Otyłość jest przewlekłą chorobą metaboliczną wynikającą z zaburzeń homeostazy energetycznej organizmu, która prowadzi do zwiększenia ilości tkanki tłuszczowej, a w konsekwencji do rozwoju powikłań wielonarządowych (w tym chorób układu sercowo-naczyniowego, kostno-stawowego, zaburzeń gospodarki lipidowej).

Nadwaga i otyłość stanowią istotny problem epidemiologiczny i społeczny ze względu na dynamiczny wzrost częstości ich występowania, przede wszystkim w krajach wysokorozwiniętych.

Wieloletnie obserwacje kliniczne osób otyłych doprowadziły do wyodrębnienia i zdefiniowania pod koniec lat osiemdziesiątych XX wieku zespołu metabolicznego, którego patogenetycznym podłożem jest hiperinsulinizm z insulinoopornością. Zespół ten skojarzony jest z otyłością trzewną, dyslipidemią, nadciśnieniem tętniczym i zaburzeniami gospodarki węglowodanowej. Zespół metaboliczny zwiększa ponad 3-krotnie ryzyko cukrzycy typu 2 oraz chorób układu sercowo-naczyniowego.

Od momentu odkrycia w 1994 roku przez Friedmana i wsp. leptyny oraz jej receptorów, tkanka tłuszczowa przestała być uważana jedynie za rezerwuar energetyczny ustroju stała się obiektem wnikliwych badań, które w konsekwencji doprowadziły do odkrycia licznych adipokin (substancji wydzielanych przez adipocyty), jak również wykazały istotną aktywność metaboliczną komórek tkanki tłuszczowej.

Do najważniejszych adipokin zaliczamy: adiponektynę i jej frakcję wysokocząsteczkową (HMW adiponektyna), rezystynę, wisfatynę i leptynę.

Adiponektyna jest polipeptydem o masie cząsteczkowej 33 kDa syntetyzowanym przez tkankę tłuszczową. Stężenie adiponektyny wzrasta wraz z redukcją masy ciała Natomiast wraz ze wzrostem BMI stwierdzany jest spadek adiponektyny w surowicy krwi obwodowej.

Niezwykle istotnym metabolicznie działaniem adiponektyny jest jej wpływ na zmniejszenie insulinooporności Poza korzystnym działaniem antydiabetogennym oraz przeciwzapalnym, peptyd ten może wykazywać działanie przeciwmiażdżycowe. Obniżenie stężenia adiponektyny stwierdzono u pacjentów z chorobą niedokrwienną serca.

Adiponektyna w surowicy może występować w postaci kilku frakcji, w tym: dimerów, trimerów, heksamerów lub multimetów. Frakcja wysokocząsteczkowa adiponektyny (tzw. HMW adiponectin), składająca się z ok. 16 cząsteczek tego peptydu, wydaje się być najbardziej aktywną formą tej adipokiny. Wzrost poziomu HMW adiponektyny lub stosunku HMW adiponektyny do adiponektyny całkowitej koreluje dodatnio ze wzrostem insulinowrażliwości.

Jednakże rola i znaczenie adiponektyny w wielu procesach patologicznych nie są do końca jednoznacznie wyjaśnione. Wyniki niektórych badań wskazują, że wyższe poziomy całkowitej adiponektyny mogą być negatywnym czynnikiem prognostycznym u osób z chorobami układu sercowo-naczyniowego, a także w przewlekłej niewydolności krążenia.

Wydaje się, że działanie adiponektyny jest niezwykle korzystne z metabolicznego punktu widzenia, jednakże istnieją kontrowersje co do jej roli w stanach patologicznych i zatem aspekt ten wymaga dalszej wnikliwej analizy.

Rezystyna jest białkową adipokiną syntetyzowaną w adipocytach, ale jej ekspresję stwierdzono także w komórkach jednojądrowych krwi obwodowej Podwyższone wartości rezystyny wykazano w zwierzęcym modelu otyłości. Wydaje się, że nasilanie insulinooporności przez rezystynę spowodowane jest stymulacją glukoneogenezy i glikogenolizy. Rezystyna ma również wpływ na pogorszenie utylizacji glukozy w mięśniach szkieletowych.

Wisfatyna jest polipeptydem o działaniu insulinomimetycznym produkowanym przede wszystkim przez trzewną tkankę tłuszczową.

Podwyższone wartości wisfatyny stwierdzane są w otyłości, a także w insulinooporności. Ponadto wyższe poziomy wisfatyny wykazano u chorych z przewlekłymi chorobami nerek, u których wisfatyna może nasilać dysfunkcję śródbłonka naczyniowego. Rola, jak również mechanizm działania wisfatyny nie zostały jeszcze w pełni wyjaśnione.

Leptyna syntetyzowana jest przede wszystkim w adipocytach białej tkanki tłuszczowej oraz w niewielkich ilościach w brunatnej tkance tłuszczowej.

Podstawową funkcją leptyny jest kontrola bilansu energetycznego ustroju w mechanizmie hamowania łaknienia na poziomie podwzgórza. Poposiłkowy wzrost stężenia leptyny powoduje obniżenie poziomu neuropeptydu Y (NPY).

U osób otyłych stwierdzany jest często podwyższony poziom leptyny, spowodowany leptynoopornością.

Publikacje dotyczące wpływu leptyny na procesy rozwoju miażdżycy wskazują, że leptyna wywołuje wielorakie efekty aterogenne, m.in. wpływając na dysfunkcję śródbłonka, stymulując stres oksydacyjny i reakcję zapalną, zwiększając agregację płytek krwi oraz proliferację komórek mięśniówki gładkiej naczyń.

Zaburzenie regulacji łaknienia stanowi istotny czynnik wpływający na rozwój nadwagi i otyłości. Szeroko pojęte zachowania żywieniowe kontrolowane są przez neuropeptydy wydzielane w ośrodkowym układzie nerwowym i przewodzie pokarmowym, adipokiny produkowane w tkance tłuszczowej. Istotne znaczenie w kontroli ilości i jakości przyjmowanych pokarmów odgrywa podwzgórze, w którym zlokalizowane są ośrodki głodu i sytości.

Neuropeptydy, zarówno pochodzenia centralnego jak i obwodowego, zostały podzielone na dwie przeciwstawne grupy: peptydy oreksygeniczne i anoreksygeniczne. Najważniejszymi peptydami oreksygenicznymi są syntetyzowane w OUN: neuropeptyd Y, oreksyny, Agouti-related peptide (AgRP), galanina, endogenne opioidy, peptydy układu endokanabinoidowego oraz syntetyzowana, przede wszystkim w komórkach żołądka, grelina. Do drugiej grupy, peptydów anoreksygenicznych, zalicza się: peptydy ośrodkowe, w tym cocaine-amphetamine regulated transcript (CART), proopiomelanokortynę (POMC), czynnik pobudzający wydzielanie kortykotropiny (CRF), serotoninę, a do wydzielanych w przewodzie pokarmowym cholecystokininę, peptyd YY, amylinę, insulinę i bombezynę oraz syntetyzowaną w tkance tłuszczowej leptynę.

Poza neuropeptydami wywierającymi swoje działanie na poziomie centralnego układu nerwowego istotną rolę odgrywają peptydy syntetyzowane w tkankach obwodowych, przede wszystkim w przewodzie pokarmowym, do których zaliczamy grelinę (peptyd oreksygeniczny) i cholecystokininę (peptyd anoreksygeniczny).

Grelina jest 28-aminokwasowym peptydem wyizolowanym początkowo z żołądka szczura. Peptyd ten syntetyzowany jest nie tylko w komórkach śluzówki żołądka, ale także w przysadce, podwzgórzu, trzustce, płucach oraz układzie immunologicznym. Grelina jest hormonem przewodu pokarmowego, którego poziom wzrasta w czasie głodzenia, co jest bodźcem stymulującym łaknienie.

Wieloletnie obserwacje i badania potwierdzają, że układ hormonalny włączony jest w skomplikowany system kontroli łaknienia i homeostazy energetycznej ustroju.

Wśród licznych hormonów, mających wpływ na kontrolę łaknienia jest insulina. Insulina nasila oksydację glukozy, magazynowanie lipidów i aminokwasów, natomiast hamuje lipolizę, oksydację tłuszczów oraz uwalnianie glukozy zmagazynowanej w postaci glikogenu. Cechą charakterystyczną dużej grupy pacjentów z nadwagą, a przede wszystkim z otyłością jest insulinooporność często połączona z hiperinsulinizmem. Redukcja masy ciała uzyskiwana przy pomocy samej diety, jak też w połączeniu z farmakoterapią lub leczeniem operacyjnym prowadzi nie tylko do zmniejszenia ilości tkanki tłuszczowej i redukcji masy ciała ale także do zmniejszenia insulinooporności.

Poza insuliną istotną rolę w rozwoju otyłości oraz zaburzeń metabolicznych mogą ogrywać także hormony tarczycowe, hormon wzrostu oraz hormony kory nadnerczy.

Otyłość związana jest z wieloma czynnikami genetycznymi i środowiskowymi. Badania rodzin osób otyłych wykazują, że czynniki genetyczne wpływają na BMI w 30-40%, natomiast oddziaływania czynników środowiskowych wynoszą ok. 60-70%.

Czynniki genetyczne bez wątpienia warunkują predyspozycje do wystąpienia otyłości, jednakże określanie otyłości jako choroby uwarunkowanej genetycznie wydaje się mieć ograniczone uzasadnienie. Pod względem uwarunkowań genetycznych z otyłości można wydzielić choroby dziedziczone jedno- lub wielogenowo. W patogenezie otyłości najlepiej poznanymi mutacjami pojedynczego genu są mutacje: genu receptora melanokortyny 4, genu leptyny lub genu receptora leptyny. Wydaje się, że dziedziczenie wielogenowe ma zasadnicze znaczenie w występowaniu predyspozycji do otyłości.

W ostatnim czasie opublikowano szereg doniesień dotyczących polimorfizmu genu FTO (FAT mass and obesity-associated gene) jako istotnego czynnika w rozwoju otyłości. Badania prowadzone w Europie wskazują, że wśród dzieci i młodzieży obecność niektórych polimorfizmów tego genu prowadzić może do wzrostu masy ciała związanego z większą ilością przyjmowanych pokarmów i słabiej wyrażonym poposiłkowym uczuciem sytości. Wyniki badań dotyczące genu FTO są niejednoznaczne i wskazują na konieczność prowadzenia dalszych badań w tym zakresie w celu uzyskania bardziej jednoznacznych wyników.

Kolejnym istotnym czynnikiem genetycznym, który wydaje się także mieć znaczenie w rozwoju otyłości jest gen receptora aktywowanego proliferatorem peroksysomów kodujący receptor PPARγ. Badania polimorfizmów genu tego receptora u ludzi wykazały, że występowanie polimorfizmu pro12ala może wiązać się ze zmniejszonym ryzykiem cukrzycy typu 2, zwiększoną wrażliwością na insulinę i niższym BMI.

Zaburzenia genetyczne mogą być także związane z syntezą lub działaniem adipokin. Wśród potencjalnie istotnych zaburzeń rolę odgrywają polimorfizmy związane z genem adiponektyny. Są to zmiany pojedynczego nukleotydu w regionie promotorowym, zmiany w genie powodujące przyłączenie glicyny w pozycji 15 polipeptydu tj. w sekwencji sygnałowej, która to sekwencja nie występuje w dojrzałym białku (SNP 45 (T/G). Polimorfizmy mogą też dotyczyć zmian w obrębie intronów lub zmian w obrębie tzw. domeny włóknistej lub globularnej cząsteczki adiponektyny. Wymienione powyżej zmiany o podłożu genetycznym związane mogą być z większym prawdopodobieństwem wystąpienia cukrzycy typu 2, insulinooporności oraz nadciśnienia tętniczego. Uznaje się, że omówione uprzednio polimorfzmy genu adiponektyny mogą także zwiększać ryzyko wystąpienia zespołu metabolicznego.

Rezystyna jest adipokiną związaną prawdopodobnie z rozwojem insulinooporności w przebiegu otyłości i zespołu metabolicznego. Wyższe stężenia rezystyny w osoczu i surowicy stwierdzono u chorych z cukrzycą i otyłością. Do najczęściej opisywanych w literaturze polimorfizmów rezystyny należy polimorfizm -420C/G zlokalizowany w części promotorowej genu. Polimorfizm ten związany jest z występowaniem otyłości, insulinooporności i cukrzycy typu 2 w różnych badanych populacjach.

Wyniki badań dotyczących związku polimorfizmów genu rezystyny z występowaniem cukrzycy typu 2, otyłości, nadciśnienia tętniczego a w konsekwencji zespołu metabolicznego są niejednoznaczne i wymagają dalszych szczegółowych badań.

Dotychczas opublikowano szereg danych na temat otyłości i zespołu metabolicznego, pochodzących z licznych badań eksperymentalnych i klinicznych ale pomimo to nadal istnieje wiele niejasności dotyczących patofizjologii, jak i skutków zdrowotnych związanych z otyłością i zespołem metabolicznym.

Wraz z rozwojem stopnia zaawansowania klinicznego otyłości mierzonego przy pomocy BMI stwierdzany jest stopniowy wzrost częstości występowania zespołu metabolicznego. Jednakże nawet u pacjentów z otyłością olbrzymią (BMI ≥ 40 kg/m²) zespół metaboliczny nie jest rozpoznany u wszystkich chorych. Od kilku lat w publikacjach ta szczególna grupa chorych bez zespołu metabolicznego określana jest jako otyli metabolicznie zdrowi. Jeżeli zatem pomimo istnienia tak zaawansowanej klinicznie otyłości, pacjenci ci nie mają nasilonych zaburzeń metabolicznych czy też nie stwierdza się u nich cukrzycy typu 2 lub nadciśnienia tętniczego, to istotnym wydaje się być pytanie czy pomiędzy pacjentami otyłymi z lub bez zespołu metabolicznego istnieją różnice w wydzielaniu adipokin oraz czy ewentualnie tym zmianom towarzyszą asocjacje genetyczne. Dotychczas u tych pacjentów nie wykazano jednoznacznych zmian w profilu wydzielanych adipokin lub też odmienności w zakresie wskaźników genetycznych, mających związek z wystąpieniem lub brakiem obecności zespołu metabolicznego.

W niniejszej pracy została podjęta próba oceny czynników genetycznych z zastosowaniem analizy częstości występowania polimorfizmów genów dwóch adipokin o przeciwstawnych działaniach: adiponektyny o działaniu zmniejszającym insulinoooporność, posiadającej właściwości przeciwmiażdżycowe i antydiabetogenne oraz rezystyny, która uznawana jest za adipokinę stymulującą rozwój insulinooporności. Wykazanie istotnych statystycznie różnic w występowaniu poszczególnych genotypów badanych polimorfzmów lub ich asocjacji z zespołem metabolicznym mogłoby stać się potencjalnym predyktorem ewentualnych zaburzeń metabolicznych w otyłości.

Połączenie badań dotyczących zmian stężenia adipokin w powiązaniu z oceną insulinooporności wraz z badaniami polimorfizmów genów adiponektyny i rezystyny może pozwolić na wyodrębnienie grupy pacjentek o szczególnie nasilonych zmianach metabolicznych, które to pacjentki powinny być poddane intensywnemu nadzorowi medycznemu.

Celem pracy jest wyodrębnienie czynników wpływających na wystąpienie zespołu metabolicznego u osób z nadwagą i otyłością.

Analizie zostaną poddane zmiany stężeń adipokin i peptydów, związanych z kontrolą łaknienia w grupach pacjentek z obecnością lub brakiem zespołu metabolicznego z różnym stopniem zaawansowania otyłości i nadwagi.

Oceniane będą także korelacje pomiędzy analizowanymi peptydami a wskaźnikami isnulinooporności, wynikami badań parametrów lipidowych i parametrami antropometrycznymi.

Badane będą także asocjacje polimorfizmów genów adiponektyny i rezystyny w odniesieniu do obecności zespołu metabolicznego u pacjentek z nadwagą lub otyłością.

Na podstawie przedstawionych powyżej założeń badawczych podjęta zostanie próba określenia ewentualnych markerów peptydowych lub genetycznych, pozwalających na wyodrębnię grupy pacjentek o podwyższonym ryzyku wystąpienia zespołu metabolicznego.

1) Ocena parametrów antropometrycznych, wskaźników gospodarki lipidowej i węglowodanowej w wybranej grupie kobiet oraz kwalifikacja ich do poszczególnych grup badanych:

a) pacjentki szczupłe, zdrowe z BMI <25 kg/m²,

b) pacjentki z nadwagą i otyłością z BMI 25-39,9 kg/m² skojarzoną z zespołem metabolicznym,

c) pacjentki z nadwagą i otyłością z BMI 25-39,9 kg/m² bez zespołu metabolicznego,

d) pacjentki z otyłością olbrzymią z BMI ≥ 40 kg/m².

2) Ocena zmian stężeń adipokin i peptydów (leptyny, adiponektyny całkowitej i wysokocząsteczkowej, wisfatyny, greliny, rezystyny) w poszczególnych badanych grupach pacjentek z nadwagą i otyłością w stosunku do grupy kontrolnej, jak również porównanie pomiędzy poszczególnymi wymienionymi powyżej badanymi grupami pacjentek.

3) Ocena zmian stężeń peptydów, adipokin i wyników badań biochemicznych pomiędzy pacjentkami z obecnością lub brakiem zespołu metabolicznego.

4) Ocena korelacji i zależności zmian stężeń adipokin w stosunku do wskaźników antropometrycznych, gospodarki lipidowej i węglowodanowej w poszczególnych badanych grupach kobiet z nadwagą i otyłością.

5) Ocena zmian częstości występowania badanych polimorfizmów genów adiponektyny i rezystyny oraz ocena ilorazu szans pomiędzy następującymi grupami grupami kobiet:

a) pacjentki z nadwagą i otyłością skojarzoną z zespołem metabolicznym w stosunku do kobiet z nadwagą i otyłością bez zespołu metabolicznego,

b) pacjentki z nadwagą i otyłością skojarzoną z zespołem metabolicznym w stosunku do kobiet z prawidłowym BMI,

c) pacjentki z nadwagą i otyłością bez zespołu metabolicznego w stosunku do kobiet z prawidłowym BMI.

6) Próba określenia asocjacji pomiędzy zespołem metabolicznym a analizowanymi polimorfizmami.

7) Próba znalezienia markerów peptydowych i/lub genetycznych, różnicujących nadwagę i otyłość skojarzoną z zespołem metabolicznym od nadwagi i otyłości bez zespołu metabolicznego.

Badania przeprowadzono łącznie u 369 kobiet, które podzielono na następujące grupy: 34 kobiety z otyłością olbrzymią (BMI ≥ 40 kg/m²), 100 kobiet z nadwagą i otyłością i zespołem metabolicznym (BMI 25-39,9 kg/m²), 131 kobiet z nadwagą i otyłością (BMI 25-39,9 kg/m²) bez zespołu metabolicznego. Grupę kontrolną stanowiły 104 młode kobiety z prawidłową masą ciała (BMI 18-24,9 kg/m²).

Zespół metaboliczny rozpoznawano na podstawie kryteriów sformułowanych przez International Diabetic Federation (IDF 2005).

Nadciśnienie tętnicze definiowano wg kryteriów ESH i ESC, natomiast cukrzycę typu 2 rozpoznawano zgodnie z następującymi kryteriami: w przypadku glikemii na czczo ≥ 126 mg/dl lub gdy 2 godziny po podaniu 75 g glukozy glikemia ≥ 200 mg/dl lub kiedykolwiek w ciągu doby glikemia wynosiła ≥ 200 mg/dl w osoczu krwi żylnej. Klasyfikację cukrzycy oceniano wg zaleceń Komitetu Ekspertów WHO sformułowanych w 1998 r.

Kryteria wykluczające z włączenia do badań były następujące:

1. choroby układu endokrynnego,

2. przewlekłe choroby układu oddechowego,

3. przewlekłe choroby wątroby i nerek,

4. choroby nowotworowe.

Żadna z badanych kobiet w trakcie przeprowadzonych badań nie wykazywała objawów ostrej choroby zakaźnej jak również nie otrzymywała leków przeciwzapalnych, nie nadużywała alkoholu i nie paliła papierosów.

Protokół badań został zaakceptowany przez Komisję Bioetyczną w Centrum Medycznym Kształcenia Podyplomowego. Wszystkie osoby badane wyraziły świadomą zgodę na uczestniczenie w badaniu klinicznym i pobranie krwi.

Pomiar ciśnienia tętniczego, wzrost i wagę oraz BMI oceniano wg standardowych procedur. Obwód talii i wskaźnik talia-biodra (waist-hip ratio WHR) stosowano jako wskaźnik otyłości centralnej. Zawartość tkanki tłuszczowej oceniano metodą elektrycznej bioimpedancji (BIA). Insulinooporność mierzono przy pomocy wskaźnika HOMA-IR

Krew do badań pobierano rano, na czczo po 12 godzinach od ostatniego posiłku. Bezpośrednio po pobraniu materiału, próbki krwi wirowano w temperaturze +4°C, a uzyskaną surowicę przechowywano w temperaturze -70°C.

Profil lipidowy oraz oznaczenia poziomu glukozy wykonywano wg standardowych procedur laboratoryjnych.

Stężenia leptyny, adiponektyny i greliny (active) wykonano metodą radioimmunologiczną (RIA).

Poziomy rezystyny i rozpuszczalnego receptora dla leptyny oceniano, stosując testy ELISA.

Oznaczenia stężenia C-końcowego fragmentu wisfatyny oraz frakcji wysokocząsteczkowej adiponektyny (HMW adiponektyna) wykonano testami metodą EIA.

Insulinę i oznaczano metodą IRMA.

Zmienność wewnątrzseryjna i międzyseryjna wszystkich stosowanych do oznaczeń zestawów była mniejsza niż 10%.

Genomowe DNA było izolowane z krwi pełnej z dodatkiem EDTA przy pomocy zestawu NucleoSpin Blood Quick Pure kit (Macherey-Nagel – Niemcy) według załączonego do zestawu protokołu.

Oznaczano następujące polimorfizmy pojedynczego nukleotydu (SNP) dla genu rezystyny: 420 C/G, 62 G/A, 537 A/C oraz następujące SNP dla genu adiponektyny: 45T/G, 276 G/T, 11 377 C/G, 11 391 G/A. Genotypowanie wykonano przy pomocy TaqMan SNP Genotyping Assays. Reakcja PCR czasu rzeczywistego (Real Time PCR – RT-PCR) była wykonana aparatem ABI PRISM Sequence Detection System (SDS). Rozdział poszczególnych alleli w zakresie kolejnych polimorfizmów wykonywano aparatem ABI PRISM 7000 SDS Software.

Analizę statystyczną wykonano przy użyciu pakietu STATISTICA ver 7.1 PL, ustalając poziom istotności statystycznej α = 0,05.

Normalność rozkładu w obrębie poszczególnych grup badano testami: Shapiro-Wilka oraz Kołmogorowa-Smirnowa z poprawką Lillieforsa.

Ze względu na brak normalności rozkładu danych w części badanych parametrów do weryfikacji hipotezy, dotyczącej zróżnicowania więcej niż 2 grup, stosowano test Kruskala-Wallisa, a przy porównaniu dwóch grup stosowano test Manna-Whitneya. Korelację pomiędzy badanymi adipokinami oraz wynikami badań antropometrycznych i badań biochemicznych oceniano przy użyciu korelacji Spearmana.

Po zbadaniu założeń wykonano analizę kowariancji ANCOVA w badanych grupach, gdzie jako zmienną zależną analizowano adiponektynę całkowitą i wysokocząsteczkową, leptynę, rezystynę, wisfatynę i grelinę, a jako zmienną wikłającą uznano kolejno: BMI, BIA i WHR.

Wyniki badań peptydów, adipokin, wskaźników antropometrycznych i lipidowych (dane ilościowe) zostały przedstawione jako średnia ± odchylenie standardowe (SD).

Porównania częstotliwości dystrybucji genotypów poszczególnych analizowanych polimorfizmów genów adiponektyny i rezystny wykonano odpowiednio przy pomocy testu χ².

Obliczono także iloraz szans (OR) wraz z 95% przedziałem ufności (CI). Ocenę tę przeprowadzono dla modelu dominującego, który definiowano jako heterozygoty + homozygoty recesywne vs homozygoty dominujące.

Oceniano również zgodność rozkładu genotypów poszczególnych badanych polimorfizmów z prawem Hardyego-Wienberga w grupie kontrolnej.

W celu oceny asocjacji analizowanych polimorfizmów genów adiponektyny i rezystyny z nadwagą, otyłością i zespołem metabolicznym oraz jednoczesnej oceny ilorazu szans pomiędzy poszczególnymi grupami pacjentek wykonano analizę regresji logistycznej w następujących układach:

1. Pacjentki z otyłością i nadwagą skojarzoną z zespołem metabolicznym w odniesieniu do kobiet z nadwagą i otyłością bez towarzyszącego zespołu metabolicznego.

2. Pacjentki z nadwagą i otyłością z zespołem metabolicznym w stosunku do grupy kobiet młodych z prawidłowym BMI.

3. Pacjentki z nadwagą i otyłością bez zespołu metabolicznego w porównaniu do grupy młodych kobiet z prawidłowym BMI.

W wyniku przeprowadzonych badań stwierdzono:

1. Kobiety z otyłością olbrzymią miały najbardziej nasilone zmiany w profilu wydzielanych adipokin, jak również wykazywały odmienne wartości korelacji pomiędzy badanymi adipokinami a wskaźnikami gospodarki lipidowej w porównaniu do kobiet z nadwagą i otyłością z BMI 25-39,9 kg/m².

2. U kobiet z otyłością olbrzymią zanotowano najwyższe wartości leptyny, wisfatyny i rezystyny wśród analizowanych grup kobiet z nadwagą i otyłością oraz w stosunku do grupy kontrolnej.

3. Kobiety z otyłością olbrzymią miały najniższe wartości adiponektyny całkowitej i wysokocząsteczkowej oraz aktywnej greliny w surowicy wśród analizowanych grup kobiet z nadwagą i otyłością, jak również w stosunku do grupy kontrolnej.

4. U pacjentek z otyłością olbrzymią wykazano odmienne niż w innych badanych grupach z nadwagą i otyłością korelacje pomiędzy leptyną a wskaźnikami gospodarki lipidowej (dodatnia korelacja leptyny z HDL-cholesterolem i ujemna z triglicerydami).

5. U kobiet z otyłością olbrzymią zanotowano też najsilniej wyrażony korzystny wpłwy wisfatyny na metabolizm cholesterolu (dodatnia korelacja wisfatyny z HDL-cholestreolem i ujemna z triglicerydami).

6. Po podzieleniu pacjentek z otyłością olbrzymią na grupę z obecnym zespołem metabolicznym i bez zespołu metabolicznego (metabolicznie zdrowych) stwierdzono znamiennie statystycznie wyższe wartości adiponektyny całkowitej i wisfatyny w grupie kobiet metabolicznie zdrowych. W grupie tej zanotowano także wyższe wartości HMW adiponektyny oraz niższe rezystyny w stosunku do kobiet z BMI ≥ 40 kg/m² z towarzyszącym zespołem metabolicznym.

7. Porównanie grupy kobiet z BMI 25-39,9 kg/m² z zespołem metabolicznym w stosunku do kobiet z BMI 25-39,9 kg/m² bez zespołu metabolicznego wykazało znamiennie niższe wartości adiponektyny całkowitej i indeksu wolnej leptyny w grupie kobiet z BMI 25-39,9 kg/m² skojarzonym z zespołem metabolicznym.

8. Stężenia adiponektyny całkowitej i HMW adiponektyny u kobiet z otyłością olbrzymią lub otyłością z BMI 25-39,9 kg/m² bez towarzyszącego zespołu metabolicznego (metabolicznie zdrowych) były niższe niż u kobiet szczupłych z grupy kontrolnej, jednakże różnice te nie były istotne statystycznie.

9. Wykazano obecność istotnych korelacji pomiędzy stężeniami badanych adipokin a wartościami parametrów antropometrycznych i wskaźnikami metabolicznymi oraz insulinooporności we wszystkich badanych grupach kobiet z nadwagą i otyłością.

10. Obecność zespołu metabolicznego zarówno w przypadku otyłości z BMI 25-39,9 kg/m², jak i otyłości olbrzymiej wiązała się z wyższymi wartościami ciśnienia tętniczego i gorszymi wskaźnikami gospodarki węglowodanowej.

11. Kobiety z nadwagą i otyłością, w tym otyłością olbrzymią, którym towarzyszył zespół metaboliczny miały najwyższe wartości wskaźnika HOMA-IR oraz najsilniej wyrażone zaburzenia gospodarki lipidowej.

12. Przeprowadzone analizy wyników badań genetycznych pomiędzy pacjentkami z nadwagą i otyłością z lub bez zespołu metabolicznego nie wykazały istnienia istotnych statystycznie różnic pomiedzy powyższymi grupami.

13. W przypadku polimorfizmu 276 G/T genu adiponektyny stwierdzono, że obecność allelu T w genotypie pacjentek z otyłością olbrzymią lub nadwagą i otyłością (BMI 25-39,9 kg/m²) skojarzoną z zespołem metabolicznym może wiązać się z 2,5-krotnie mniejszym ryzykiem wystapienia otyłości olbrzymiej lub nadwagi i otyłości skojarzonej z zespołem metabolicznym w porównaniu do młodych szczupłych kobiet.

14. W zakresie polimorfizmu rezystyny 420 C/G obecność allelu G u pacjentek z nadwagą i otyłością z zespołem metabolicznym w stosunku do grupy szczupłych kobiet z prawidłowym BMI wiąże się z ponad 2-krotnym wzrostem ryzyka wystąpienia zespołu metabolicznego.

15. Wykazano możliwość asocjacji polimorfizmów adiponektyny 276 G/T, 11 377 C/G i rezystyny 420 C/G z zespołem metabolicznym analizując grupy pacjentek z nadwagą i otyłością z zespołem metabolicznym w stosunku do kobiet szczupłych.

Przedstawione wyniki badań kobiet z nadwagą i otyłością miały charakter kompleksowy ponieważ dokonano oceny wydzielania licznych adipokin i peptydów, związanych z kontrolą łaknienia w odniesieniu do parametrów antropometrycznych i wyników badań biochemicznych. Badano także potencjalne asocjacje polimorfizmów genów adiponektyny i rezystyny w odniesieniu do otyłości i zespołu metabolicznego.

W wyniku przeprowadzonych badań stwierdzono znaczne różnice w profilu wydzielanych adipokin pomiędzy pacjentkami z nadwagą i otyłością skojarzoną z zespołem metabolicznym w odniesieniu do pacjentek z BMI ≥ 25 kg/m ² bez zespołu metabolicznego (metabolicznie zdrowych). Wyodrębniono także adipokiny, które mogą być potencjalnym markerem zaburzeń metabolicznych w otyłości, co może mieć w przyszłości zastosowanie kliniczne.

1. Kobiety z otyłością bez zespołu metabolicznego (tzw. metabolicznie zdrowe) wykazywały istotne różnice w wydzielaniu adipokin w porównaniu do kobiet z otyłością skojarzoną z zespołem metabolicznym.

2. Pacjentki z otyłością olbrzymią skojarzoną z zespołem metabolicznym wykazywały najbardziej nasilone zaburzenia w wydzielaniu badanych adipokin.

3. Spośród badanych adipokin adiponektyna i jej frakcja wysokocząsteczkowa (HMW), wydają się być najlepszymi markerami zaburzeń metabolicznych w otyłości. Wyższe stężenia adiponektyny i jej frakcji HMW mogą być czynnikami zapobiegającymi wystąpieniu zespołu metabolicznego.

4. Współistnienie zespołu metabolicznego i towarzysząca mu insulinooporność, wydaje się mieć większy wpływ na wydzielanie adipokin niż stopień klinicznego zaawansowania otyłości mierzony przy pomocy BMI oraz BIA.

5. Analizowane polimorfizmy genów adiponektyny i rezystyny nie wykazały asocjacji z nadwagą i otyłością skojarzoną z zespołem metabolicznym w odniesieniu do nadwagi i otyłości bez zespołu metabolicznego.

6. Badania peptydowe u osób z otyłością olbrzymią mogą być pomocne w podejmowaniu decyzji, dotyczących kompleksowego leczenia tych osób, a w szczególności rozważenia operacji bariatrycznej.

Obesity is a chronic metabolic disease resulted from dysfunction of energy homeostasis mechanisms. It is caused by disturbed appetite control that leads to increased fat mass, and in consequence to development of multi-organ disorders (including cardiovascular disease, bone and joint disorders, hyperlipidemia etc.).

Both overweight and obesity create an essential problem from the sociological and epidemiological points of view as there is an increasing number of cases particularly in well-developed countries.

Long-time follow-up of obese patients resulted in emerging of metabolic syndrome that was defined in the 80s of the 20^th century. In details, hyperinsulinism correlated with insulin resistance is playing a fundamental role in pathophysiology of metabolic syndrome. This syndrome is associated with visceral obesity, dyslipidemia, hypertension and malfunction of glucose metabolism.

In case of metabolic syndrome there is an increased risk of developing type 2 diabetes (by 3 times) as well as cardiovascular disease.

Since 1994, when leptin and its receptors were discovered by Friedman et al., adipose tissue no more has been considered as energy reservoir only. Extensive research on adipose tissue revealed the existence of many substances secreted by adipocytes that are called adipokines (or adipose derived hormones). Moreover, the metabolic activity of adipose tissue has also been confirmed. Adiponectin, its high molecular weight fraction, (HMW adiponectin), resistin, wisfatin and leptin are the most important adipokins.

Adiponectin is a 33kDa polypeptide, synthesized in adipose tissues. Adiponectin concentration is increased due to body mass reduction. On the other hand, BMI rise is correlated with a decrease in serum adiponectin level.

Worth noticing is an influence of adiponectin on reduction of insulin resistance. Adiponectin is not only antidiabetic factor, but also has anti-inflammatory and anti-atherogenic properties.

Clinical trials showed lower adiponectin concentration in patients with coronary heart disease.

Recently, it has been discovered that adiponectin may exist in different serum forms: dimer, trimer, hexamer or multimer. High molecular weight (HMW) adiponectin seems to be the most biological active form of adiponectin and has aprox.16 subunits. Elevation in serum HMW adiponectin concentration or HMW to total adiponectin ratio correlate positively with enhanced insulin sensivity.

However, the exact role of adiponectin in physiology and pathophysiology has not been clarified yet. Some studies suggested that elevated total adiponectin levels are negative predictors of mortality in patients with cardiovascular disease or heart failure. On the other hand, adiponectin has positive impact on metabolism. Thus, assessment of adiponectin role in pathological conditions needs further studies.

Resistin is a protein secreted mainly by adipocytes. Moreover, its expression was also shown in blood immune cells. Enhanced resistin levels were found in the animal model of obesity. It could be suggested that high level of insulin resistance due to resistin action is caused by stimulation of gluconeogenesis and glycogenolysis. Resistin may also influence a deterioration of glucose utilization in skeletal muscles.

Visfatin is a polypeptide secreted by visceral fat. It has been suggested that it exerts insulin-mimetic effects. Elevated visfatin levels were found in cases of obesity and insulin resistance. Moreover, increased concentration of visfatin was reported in patients with chronic kidney diseases as visfatin may enhance malfunction of renal endothelium.

However, the role and mechanism of visfatin action are not known in details.

Leptin is a 16 kDa peptide hormone. It is considered as the most important adipokine. The major source of leptin is white adipose tissue, but it also could be produced but in smaller amounts by brown adipose tissue. It plays a significant role in a control of energy homeostasis by suppressing central appetite regulation centers in the hypothalamus. Post-feeding elevation of circulating leptin results in decrease of neuropeptide Y (NPY) levels. Generally obese subjects have high levels of leptin that could be due to leptin resistance.

Studies published recently concerning the relation between leptin and atherosclerosis have indicated that leptin enhances endothelial dysfunction, activates oxidative stress and inflammatory processes, increases platelets aggregation and modulates smooth muscles proliferation.

Malfunction of appetite regulatory processes results in development of overweight and obesity. Eating behavior is regulated by neuropeptides secreted in the central nervous system and in gastrointestinal track, as well as by adipocyte derived hormones. The main regulatory organ for food intake is hypothalamus, where the hunger and satiety centers are found.

Neuropeptides involved in the regulation of food intake are divided into two opposing groups: orexigenic peptides and anorexigenic peptides. The group of orexigenic peptides consists of peptides derived from the central nervous system (neuropeptide Y, orexins, Agouti related peptide, galanin, endogenous opioids and endocannabinoids), and produced peripherally (the major role plays ghrelin – a peptide secreted in the gastrointestinal track, mainly by the stomach cells). Among anorexigenic peptides there are centrally produced: cocaine-amphetamine regulated transcript (CART), proopiomelanocortin (POMC), corticotrophin releasing factor (CRF) and serotonin, and released from the gastrointestinal track: cholecystokinin, peptide YY (PYY), amylin, insulin and bombesin, and in addition leptin secreted by the adipose tissue.

Besides the central regulation, the peripheral activity is also important in the control of food intake. The most important gastrointestinal peptides are ghrelin possessing orexigenic properties and cholecystokinin that is an anorexigenic peptide.

Briefly, ghrelin is 28 aminoacids peptide that was firstly isolated from rat stomach. To date other organs have been reported to secrete ghrelin and that includes pituitary, hypothalamus, pancreas, lungs and immunological system. It has been reported that ghrelin levels are elevated during fasting and high concentration of ghrelin is a stimulus of food intake.

Long-lasting observations have confirmed that hormonal system is involved in appetite control and energy homeostasis. One of the most important hormones is insulin having extensive effect on metabolism and food intake regulation. Insulin increases: glucose oxidation, fatty acid synthesis, aminoacids uptake; and it decreases: lipolysis, lipid oxidation and gluconeogenesis.

The characteristic feature of a large population of obese people is insulin resistance, connected with hiperinsulinism. Reduction of body mass being a result of diet and/or pharmacotherapy or bariatric surgery leads to decrease in the fat mass as well as to reduce insulin resistance.

In addition, disturbances in the thyroid and adrenal function may also contribute to obesity.

It is known that obesity is correlated with many environmental and genetic factors. Studies investigating families of obese subjects revealed that genetic factors impact on BMI in 30-40% and environmental influence is estimated at approx. 60-70%.

Undoubtedly, the genetic factors condition predisposition to obesity. However, generally obesity should not be considered as a genetic disorder only. It is known that genetic determinants of obesity may be divided into single gene or polygenic disorder. The best recognized gene mutations among single gene disorders are mutations of melanocortin 4 receptor gene, leptin gene and leptin receptor gene. Nevertheless, it is speculated that polygenic heredity is a significant cause of obesity.

Recently, it has been published that polymorphism of FTO (Fat mass and obesity-associated gene) may be another factor of great importance contributing to obesity. European studies on children and youngsters indicate that some polymorphisms of FTO are associated with the weight gain that is due to larger amounts of consumed food and deprivation of postprandial satiety. Besides, data concerning the role of FTO are ambiguous and suggest the necessity of further studies.

Another genetic factor that may contribute to development of obesity is PPAR γ (peroxisome proliferator-activated receptor γ) gene. Investigations conducted on PPAR γ gene polymorphism resulted in conclusion that polymorphism pro12ala may be associated with lower risk of type 2 diabetes, enhanced insulin sensitivity and decreased BMI.

Genetic disturbances resulting in impropriate synthesis and malfunction of adipokin may also contribute to obesity. Polymorphisms of adiponectin gene considered to be important are as follows: single nucleotide polymorphism (SNP) in the promotor region, SNP 45 T/G in the signal sequence and polymorphism of introns. It is suggested that polymorphisms mentioned above may increase the risk of type 2 diabetes, insulin resistance and hypertension. Thus, they may lead to metabolic syndrome.

Resistin is an adipokine, probably associated with insulin resistance in a course of obesity and metabolic syndrome. Increased serum/plasma resistin concentration has been found in obese patients suffering from diabetes. The most often described polymorphism of resistin is 420 C/G (located in the promotor region). It is associated with the presence of obesity, insulin resistance and type 2 diabetes in different populations. However, the results of studies on the exact role of resistin gene polymorphism in development of metabolic syndrome are still equivocal and further investigation is needed.

Despite the fact that to date data from many studies conducted on metabolic syndrome and obesity have been published, there are still questions concerning pathophysiology and medical consequences of those medical conditions. Along with the growth of clinical stages of obesity, measured with BMI, subsequently the number of subjects with metabolic syndrome is increasing. However, metabolic syndrome is not expressed in all obese patients, even those with morbid obesity (with BMI ≥ 40 kg/m²). This particular group of patients is named metabolically healthy obese. According to the findings of severe obesity not coexisting with metabolic disturbances, type 2 diabetes or hypertension, it should be taken into a consideration if there are any differences in the adipokine profile (possibly with genetic associations) between obese individuals with and without metabolic syndrome. Unambiguous changes in the adipokine profile or variants of genetic predictors involved in development of metabolic syndrome have not yet been established.

In the present study, it has been attempted to assess genetic factors using analyses of polymorphism frequency of two adipokines with opposing action: adiponectin (that decrease insulin resistance and has anti-atheroslerotic and antidiabetic properties) and resistin (that is thought to stimulate insulin resistance). Finding of statistically significant differences between occurrence of studied polymorphism genotypes or their associations with metabolic syndrome could be probable predictor of metabolic disturbances in obesity.

In addition, a combination of research concerning changes in the adipokine profile corresponding with the insulin resistance assessment and studies on polymorphisms of adiponectin and resistin genes may help to emerge the group of patients with particularly enhanced metabolic disturbances who need an intensive medical supervision.

The aim of the study is to distinguish factors influencing the development of metabolic syndrome in overweight or obese individuals.

Changes in adipokine profile as well in concentration of peptides involved in the control of appetite will be analyzed in groups of patient with different stages of obesity, with or without metabolic syndrome.

Moreover, additional research will be performed to assess correlations between peptide levels and insulin resistance index, lipid profile and anthropometric parameters.

Besides, association of gene polymorphism (adiponectin and resistin genes) with metabolic status of overweight or obese individuals will also be studied.

Results from this study will allow to select peptide or genetic markers of development of metabolic syndrome.

1) Assessment of anthropometric parameters, lipid profile and carbohydrate metabolism in following groups of women:

a) Lean, healthy women with BMI <25 kg/m²,

b) Overweight or obese women (BMI 25-39,9 kg/m²) with metabolic syndrome,

c) Overweight or obese women (BMI 25-39,9 kg/m²) without metabolic syndrome,

d) Women with morbid obesity (BMI> 40 kg/m²).

2) Analyses of changes in the adipokine profile and peptide concentrations (leptin, total adiponectin, HMW adiponectin, visfatin, ghrelin, resistin) in all groups in comparison with control group and between particular groups.

3) Evaluation of differences in the adipokine profile, peptide concentrations and biochemical parameters in individuals with metabolic syndrome compared to those without.

4) Assessment of correlations and relationship between changes in adipokine concentrations and other parameters (anthropometric parameters, lipid profile, carbohydrate metabolism parameters) in examined groups of overweight/obese women.

5) Evaluation of gene polymorphism frequency (for adiponectin and resistin genes) and establishing the Odds Ratio (OR) in following groups:

a) Overweight/obese women with metabolic syndrome compared to overweight/obese women without metabolic syndrome,

b) Overweight/obese women with metabolic syndrome compared to lean, healthy women from control group,

c) Overweight/obese women without metabolic syndrome compared to lean, healthy women from control group.

6) Determination of associations between metabolic syndrome and analyzed polymorphisms.

7) Finding of peptide and/or genetic markers suitable for diversifying overweight/obesity with metabolic syndrome and overweight/obesity without metabolic syndrome.

The study was carried out on 369 women who were assigned to following groups:

? 34 women with morbid obesity (BMI> 40 kg/m²),

? 100 overweight/obese women (BMI 25-39,9 kg/m²) with metabolic syndrome,

? 131 overweight/obese women (BMI 25-39,9 kg/m²) without metabolic syndrome,

? 04 young, healthy, lean women (BMI 18-24,9 kg/m²) as a control group.

Metabolic syndrome was diagnosed according to criteria of International Diabetic Federation (2005). Hypertension was defined in accordance with ESH and ESC criteria. Diagnosis of type 2 diabetes was established when fasting plasma glucose was ≥ 126 mg/dl or plasma glucose concentrations were ≥ 200 mg/dl two hours after 75 g oral glucose load (oral glucose tolerance test) or when anytime plasma glucose was ≥ 200 mg/dl. Classification of diabetes was assessed in accordance with criteria of World Health Organization Experts Committee on Diabetes (1998).

Excluding criteria were as follows:

? Endocrine diseases

? Chronic pulmonary dysfunction

? Chronic kidney and liver diseases

? Neoplasm history

None of the examined subject had signs of acute infectious disease at the time of the investigation. None of them was taking anti-inflammatory drugs. History of excessive alcohol consumption and/or smoking eliminated individuals from the study.

The study protocol was accepted by Bioethical Committee of Medical Centre of Postgraduate Education.

Informed consent was obtained from all the subjects.

Clinical data including blood pressure, height, weight and BMI calculation were collected. Waist measurement and waist-hip ratio (WHR) were applied as an indicator of central obesity. The fat content was measured with electric bioimpedance (BIA).

Blood samples were taken from all subjects in the morning hours after overnight (12 hrs) fasting. Immediately after collection, the samples were centrifugated at temperature of 4°C, and then obtained serum was frozen at -40°C.

Leptin, adiponectin and ghrelin active concentrations were estimated using RIA methods.

Resistin and soluble leptin receptor levels were measured by ELISA tests.

C-end visfatin fragments and high molecular weight (HMW) adiponectin levels were established with EIA methods.

Insulin concentration was measured using IRMA tests.

Measurements of lipid and glucose profile were made with routine laboratory tests.

Insulin resistance was estimated using the homeostasis model assessment method (HOMA-IR).

Intra- and inter assay coefficient was under 10% for all investigated parameters.

Genomic DNA was extracted from whole blood treated with EDTA using NucleoSpin Blood Quick Pure kit (Macharey-Nagel, Germany) in accordance with the kit´s protocol.

The following single nucleotide polymorphism (SNP) for resistin gene were investigated: 420 C/G, 62 G/A, 537 A/C, and respectively for adiponectin gene: 45 T/G, 276 G/T, 11 377 C/G, 11 391 G/A.

Genotyping was carried out using TaqMan SNP Genotyping Assays. The Real Time PCR (RT-PCR) was performed with use of ABI PRISM Sequence Detection System (SDS). Allelic discrimination was carried out using ABI PRISM 7000SDS Software.

Statistical analyses were performed using STATISTICA ver. 7.1 PL software. The statistical significance was accepted at 0.05.

The presence of normality in distribution among the groups was investigated by the Shapiro-Wilk test and the Kolmogorow-Smirnov test with the Lilliefors correction.

Evaluation of differences between groups was performed using the Kruskal- Wallis rank test, followed by the Mann-Whitney U-test. To calculate correlation coefficients between adipokines and data from anthropometric examination and biochemical parameters, the Spearman test was applied.

Analysis of covariance (ANCOVA) was performed in obesity and overweight groups. Adiponectin, HMW adiponectin, leptin, resistin or visfatin, respectively were adjusted for BMI, BIA and WHR.

Results of peptide and adipokine concentrations, anthropometric parameters and lipid profile were expressed as mean ± SD.

The comparison of frequency distribution of polymorphism genotype of adiponectin and resistin genes was performed using the χ² test. OR with 95% confidence intervals (95% CI) were calculated. Evaluation was carried out for dominant model (heterozygote + recessive homozygote) vs. dominant homozygote.

Calculation of the Hardy-Weinberg equilibrium was also estimated.

To establish associations between analyzed adiponectin and resisting gene polymorphisms with overweight, obesity and metabolic syndrome logistic regression was used. In addition, simultaneously OR was evaluated. The logistic regression was performed between following groups:

1. Overweight/obese women with metabolic syndrome compared to overweight/obese women without metabolic syndrome.

2. Overweight/obese women with metabolic syndrome compared to young, lean women (BMI within the normal range).

3. Overweight/obese women without metabolic syndrome compared to young, lean women (BMI within the normal range).

Outcomes from the investigation are as follows:

1. Subjects suffering from morbid obesity had the most visible disturbances in adipokine release as well as showed different pattern of correlation between adipokines and lipid parameters when compared with obese women with BMI 25-39,9 kg/m².

2. Women with morbid obesity had the highest concentrations of leptin, visfatin and resistin in comparison with groups of overweight/obese subjects as well as with the control group.

3. Women with morbid obesity had the lowest levels of total adiponectin, HMW adiponectin and ghrelin among all investigated groups and when compared with the controls.

4. Morbid obese patients, when compared with overweight/obese group, showed different correlations between leptin and lipid parameters (positive correlation between leptin and HDL cholesterol and negative correlation between leptin and triglycerides).

5. Different pattern of correlations between visfatin and lipid parameters were found in morbid obese group when compared with all other examined groups. In details, a positive correlation between visfatin and HDL cholesterol, and negative one between visfatin and triglycerides was found.

6. Analysis of individuals with morbid obesity, divided into two subgroups of metabolic healthy and those with metabolic syndrome, revealed that in group of metabolic healthy subjects statistically significant higher values of total adiponectin and visfatin were found. In addition, higher concentrations of HMW adiponectin and lower levels of resistin were reported in morbid obese but metabolically healthy women.

7. Comparison of patients with BMI 25-39,9 kg/m² with or without metabolic syndrome showed that statistically significant lower values of total adiponectin, leptin and lower free leptin index were found in women with metabolic syndrome.

8. In obese women (including those with morbid obesity) suffering from metabolic syndrome values of total and HMW adiponectin had tendency to be higher when compared to lean women. However, these differences were not statistically significant.

9. Significant correlations were found between adipokines and anthropometric features, metabolic parameters and insulin resistance markers.

10. The coexistence of metabolic syndrome and obesity (including morbid obesity) resulted in findings of higher blood pressure measurements and worse carbohydrate metabolism parameters.

11. Women being overweight or obese (including those with morbid obesity) with diagnosed metabolic syndrome had the highest values of HOMA-IR and presented the most intensive disturbances in lipid profile.

12. Investigated allelic distribution in groups of overweight/obese women with or without metabolic syndrome did not show statistically significant differences between those groups.

13. The presence of allele T in 276 G/T polymorphism of adiponectin gene in patients with overweight or obesity, in whom metabolic syndrome was diagnosed, may be associated with 2.5 lower risk of development of morbid obesity or obesity with metabolic syndrome when compared to lean young women.

14. The presence of allele G in 420 C/G polymorphism of resistin gene in groups of overweight/obese women diagnosed with metabolic syndrome may suggest that there is more than 2 times higher risk of metabolic syndrome development in comparison with lean young women.

15. The possible associations of 276 G/T, 11 377 C/G adiponectin gene polymorphism and 420 C/G resistin gene polymorphism with metabolic syndrome were found when comparing overweight/obese subjects being diagnosed with metabolic syndrome to lean women.

Data showed above concerning women with overweight/obesity give a complex characteristic of adipokine and peptide (important in the appetite control) release that was referenced to anthropometric features and biochemical parameters. Moreover, the evaluation of potential associations of adiponectin and resistin gene polymorphisms in case of obesity and metabolic syndrome was also conducted.

The study resulted in findings of the significant differences in adipokine release pattern when compared individuals with overweight/obesity suffering from metabolic syndrome with adequate subjects without metabolic disturbances (metabolic healthy).

It should be highlighted that some adipokines, selected in this study, may be markers of metabolic abnormalities and in consequence, estimation of those adipokines may have therapeutic implication in future.

1. Obese women without metabolic syndrome (so called metabolically healthy) presented a significantly different adipokine pattern when compared to obese subjects without metabolic syndrome.

2. Subjects with morbid obesity that coexisted with metabolic syndrome had the most disturbed adipokine release.

3. Among analysed adipokines, adiponectin and its HMW form seem to be the best markers of metabolic disturbances in obesity. Incresed values of total and HMW adiponectin may act as factors preventing from development of metabolic syndrome.

4. The coexistence of metabolic syndrome, associated with insulin resistance, may have stronger impact on adipokine release than clinical stage of obesity measured by BMI and BIA.

5. Investigated polymorphisms of adiponectin and resistin genes did not show associations with overweight and obesity combined with metabolic syndrome when compared to overweight and obesity without metabolic syndrome.

6. The evaluation of peptide concentrations in patients with morbid obesity may be helpful in decision making processes concerning the treatment methods, especially when bariatric surgery is considered.

Otyłość jest przewlekłą chorobą metaboliczną wynikającą z zaburzeń homeostazy energetycznej organizmu (1). Spowodowana jest zaburzeniem kontroli łaknienia, co prowadzi do zwiększenia ilości tkanki tłuszczowej, a w konsekwencji do rozwoju powikłań wielonarządowych (w tym chorób układu sercowo-naczyniowego, kostno-stawowego, zaburzeń gospodarki lipidowej). Graniczną wartością, od której rozpoznawana jest otyłość, jest przekroczenie tzw. wskaźnika masy ciała ponad 30 kg/m² (wskaźnik masy ciała; ang. body mass index), co stanowi około 120% prawidłowej (tj. należnej) masy ciała. Wartości 110-120% należnej masy ciała odpowiadają BMI odpowiednio 25-30 kg/m² i określane są jako nadwaga (1, 2, 3).

Nadwaga i otyłość stanowią istotny problem epidemiologiczny ze względu na dynamiczny wzrost częstości ich występowania, przede wszystkim w krajach wysokorozwiniętych. Szacuje się obecnie, że ok. 30% mieszkańców Stanów Zjednoczonych ma BMI ≥ 30 kg/m² i wartości te wykazują stałą tendencję wzrostową. Nadwaga w populacji amerykańskiej w 2000 roku stwierdzana była u 56,4% osób dorosłych (65,5% mężczyzn i 47,6% kobiet). Dane te są alarmujące nie tylko z powodu wzrostu ryzyka powikłań związanych z otyłością, ale przede wszystkim ze względu na dynamikę rozprzestrzeniania się choroby, albowiem w 1991 roku ilość osób z nadwagą szacowana była w USA na ok. 45% (1, 2, 4, 5, 6).

Kolejnym istotnym problemem epidemiologicznym jest fakt stałego zwiększania się częstości występowania nadwagi i otyłości u dzieci i młodzieży (7). W ciągu ostatnich 2-3 dekad wykazano wzrost częstości nadwagi i otyłości w Brazylii z 4,1% do 13,9%, w Chinach z 6,4% do 7,7%, a w Stanach Zjednoczonych z 15,4% do 25,6%. Jedynym krajem, w którym stwierdzono spadek częstości występowania nadwagi i otyłości u dzieci i młodzieży, była Rosja (8).

W populacji polskiej częstość BMI ≥ 30 kg/m² waha się pomiędzy 12 a 20% a BMI 25-29 kg/m² i wynosi 30-40%. Wśród dzieci i młodzieży do lat 18 wartości te wynoszą odpowiednio 5-8% i 8-12% (1, 7), jednakże badania epidemiologiczne prowadzone w różnych regionach w Polsce wskazują na duże różnice lokalne. Najczęściej nadwaga i otyłość u dzieci i młodzieży występuje w miastach w województwach zachodniej i centralnej Polski (7, 9, 10, 11).

Przedstawione dane epidemiologiczne wskazują na znacznie zwiększone ryzyko wystąpienia chorób układu krążenia, oddechowego, zespołu metabolicznego, cukrzycy typu 2, nowotworów czy chorób zwyrodnieniowych układu kostnego. Istotnym problemem klinicznym u osób otyłych jest pogorszenie jakości życia, co wiąże się, między innymi z problemami w uzyskaniu zatrudnienia lub możliwości awansu zawodowego.

Wymienione poprzednio przewlekłe schorzenia skojarzone z otyłością prowadzą do wzrostu umieralności (w Stanach Zjednoczonych umiera każdego roku ok. 300 000 osób z powodu chorób przewlekłych spowodowanych otyłością (12)) i skrócenia tzw. średniego oczekiwanego okresu życia. Ten ostatni fakt jest szczególnie ważny w przypadku dzieci i młodzieży. Must i wsp. (13) wykazali, że otyłość u dzieci i młodzieży koreluje ze wzrostem zachorowalności i śmiertelności po 50. latach życia niezależnie od masy ciała tych osób w wieku dorosłym. Szacuje się, że otyłość brzuszna zmniejsza średni oczekiwany okres życia u mężczyzn o ok. 20-25%, a u kobiet o 15-20% (1).

Nadwaga i otyłość stanowią obecnie istotny problem społeczny pogarszający nie tylko jakość życia osób chorych, ale są również ważnym problemem ekonomicznym w wielu krajach świata, w tym także w Polsce.

Wieloletnie obserwacje kliniczne osób otyłych doprowadziły do wyodrębnienia i zdefiniowania pod koniec lat osiemdziesiątych XX-tego wieku zespołu metabolicznego, którego patogenetycznym podłożem jest hiperinsulinizm z insulinoopornością. Zespół ten skojarzony jest z otyłością trzewną, dyslipidemią, nadciśnieniem tętniczym i zaburzeniami gospodarki węglowodanowej (14, 15, 16). Obecnie przyjęte kryteria rozpoznania tego zespołu opierają się na ustaleniach IDF (International Diabetes Federation) z 2005 roku i NCEP-ATP III (National Cholesterol Education Program – Adult Treatment Panel III) z 2001 roku. Częstość występowania tej jednostki chorobowej rośnie wraz z wiekiem i oceniana jest wśród amerykańskich mężczyzn w wieku 60-69 lat na 45%, a wśród kobiet na 42%. Dane epidemiologiczne uzyskane w badaniach innych populacji są mniej pesymistyczne i wahają się między 10 a 30% (1,14,15,16). Częstość występowania zespołu metabolicznego wzrasta także ze wzrostem BMI, jednakże nawet u osób z otyłością olbrzymią (BMI ≥ 40 kg/m²) nie występuje on u wszystkich chorych.

Najistotniejszym problemem klinicznym w skali populacyjnej jest fakt, że zespół metaboliczny zwiększa ponad 3-krotnie ryzyko cukrzycy typu 2 oraz chorób układu sercowo-naczyniowego (15, 16, 17, 18).

Przedstawione powyżej dane epidemiologiczne wskazują na bardzo duże znaczenie społeczne otyłości i jej konsekwencji zdrowotnych.

Mechanizmy patofizjologiczne dotyczące otyłości nie są wciąż jednoznacznie wyjaśnione. Należy jednak pamiętać, że przez ostatnie kilkanaście lat wiedza na temat przyczyn i podłoża otyłości została znacznie poszerzona. Jednym z takich faktów było odkrycie w 1994 roku leptyny, co w konsekwencji spowodowało uznanie tkanki tłuszczowej za narząd wydzielania wewnętrznego.

Od momentu odkrycia w 1994 roku przez Friedmana i wsp. leptyny oraz jej receptorów (19, 20), tkanka tłuszczowa przestała być uważana jedynie za rezerwuar energetyczny ustroju, lecz stała się obiektem wnikliwych badań, które w konsekwencji doprowadziły do odkrycia licznych adipokin (substancji wydzielanych przez adipocyty), jak również wykazały istotną aktywność metaboliczną komórek tkanki tłuszczowej. Budowa tkanki tłuszczowej jest zróżnicowana, gdyż składa się ona nie tylko z samych adipocytów, ale także w jej skład wchodzą macierz (matrix), komórki autonomicznego układu nerwowego, komórki podścieliska i komórki immunologicznie kompetentne. Tkankę tłuszczową charakteryzuje ponadto bogate unaczynienie (21).

Procesy metaboliczne zachodzące w tkance tłuszczowej podlegają regulacji, m.in. przez hormony zarówno białkowe, jak i sterydowe oraz cytokiny, które wywierają działanie na szereg specyficznych receptorów zlokalizowanych na adipocytach. Do najważniejszych receptorów zalicza się:

1. Receptory błonowe dla insuliny, glukagonu, hormonu wzrostu, TSH oraz peptydu glukagonopodobnego typu 1 (GLP-1) i angiotensyny 1 i 2.

2. Receptory jądrowe dla glikokortykoidów, witaminy D₃, hormonów tarczycy, androgenów, estrogenów i progesteronu.

3. Receptory dla cytokin i leptyny.

4. Receptory dla katecholamin (β₁, β₂, β₃, α₁, α₂) (22, 23).

Obecnie wyróżnia się dwa główne rodzaje tkanki tłuszczowej, jednakże podział ten w świetle obecnych danych wydaje się być niedoskonały i w przyszłości będzie ulegał modyfikacji (21, 24):

1. Biała tkanka tłuszczowa, w której dominują adipocyty o średnicy 100-200 ?m zawierające w 95% triglicerydy. Tkanka ta pełni funkcję, przede wszystkim magazynu energetycznego ustroju pod postacią zdeponowanych triglicerydów. Biała tkanka tłuszczowa odpowiada za utrzymanie na odpowiednim poziomie stężenia wolnych kwasów tłuszczowych. Wydziela ona liczne adipokiny (między innymi adiponektynę, leptynę, rezystynę) biorące udział w procesach metabolicznych węglowodanów i lipidów. Wpływa pośrednio na kontrolę ciśnienia tętniczego przez syntezę angiotensynogenu, moduluje procesy immunologiczne (adiponektyna, leptyna) oraz koagulologiczne (wydziela inhibitor tkankowego aktywatora plasminogenu) (21, 22, 23, 24).

2. Brunatna tkanka tłuszczowa, w której przeważają adipocyty o mniejszych wymiarach rozproszone w obrębie podścieliska. Tkanka ta jest silniej unerwiona przez układ współczulny oraz posiada system mitochondriów związany z białkiem rozsprzęgajacym UCP 1 (uncoupling protein 1). Brunatna tkanka tłuszczowa utylizuje lipidy z wytworzeniem energii. Pod wpływem pobudzenia układu współczulnego i receptorów PPARγ może dochodzić do przekształcania się tkanki tłuszczowej białej w brunatną (21, 22, 23, 24, 25).

Poza przedstawionym podziałem tkankę tłuszczową możemy również podzielić na tkankę podskórną i brzuszną (trzewną). Tkanka tłuszczowa trzewna w porównaniu do podskórnej syntetyzuje i wydziela do krwiobiegu więcej cytokin prozapalnych (TNFα, IL6), posiada więcej receptorów androgenowych, receptorów β adrenergicznych (szczególnie β₃) i glikortykoidowych, jak również więcej wydziela rezystyny (22, 26).

Niekorzystne efekty metaboliczne wynikające ze zwiększenia objętości trzewnej tkanki tłuszczowej związane są nie tylko ze zwiększoną syntezą niektórych adipokin, wolnych kwasów tłuszczowych, ale również z ich bezpośrednim wnikaniem do krążenia wrotnego i pominięciem metabolizowania w wątrobie (brak tzw. efektu pierwszego przejścia). Należy podkreślić negatywną rolę wolnych kwasów tłuszczowych (WKT), które nasilają glukoneogenezę, zaburzają metabolizm insuliny, stymulują produkcję triglicerydów i apolipoproteiny B. Dodatkowo cytokiny prozapalne syntetyzowane w adipocytach stymulują wydzielanie białka C reaktywnego (21, 27).

Istotnym czynnikiem związanym z patofizjologicznym działaniem tkanki tłuszczowej trzewnej jest aktywność znajdującej się w niej 11β dehydrogenazy hydroksysteroidowej typu 1 przekształcającej nieaktywny kortyzon w kortyzol. U osób otyłych aktywność tego enzymu jest znacznie podwyższona, co powoduje zwiększenie lokalnego działania kortyzolu (21, 22, 28).

Wszystkie opisane powyżej mechanizmy patofizjologiczne prowadzą do rozwoju insulinooporności i w konsekwencji do wystąpienia zespołu metabolicznego (14, 15, 26, 29, 30).

Tkanka tłuszczowa jest źródłem wielu substancji biologicznie czynnych. W poniższej tabeli przedstawione zostały adipokiny, enzymy i inne czynniki syntetyzowane w tkance tłuszczowej (22, 23).

Adiponektyna jest polipeptydem o masie cząsteczkowej 33 kDa syntetyzowanym przez tkankę tłuszczową. Białko to jest kodowane przez gen zlokalizowany na 3 chromosomie (3q27), który składa się z 3 eksonów. Synteza i wydzielanie do krążenia obwodowego adiponektyny stymulowane są przez, między innymi agonistów receptora PPARγ, jak również jej stężenie w surowicy wzrasta wraz redukcją masy ciała (efekt ten prawdopodobnie spowodowany jest obniżeniem syntezy TNFα w tkance tłuszczowej, który działa hamująco na syntezę adiponektyny) (26, 31, 32). Natomiast wraz ze wrostem BMI stwierdzany jest spadek adiponektyny w surowicy krwi obwodowej. Adiponektyna występuje w postaci dimerów, trimerów, tetramerów oraz oligomerów.

Wywiera ona swoje działanie poprzez 2 typy receptorów (Adipo R1 i Adipo R2) związanych z białkiem G. Receptor typu 1 zlokalizowany jest w tkance tłuszczowej i mięśniach, a receptor typu 2, przede wszystkim w wątrobie (22, 26, 31, 33).

Niezwykle istotnym metabolicznie działaniem adiponektyny jest jej wpływ na zmniejszenie insulinooporności przez hamowanie glukoneogenezy wątrobowej, zwiększenie oksydacji kwasów tłuszczowych i zużycia glukozy oraz metabolizmu mleczanów w mięśniach. W wątrobie pod wpływem adiponektyny nasila się oksydacja kwasów tłuszczowych, co powoduje zmniejszenie stężenia wolnych kwasów tłuszczowych i triglicerydów w surowicy. Poza korzystnym działaniem antydiabetogennym, przeciwzapalnym (adiponektyna hamuje syntezę cytokin prozapalnych) peptyd ten może wykazywać działanie przeciwmiażdżycowe. Hamuje on adhezję monocytów do śródbłonka naczyniowego, zmniejsza ekspresję cząsteczki adhezyjnej VCAM1 oraz selektyny E. Adiponektyna stymuluje także syntezę tlenku azotu w komórkach śródbłonka w mechanizmie wzrostu mRNA dla endotelialnej syntazy tlenku azotu (eNOS). Zwiększenie syntezy NO przez endotelium skutkuje rozkurczem mięśniówki gładkiej naczyń.

Istotnym klinicznie faktem jest obniżenie stężenia adiponektyny u pacjentów z chorobą niedokrwienną serca (22, 26, 31, 33).

Adiponektyna w surowicy może występować w postaci kilku frakcji, w tym: dimerów, trimerów, heksamerów lub multimetrów. Frakcja wysokocząsteczkowa adiponektyny (tzw. HMW adiponectin), składająca się z ok. 16 cząsteczek tego peptydu, wydaje się być najbardziej aktywną formą tej adipokiny. Wzrost poziomu HMW adiponektyny lub stosunku HMW adiponektyny do adiponektyny całkowitej koreluje dodatnio ze wzrostem insulinowrażliwości w przebiegu leczenia lekami z grupy tiazolidinedionów u pacjentów z cukrzycą typu 2. Wydaje się, że zwiększanie się stężenia wysokocząsteczkowej adiponektyny w surowicy oraz podwyższony stosunek HMW adiponektyny do adiponektyny całkowitej koreluje silniej ze stopniem obniżenia insulinooporności niż zmiany stężeń adiponektyny całkowitej. Jest zatem prawdopodobne, że u osób z zespołem metabolicznym stężenie HMW adiponektyny może być pośrednim markerem stopnia nasilenia insulinooporności (34).

Powyższe dane potwierdzają antydiabetogenne, przeciwzapalne i przeciwmiażdżycowe działanie tej adipokiny. Jednakże rola i znaczenie adiponektyny w wielu procesach patologicznych nie są do końca jednoznacznie wyjaśnione (35). Badania opublikowane przez Deckert i wsp. w 2008 r. (36) wskazują, że wyższe poziomy całkowitej adiponektyny mogą być negatywnym czynnikiem prognostycznym u osób z chorobami układu sercowo-naczyniowego, jak również w przewlekłej niewydolności krążenia (37). Z drugiej strony, w innych pracach wykazano, że u części pacjentów z otyłością olbrzymią (BMI ≥ 40 kg/m²) stwierdza się stężenia adiponektyny porównywalne z osobami z prawidłową BMI (38). Dodatkowo, badania własne oraz prace badaczy japońskich i amerykańskich przeprowadzone u osób powyżej 100 roku życia wykazały, że stężenia adiponektyny w grupie osób stuletnich były wyższe w porównaniu z wartościami uzyskanymi u osób młodych oraz z grupy kontrolnej w wieku ok. 70 lat. Badania te wykazały również mniejszą insulinooporność u osób powyżej 100 roku życia (39, 40, 41).

Rezystyna (resistin to insulin) jest białkową adipokiną o masie cząsteczkowej 12 kDa i składa się ze 108 aminokwasów. Syntetyzowana jest w adipocytach, ale jej ekspresję stwierdzono także w komórkach jednojądrowych krwi obwodowej. Synteza rezystyny kodowana jest przez gen zlokalizowany w 19 chromosomie (19p13.2) posiadającym 4 eksony (22, 23, 26, 42, 43).

Ekspresja mRNA dla rezystyny hamowana jest przez tiazolidinediony. U zwierząt doświadczalnych stwierdzono 15-krotnie większą ekspresję rezystyny w wisceralnej tkance tłuszczowej w stosunku do podskórnej tkanki tłuszczowej (44). Podwyższone wartości rezystyny wykazano w zwierzęcym modelu otyłości, przy czym podanie zwierzętom rezystyny egzogennej nasilało insulinooporność (22, 45). Badania in vivo, jak i in vitro wskazują na wzrost stężenia rezystyny w przebiegu procesów zapalnych i insulinooporności (46, 47).

Wyniki badań dotyczących rezystyny są rozbieżne, gdyż część z opublikowanych dotychczas prac przedstawia wyniki przeciwne w stosunku do opisanych powyżej. Interpretacja badań eksperymentalnych prowadzonych na modelach zwierzęcych oraz ich ekstrapolacja w stosunku do populacji ludzkiej jest trudna do oceny, gdyż rezystyna ludzka i zwierzęca (u gryzoni) wykazują homologię budowy jedynie w 64% (44, 45, 48).

Wydaje się, że nasilanie insulinooporności przez rezystynę spowodowane jest stymulacją glukoneogenezy i glikogenolizy. Rezystyna ma również wpływ na pogorszenie utylizacji glukozy w mięśniach szkieletowych poprzez zmniejszenie ekspresji transportera GLUT4 (23).

Wisfatyna jest polipeptydem produkowanym, przede wszystkim przez trzewną tkankę tłuszczową. Początkowo wisfatynę określano jako PBEF (pre-β cell colony-enhancing factor), gdyż po raz pierwszy wykazano jej obecność w limfocytach. Poza tym może być syntetyzowana w śródbłonku naczyniowym, w sutku oraz płucach (23, 49, 50). Sugeruje się, że może ona wywierać działanie insulinomimetyczne (23, 49)

W badaniach in vitro wykazano, że ekspresja wisfatyny wzrasta pod wpływem deksametazonu. Jednakże nie potwierdzono tego faktu, badając stężenia tego peptydu po wykonaniu krótkiego testu hamowania z deksametasonem (49, 50). Podwyższone wartości wisfatyny stwierdzane są w otyłości, jak również w insulinooporności (49, 50, 51). W innych badaniach wykazano dodatnią korelację pomiędzy poziomem wisfatyny a stężeniem HDL-cholesterolu (52, 53). Ponadto podwyższone poziomy wisfatyny wykazano u chorych z przewlekłymi chorobami nerek (co można tłumaczyć zaburzoną eliminacją tej adipokiny lub może być odzwierciedleniem przewlekłego procesu zapalnego). W tej grupie chorych wisfatyna może nasilać dysfunkcję śródbłonka naczyniowego (54). Interesujący jest fakt, że wyższe w stosunku do grupy kontrolnej stężenia wisfatyny stwierdzane były także u pacjentów z narkolepsją (55).

Rola, jak również mechanizm działania wisfatyny, nie został jeszcze w pełni wyjaśniony i wymaga przeprowadzenia dalszych szczegółowych badań zarówno eksperymentalnych, jak również klinicznych.

Leptyna została odkryta w 1994 r. i jest białkiem o masie cząsteczkowej ok. 16 kDa zbudowanym ze 167 aminokwasów, syntetyzowanym przede wszystkim w adipocytach białej tkanki tłuszczowej oraz w niewielkich ilościach w brunatnej tkance tłuszczowej. Poza tym leptyna syntetyzowana jest także w łożysku, komórkach OUN oraz w komórkach gruczołowych żołądka (56).

Gen kodujący leptynę zlokalizowany jest u człowieka w chromosomie 7 (7q31), składa się z trzech eksonów podzielonych 2 intronami i zawiera 15 000-20 000 par zasad.

Leptyna wywiera swoje działanie przez specyficzne receptory homologiczne do glikoproteiny 130 (gp 130) zaliczanej do I klasy receptorów błonowych dla cytokin. Do chwili obecnej wyizolowano 5 izoform tego receptora, wśród których najważniejszymi są:

? Receptory posiadające długą domenę cytoplazmatyczną (ObRb). Receptory tego typu zlokalizowane są, przede wszystkim w podwzgórzu (szczególnie w jądrze łukowatym). Poprzez ten receptor przekazywane są informacje dla neuronów podwzgórzowych.

? Receptory posiadające krótką domenę cytoplazmatyczną (ObRa, ObRc, ObRd), które uczestniczą, między innymi w transporcie leptyny przez dwie fizjologiczne bariery: bariera krew – mózg i krew – płyn mózgowo-rdzeniowy.

Poza wyżej wymienionymi lokalizacjami obecność receptorów leptynowych wykazano także w komórkach β trzustki, wątrobie, sercu, przednim płacie przysadki, jądrach, jajnikach i w nadnerczach (19, 20, 21, 22, 24, 56).

Podstawową funkcją leptyny jest kontrola bilansu energetycznego ustroju w mechanizmie hamowania łaknienia na poziomie podwzgórza. Poposiłkowy wzrost stężenia leptyny powoduje obniżenie poziomu neuropeptydu Y (NPY), który wykazuje działanie antagonistyczne w stosunku do leptyny (NPY zaliczany jest do peptydów oreksygenicznych – zwiększających łaknienie) (22, 23, 24, 56, 57). Zmniejszona ekspresja genu leptyny i obniżone jej stężenie wykazane zostały w okresie głodzenia i w jadłowstręcie psychicznym ( anorexia nervosa) (58, 59, 60).

Jednakże u osób otyłych stwierdzany jest często podwyższony poziom leptyny spowodowany opornością na leptynę prawdopodobnie w wyniku zaburzonego transportu do ośrodkowego układu nerwowego, jak również zaburzonego mechanizmu przekazywania sygnału (zaburzona funkcja JAK-kinazy i białka STAT3) (61, 62).

Leptyna odgrywa ważną rolę nie tylko w utrzymaniu prawidłowej homeostazy energetycznej ustroju, ale wpływa także na funkcjonowanie innych układów. Wywiera ona modulujący wpływ na układ immunologiczny. Wykazano, że leptyna stymuluje produkcję IL2 i IFNγ przez limfocyty Th₁, a hamuje produkcję IL4 przez limfocyty Th₂, nasila aktywację i proliferacje monocytów, które są głównym źródłem syntezy TNFα. Badania przeprowadzone u myszy ob./ob. (zwierząt nie posiadających zdolności syntezy leptyny) wykazały zmniejszoną odporność tych zwierząt i większą ich śmiertelność w przebiegu eksperymentalnego modelu sepsy wywołanej lipopolisacharydami (LPS) bakterii Gram ujemnych (63, 64, 65, 66).

Publikacje dotyczące wpływu leptyny na procesy rozwoju miażdżycy wskazują, że leptyna wywołuje wielorakie efekty aterogenne, m.in. wpływając na dysfunkcję śródbłonka, stymulując stres oksydacyjny i reakcję zapalną, zwiększając agregację płytek krwi oraz proliferację komórek mięśniówki gładkiej naczyń (67).

Leptyna poza opisanymi powyżej działaniami odgrywa istotną rolę w procesach rozrodczych, stymulacjąc pulsacyjne wydzielanie GnRH w podwzgórzu i wtórnie syntezę gonadotropin w przysadce (56).

Jest to jedna z najważniejszych cytokin prozapalnych. W tkance tłuszczowej TNFα wydzielany jest przez adipocyty oraz makrofagi znajdujące się w zrębie. Rola TNFα w procesach metabolicznych obejmuje hamowanie aktywności genów związanych z metabolizmem kwasów tłuszczowych i glukozy, zmniejszanie wydzielania adiponektyny, co pośrednio nasila insulinooporność. TNFα swoje działanie wywiera głównie na poziomie tkankowym. Należy również podkreślić fakt, że stężenia TNFα w surowicy dodatnio korelują z ilością tkanki tłuszczowej (21, 22, 23, 24, 26, 46).

IL6, podobnie jak TNFα, jest również cytokiną prozapalną zwiększającą insulinooporność. IL6 i jej receptor wykazują ekspresję w komórkach tkanki tłuszczowej, przy czym ekspresja w wisceralnej tkance tłuszczowej jest 2-3 krotnie silniejsza niż w tkance tłuszczowej podskórnej. Analogicznie do TNFα stężenie IL6 koreluje dodatnio z ilością tkanki tłuszczowej. IL6 hamuje także syntezę adiponektyny. Sugeruje się, że IL6 może być predyktorem cukrzycy typu 2 i chorób układu sercowo-naczyniowego.

Na poziomie ośrodkowego układu nerwowego wpływ IL6 na homeostazę energetyczną ustroju jest odmienny w stosunku do działania obwodowego. Stężenia IL6 w OUN korelują ujemnie z masą tkanki tłuszczowej, co może wskazywać na rolę niedoboru IL6 w OUN w rozwoju otyłości. W badaniach eksperymentalnych podanie IL6 do OUN powoduje u zwierząt doświadczalnych wzrost wydatkowania energii (21, 22, 23, 24, 26, 68).

Łaknienie regulowane jest przez szereg czynników, zarówno endo-jak i egzogennych. Kontroli podlegają, m.in. wielkość i częstość spożywanych posiłków, wybór rodzaju diety, co konsekwencji prowadzi do kontroli ilości dostarczanej energii. Zaburzenie regulacji łaknienia stanowi istotny czynnik wpływający na rozwój nadwagi i otyłości. Szeroko pojęte zachowania żywieniowe kontrolowane są przez neuropeptydy wydzielane w ośrodkowym układzie nerwowym i przewodzie pokarmowym, adipokiny produkowane w tkance tłuszczowej, jak również pozostają pod wpływem bodźców psychologicznych. Istotne znaczenie w kontroli ilości i jakości przyjmowanych pokarmów odgrywa podwzgórze, w którym zlokalizowane są ośrodki głodu i sytości.

Neuropeptydy zarówno pochodzenia centralnego, jak i obwodowego (powstające głównie w przewodzie pokarmowym i tkance tłuszczowej) zostały podzielone na dwie przeciwstawne grupy: peptydy oreksygeniczne (zwiększające łaknienie) i anoreksygeniczne (hamujące łaknienie). Najważniejszymi peptydami oreksygenicznymi są syntetyzowane w OUN: neuropeptyd Y, oreksyny, Agouti-related peptide (AgRP), galanina, endogenne opioidy, peptydy układu endokanabinoidowego oraz syntetyzowana, przede wszystkim w komórkach żołądka grelina (69, 70, 71). Do drugiej grupy peptydów anoreksygenicznych zalicza się: peptydy ośrodkowe, w tym cocaine-amphetamine regulated transcript (CART), proopiomelanokortynę (POMC), czynnik pobudzający wydzielanie kortykotropiny (CRF), serotoninę, a do wydzielanych w przewodzie pokarmowym cholecystokininę, peptyd YY, amylinę, insulinę, bombezynę oraz syntetyzowaną w tkance tłuszczowej leptynę (69, 70, 71, 72).

Kluczową rolę w mechanizmach kontroli łaknienia odgrywa podwzgórze, w którym w jądrze brzuszno-przyśrodkowym zlokalizowany jest ośrodek sytości, a w jądrach bocznych ośrodek głodu. Natomiast jadro łukowate (nucleus arcuatus) pełni rolę ośrodka integrującego wszystkie sygnały związane z kontrolą łaknienia docierające do układu podwzgórzowego. W jądrze łukowatym zlokalizowane są dwa główne systemy kontroli łaknienia:

? Układ oreksygeniczny – neuropeptyd Y/białko Agouti (AgRP).

? Układ anoreksygeniczny – POMC/CART.

Układy te regulują nie tylko uczucie głodu i sytości, ale także wpływają na wydatkowanie energii i aktywność układu współczulnego (69, 70, 71).

Neuropeptyd Y (NPY) jest polipeptydem zbudowanym z 36 aminokwasów i występuje on w neuronach wykazujących ekspresję białek Agouti. NPY zaliczany jest do bardzo silnych stymulatorów łaknienia, a jego obecność została stwierdzona w licznych komórkach OUN ze szczególnym uwzględnieniem jądra łukowatego. Wywiera on swoje działanie przez 5 typów receptora Y, spośród których receptor Y5 wydaje się mieć największe znaczenie. Ekspresja NPY zmniejsza się pod wpływem, między innymi leptyny i insuliny, a jego aktywność wzrasta w okresie głodzenia, laktacji i cukrzycy z niedoborem insuliny oraz w wyniku wysiłku fizycznego (71, 73, 74).

Agouti related peptide (AgRP) jest 132 aminokwasowym białkiem obecnym tylko w jadrze łukowatym podwzgórza. Neurony wydzielające AgRP posiadają zdolność do syntezy także NPY. Ekspresja AgRP ulega zwiększeniu w przypadku braku leptyny oraz podczas głodzenia. Ponadto białko to jest również selektywnym antagonistą receptorów melanokortyny (MC3 i MC4), co jest jednym z mechanizmów jego działania oreksygenicznego (69, 70, 71, 75, 76).

Cocaine-amphetamine regulated transcript (CART) stanowi grupę peptydów o różnej długości cząsteczek polipeptydowych. Za najaktywniejszy biologicznie uznawany jest fragment CART 55-102. Dotychczas nie udało się znaleźć specyficznych receptorów dla tej grupy peptydów, natomiast wykazano stymulujący wpływ CART na współczulny układ nerwowy, oś podwzgórzowo-przysadkowo-nadnerczową czy wydzielanie hormonów przysadkowych (np. TSH, GH) (77, 78, 79, 80). Neurony wydzielające CART zlokalizowane są w OUN, przede wszystkim w okolicach jąder przykomórowych i jąder bocznych podwzgórza oraz w jądrze łukowatym. W jądrach przykomorowych mRNA dla CART występuje wraz z neuronami wazopresynowymi oraz zawierającymi CRF. Ekspresję CART wykazano też w narządach obwodowych, takich jak trzustka lub nadnercza (77, 78).

Sugeruje się, że mechanizmy działania CART i leptyny mogą ze sobą interferować, ponieważ neurony zawierające CART zlokalizowane są w podwzgórzu, w okolicach bogatych w receptory leptynowe. Poza tym, podanie leptyny myszom ob./ob. zwiększa ekspresję mRNA dla CART. Natomiast CART podawany zdrowym szczurom blokuje zależną od NPY hiperfagię (70, 71, 81).

Na podstawie analizowanego piśmiennictwa można również stwierdzić, że CART wywiera działanie plejotropowe, gdyż poza hamowaniem łaknienia moduluje czynność układu endokrynnego, ośrodkowego i autonomicznego układu nerwowego oraz immunologicznego (82).

Melanokortyna jest aktywnym biologicznie peptydem powstającym w wyniku potranslacyjnego przekształcania proopiomelanokortyny (POMC). W wyniku defragmentacji POMC powstaje, między innymi ACTH, który przez działanie na receptory MC2 (receptor melanokortynowy 2) odgrywa kluczową rolę w kontroli steroidogenezy nadnerczowej (71). Kolejnym istotnym hormonem powstającym z POMC jest melanokortyna (αMSH), mająca istotne znaczenie, między innymi w kontroli łaknienia. αMSH hamuje łaknienie, działając przez receptory melanokortynowe 4 i 3 (MC4 i MC3) (83, 84).

Naturalnym agonistą receptorów MC4 i MC3 jest melanokortyna, a antagonistą jest Agouti Related Peptide (AgRP) (85, 86).

Liczne badania eksperymentalne wykazywały, że podanie do ośrodkowego układu nerwowego melanokortyny powoduje zahamowanie łaknienia, jak również znosi pobudzenie łaknienia wywołane przez AgRP (87). Jednakże mechanizm wzajemnych oddziaływań pomiędzy układem AgRP a melanokortyną na poziomie ośrodkowego układu nerwowego, a w szczególności jąder podwzgórza, nie jest jednoznacznie wyjaśniony, a wpływ melenokortyny i AgRP na jądra boczne podwzgórza może przebiegać niezależnie (88). Podanie myszom ob./ob. leptyny stymuluje syntezę αMSH, natomiast myszy pozbawione receptora MC4 (knockout MC4-receptor mice) wykazują hiperfagię i otyłość (71). Wpływ melanokortyny na bilans energetyczny ustroju dotyczy nie tylko ośrodkowego układu nerwowego, ale także tkanek obwodowych, ponieważ w adipocytach szczurzych wykazano obecność receptorów melanokortynowych, w tym MC4 (71, 89).

W badaniach klinicznych wykazano, że u części osób otyłych od dzieciństwa może występować czynnościowa mutacja receptora MC4 (90, 91).

Badania eksperymentalne dostarczają dowodów o wzajemnym współdziałaniu pomiędzy neuronami zawierającymi CART i POMC, jak również o współdziałaniu układu POMC i leptyny (71).

Dotychczasowe wyniki badań eksperymentalnych i klinicznych wskazują na bardzo istotną rolę układu POMC/melanokortyna w mechanizmie kontroli energetycznej ustroju. Zaburzenia funkcji tego układu mogą prowadzić do otyłości, co znalazło potwierdzenie w badaniach klinicznych.

Istotną rolę w kontroli łaknienia odgrywa układ endokanabinoidowy związany z grupą związków chemicznych będących alkaloidami roślinnymi zawartymi między innymi w konopiach indyjskich. Pod koniec lat osiemdziesiątych XX wieku zidentyfikowano receptory kanabinoidowe typu 1 i 2 (CB1 i CB2). Receptory CB1 wykryto w ośrodkowym układzie nerwowym (podwzgórze, nucleus arcuatus, nucleus accumbens, pień mózgu), w autonomicznym układzie nerwowym (n. błędny), w wątrobie, mięśniach szkieletowych, w przewodzie pokarmowym i w tkance tłuszczowej (92).

Układ endokanabinoidowy bierze udział w regulacji energetycznej ustroju przez zwiększanie łaknienia w mechanizmie działania endogennego Δ⁹ tetrahydrocannabinolu na receptory CB1 i CB2. Ze względu na lokalizację receptorów CB w okolicach podwzgórza bogatych w neurony produkujące NPY, AgRP, CRF czy POMC, wydaje się, że opisywany wzrost łaknienia pod wpływem kanabinoidów spowodowany jest prawdopodobnie w wyniku wzrostu ekspresji i produkcji NPY i spadku aktywności CRF (93, 94). Endokanabinoidy regulują także bilans energetyczny organizmu nie tylko na poziomie OUN, ale również w mechanizmie działania obwodowego, hamując opróżnianie żołądka oraz zwalniając perystaltykę jelit. W tkance tłuszczowej pobudzenie receptora endokanabinoidowego prowadzi do nasilenia adipogenezy, natomiast zastosowanie blokerów receptora endokanabinoidowego powoduje zahamowanie łaknienia i redukcję masy ciała (93, 95, 96).

Poza neuropeptydami wywierającymi swoje działanie na poziomie centralnego układu nerwowego istotną rolę odgrywają peptydy syntetyzowane w tkankach obwodowych, przede wszystkim w przewodzie pokarmowym, do których zaliczamy grelinę (peptyd oreksygeniczny) oraz cholecystokininę i peptyd YY (PYY) (peptydy anoreksygeniczne). Grelina jest 28-aminokwasowym peptydem wyizolowanym początkowo z żołądka szczura. Peptyd ten syntetyzowany jest nie tylko w komórkach śluzówki żołądka, ale także w przysadce, podwzgórzu, trzustce, płucach lub układzie immunologicznym (97, 98). Działa przez receptor związany z białkiem G, który zlokalizowany jest, przede wszystkim w przysadce mózgowej. Grelina jest hormonem przewodu pokarmowego, którego poziom wzrasta w czasie głodzenia, co jest bodźcem stymulującym łaknienie. Stymuluje ona wydzielanie NPY i Agouti RP w jadrze łukowatym i w ten sposób działa antagonistyczne w stosunku do leptyny (71, 97, 98, 99). Przedposiłkowy wzrost poziomu greliny w surowicy u ludzi uznawany jest za sygnał do rozpoczęcia posiłku. Pobudzenie receptora greliny (GHS-R) w przysadce powoduje wzrost wydzielania hormonu wzrostu (GH), kortyzolu, katecholamin i prolaktyny. W badaniach klinicznych wykazano podwyższone poziomy greliny u pacjentek z anorexia nervosa (97, 100).

Przedstawione dane wskazują, że grelina odgrywa istotną rolę w kontroli łaknienia zarówno krótkotrwałej, jak i długoterminowej.

Wieloletnie obserwacje i badania potwierdzają, że układ hormonalny włączony jest w skomplikowany system kontroli łaknienia i homeostazy energetycznej ustroju.

Wśród licznych hormonów mających wpływ na kontrolę łaknienia jest insulina. Insulina nasila oksydację glukozy, magazynowanie lipidów i aminokwasów, natomiast hamuje lipolizę, oksydację tłuszczów oraz uwalnianie glukozy zmagazynowanej w postaci glikogenu. Cechą charakterystyczną dużej grupy pacjentów z nadwagą, a przede wszystkim z otyłością jest insulinooporność często połączona z hiperinsulinizmem (101). Analizując zmiany hormonalne w przebiegu otyłości, nie można pominąć faktu wzajemnych wpływów pomiędzy hormonami a adipokinami, takimi jak leptyna czy też adiponektyna. Insulina działa pobudzająco na wydzielanie leptyny i hamuje wydzielanie adiponektyny (14, 22, 23, 102).

Redukcja masy ciała uzyskiwana przy pomocy samej diety, jak też w połączeniu z farmakoterapią lub leczeniem operacyjnym, prowadzi nie tylko do zmniejszenia ilości tkanki tłuszczowej i redukcji masy ciała, ale także do zmniejszenia insulinooporności (103, 104).

Glikokortykoidy są hormonami o działaniu diabetogennym. Powodują redystrybucję tkanki tłuszczowej, a jednym z klasycznych objawów zespołu Cushinga jest otyłość wisceralna. Kortyzol nasila utlenianie aminokwasów, rozpad białek, glukoneogenezę i syntezę glukozy w wątrobie (28, 105).

Wzrost poziomu endogennego kortyzolu lub kortykoterapia powoduje, między innymi nasilenie łaknienia. Wzrost łaknienia związany jest z hamującym działaniem kortyzolu na wydzielanie CRF (czynnik uwalniający kortykotropinę) – istotnego hormonu o działaniu anoreksygenicznym) (71). Pomimo tego, że w otyłości prostej stężenia kortyzolu w surowicy oraz test hamowania z deksametazonem są prawidłowe, to dochodzi do nadmiernego metabolizmu kortyzolu w tkance tłuszczowej. Może prowadzić to do podwyższenia dobowego wydzielania 17-hydroksykortykosteroidów (17-OHCS) w moczu przy prawidłowym wydalaniu wolnego kortyzolu w moczu (23, 102, 105).

Zaburzenia osi podwzgórzowo-przysadkowo-nadnerczowej prowadzą do zwiększenia liczby receptorów dla glikokortykoidów w tkance tłuszczowej trzewnej. Wzrost poziomu kortyzolu zwiększa stężenie kwasów tłuszczowych w surowicy oraz nasila gromadzenie się wisceralnej tkanki tłuszczowej, co sprzyja rozwojowi insulinooporności. Istotną rolę w rozwoju insulinooporności, cukrzycy typu 2 oraz zespołu metabolicznego pod wpływem kortyzolu odgrywa także wzrost aktywności 11β hydroksysteroidowej dehydrogenazy typu 1, która przekształca nieaktywny kortyzon w kortyzol. Enzym ten wytwarzany w adipocytach powoduje zwiększenie lokalnej aktywności glikokortykoidów i zwiększenie liczby receptorów dla glikokortykoidów w tkance tłuszczowej (23, 102, 106).

Badania wzajemnych zależności pomiędzy glikokortykoidami a leptyną wykazały hamujący wpływ leptyny na oś podwzgórze-przysadka-nadnercza. Z drugiej strony, glikokortykoidy podwyższają stężenia leptyny (w zespole Cushinga stwierdzana jest hiperleptynamia, co może jednak być spowodowane istniejącym także hiperinsulinizmem) (56, 107, 108).

Zjawisko zwiększonego metabolizmu hormonów nadnerczowych dotyczy także androgenów, w wyniku czego dochodzi do wzrostu ich syntezy, a w konsekwencji u części pacjentów stwierdzane jest zwiększone wydalanie 17 ketosteroidów w moczu dobowym. Sugeruje się, że zaburzenia metabolizmu androgenów mogą wpływać na dystrybucję tkanki trzewnej i nasilać otyłość trzewną (23, 102).

Oś podwzgórzowo-przysadkowo-nadnerczowa odgrywa bardzo istotną rolę w patogenezie otyłości zarówno na poziomie centralnym, jak i obwodowym. Dotychczasowe wyniki badań eksperymentalnych i klinicznych wskazują na konieczność dalszego uściślenia mechanizmów działania glikokortykoidów i androgenów nadnerczowych w otyłości.

Wydzielanie hormonu wzrostu (hGH) w otyłości jest zaburzone i charakteryzuje się zmniejszeniem wydzielania podstawowego i po stymulacji GHRH (somatoliberyną) lub w wyniku hipoglikemii poinsulinowej (28, 101, 102).

Hormon wzrostu działa anaboliczne poprzez nasilenie syntezy białek oraz redukcję ilości tkanki tłuszczowej w wyniku pobudzenia lipolizy. Otyłość typu brzusznego występuje u pacjentów z niedoborem hormonu wzrostu, natomiast leczenie osób z somatotropową niedoczynnością przysadki powoduje zmniejszenie ilości wisceralnej tkanki tłuszczowej (109, 110).

Próby leczenia otyłości hormonem wzrostu oraz badania doświadczalne wskazują na możliwość pozytywnego efektu hormonu wzrostu w procesie redukcji masy ciała i ilości tkanki tłuszczowej. Mechanizmami korzystnego działania hormonu wzrostu wydają się być, antagonistyczne działanie GH na lipogenetyczny efekt insuliny, jak również hamowanie lipazy lipoproteinowej w komórkach tłuszczowych (111).

Hormony tarczycy wykazują bardzo istotny wpływ na kontrolę metabolizmu ustroju. Zarówno w nadczynności, jak i niedoczynności tarczycy, występują głębokie zaburzenia metaboliczne mające wpływ na funkcjonowanie całego organizmu. W sytuacji ciężkich chorób ogólnoustrojowych (zawał serca, wstrząs, sepsa, urazy wielonarządowe, rozległe zabiegi operacyjne, wyniszczenie) dochodzi do zmian funkcjonowania osi podwzgórze-przysadka-tarczyca określanych jako „euthyroid sick syndrome”.

Wzrost masy ciała w przypadku niedoczynności tarczycy czy utrata masy ciała w nadczynności wskazują na potencjalne istotne znaczenie hormonów tarczycy w patogenezie otyłości. Wiadomo jest, że hipertyreoza nasila insulinooporność w mechanizmie zaburzeń postreceptorowych oraz poprzez stymulację glukoneogenezy (23). Jednakże badania oceniające wpływ leczenia subklinicznej niedoczynności tarczycy nie wykazują istotnego wpływu hormonów tarczycy na redukcję masy ciała, natomiast w przypadku pełnoobjawowej niedoczynności tarczycy z istotnymi zaburzeniami hormonalnymi suplementacja l-tyroksyny prowadzi do redukcji masy ciała na poziomie ok. 10% (112).

Badania dotyczące wzajemnych korelacji pomiędzy leptyną a czynnością osi podwzgórze-przysadka-tarczyca wskazują na pobudzający wpływ leptyny na wydzielanie TRH. Ponadto hormony tarczycy i leptyna nasilają termogenezę, zwiększając wydatek energetyczny przez stymulację białek rozprzęgających (UCP – uncoupled protein) znajdujących się głównie w brunatnej tkance tłuszczowej i mięśniach (113, 114).

Powyższe omówienie podstawowych zaburzeń endokrynnych w przebiegu otyłości nie wyczerpuje oczywiście całego złożonego zagadnienia. Przedstawione dane wydają się mieć najistotniejsze znaczenie w zaburzeniach endokrynologicznych w otyłości. Należy pamiętać, że hormony, takie jak katecholaminy, serotonina, GLP-1, glukagon, IGF-1 mogą w sposób istotny modyfikować stan metaboliczny i energetyczny ustroju.

Wydaje się, że wiele opisanych zaburzeń w wydzielaniu neuropeptydów i hormonów ma istotny związek z hiperinsulinizmem i insulinoopornością, co w konsekwencji prowadzić może do rozwoju zespołu metabolicznego ze wszelkimi jego powikłaniami.

Otyłość związana jest z wieloma czynnikami genetycznymi i środowiskowymi. Badania rodzin osób otyłych wykazują, że czynniki genetyczne wpływają na BMI w 30-40% (dotyczy to pokrewieństwa rodzice-dzieci i rodzeństwo-rodzeństwo), natomiast oddziaływania czynników środowiskowych (takich jak skład diety, sposób przyjmowania pokarmów, wzorce rodzinne i kulturowe odżywiania) wynoszą ok. 60-70% (115). Jednakże w szeregu opublikowanych badań wskazuje się na dużo bardziej istotną rolę czynników genetycznych w patogenezie otyłości. W badaniach tych, dotyczących bliźniąt jedno- i dwujajowych, określa się w przybliżeniu, że czynniki genetyczne odpowiedzialne są w 70%, a nawet w 90%, choć szacunki te wydają się być zawyżone (115, 116, 117, 118).

Czynniki genetyczne bez wątpienia warunkują predyspozycje do wystąpienia otyłości, jednakże określanie otyłości jako choroby uwarunkowanej genetycznie wydaje się mieć ograniczone uzasadnienie, za czym przemawia kilka faktów:

1. Lawinowo narastająca ilość osób otyłych na świecie, w szczególności w krajach wysokorozwiniętych, spowodowana jest, przede wszystkim zmianami w rodzaju stosowanej diety i zmniejszeniu aktywności fizycznej, a nie w zmianie genów występujących w danych populacjach.

2. Wśród populacji Indian Pima zamieszkujących południowo-zachodnie regiony Stanów Zjednoczonych (rezerwat w Arizonie) stwierdzany jest jeden z najwyższych na świecie odsetek występowania otyłości i cukrzycy typu 2, natomiast u Indian Pima żyjących w Meksyku otyłość występuje sporadycznie.

3. Pomimo stwierdzanych pomiędzy poszczególnymi populacjami różnic w występowaniu otyłości sugerujących istotną rolę czynników genetycznych, migracja i związane z nią zmiany w sposobie odżywania i trybie życia prowadzą najczęściej do znacznego wzrostu częstości występowania otyłości.

4. Modyfikacja czynników środowiskowych, a w szczególności diety, prowadzi nie tylko do redukcji masy ciała i BMI, ale także do zmniejszenia ryzyka wystąpienia chorób współistniejących z otyłością (101).

Otyłość wydaje się być zatem problemem klinicznym uwarunkowanym wieloczynnikowo i stanowi wynik oddziaływania pomiędzy predyspozycją genetyczną do rozwoju otyłości a obesogenicznymi czynnikami środowiskowymi. Już w latach 60-tych ubiegłego stulecia sformułowana została teoria tzw. oszczędzającego genotypu, który miał być ewolucyjnym przystosowaniem się człowieka do cyklicznie występujących okresów głodu (119).

Ustalenie wzajemnych relacji gen-czynniki środowiskowe oraz ich realnego wpływu na rozwój otyłości jest istotnym problemem, a rozwiązanie tych zagadnień wymaga licznych, dalszych badań (101, 120).

Pod względem uwarunkowań genetycznych z otyłości można wydzielić choroby dziedziczone jednogenowo lub wielogenowo. Jednogenowe mutacje prowadzące z reguły do bardzo zaawansowanych stadiów otyłości występują bardzo rzadko i nie stanowią one istotnego problemu epidemiologicznego (121). Wydaje się, że dziedziczenie wielogenowe ma zasadnicze znaczenie w występowaniu predyspozycji do otyłości (115, 116, 117, 118).

W patogenezie otyłości najlepiej poznanymi mutacjami pojedynczego genu są mutacje: genu receptora melanokortyny 4, mutacje genów leptyny (model zwierzęcy – szczep myszy ob./ob.) lub genu receptora leptyny (szczep myszy db/db) (115, 116, 121).

W ostatnim czasie opublikowano szereg doniesień dotyczących polimorfizmu genu FTO (FAT mass and obesity-associated gene) jako istotnego czynnika w rozwoju otyłości. Badania prowadzone w Europie wskazują, że wśród dzieci i młodzieży obecność polimorfizmu AA (rs9939609) w intronie tego genu prowadzić może do wzrostu masy ciała związanego z większą ilością przyjmowanych pokarmów i słabiej wyrażonym poposiłkowym uczuciem sytości (badania brytyjskie) (122, 123). Jednakże badania autorów niemieckich dotyczące tego samego polimorfizmu genu FTO u dzieci i młodzieży z obszaru Niemiec nie wykazały zmian w zakresie wskaźników lipidowych, glukozy i BMI-SDS w przypadku obecności allelu AA (124). Stwierdzono również, że mRNA powstający na matrycy DNA genu FTO wykazuje wysoką ekspresję w podwzgórzu w rejonach odpowiedzialnych za kontrolę łaknienia. Udowodniono, że ekspresja genu FTO w jądrze łukowatym podwzgórza jest zależna od ilości przyjmowanego pokarmu (122, 125). Inne polimorfizmy genu FTO (rs8050136) związane są z większą masą ciała u badanych osób, co spowodowane jest ilością spożywanych kalorii, a nie zmniejszonym wydatkiem energetycznym (126). Powyższe dane wskazują na konieczność prowadzenia dalszych badań w tym zakresie w celu uzyskania bardziej jednoznacznych wyników.

Innym czynnikiem genetycznym, który wydaje się także mieć znaczenie w rozwoju otyłości, jest gen receptora aktywowanego proliferatorem peroksysomów, kodujący receptor PPARγ. Receptory te odgrywają bardzo ważną rolę w mechanizmie metabolizmu lipidów w zależności od dostępności tłuszczów dla organizmu. Stwierdzono, że ekspresja genu tego receptora, jak również samego receptora, może być modulowana przez czynniki dietetyczne. Badania eksperymentalne u myszy wykazały, że głodzone zwierzęta miały obniżoną ekspresję receptora PPARγ, natomiast dieta wysokotłuszczowa powodowała zwiększenie ekspresji receptorów PPARγ w komórkach tłuszczowych (127). Badania polimorfizmów tego receptora u ludzi wykazały, że występowanie polimorfizmu pro12ala może wiązać się ze zmniejszonym ryzykiem cukrzycy typu 2, zwiększoną wrażliwością na insulinę i niższym BMI (128).

Opisane powyżej przykłady dotyczące zarówno genu FTO, jak i PPARG, potwierdzają konieczność analizy czynników genetycznych w otyłości w odniesieniu do czynników środowiskowych, takich jak rodzaj diety czy łaknienie.

Wiadomo także, że tkanka tłuszczowa jest nie tylko magazynem energetycznym ustroju, ale także istotnym organem wydzielania wewnętrznego. Wydzielane przez nią peptydy, hormony czy enzymy mają istotne znaczenie w kontroli łaknienia (np. leptyna) czy metabolizmie ogólnoustrojowym (m.in. adiponektyna, rezystyna, wisfatyna). Zaburzenia genetyczne związane z syntezą lub działaniem tych peptydów mogą być związane z predyspozycjami do wystąpienia otyłości.

Do szczególnie istotnych zaliczyć należy mutacje genu leptyny i receptora leptyny prowadzące do niemożności syntezy tego peptydu lub nieprawidłowego działania receptora leptynowego. Inne opisywane zmiany dotyczą genów insulinopodobnego czynnika 1 i 2, lipazy lipoproteinowej, neuropeptydu Y i jego receptora typu 5 oraz receptora PPARγ (115, 116, 117, 128). Wśród potencjalnie istotnych zaburzeń rolę odgrywają polimorfizmy związane z genem adiponektyny. Są to zmiany pojedynczego nukleotydu w regionie promotorowym SNP 11 426 (A/G), SNP 11 391 (G/A), SNP 11 377 (C/G), zmiany w genie powodujące przyłączenie glicyny w pozycji 15 polipeptydu, tj. w sekwencji sygnałowej, która to sekwencja nie występuje w dojrzałym białku (SNP 45 (T/G). Polimorfizmy mogą też dotyczyć zmian w obrębie intronów (SNP 276 G/T) lub zmian w obrębie tzw. domeny włóknistej lub globularnej cząsteczki adiponektyny (31, 129, 130, 131).

Wymienione powyżej zmiany o podłożu genetycznym związane mogą być z większym prawdopodobieństwem wystąpienia cukrzycy typu 2, insulinooporności oraz nadciśnienia tętniczego. Uznaje się, że omówione uprzednio polimorfzmy genu adiponektyny mogą także zwiększać ryzyko wystąpienia zespołu metabolicznego (131). Wyniki badań polimorfizmów genu adiponektyny prowadzących do zmian struktury białka lub możliwości tworzenia trimerów, heksamerów lub większych kompleksów nie są jednoznaczne. Uzyskiwane wyniki wykazują rozbieżności w zależności od badanej populacji (31, 129, 130, 131, 132, 133).

Rezystyna jest adipokiną związaną prawdopodobnie z rozwojem insulinooporności w przebiegu otyłości i zespołu metabolicznego. Wyższe stężenia rezystyny w osoczu i surowicy stwierdzono u chorych z cukrzycą i otyłością (43, 134). Do najczęściej opisywanych w literaturze polimorfizmów rezystyny należy polimorfizm -420C/G zlokalizowany w części promotorowej genu. Polimorfizm ten związany jest z występowaniem otyłości, insulinooporności i cukrzycy typu 2 w różnych badanych populacjach. Polimorfizm +62G/A wydaje się korelować z otyłością, jednakże dane dotyczące jego związku z ryzykiem wystąpienia cukrzycy są niejednoznaczne (43, 135). W badaniach niemieckich obecność polimorfizmu +62G/A wiązała się z obecnością nadciśnienia tętniczego, ale nie cukrzycy (136).

Wyniki badań dotyczących związku polimorfizmów genu rezystyny z występowaniem cukrzycy typu 2, otyłości, nadciśnienia tętniczego, a w konsekwencji zespołu metabolicznego, są niejednoznaczne i wymagają dalszych szczegółowych opracowań.

Dotychczas opublikowano szereg danych na temat otyłości i zespołu metabolicznego pochodzących z licznych badań eksperymentalnych i klinicznych, ale pomimo to, nadal istnieje wiele niejasności dotyczących patofizjologii, jak i skutków zdrowotnych związanych z otyłoscią i zespołem metabolicznym.

Wraz z rozwojem stopnia zaawansowania klinicznego otyłości mierzonego przy pomocy BMI stwierdzany jest stopniowy wzrost częstości występowania zespołu metabolicznego. Jednakże nawet u pacjentów z otyłością olbrzymią (BMI ≥ 40 kg/m²) zespół metaboliczny nie jest rozpoznany u wszystkich chorych. Od kilku lat w publikacjach ta szczególna grupa chorych, bez zespołu metabolicznego, określana jest jako otyli metabolicznie zdrowi. Zatem, jeżeli pomimo istnienia tak zawansowanej klinicznie otyłości pacjenci ci nie mają nasilonych zaburzeń metabolicznych, czy też nie stwierdza się u nich cukrzycy typu 2 lub nadciśnienia tętniczego, to istotnym wydaje się być pytanie, czy pomiędzy pacjentami otyłymi z lub bez zespołu metabolicznego istnieją różnice w wydzielaniu adipokin oraz czy ewentualnie tym zmianom towarzyszą asocjacje genetyczne. Dotychczas u tych pacjentów nie wykazano jednoznacznych zmian w profilu wydzielanych adipokin lub też odmienności w zakresie wskaźników genetycznych mających związek z wystąpieniem lub brakiem obecności zespołu metabolicznego.

W niniejszej pracy została podjęta próba oceny czynników genetycznych z zastosowaniem analizy częstości występowania polimorfizmów genów dwóch adipokin o przeciwstawnych działaniach: adiponektyny o działaniu zmniejszającym insulinoooporność, posiadającej właściwości przeciwmiażdżycowe i antydiabetogenne oraz rezystyny, która uznawana jest za adipokinę stymulującą rozwój insulinooporności. Wykazanie istotnych statystycznie różnic w występowaniu poszczególnych genotypów badanych polimorfzmów lub ich asocjacji z zespołem metabolicznym mogłoby stać się potencjalnym predyktorem ewentualnych zaburzeń metabolicznych w otyłości.

Połączenie badań dotyczących zmian stężenia adipokin w różnych grupach kobiet z nadwagą i otyłością w powiązaniu z oceną insulinooporności wraz z badaniami polimorfizmów genów adiponektyny i rezystyny może pozwolić na wyodrębnienie grupy pacjentek o szczególnie nasilonych zmianach metabolicznych, które to pacjentki powinny być poddane intensywnemu nadzorowi medycznemu. Ważnym punktem tego badania jest także fakt, że wszystkie badania dotyczące oceny stopnia klinicznego zaawansowania otyłości i oceny insulinooporności oraz gospodarki lipidowej są możliwe do wykonania w warunkach ambulatoryjnych i nie wymagają specjalistycznej aparatury badawczej, co pozwala na ich szerokie stosowanie w warunkach pozaszpitalnych zarówno w gabinetach specjalistycznych, jak i przez lekarzy pierwszego kontaktu.

Celem pracy jest wyodrębnienie czynników wpływających na wystąpienie zespołu metabolicznego u osób z nadwagą i otyłością.

Analizie zostaną poddane zmiany stężeń adipokin i peptydów związanych z kontrolą łaknienia w grupach pacjentek z obecnością lub brakiem zespołu metabolicznego z różnym stopniem zaawansowania otyłości i nadwagi.

Oceniane będą także korelacje pomiędzy analizowanymi peptydami a wskaźnikami isnulinooporności, wynikami badań parametrów lipidowych i parametrami antropometrycznymi.

Badane będą także asocjacje polimorfizmów genów adiponektyny i rezystyny w odniesieniu do obecności zespołu metabolicznego u pacjentek z nadwagą lub otyłością.

Na podstawie przedstawionych powyżej założeń badawczych podjęta zostanie próba określenia ewentualnych markerów peptydowych lub genetycznych pozwalających na wyodrębnienie grupy pacjentek o podwyższonym ryzyku wystąpienia zespołu metabolicznego.

1. Ocena parametrów antropometrycznych, wskaźników gospodarki lipidowej i węglowodanowej w wybranej grupie kobiet oraz kwalifikacja ich do poszczególnych grup badanych:

a) pacjentki szczupłe, zdrowe z BMI <25 kg/m²,

b) pacjentki z nadwagą i otyłością z BMI 25-39,9 kg/m² skojarzoną z zespołem metabolicznym,

c) pacjentki z nadwagą i otyłością z BMI 25-39,9 kg/m² bez zespołu metabolicznego,

d) pacjentki z otyłością olbrzymią z BMI ≥ 40 kg/m².

2. Ocena zmian stężeń adipokin i peptydów (leptyny, adiponektyny całkowitej i wysokocząsteczkowej, wisfatyny, greliny, rezystyny) w poszczególnych badanych grupach pacjentek z nadwagą i otyłością w stosunku do grupy kontrolnej, jak również porównanie pomiędzy poszczególnymi wymienionymi powyżej badanymi grupami pacjentek.

3. Ocena zmian stężeń peptydów, adipokin i wyników badań biochemicznych pomiędzy pacjentkami z obecnością lub brakiem zespołu metabolicznego.

4. Ocena korelacji i zależności zmian stężeń adipokin w stosunku do wskaźników antropometrycznych, gospodarki lipidowej i węglowodanowej w poszczególnych badanych grupach kobiet z nadwagą i otyłością.

5. Ocena zmian częstości występowania badanych polimorfizmów genów adiponektyny i rezystyny oraz ocena ilorazu szans pomiędzy następującymi grupami kobiet:

a) pacjentki z nadwagą i otyłością skojarzoną z zespołem metabolicznym w stosunku do kobiet z nadwagą i otyłością bez zespołu metabolicznego,

b) pacjentki z nadwagą i otyłością skojarzoną z zespołem metabolicznym w stosunku do kobiet z prawidłowym BMI,

c) pacjentki z nadwagą i otyłością bez zespołu metabolicznego w stosunku do kobiet z prawidłowym BMI.

6. Próba określenia asocjacji pomiędzy zespołem metabolicznym a analizowanymi polimorfizmami.

7. Próba znalezienia markerów peptydowych i/lub genetycznych różnicujących nadwagę i otyłość skojarzoną z zespołem metabolicznym w stosunku do nadwagi i otyłości bez zespołu metabolicznego.

Badania przeprowadzono łącznie u 369 kobiet, które podzielono na następujące grupy: 34 kobiety z otyłością olbrzymią (BMI ≥ 40 kg/m²), 100 kobiet z nadwagą i otyłością i zespołem metabolicznym (BMI 25-39,9 kg/m²), 131 kobiet z nadwagą i otyłością (BMI 25-39,9 kg/m²) bez zespołu metabolicznego. Grupę kontrolną stanowiły 104 młode kobiety z prawidłową masą ciała (BMI 18-24,9 kg/m²). Wszystkie badane pacjentki były włączone do badania w trybie ambulatoryjnym.

Zespół metaboliczny rozpoznawano na podstawie kryteriów sformułowanych przez International Diabetic Federation (IDF 2005).

Nadciśnienie tętnicze definiowano wg kryteriów ESH i ESC, gdy wartości RR wynosiły ≥ 140/90 mm Hg lub gdy było ono rozpoznane już wcześniej i pacjentka otrzymywała leczenie hipotensyjne, natomiast cukrzycę typu 2 rozpoznawano zgodnie z następującymi kryteriami: w przypadku glikemii na czczo ≥ 126 mg/dl lub gdy 2 godziny po podaniu 75 g glukozy glikemia ≥ 200 mg/dl lub kiedykolwiek w ciągu doby glikemia wynosiła ≥ 200 mg/dl w osoczu krwi żylnej. Klasyfikację cukrzycy oceniano wg zaleceń Komitetu Ekspertów WHO sformułowanych w 1998 r.

Kryteria wykluczające z włączenia do badań były następujące:

1. choroby układu endokrynnego,

2. przewlekłe choroby układu oddechowego,

3. przewlekłe choroby wątroby i nerek,

4. choroby nowotworowe.

Żadna z badanych kobiet w trakcie przeprowadzonych badań nie wykazywała objawów ostrej choroby zakaźnej, jak również nie otrzymywała leków przeciwzapalnych, nie nadużywała alkoholu i nie paliła papierosów.

Protokół badań został zaakceptowany przez Komisję Bioetyczną w Centrum Medycznym Kształcenia Podyplomowego. Wszystkie osoby badane wyraziły świadomą zgodę na uczestniczenie w badaniu klinicznym i pobranie krwi.

Pomiar ciśnienia tętniczego krwi wykonano po 15 minutowym odpoczynku w pozycji siedzącej. Wzrost i wagę oraz BMI oceniano wg standardowych procedur. Obwód talii i wskaźnik talia-biodra (waist-hip ratio WHR) stosowano jako wskaźnik otyłości centralnej. Zawartość tkanki tłuszczowej oceniano metodą bioelektrycznej bioimpedancji (BIA) przy pomocy aparatu firmy Tanita.

Insulinooporność mierzono przy pomocy wskaźnika HOMA-IR (homeostasis model assesment metod), który definiowano jako: stężenie insuliny na czczo (?U/ml) X stężenie glukozy na czczo (mmol/l)/22,5.

Krew do badań pobierano rano, na czczo, po 12 godzinach od ostatniego posiłku. Bezpośrednio po pobraniu materiału próbki krwi wirowano w temperaturze +4°C i rozdzielano do 1,5 ml probówek, które przechowywano w temperaturze -70°C. Do probówek przed wirowaniem dodawano inhibitory proteaz, aprotyninę i EDTA. Próbki przeznaczone do oznaczeń peptydowych nie podlegały wcześniejszemu rozmrożeniu lub naprzemiennemu rozmrożeniu/zamrożeniu.

Profil lipidowy oraz oznaczenia poziomu glukozy wykonywano wg rutynowych standardowych procedur laboratoryjnych.

Stężenia leptyny, adiponektyny i aktywnej formy greliny w osoczu wykonano metodą radioimmunologiczną (RIA) przy pomocy zestawów firmy Linco Research o następującej czułości: 0,5 ng/ml dla leptyny, 1 ng/ml dla adiponektyny i 7,8 pg/ml dla greliny active.

Poziomy rezystyny i rozpuszczalnego receptora dla leptyny oceniano, stosując testy ELISA firmy Bio Vendor Laboratory Medicine. Czułość testów wynosiła odpowiednio 0,1 ng/ml dla rezystyny i 1,2 ng/ml dla rozpuszczalnego receptora leptytowego.

Do oznaczenia stężenia C-końcowego fragmentu wisfatyny stosowano metodę EIA (zestawy firmy Phoenix Pharmaceutical INC). Czułość testu wynosiła 0,1 ng/ml.

Insulinę oznaczano metodą IRMA zestawami firmy BioSource (czułość 1 ?U/ml).

Frakcję wysokocząsteczkową adiponektyny (HMW adiponectin) oceniono przy pomocy testu EIA firmy ALPCO o czułości 0,075 ng/ml.

Oznaczenia w/w adipokin i peptydów wykonywane były wg protokołów dołączonych do zestawów.

Zmienność wewnątrzseryjna i międzyseryjna wszystkich stosowanych do oznaczeń zestawów była mniejsza niż 10%.

Genomowe DNA było izolowane z krwi pełnej z dodatkiem EDTA przy pomocy zestawu NucleoSpin Blood Quick Pure Kit (Macherey-Nagel – Niemcy) według załączonego do zestawu protokołu.

Oznaczano następujące polimorfizmy pojedynczego nukleotydu (SNP) dla genu rezystyny: 420 C/G, 62 G/A, 537 A/C oraz następujące SNP dla genu adiponektyny: 45 T/G, 276 G/T, 11 377 C/G, 11 391 G/A. Genotypowanie wykonano przy pomocy TaqMan SNP Genotyping Assays. Reakcja PCR czasu rzeczywistego (Real Time PCR – RT-PCR) była wykonana aparatem ABI PRISM Sequence Detection System (SDS) (Applied Biosystems; Foster City, CA) w 96-dołkowych płytkach. Do każdego dołka dodawano 20 ng genomowego DNA, 1,25 ?l TaqMan SNP genotyping Assay, 12,5 ?l TaqMan Universal Master Mix (Applied Biosystems; Foster City, CA) i 9,25 ?l wody. W każdej płytce 2 dołki nie zawierały genomowego DNA. Amplifikację DNA uzyskiwano wg następującej procedury: 1 – cykl 95°C przez 10 min, a następnie 40 cykli wg schematu 92°C przez 15 sek. i 60°C przez 1 min. Rozdział poszczególnych alleli w zakresie kolejnych polimorfizmów wykonywano aparatem ABI PRISM 7000 SDS Software.

Analizę statystyczną wykonano przy użyciu pakietu STATISTICA ver 7.1 PL, ustalając poziom istotności statystycznej α = 0,05.

Normalność rozkładu w obrębie poszczególnych grup badano testami: Shapiro-Wilka oraz Kołmogorowa-Smirnowa z poprawką Lillieforsa.

Ze względu na brak normalności rozkładu danych w części badanych parametrów do weryfikacji hipotezy dotyczącej zróżnicowania więcej niż 2 grup stosowano test Kruskala-Wallisa (nieparametryczny odpowiednik analizy wariancji), a przy porównaniu dwóch grup stosowano test Manna-Whitneya (nieparametryczny odpowiednik testu t-Studenta dla prób niezależnych).

Korelację pomiędzy badanymi adipokinami: (leptyna, adiponektyna, HMW adiponektyna, rezystyna, wisfatyna) i peptydami (Grelin active) oraz wynikami badań antropometrycznych i badań biochemicznych oceniano przy użyciu korelacji Spearmana (nieparametryczny odpowiednik korelacji Pearsona).

Po zbadaniu założeń wykonano analizę kowariancji ANCOVA w badanych grupach, gdzie jako zmienną zależną analizowano adiponektynę całkowitą i wysokocząsteczkową, leptynę, rezystynę, wisfatynę i grelinę, a jako zmienną wikłającą uznano kolejno: BMI, BIA i WHR.

Wyniki badań peptydów, adipokin, wskaźników antropometrycznych i lipidowych (dane ilościowe) zostały przedstawione jako średnia ± odchylenie standardowe (SD).

Porównania częstotliwości dystrybucji genotypów poszczególnych analizowanych polimorfizmów genów adiponektyny i rezystny wykonano odpowiednio przy pomocy testu x² (w zależności od spełnienia założeń tego testu stosowano wersję standardową lub z poprawką Yates´a albo dokładny test Fishera).

Iloraz szans (OR) wraz z 95% przedziałem ufności (CI) oceniano przy pomocy kalkulatora dostępnego na http://www.hutchon.net/ConfidOR.htm. Ocenę tę przeprowadzono dla modelu dominującego, który definiowano jako heterozygoty + homozygoty recesywne vs homozygoty dominujące.

Oceniano także zgodność rozkładu genotypów poszczególnych badanych polimorfizmów z prawem Hardyego-Wienberga w grupie kontrolnej.

W celu oceny asocjacji analizowanych polimorfizmów genów adiponektyny i rezystyny z nadwagą, otyłością i zespołem metabolicznym oraz jednoczesnej oceny ilorazu szans pomiędzy poszczególnymi grupami pacjentek wykonano analizę regresji logistycznej w następujących układach:

1. Pacjentki z otyłością i nadwagą skojarzoną z zespołem metabolicznym w odniesieniu do kobiet z nadwagą i otyłością bez towarzyszącego zespołu metabolicznego.

2. Pacjentki z nadwagą i otyłością z zespołem metabolicznym w stosunku do grupy kobiet młodych z prawidłowym BMI.