Mutationssuche im Ghrelin-Gen bei extrem übergewichtigen Kindern und Jugendlichen und normalgewichtigen Kontrollen

Die Regulation des Körpergewichts beruht auf einer Interaktion von genetischen Faktoren und Umwelteinflüssen (Hebebrand und Remschmidt, 1995a). Zwillings- und Familienstudien (Moll et al., 1991; Bouchard et al., 1990; Zonta et al., 1987; Stunkard et al., 1986) deuten auf eine starke genetische Prädi...

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Main Author: Starke, Anne
Contributors: Hebebrand, Johannes (Prof. Dr.) (Thesis advisor)
Format: Dissertation
Language:German
Published: Philipps-Universität Marburg 2007
Medizin
Subjects:
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Description
Summary:Die Regulation des Körpergewichts beruht auf einer Interaktion von genetischen Faktoren und Umwelteinflüssen (Hebebrand und Remschmidt, 1995a). Zwillings- und Familienstudien (Moll et al., 1991; Bouchard et al., 1990; Zonta et al., 1987; Stunkard et al., 1986) deuten auf eine starke genetische Prädisposition des menschlichen Körpergewichts hin. Das Gleichgewicht zwischen Energieaufnahme und –verbrauch ist beim Menschen über längere Zeitabschnitte bemerkenswert präzise. Eine längerfristige Störung dieser Energiehomöostase führt entweder zu Unter- oder Übergewicht. In den westlichen Industrieländern und zunehmend auch in den Entwicklungsländern steigt Adipositas in Zahl und Schweregrad bei Erwachsenen und Kindern. Jeder zweite Deutsche ist übergewichtig, 16 % der deutschen schulpflichtigen Kinder und Jugendlichen sind übergewichtig (Kurth et al., 2007). Nach Angaben der Deutschen Adipositas Gesellschaft entfallen etwa 5 % der Kosten des Gesundheitssystems auf Interventionen gegen Adipositas und deren Folgeerkrankungen. Diese Arbeit untersucht die Pathogenese der Adipositas auf genetischer Ebene. Tiermodelle belegen, dass Adipositas durch monogene Erbgänge hervorgerufen werden kann. Für einzelne Mausmodelle wurden bereits menschliche Homologe identifiziert und auf Mutationen untersucht. Bis Oktober 2005 wurde von 50 nach klassischem Mendelschen Erbgang bedingten Adipositasformen berichtet (Rankinen et al., 2006). Des Weiteren wird nach so genannten Kandidatengenen geforscht. Das sind Gene, die aufgrund ihrer Funktion und/oder ihres Expressionsmusters in einen möglichen Zusammenhang mit der Pathogenese von Adipositas gestellt werden. Immer mehr Studien berichteten (bis Oktober 2005) von bisher 127 solcher Kandidatengene, von denen ungefähr 52 mit zwei oder mehr positiven Ergebnissen bestätigt wurden. Auf der zum zwölften Mal überarbeiteten Adipositas-Gen-Karte wurden auf jedem Chromosom, bis auf dem Y-Chromosom, mögliche Adipositas-Gene eingezeichnet (Rankinen et al., 2006). Adipositas beruht jedoch überwiegend nicht auf monogener sondern vielmehr auf polygenetischer Basis. Um zugrunde liegenden Gene zu finden, verfolgt man u. a. den Ansatz der Quantitative Trait Loci (QTL). Derzeit sind 408 QTLs in Tiermodellen und 253 homologe QTL-Regionen bekannt (Rankinen et al., 2006). Der hohe Grad der Komplexität in der Regulation des menschlichen Körpergewichts resultiert aus der Vielzahl der involvierten hormonellen Regelkreisläufe und der sie beeinflussenden Faktoren ( Bell et al., 2005; Schartz et al. 2000). Die vorliegende Arbeit hatte zum Ziel, ein Kandidatengen auf dessen Beteiligung an der menschlichen Gewichtsregulation und Adipositasentwicklung zu analysieren. Hierfür wurde das Ghrelin-Gen in Studiengruppen aus Patienten mit Adipositas, normalgewichtigen und untergewichtigen Kontrollen untersucht. Ghrelin wurde im Dezember 1999 von Kojima et al. als ein endogener Ligand für den Wachstumshormonsekretionsrezeptor („growth hormon secretagogues receptor“, GHSR) identifiziert. Studien an Tiermodellen belegen, dass Ghrelin neben der stimulierenden Wirkung auf die Wachstumshormon-Sekretion auch an der Regulierung der Energiehomöostase beteiligt ist. Letzteres wird über Nahrungsaufnahme und Fettstoffwechsel gesteuert (Wren et al., 2000; Nakazato et al., 2001; Cowley et al., 2003; Wortley et al., 2005; Zigman et al., 2005; Bhatti et al., 2006). Zuerst wurden mit Hilfe der Polymerase-Kettenreaktion (PCR) die kodierenden Regionen des Ghrelin-Gens amplifiziert. Die Mutationssuche im Pre-Pro-Ghrelin, welches aus vier Exons besteht, erfolgte mittels Einzelstrang-Konformationsanalyse (SSCP). Das erste und zweite Exon kodieren zusammen für das biologisch aktive Protein (Wajnrajch et al., 2000). Die Mutationssuche in dem 694 bp umfassenden Sequenzabschnitt führte über Sequenzierung zur Identifikation folgenden Varianten: Im ersten Exon fand sich eine Zwei-Basenpaar-Deletion mit resultierendem Frameshift ab der 34. Aminosäure und Einbau von 36 aberranten Aminosäuren. Bei der Mutationssuche des zweiten Exons bestätigten sich die zwei bereits bekannte Polymorphismen (152 G>A, Arg-51-Gln und 214 C>A, Leu-72-Met; Wajnrajch et al., 2000; Korbonits et al., 2002; Ukkola et al., 2001). Des Weiteren wurde eine Ein-Basenpaar-Deletion im davor liegenden Intron gefunden. Im dritten Exon konnte ein bis dahin unbekannter Polymorphismus (269 A>T, Gln-90-Leu) entdeckt werden, der, wie die beiden anderen SNPs, zu einem Aminosäuren (AS)-Austausch führt. Die Untersuchung des vierten -und mit 18 Basenpaaren- kleinsten Exons erbrachte keine Auffälligkeiten gegenüber dem Wildtyp. Die detektierten Polymorphismen wurden über Restriktionslängen-Polymorphismus-PCR (RFLP-PCR) und allelspezifische Amplifikation (ARMS) verifiziert. Die beiden gefundenen Deletionen traten jeweils nur bei einem Probanden auf und sind daher seltene genetische Varianten. Die Deletion mit Frameshift im ersten Exon fand sich bei einem normalgewichtigen Probanden, der laut anschließender Analyse der Gewichtsentwicklung und des Essverhaltens keine pathologischen Besonderheiten aufwies. Es ist von einer Haplo-Insuffizienz auszugehen, die mit einem Normalgewicht einhergehen kann. Die andere Deletion, die bei einem adipösen Probanden gefunden wurde, lag im Intron. Eine Beteiligung an der Pathophysiologie von Adipositas ist für eine im Intron liegende und somit ohne Auswirkung auf die Aminosäurensequenz des Genproduktes eher unwahrscheinlich. Es könnte jedoch ein Kopplungsungleichgewicht mit einem anderen Allel vorliegen. Letztlich wurde diese Sequenzvariante nur bei einem Probanden nachgewiesen. Die identifizierten und sequenzierten Polymorphismen wurden für Assoziationsstudien zum Phänotyp Adipositas eingesetzt. Im Gegensatz zu den bereits veröffentlichten Ergebnissen von Korbonits et al. (2002), Ukkola et al. (2001) und einer später veröffentlichten Studie von Steinle et al. (2005) lag bei unsrer Studie keine Assoziation zur Adipositas vor. Die beschriebenen Polymorphismen traten bei adipösen wie bei normalgewichtigen Probanden ohne signifikanten Unterschied auf. Die Assoziationsstudie zum neu identifizierten Polymorphismus (269 A>T; Gln-90-Leu) im dritten Exon führte zuerst zu einem nominellen p-Wert < 0,05. Diese Assoziation konnte in einer mit untergewichtigen Studenten und normalgewichtigen Erwachsenen unabhängigen Stichprobe jedoch nicht bestätigt werden.
DOI:https://doi.org/10.17192/z2007.0768