Древние арктические адаптации могут влиять на риск современных заболеваний

Фото из открытых источников

За последние 25 лет у жителей Гренландии наблюдается резкий рост заболеваемости кардиометаболическими заболеваниями, включая диабет 2 типа и сердечно-сосудистые заболевания. Учёные уже связывают повышенный риск этих заболеваний с генетическими вариациями, распространёнными среди инуитов Гренландии, но редкими в других популяциях. Эти вариации, вероятно, обеспечивали преимущества для выживания в суровых арктических условиях и в традиционном рационе, основанном на морских млекопитающих, богатых белком и полиненасыщенными жирными кислотами.

Менее изучено, как эти варианты повышают риск заболевания. Наш геном играет ключевую роль в регуляции уровня белков в кровотоке, что, в свою очередь, контролирует воспаление, метаболизм, иммунные реакции и сердечно-сосудистую функцию. Если генетический вариант влияет как на уровень белка, так и на риск заболевания, это говорит о том, что этот белок, вероятно, участвует в развитии заболевания.

В новом исследовании, опубликованном в журнале American Journal of Human Genetics, международная группа исследователей выявила 251 генетический вариант, существенно влияющий на уровень циркулирующих белков у гренландцев. Исследование показало, что генетический контроль над некоторыми белками у гренландских инуитов значительно сильнее, чем у европейцев, и выявило 70 ранее не описанных ассоциаций. Их открытия дают ключ к пониманию того, как гены, адаптированные к Арктике, влияют на риск современных заболеваний.

«Понимая, как генетические варианты регулируют белки в крови, мы можем определить новые мишени для лекарственных препаратов и понять, почему определённые группы населения более восприимчивы к определённым заболеваниям. Это особенно важно для таких групп населения, как Гренландия, где уникальные генетические адаптации, когда-то обеспечивавшие преимущества для выживания, теперь способствуют повышенному риску заболеваний», — сказал профессор Торбен Хансен из Центра фундаментальных метаболических исследований Фонда Ново Нордиск при Копенгагенском университете, один из руководителей исследования.

В ходе исследования учёные проанализировали образцы крови 3707 жителей Гренландии, собранные в ходе опросов о состоянии здоровья населения, проводившихся с 1998 по 2019 год. Используя передовые технологии протеомики, они измерили уровни 177 белков, связанных с воспалением и сердечно-сосудистыми заболеваниями. Затем они изучили, как генетическая вариабельность в геноме влияет на уровни этих белков.

Исследование выявило несколько значимых ассоциаций между генетическими вариантами, обогащенными арктическими генами, и белками, связанными с заболеваниями. Вариант CPT1A, который, вероятно, позволял инуитам перерабатывать традиционную арктическую пищу с высоким содержанием жиров, был связан с более низким уровнем 55 воспалительных и сердечно-сосудистых белков у носителей.

Вариант гена TBC1D4, который обусловливает до 10% случаев диабета в Гренландии, связан с изменением уровня девяти иммунологически активных белков, включая ключевые маркеры воспаления. Кроме того, исследователи обнаружили новый генетический вариант, влияющий на уровень ИЛ-6, который был связан с повышением риска сердечно-сосудистых заболеваний у гренландцев на 31%.

Важно отметить, что данное исследование показало, что генетический контроль над уровнями белков у гренландских инуитов сильнее, чем у европейцев. Для некоторых ключевых белков, таких как IL-27 и Gal-9, генетические варианты составляют 30–44% их уровня у гренландцев, но менее 20% у европейцев. Это демонстрирует, что изолированные популяции могут содержать высокоэффективные генетические варианты, раскрывающие фундаментальные биологические механизмы, невидимые в более изученных популяциях.

Это исследование основано на комплексном генетическом исследовании гренландцев, опубликованном в журнале Nature ранее в этом году. В то время как в предыдущем исследовании была картирована уникальная генетическая архитектура популяции и выявлены варианты, ассоциированные с заболеваниями, новая работа раскрывает биологические механизмы, лежащие в основе этих ассоциаций, и демонстрирует, как генетические варианты, адаптированные к Арктике, влияют на уровни циркулирующих белков и развитие заболеваний.

Почти все предыдущие исследования, связывающие генетические варианты с уровнем белка, были сосредоточены на людях европейского происхождения, что создаёт значительный пробел в научных знаниях. Выявив, как варианты, адаптированные к Арктике, влияют на уровень белка и риск заболеваний, данное исследование демонстрирует, что генетическая архитектура существенно различается в разных популяциях. Это исследование даёт представление, важное как для мер вмешательства в здравоохранение в Гренландии, так и для глобального понимания механизмов развития кардиометаболических заболеваний.

«Коренные и недостаточно представленные группы населения в значительной степени исключены из геномных исследований. Не изучая различные группы населения, мы упускаем из виду важнейшие аспекты биологии человека и усугубляем неравенство в состоянии здоровья», — сказала Сара Стинсон из Копенгагенского университета, которая была соавтором исследования совместно с Ренцо Бальбоа из Копенгагенского университета.

Исследование было проведено международной группой под руководством Центра фундаментальных метаболических исследований Фонда Ново Нордиск и биологического факультета Копенгагенского университета в сотрудничестве с Национальным институтом общественного здравоохранения Университета Южной Дании, Гренландским центром исследований в области здравоохранения и Гренландским центром по диабету Steno. Данные были собраны в ходе трёх опросов населения, проведённых в Гренландии с одобрения этических норм и согласия участников.