Genetische Mechanismen der Gewichtsregulation - Untersuchung eines Kandidatengens : Rezeptor 1 des Melanin-konzentrierenden Hormons

Abstract

Vielfältige Hinweise zeigen die Beteiligung genetischer Faktoren an der Entstehung von Adipositas. Die Bedeutung des Melanin-konzentrierenden Hormons (MCH)-Systems an der Regulation der Energie-Homöostase und des Körpergewichts wurde bei Nagetieren gezeigt. Wir haben die Relevanz des Kandidatengens Rezeptor 1 des Melanin-konzentrierenden Hormons (MCHR1) bezüglich der Gewichtsregulation beim Menschen untersucht. In dem beschriebenen Mutationsscreen wurden 13.379 bp des MCHR1-Locus bei extrem adipösen Kindern und Jugendlichen und untergewichtigen Kontrollen mittels Einzelstrang-Konformations-Analyse (SSCP), denaturing High-Performance-Liquid-Chromatography (dHPLC) und Re-Sequenzierung gescreent. Innerhalb der mutmaßlich kodierenden Sequenz wurden 11 seltene Varianten, ein Missense-SNP sowie ein stummer SNP identifiziert. In den 5 - und 3 -Regionen des MCHR1 wurden zusätzlich 18 SNPs (8 neu) identifiziert. Es wurden sowohl eine Assoziation mit Adipositas als auch ein Transmissions-Ungleichgewicht für SNPs in einem Bereich von 41 kb 5 bis 20 kb 3 des MCHR1 in umfangreichen und unabhängigen Studiengruppen aus deutschen übergewichtigen Kindern sowie übergewichtigen, normalgewichtigen und untergewichtigen jungen Erwachsenen festgestellt. Der mit Adipositas assoziierte Haplotyp des MCHR1 umfasst das A-Allel eines SNPs, der mutmaßlich zu einer Missense-Mutation (D32N) am N-Terminus des 422-Aminosäure-MCHR1 führt. Das A-Allel des Missense-SNPs bewirkt in in vitro-Studien mittels Messung der Inositolphosphat-Bildung eine Erhöhung der Sensitivität des MCHR1 für den Agonisten MCH. Das relative Risiko, Adipositas zu entwickeln, ist für adipöse Träger (BMI > 90. Perzentile) des A-Allels (Asn32) mit 1,51 (heterozygot) bzw. 1,95 (homozygot) gering. Das attributable Risiko des selben Allels für Adipositas ist dagegen mit 24 % hoch. Der Versuch der Bestätigung der initialen Befunde ergab in zwei weiteren unabhängigen deutschen Studiengruppen, eine epidemiologische Studie mit 4.056 Individuen eingeschlossen, einen Trend zu einer Assoziation mit Adipositas, wohingegen keine Bestätigung in dänischen, französischen und amerikanischen Studiengruppen gelang. Aus den erzielten Daten kann postuliert werden, dass der MCHR1-Haplotyp nur für eine frühmanifeste Adipositas unter der Annahme eines besonderen genetischen und/oder Umwelt-Hintergrundes relevant ist.

Several genetic studies indicate that genetic factors are involved in the development of obesity. The importance of the melanin-concentrating hormone (MCH)-system in regulation of energy homeostasis and body weight was demonstrated in rodents. We analysed the MCH receptor 1 (MCHR1) gene with respect to human obesity. We screened 13,379 bp of the MCH receptor-1 locus in extremely obese children and adolescents and underweight controls using single-stranded conformation polymorphism analysis (SSCP), denaturing High-Performance-Liquid-Chromatography (dHPLC) and genomic re-sequencing. Within the putative coding sequence (CDS) 11 rare variants, one missense SNP and one silent SNP were identified. In the 5 - and 3 -regions of the CDS 18 additional SNPs (8 novel) were found. Both association and transmission disequilibrium to obesity were detected for several SNPs in a region of 41 kb 5 to 20 kb 3 in large and independent study groups of German obese children, overweight, normal weight and underweight young adults, respectively. The MCHR1-haplotype associated with obesity comprises the A-allele of rs133072 that putatively leads to a missense mutation (D32N) within the N-terminus of the 422 amino acid MCHR1. MCH is a more potent agonist in COS-7 cells transiently expressing Asn32-MCHR1 when compared to Asp32-MCHR1 as measured by inositol phosphate production. The relative risks to develop obesity (BMI > 90th percentile) were estimated as 1.51 for heterozygous and 1.95 for homozygous carriers of the A-allele of rs133072, the attributable risk of the A-allele was 24 %. Two German samples, including an epidemiological sample encompassing 4,056 probands, genotyped to re-confirm our original findings, showed trends towards association. Findings based on Danish, French and American samples were negative. We discuss the association with respect to obesity of juvenile onset, conditional on a particular genetic and/or environmental background.