51% a BMI, 49% az A A fizikai aktivitás 46% -a).

Asztal teljes méretben

Kiszámolták az ikrek WC, BMI és fizikai aktivitásának fenotípusos összefüggéseit. Az alábbi 4. táblázat bemutatja ezeknek a tulajdonságoknak a genetikai és környezeti összefüggéseit, amelyeket háromváltozós Cholesky-modellekből becsültünk. A BMI és a WC erősen korrelált mind a férfiaknál (r = 0, 79, 95% CI 0, 77–0, 81), mind a nőknél (r = 0, 81, 95% CI 0, 80–0, 82), erős genetikai összefüggés (a fizikai aktivitáshoz igazítva) a két csoport között. mindkét nemnél. A környezeti összefüggés (a fizikai aktivitáshoz igazítva) valamivel gyengébb, de mégis nagyon szignifikáns volt. A fizikai aktivitás negatívan és gyengén társult a BMI-vel nőknél (r = −0, 11, 95% CI −0, 15–0, 07), de a férfiaknál nem (r = 0,04, 95% CI −0, 002 - -0,08), bár ez negatívan korrelált a WC-vel mindkét nemnél (r =, 0,11 (95% CI −0, 15–0,07) a férfiaknál, r =, 0,15 (95% CI −0, 19 és −0, 11) nőknél). A fizikai aktivitás és az egymáshoz illesztett antropometriai mérések közötti genetikai és környezeti korreláció viszonylag gyenge és megközelítőleg azonos volt.

Asztal teljes méretben

Végül teszteltük a fizikai aktivitást, mint a BMI és a WC genetikai és/vagy környezeti hatásainak moderátorát. Ezt a modellt csak azonos nemű ikrek esetében valósítottuk meg, mivel a modell nem azonosítható nemi specifikus genetikai hatások jelenlétében. A fizikai aktivitás mindkét nemnél jelentősen módosította az additív genetikai (A) hatásokat a BMI-re és a WC-re, így az additív genetikai variációk csökkentek a fizikai aktivitás növekedésével (5. táblázat, 2. ábra). Ez arra utal, hogy a genetikai tényezők kevésbé fontos szerepet játszanak a fizikailag aktív alanyok BMI-jének és WC-jének meghatározásában a mozgásszegényekhez képest. Ezenkívül az E hatás fizikai aktivitással párhuzamos módosulását figyelték meg a nők WC-jében (5. táblázat, 2. ábra).

Asztal teljes méretben

A BMI és a derékbőség (WC) additív genetikájának (fekete vonal) és egyedi környezeti változásainak (szürke vonal) változása a fizikai aktivitás növekedésével. A női WC-k minden genetikai és környezeti módosítása jelentős.

Teljes méretű kép

vita

Ez a fiatal felnőtt ikrek nagy csoportjában végzett tanulmány erős keresztmetszeti kapcsolatot mutat a fizikai aktivitás és a WC között, és kissé gyengébb összefüggést mutat a BMI-vel. Bár az örökletes tényezők fontos szerepet játszanak a BMI variációban, a WC-ben és a fizikai aktivitásban, az antropometriai mérések genetikailag csak kis mértékben kapcsolódtak a fizikai aktivitáshoz. A BMI és a WC közötti szoros kapcsolat genetikai és környezeti összefüggéseknek volt köszönhető. Megállapítottuk továbbá, hogy a fizikai aktivitás jelentősen módosítja a genetikai tényezők hatását a WC és a BMI változására. A genetikai tényezők hatása a BMI és a WC változására kevésbé volt fontos a fizikailag aktív egyéneknél, ami arra utal, hogy a magas fizikai aktivitás különösen előnyös azoknál, akik genetikailag hajlamosak az elhízásra. A hatás és az okozati összefüggés megerősítéséhez azonban prospektív kohorszos vizsgálatokra és beavatkozásokra van szükség.

Vizsgálatunk fő megállapítása az volt, hogy egészséges fiatal felnőtteknél a fizikai aktivitás és a WC (a BMI-hez igazított) közötti inverz kapcsolat kifejezettebb volt, mint a fizikai aktivitás és a BMI (a WC-hez igazítva), és mind férfiaknál, mind nőknél megfigyelték aktivitása negatív volt, csak a BMI befolyásolta a nőknél. A WC és a fizikai aktivitás szoros kapcsolata arra utal, hogy a WC az elhízás megfelelőbb mértéke, mint a BMI, különösen a fiatal férfiaknál. A fizikailag aktív fiatal férfiak nagy izomtömegűek lehetnek, ami jobban befolyásolja a BMI-t, mint a WC-k. A fizikai aktivitás csökkentheti a testzsírt is, lehetőleg a hasból. Például egy kicsi, de intenzív tanulmányban, ahol az energiamérleget állandó szinten tartották, a test változatlan testtömeg ellenére csökkentette a hasi zsírtartalmat. 30

A korábbi kettős vizsgálatokkal összhangban tanulmányunkban a fizikai aktivitásra vonatkozó általános öröklési becslések 79 és 78% (férfiak és nők) voltak a BMI, 56 és 71% a WC, valamint 55 és 54% a fizikai aktivitás szempontjából. A BMI öröklődésének becslése a korábbi ikertanulmányokban 45-85% között mozgott. 11, 31 Egy 325 nő és 299 férfi dán ikerpár vizsgálatában a WC öröklődése férfiaknál 61%, nőknél 48% volt. 15 A gyakorlatban való részvétel öröklődése 27–70% között mozgott hét országból származó nagy, összesített kettős mintában. 18.

Új megállapítás volt, hogy a fizikai aktivitás megváltoztatta a BMI és a WC öröklődését, a magas fizikai aktivitás csökkentette az additív genetikai komponenst a BMI-ben és a WC-ben. Ez arra utal, hogy a veleszületett tényezők jelentősen befolyásolják ülő személyek testtömegét és zsírosságát, bár a fizikailag aktív egyéneknél a gének hatása csökken. Így a fizikai aktivitás várhatóan különösen előnyös az elhízásra genetikailag érzékeny egyének súlygyarapodásának megakadályozásában.

Számos tanulmány értékelte a fizikai aktivitás módosító hatását az elhízás genetikai hatásaira. Heitmann és mtsai. 19 tanulmányozta a BMI változását a korábbi fizikai aktivitáshoz képest, és megállapította, hogy a férfiak BMI változására gyakorolt ​​genetikai hatást csak közepes és magas fizikai aktivitás esetén mutatták ki. Úgy tűnik azonban, hogy a testsúly változására vonatkozó genetikai hatások egészen eltérnek a BMI-re gyakorolt ​​hatásoktól. 34 Bár a fizikai aktivitás gyengítheti a gének testméretre gyakorolt ​​hatását, a testsúly változásának jövőbeli pályáját a fizikailag erősen aktív egyéneknél a gének, mint a környezet jobban befolyásolhatják. A gének és a fizikai aktivitás kölcsönhatása az emberek életkorában is kialakulhat, a 20 év körüli fiatal férfiak és nők valószínűleg sokkal aktívabbak, mint a későbbi években. Karnehed és mtsai. 20 megállapította, hogy az elhízásra genetikailag érzékeny ikrek hajlamosabbak a nagy WC-kre, amikor ülnek, mint az ilyen fogékonyság nélküli ikrek - az eredmény összhangban áll eredményeinkkel. Az azonban nem világos, hogy a magas és az alacsony genetikai kockázati csoportok különböztek-e a kiindulási BMI, WC és fizikai aktivitás tekintetében.

Egy lehetséges mechanizmus, amellyel a fizikai aktivitás csökkenti az elhízás genetikai hatásait, az, hogy megváltoztatja a súlyt és az adipozitást szabályozó gének expressziós mintázatát. Andreasen és mtsai. 35 nemrégiben kimutatta, hogy az Fs rs9939609 genotípus hatását a szokásos fizikai aktivitás befolyásolta. A fizikai inaktivitás a BMI 1,95 ± 0,33 kg/m2 növekedésével járt együtt az rs9939609 A-allél homozigóta FTO hordozókban, míg a nem hordozókkal és az FTO rs9939609 A-allél heterozigótáival összehasonlítva nem találtak szignifikáns ülő életmódbeli hatást. Hasonló mechanizmust találtak Kilpeläinen és munkatársai nemrégiben végzett tanulmányában. 36, ahol a fizikai aktivitás kimutatták, hogy megváltoztatja az inzulin szekréciót szabályozó génekkel társuló 2-es típusú cukorbetegség kialakulásának kockázatát, bár Rankinen és mtsai. 37 megállapította, hogy a magas vérnyomáshoz kapcsolódó genotípus vérnyomásra gyakorolt ​​hatása a fizikai aktivitás szintjétől függ.

Vizsgálatunk összhangban áll a korábbi adatokkal, amelyek arra utalnak, hogy a fizikai aktivitás előnyös az elhízás, különösen a hasi elhízás megelőzésében. Ami a legfontosabb, ez a tanulmány azt mutatja, hogy a fizikailag aktív életmód képes ellensúlyozni az elhízás genetikai hajlamát.