ARTÍCULOS ORIGINALES

 

Frecuencia del polimorfismo Gly1057Asp del gen IRS-2 en un grupo de la población cubana, y su relación con la diabetes mellitus 2 y el sobrepeso

 

Frequency of Gly105Asp polymorphism of the IRS-2 gene in a group of the Cuban population: its relation to Type 2 diabetes mellitus and the overweight

 

 

Aimée Álvarez Álvarez^I; Luis M. Pérez Pérez^II; Emma Domínguez Alonso^III; José Antonio Juí^IV; Yovana Pereira Roque^V; José Hernández Rodríguez^VI; Roberto M. González Suárez^VII; Eva J. Díaz Sánchez^VIII; Manuel Ayras Rivas^IX; Carmen Valenti^X; Siegmund Gehrisch^XI; Werner Jaross^XI

^IMáster en Bioquímica. Investigadora Auxiliar. Asistente del Instituto Nacional de Endocrinología. La Habana, Cuba.
^IIEspecialista de II Grado en Endocrinología. Investigador Titular. Profesor Consultante del Instituto Nacional de Endocrinología. La Habana, Cuba.
^IIIEspecialista de II Grado en Boiestadística. Investigadora Auxiliar. Asistente del Instituto Nacional de Endocrinología. La Habana, Cuba.
^IVEspecialista de I Grado en Endocrinología. Instituto Nacional de Endocrinología. La Habana, Cuba.
^VMáster en Bioquímica. Investigadora Auxiliar. Instituto Nacional de Endocrinología. La Habana, Cuba.
^VIEspecialista de I Grado en Endocrinología. Asistente. Instituto Nacional de Endocrinología. La Habana, Cuba.
^VIIEspecialista de II Grado en Bioquímica Clínica. Dr. en Ciencias Médicas. Investigador Titular. Profesor Consultante. Instituto Nacional de Endocrinología. La Habana, Cuba.
^VIIILicenciada en Bioquímica. Instituto Nacional de Endocrinología. La Habana, Cuba.
^IXEspecialista de I Grado en Bioquímica Clínica. Investigador Agregado. Instituto Nacional de Endocrinología. La Habana, Cuba.
^XEspecialista de II Grado en Organización y Administración de Salud Pública. Máster en Salud Pública. Profesor Auxiliar. Instituto Nacional de Endocrinología. La Habana, Cuba.
^XIPhD. Institute of Clinical Chemistry and Laboratory Medicine, University "Carl Gustav Carus", Technical University, Dresden, Alemania.

 

 

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RESUMEN

INTRODUCCIÓN: la diabetes mellitus tipo 2 es una de las epidemias de mayor impacto a nivel mundial. La susceptibilidad genética constituye un importante factor de riesgo en ella, que se adiciona al efecto de los factores ambientales y al modo de vida.
OBJETIVO: explorar el papel del polimorfismo Gly1057Asp del gen IRS-2 en la susceptibilidad genética para la diabetes mellitus tipo 2.
MÉTODOS: se estudió la frecuencia del polimorfismo Gly1057Asp del IRS-2 en 499 ciudadanos cubanos, con IMC³22 y <30, con edades comprendidas entre los 40 y 70 años, de ellos 272 (54,5 %) diabéticos y 227 (45,5 %) no diabéticos. Para la comparación de las frecuencias de este polimorfismo en ambos grupos utilizamos la prueba chi cuadrado (p<0,05) y para la cuantificación de las asociaciones se utilizó la razón de productos cruzados.
RESULTADOS: la frecuencia del alelo Asp1057 del polimorfismo Gly1057Asp del gen IRS-2 fue de 49,8 % en el grupo de pacientes diabéticos, y de 58,8 % en el grupo de los no diabéticos (p<0,05), lo cual sugiere que este alelo confiere protección contra la diabetes. Sin embargo, este patrón de distribución de frecuencias cambia en personas con sobrepeso, en las que la presencia del alelo Asp1057 llega a asociarse al hiperinsulinismo. En sujetos con antecedentes paternos y/o maternos de diabetes mellitus tipo 2 la acción protectora del alelo Asp1057 no se expresa.
CONCLUSIONES: en el grupo de la población cubana estudiada el alelo Asp1057 del gen IRS-2 confiere protección para la diabetes mellitus tipo 2. El sobrepeso y los antecedentes maternos y/o paternos de diabetes modifican esta acción protectora.

Palabras clave: Diabetes mellitus, susceptibilidad genética, IRS-2.

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ABSTRACT

INTRODUCTION: Type 2 diabetes mellitus is one of the more hard-bitting pandemic at world level. Genetic susceptibility is an important risk factor of it, as well as the effect of environmental factors, and lifestyles.
OBJETIVE: to explore role of Gly1057Asp polymorphism of IRS-2 gene in genetic oversensitivity for Type 2 diabetes mellitus.
METHODS: frequency of Gly1057Asp polymorphism of IRS-2 gene in was studied in 499 Cuban citizens, with IMC³22 and <30, aged from 40 to 70, of them, 272 (54,5 %) were diabetic people and 277 (45,5 %) were non-diabetic. For comparison of frequency of this polymorphism in both groups, we used ²Chi test (p<0,05), and to quantify associations, we used crossed-products ratio.
RESULTS: frequency of Asp1057 allele of Gly1057Asp polymorphism of IRS-2 gene was of 49,8 % in diabetic patient group, and of 58,8 % in the group on non-diabetic one (p<0,05), suggesting that this allele confers protection against diabetes. However, this pattern of frequency distribution changes in persons overweighed, in which presence of Asp1057 allele becomes associated with hyperinsulinism. In subjects with family backgrounds of Type 2 diabetes mellitus, protection of Asp1057 allele is not expressed.
CONCLUSION: in group of study Cuban population, Asp1057 allele of IRS-2 gene confers protection against Type 2 diabetes mellitus. Overweight and family backgrounds modify this protective action.

Key words: Diabetes mellitus, genetic susceptibility, IRS-2.

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INTRODUCCIÓN

La susceptibilidad individual a la forma común de la diabetes mellitus tipo 2 (DM 2) está determinada por el efecto conjunto de la variación de un número indeterminado de sitios genómicos y el efecto acumulativo de las condiciones ambientales a las que se ha expuesto durante la vida.^1-3

En la DM 2 los 2 defectos fisiopatológicos fundamentales son el deterioro de la señalización de la insulina y la incapacidad de la célula beta para compensar este incremento en la demanda de insulina. La búsqueda de los factores genéticos responsables de la enfermedad se orienta, por tanto, hacia las variantes génicas de las moléculas involucradas en la señalización de la insulina y en la función de las células beta.

El IRS-2 se considera un elemento muy importante en la transmisión de la señal insulínica,^4,5 y desempeña, además, un papel fundamental en el desarrollo y/o supervivencia de las células beta.⁶ El IRS-2, una vez fosforilado por la acción de la tirosina-quinasa del receptor de la insulina, sirve como adaptador entre el receptor y las proteínas con dominios SH2, que generan los complejos de señalización para la realización de las acciones biológicas de la insulina.^4,5 Todo esto hace que el gen del IRS-2 constituya un candidato para explicar la base genética de la DM 2.

Se ha reportado que la inactivación del gen IRS-2 en ratones, en estadios tempranos de su desarrollo, induce la aparición de una forma de diabetes caracterizada por resistencia a la insulina severa (hígado y músculo) y reducción considerable de la masa de células beta, lo cual provoca que la secreción de insulina sea insuficiente para compensar la resistencia a esta hormona.^6-8 Por tanto, la inactivación de un gen único es capaz de inducir los 2 componentes fundamentales de la DM 2. Estudios más recientes realizados en distintos modelos con animales transgénicos en los que se ha logrado una inactivación local (específica para el páncreas) o global del gen IRS-2, han demostrado que esta proteína juega un papel esencial en la función de la célula beta, específicamente en el proceso de la proliferación celular y conservación de la masa de células beta-pancreáticas, así como en la secreción de insulina necesaria para mantener una tolerancia a la glucosa adecuada.^9-12 En humanos se han identificado una serie de variantes génicas del IRS-2, pero solo una de ellas, la resultante del polimorfismo aminoacídico Gly1057Asp, alcanza una prevalencia suficientemente alta como para poder modular el riesgo poblacional de padecer la forma común de la DM 2.

Se ha reportado que esta variante polimórfica Asp1057, en su forma homocigótica, se asocia a cambios en la fisiología de la insulina.^13-14 En sujetos obesos de origen indoasiático, este alelo polimórfico produce un aumento en el riesgo de presentar resistencia a la insulina,¹⁵ mientras que en estudios realizados en grupos de finlandeses, sujetos de origen caucásico y chinos no se encontró asociación de esta variante con la prevalencia de la DM 2.^16,17 Sin embargo, un estudio realizado en una población italiana mostró que el alelo Asp1057 modula el riesgo de padecer DM 2, en forma dependiente de la presencia o no de obesidad, a través de cambios en la sensibilidad a la insulina.¹⁴

Teniendo en cuenta estos antecedentes, nos propusimos explorar el papel del polimorfismo Gly1057Asp del gen IRS-2 en la susceptibilidad genética para la DM 2, en un grupo de la población cubana.

 

MÉTODOS

Sujetos: para la realización del estudio contamos con 499 personas nacidas en Cuba, con edades comprendidas entre 40 y 70 años, no obesas, provenientes de la consulta externa del Instituto Nacional de Endocrinología (INEN) y de áreas de salud de la provincia Ciudad de La Habana, especialmente remitidos para este estudio. Conformamos 2 grupos: un grupo de pacientes diabéticos GD (n=272), y un grupo de no diabéticos GC (n=227). A todos los participantes en el estudio se les realizó una encuesta en la que se recogieron: los antecedentes familiares de diabetes, el sexo, la edad, la tensión arterial, el peso y la talla para calcular el índice de masa corporal (IMC), los tratamientos con medicamentos y la presencia de otras enfermedades, como son: enfermedad arterial periférica oclusiva, enfermedad vasculocerebral, cardiopatía isquémica o infarto agudo del miocardio.

Determinaciones bioquímicas y metabólicas: a todos los participantes en el estudio se les tomó una muestra de sangre en ayunas para la determinación de glucemia, colesterol total, triglicéridos totales e insulinemia (excepto a los pacientes tratados con insulina). A las personas supuestamente no diabéticas se les realizó, además, una prueba de tolerancia a la glucosa (PTG) de 2 h, con una sobrecarga de 75 g de glucosa anhidra. Según los resultados de la PTG y siguiendo los criterios vigentes de la OMS,¹⁸ los sujetos que tuvieron una tolerancia a la glucosa alterada (glucemia en ayunas <7,0 mmol/L y a las 2 h ³7,8 y <11,1 mmol/L), fueron excluidos del estudio, y los que tuvieron valores de glucemia con criterio diagnóstico de DM 2 (glucemia en ayunas ³7,0 mmol/L, y/o a las 2 h ³11,1 mmol/L) fueron incorporados al grupo de pacientes diabéticos.

La determinación de glucemia se realizó utilizando el método de la glucosa-oxidasa.¹⁹ Los niveles de colesterol se determinaron por el método enzimático colesterol oxidasa-peroxidasa²⁰ y los triglicéridos por un método enzimático.²¹ La cuantificación de insulina se realizó por radio-inmuno análisis (RIA), utilizando un juego de reactivos producido en el INEN.²²

Determinación de los genotipos del polimorfismo Gly1057Asp: se extrajo ADN genómico de cada uno de los participantes en el estudio a partir de leucocitos de sangre periférica.²³ Para la determinación de los genotipos del polimorfismo GLy1057Asp se amplificó un fragmento de ADN, de 213 pares de bases, que contiene el sitio polimórfico, utilizando la técnica de polimerización en cadena (PCR). El esquema de ciclos fue: 5 min a 95º C, seguido de 40 ciclos de 10 s a 95º C, 10 s a 60º C y 12 s a 72º C, con enfriamiento al final a 4º C. Se utilizó un cebador directo: 5' agg cct cct ccc cgt atc cgc 3', y uno inverso: 3' gct cta ccg aaa acc aca cc 5'. A continuación el fragmento amplificado fue sometido a una digestión con la enzima Ban I durante 18 h a 37º C, para obtener un patrón de restricción de 2 bandas (144 y 69 pb) para la variante homocigótica del alelo Gly1057 ("de tipo salvaje", wild type), 3 bandas (213, 144 y 69 pb) para la variante heterocigótica del polimorfismo Gly1057Asp y de una banda (213 pb) para la variante homocigótica Asp1057 (figura).

Procesamiento estadístico: para la comparación de las frecuencias de este polimorfismo en ambos grupos utilizamos el test estadístico de chi cuadrado, considerando como nivel de significación p<0,05, y para la cuantificación de las asociaciones se utilizó la razón de productos cruzados (OR). Con el fin de explorar la posible asociación entre los valores basales de insulinemia y glucemia y la dosis del alelo Asp1057, se utilizó un análisis de varianza. Se realizó un análisis de regresión logística para explorar la posible relación entre la dosis del alelo Asp1057 y el hiperinsulinismo.

 

RESULTADOS

En la muestra del estudio (GD: 272 pacientes, GC: 227 sujetos) hubo predominio del sexo femenino (GD: 172 mujeres y 55 hombres, GC: 180 mujeres y 92 hombres, p< 0,05). La edad promedio, en años, fue de 55,51 para el grupo control y de 59,35 para el de los diabéticos (p<0,05). No encontramos diferencias significativas entre los grupos en cuanto al IMC (26,18 kg/m² para el grupo de diabéticos y 26,04 kg/m² para el grupo control).

Frecuencia del polimorfismo: en la población estudiada la distribución genotípica del polimorfismo Gly1057Asp en el IRS-2, está en equilibrio de Hardy Weinberg (X²=5,2334, p>0,05) con una frecuencia de 0,70 para el alelo Gly y de 0,30 para el alelo Asp. El alelo Asp1057 (genotipos Gly/Asp y Asp/Asp) estuvo presente en el 54 % de la muestra general estudiada. Este alelo se encontró en el 58,8 y el 49,8 % de los sujetos controles y diabéticos respectivamente (tabla 1).

Cuando estratificamos la población estudiada, según el IMC en sujetos con normopeso (IMC<25 kg/m²) y con sobrepeso (IMC³25 y <30 kg/m²) encontramos que en el estrato con normopeso el alelo Asp1057 estuvo presente en el 63,8 % y en el 44,8 % de los sujetos del grupo control y de los pacientes diabéticos respectivamente (X²=6,237, p=0,013, OR=0,467, CI=0,253-0,851). Dentro de los sujetos con sobrepeso, el alelo Asp1057 tuvo una frecuencia del 55,8 % en los controles y del 52,25 % en los diabéticos (X²=0,402, p=0,526, OR=0,866, CI=0,555-1,352) (tabla 2).

En la tabla 3 se muestran los resultados del estudio de la interacción entre la historia familiar de diabetes (padres) y la presencia del alelo Asp1057, para lo cual estratificamos la población en estudio en 2 grupos, atendiendo a la presencia o no de padres diabéticos. En el grupo de sujetos que no tenían padres diabéticos, la frecuencia del alelo Asp1057 fue del 61,2 % en el grupo control y del 45,5 % en el de los diabéticos (X²=5,688, p=0,017, OR=0,528, CI=0,312-0,895). En el grupo de sujetos con al menos uno de los padres diabéticos, la frecuencia del alelo Asp1057 fue del 55,4 % para los controles y del 52,4 % para los diabéticos (X²=0,129, p=0,719, OR=0,907, CI=0,532-1,547).

Para explorar la posible asociación entre los valores basales de insulinemia y glucemia (como indicadores de la tolerancia a la glucosa y la secreción de insulina) y la dosis del alelo Asp1057, se compararon los valores promedio de glucemia e insulinemia para los distintos genotipos asociados al polimorfismo, entre diabéticos y controles para toda la muestra y para normopesos y sobrepesos por separado, utilizando un análisis de varianza. No encontramos ninguna asociación significativa (no se muestran los datos).

En la tabla 4 se presentan los resultados de un análisis de regresión logística realizado para relacionar los valores de la insulinemia categorizada en normal (£25 µU/mL) y patológica (>25 µU/mL) con la dosis del alelo Asp1057, en el subgrupo de sujetos con normopeso y en el de sujetos con sobrepeso. Con el propósito de controlarlas, en este análisis se incluyeron la glucemia, el sexo y el grupo como variables independientes categorizadas (según los criterios antes establecidos).

Para los sujetos con normopeso la dosis del alelo no quedó incluida en el modelo resultante, lo cual indica que en las personas con IMC<25 no existe asociación entre la dosis del alelo y el hiperinsulinismo. En el caso de los sujetos con IMC³25 encontramos que los portadores del genotipo Gly/Asp tienen un riesgo de hiperinsulinismo 58 % mayor que los sujetos con genotipo Gly/Gly, mientras que el genotipo Asp/Asp aumenta el riesgo de hiperinsulinismo en 6 veces con respecto al genotipo Gly/Gly (tabla 4).

 

DISCUSIÓN

A diferencia de otros estudios en los que no se ha encontrado asociación entre el polimorfismo Gly1057Asp y la DM 2,^16,17,24 en la población estudiada la frecuencia del alelo Asp1057 es significativamente mayor en el grupo control (58,8 %) que en el de los diabéticos (49,8 %), lo cual sugiere un papel protector de este alelo para la DM 2 (tabla 1). Este papel protector del alelo Asp1057 ha sido también reportado en un estudio realizado en una población caucásica de origen alemán (S. Gehrish, comunicación personal).

Teniendo en cuenta que existe consenso en que la DM 2 resulta del aporte moderado de varios sitios genómicos, los cuales interactúan entre sí, y además con los factores no genéticos a los que está expuesto el individuo a lo largo de la vida desde el período prenatal, en este trabajo exploramos la interacción del alelo polimórfico Asp1057 con la presencia de padres diabéticos tipo 2 y con la presencia o no de sobrepeso (tablas 2 y 3). Encontramos que en el grupo de sujetos sin antecedentes de padres diabéticos, el alelo Asp1057 confiere protección contra el padecimiento de la diabetes, teniendo una frecuencia significativamente mayor en el grupo control que en el grupo de diabéticos (tabla 3); sin embargo, cuando este alelo interactúa con determinados factores ambientales y/o genéticos determinantes de una historia familiar de diabetes tipo 2, su rol protector no se expresa.

De manera similar cuando exploramos el efecto del alelo en presencia o no de sobrepeso (tabla 2), encontramos que en el grupo de sujetos con normopeso, la frecuencia del alelo polimórfico Asp1057 en el grupo de los controles fue significativamente mayor que en el grupo de los diabéticos (63,6 % vs. 44,8 %) (X²=6,237, p=0,013, OR=0,467, CI=0,253-0,851), lo cual indica una disminución de un poco más del 50 % en el riesgo de padecer DM 2 en las personas con el alelo, mientras que en el grupo de sujetos con sobrepeso no encontramos diferencias significativas en cuanto a la frecuencia del alelo Asp1057 entre los controles (55,8 %) y los diabéticos (52,2 %) (X²=0,402, p=0,526, OR=0,866, CI=0,555-1,352). De forma tal que el papel protector del alelo en los sujetos con normopeso, desaparece en presencia de sobrepeso, o sea que el sobrepeso es capaz de modificar la acción de este alelo. En otros estudios han sido reportados resultados similares acerca del papel protector del alelo Asp1057 en sujetos normopesos que deviene rol de susceptibilidad cuando se asocia al sobrepeso¹⁴ y a la obesidad.^25,26

En un estudio realizado en un grupo de población caucásica de origen italiano se encontró una disminución del riesgo de padecer DM 2 en sujetos delgados con el alelo Asp1057, basada en un aumento de la sensibilidad a la insulina y dependiente de la dosis del alelo, mientras que los sujetos obesos tuvieron un incremento en el riesgo, mediado por resistencia a la insulina,¹⁴ lo cual explican los autores como un efecto negativo de este alelo en la secreción de insulina en condiciones como la obesidad, donde existe un incremento en su demanda. En estas poblaciones, a diferencia de la nuestra, solo se encontraron diferencias significativas en la prevalencia del alelo polimórfico entre controles y diabéticos cuando estratificaron sus muestras según el IMC.

No existe información del efecto de este polimorfismo Gly1057Asp en la función molecular del IRS-2. El ácido aspártico (Asp) en contraste con la glicina (Gly), es un aminoácido cargado. Este polimorfismo se localiza cerca de 2 sitios de fosforilación en tirosina en las posiciones 1042 y 1072, de forma tal que esta sustitución de la glicina por aspártico podría provocar cambios en la cascada de señalización de la insulina a través del IRS-2 mutado con implicaciones funcionales. Por otro lado, queda por determinar qué factor asociado al sobrepeso podría interferir con la señalización a través del IRS-2 y hacer que este polimorfismo adquiera funcionalidad. No se puede dejar de considerar la posibilidad de que este polimorfismo no sea funcional, pero que se encuentre en desequilibrio de ligamiento, con un polimorfismo realmente funcional.

Para tratar de entender, al menos en una primera aproximación, los mecanismos a través de los cuales este polimorfismo Gly1057Asp puede conferir susceptibilidad o protección para la diabetes, exploramos la asociación entre los valores promedio basales de glucemia e insulinemia con la dosis del alelo utilizando un análisis de varianza. No encontramos ninguna asociación significativa entre la dosis del alelo polimórfico y los valores basales de insulinemia y glucemia en ninguno de los grupos estudiados (diabéticos y controles), ni cuando estratificamos cada grupo según el IMC en normopesos y sobrepesos (datos no mostrados). Considerando que quizás las diferencias entre los valores de glucemia e insulinemia para los distintos genotipos no hayan tenido la magnitud suficiente como para ser detectados con este tipo de análisis, realizamos un análisis de regresión logística (tabla 4) en el que relacionamos los niveles de la insulinemia, categorizada en normal y patológica, con la dosis del alelo Asp1057 en 2 subgrupos en dependencia del IMC y controlando las variables grupo, sexo y glicemia. En los sujetos con normopeso, no encontramos asociación entre los genotipos en que está presente el alelo Asp1057 (Gly/Asp y Asp/Asp) y los niveles de la insulinemia basal, mientras que en los sujetos con sobrepeso el riesgo de hiperinsulinismo aumenta con la dosis del alelo Asp1057.

En la muestra estudiada el alelo Asp1057 de gen IRS-2 confiere protección contra la DM, que sin embargo, no se expresa en presencia de sobrepeso. Los resultados sugieren que en presencia de sobrepeso este alelo podría conferir susceptibilidad a la DM 2, posiblemente a través del aumento de riesgo de hiperinsulinismo. Sería útil el estudio de este polimorfismo en una muestra más amplia de nuestra población, que permita valorar su utilización como marcador genético en la identificación de los individuos obesos y con sobrepeso particularmente susceptibles al hiperinsulinismo y la DM 2.

 

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Recibido: 24 de julio de 2008.
Aprobado: 24 de agosto de 2008.

 

 

Aimée Álvarez. Instituto Nacional de Endocrinología. Calle Zapata esquina C, Vedado, municipio Plaza, Ciudad de La Habana, Cuba. E mail: [e-mail]