Typ-2-Diabetes: Assoziationsstudie zur Identifizierung erblicher Risikofaktoren und Ermittlung mit Typ-2-Diabetes in Zusammenhang stehender parentaler Krebs-Risiken

Abstract

Der Typ-2-Diabetes wird als multifaktorielles Krankheitsbild durch die Interaktion von erblichen Merkmalen mit diversen Risikofaktoren hervorgerufen. Während Risikofaktoren wie beispielsweise Adipositas, Bewegungsmangel und Nikotinabusus weitgehend aufgeklärt sind, liegt die komplexe Genetik dieser Erkrankung noch weitgehend im Dunkeln, da bisher nur wenige und dann überwiegend bevölkerungsspezifische Suszeptibilitätsgene identifiziert werden konnten. Ziel der vorliegenden Untersuchung war die Identifikation bisher unbekannter mit Typ-2-Diabetes vergesellschafteter molekulargenetischer Marker und die Überprüfung der Relevanz von Polymorphismen in bereits bekannten Typ-2-Diabetes-Kandidatengenen in unserer Population.

Im Rahmen einer Fall-Kontroll-Studie wurde eine Typ-2-Diabetesgruppe und eine Kontrollgruppe aus Blutspendern zusammengestellt. Zur Untersuchung erblicher Faktoren für den Typ-2-Diabetes wurden ca. 1.560 genomisch-weit verteilte Polymorphismen herangezogen. Außerdem wurden fünf Polymorphismen in Typ-2-Diabetes-spezifischen Kandidatengenregionen individuell genotypisiert. Die Genotypisierung erfolgte mittels MALDI-TOF-Massenspektrometrie, wobei zum einen vier DNA-Pools gebildet und zum anderen individuelle DNA-Proben der Studienteilnehmer verwendet wurden.

Bei der Untersuchung der erblichen Faktoren für den Typ-2-Diabetes konnten aus den genomisch-weit verteilten ca. 1.560 SNPs bei den Frauen 20 und bei den Männern 5 Polymorphismen signifikant mit Typ-2-Diabetes assoziiert werden. Diese SNPs liegen in den bisher noch nicht mit Typ-2-Diabetes in Zusammenhang gesehenen Genen HLA-B, F5, KIF4A, RBPSUH, AVPR2, MFGE8, CYP1B1, ABL1, STX7, INPP5D, Q9NSQ0, Q96GB2, PABPC3, SLC6A2, FBN1, SLC6A5, O95784, Q9NUS7, BLZF1, FADD, C21ORF56. Für drei dieser SNPs, die in den Genen FADD, BLZF1 und C21ORF56 lagen, sind falsch positive Ergebnisse unwahrscheinlich, weil sowohl bei den Frauen als auch bei den Männern signifikante Ergebnisse vorliegen. Falsch positive Effekte sind auch beim Gen RBPSUH unwahrscheinlich, da hier beide analysierten SNPs bei weiblichen Studienteilnehmern eine statistische Signifikanz aufwiesen.

An einer Auswahl von 5 Polymorphismen wurde getestet, ob bisher beschriebene Typ-2-Diabetes-Kandidatengene auch in unserer Population mit einem erhöhten Risiko für diese Erkrankung vergesellschaftet sind. Bei der individuellen Genotypisierung dieser SNPs identifizierten wir Assoziationen in den Genen PRAX-1 und PPARG. Beim Gen PRAX-1 war das häufiger vorkommende T-Allel (A1) bei Frauen mit einem 10,2fachen Risiko für Typ-2-Diabetes assoziiert. Das prozentual häufigere G-Allel (A1) des 1.715 Basenpaare vom Pro12Ala-Polymorphismus entfernten intronischen SNPs des Gens PPARG zeigte ein 2,7fach mit Typ-2-Diabetes assoziiertes Risiko unabhängig vom Geschlecht. PRAX1 und PPARG konnten somit als Kandidatengene für den Typ-2-Diabetes bestätigt werden.

Ein weiterer in dieser Arbeit untersuchter Aspekt war der Zusammenhang zwischen Typ-2-Diabetes und Krebserkrankungen. Bei Typ-2-Diabetikern wurden in mehreren Studien erhöhte Raten an verschiedenen Krebserkrankungen beobachtet. Zum Teil konnte aber auch ein protektiver Effekt des Typ-2-Diabetes auf bestimmte Krebserkrankungen nachgewiesen werden. Dabei könnten erbliche Faktoren eine bedeutsame Rolle zu spielen. Dieser Zusammenhang sollte durch die Untersuchung der Krebsinzidenzen der Eltern der hier untersuchten, vergleichsweise großen Patienten- und Kontrollkollektive weiter aufgeklärt werden. Mithilfe anamnestischer Angaben wurde festgestellt, ob in der Gruppe der Eltern der Typ-2-Diabetes-Patienten unterschiedliche Inzidenzen von Krebserkrankungen nachweisbar waren. Da die Gruppe der Typ-2-Diabetiker bei Aufnahme in die Studie im Durchschnitt ca. 14 Jahre älter war, wurden höhere Krebs-Inzidenzen in der Gruppe deren Eltern in dieser Arbeit lediglich beschrieben aber nicht weiter interpretiert. Dagegen sind die erniedrigten Prävalenzen von Cervixkarzinomen bei den Müttern und Prostatakarzinomen bei Vätern der Typ-2-Diabetiker besonders zuverlässig interpretierbar. Der protektive Effekt des Typ-2-Diabetes auf die Entstehung von Cervixkarzinomen ist dabei eine neue Erkenntnis, die in der Literatur noch nicht beschrieben wurde. Mit dieser Studie konnte gezeigt werden, dass Väter von Patientinnen und Patienten mit Typ-2 Diabetes seltener an Prostatakarzinomen erkrankten. Bekannt war, dass Typ-2-Diabetiker selbst seltener an diesem bösartigen Tumor litten. Unsere Daten legen deshalb nahe, dass auch erbliche Faktoren an diesem risikoerniedrigenden Effekt der Typ-2-Diabetes-Erkrankung auf das Prostatakarzinom beteiligt sind.

Type 2 diabetes as a multifactorial disease is caused by the interaction of hereditary traits with several risk factors. Whereas risk factors as adiposity, lack of exercise and abuse of nicotine are clarified to a large extend, details of the complex genetics of this disease are still unknown, since only few and predominantly population-specific susceptibility genes have been identified so far. The purpose of this study was the identification of still unknown type 2 diabetes associated molecular genetic markers and the verification of the relevance of polymorphisms in already identified candidate genes for type 2 diabetes in our population.

Based on a case-control-study a group of type 2 diabetic patients and controls consisting of blood donors were assorted. For the research of hereditary risk factors for type 2 diabetes approximately 1.560 genome wide distributed polymorphisms were analysed. In addition, five polymorphisms in candidate gene regions specific for type 2 diabetes were individually genotyped. The genotyping was performed by MALDI-TOF-Massspectrometry, where four DNA-pools were built and also individual DNA-samples of the participants were used.

The analysis of hereditary risk factors for type 2 diabetes revealed that, out of 1.560 genome wide distributed SNPs, 20 SNPs in female participants and 5 in male were significantly associated with type 2 diabetes. These SNPs are located in the so far not with type 2 diabetes related genes HLA-B, F5, KIF4A, RBPSUH, AVPR2, MFGE8, CYP1B1, ABL1, STX7, INPP5D, Q9NSQ0, Q96GB2, PABPC3, SLC6A2, FBN1, SLC6A5, O95784, Q9NUS7, BLZF1, FADD, C21ORF56. For three of these SNPs located in the genes FADD, BLZF1 and C21ORF56 false positive results are unlikely as significant results were found in both female and male. False positive results are also unlikely for the gene RBPSUH since both SNPs were significantly associated in the female group.

In a selection of 5 polymorphisms we tested if already well-known type 2 diabetes candidate genes were associated with a higher risk for this disease in our population. By individual genotyping of these SNPs we identified associations in the genes PRAX-1 and PPARG. Concerning the gene PRAX-1, the more frequent T-allele (A1) was associated with a 10,2 times higher risk for type 2 diabetes in women. The more frequent G-allele (A1) of the 1.715 base pairs of the Pro12Ala-polymorphism distant intronic SNP of the gene PPARG showed a 2,7 times higher risk for type 2 diabetes independent of gender. Therefore, PRAX1 and PPARG could be verified as candidate genes for type 2 diabetes.

Another aspect of this study was the analysis of correlation between type 2 diabetes and cancer. In different studies type 2 diabetic patients showed higher rates of diverse cancer diseases. Also a protective effect of type 2 diabetes on some cancer diseases was demonstrated. Thereby, hereditary factors may play an important role. In our study this coherence was tested by the analysis of cancer incidences of the parents of the comparatively large collectives of patients and controls. Based on anamnestic data we determined whether the parents of type 2 diabetic patients showed different incidences of cancer diseases. Since the type 2 diabetic patients were 14 years older on average, higher incidences of cancer diseases in their parents were only described but not interpreted. In contrast lower prevalences of carcinoma of cervix uteri and prostate cancer of the parents of type 2 diabetic patients are highly reliable. The protective effect of type 2 diabetes on the genesis of carcinoma of cervix uteri was not described in the literature before. In this study we showed that fathers of type 2 diabetic patients had a significant lower percentage of prostate cancers. For type 2 diabetic patients a lower risk for this tumor was described in the literature so far. Our data therefore suggest that hereditary factors are also involved in the risk-reducing effect of type 2 diabetes on prostate cancer.