Advanced

Search for Type 2 Diabetes Susceptibility Genes Using Multiple Approaches

Lindgren, Cecilia LU (2002)
Abstract (Swedish)
Popular Abstract in Swedish

Typ 2 diabetes (även kallat sockersjuka eller åldersdiabetes) är en av våra vanligaste förekommande folksjukdomar och ungefär 5% av alla människor beräknas ha sjukdomen. Typ 2 diabetes karakteriseras av kroniskt förhöjda blodsocker-nivåer som orsakas dels av en oförmåga hos insulin att befrämja blodsockerupptag i dess målvävnader, fett och muskel, och dels av en oförmåga hos bukspottkörteln att svara på detta med en ökad inulinproduktion. Orsakerna till varför vissa människor utvecklar diabetes medan andra inte gör det är inte kända, men mycket tyder på att typ 2 diabetes är en ärftlig sjukdom med ett komplext nedärvnings mönster. Även om det finns en tydlig genetisk komponent, krävs oftast en... (More)
Popular Abstract in Swedish

Typ 2 diabetes (även kallat sockersjuka eller åldersdiabetes) är en av våra vanligaste förekommande folksjukdomar och ungefär 5% av alla människor beräknas ha sjukdomen. Typ 2 diabetes karakteriseras av kroniskt förhöjda blodsocker-nivåer som orsakas dels av en oförmåga hos insulin att befrämja blodsockerupptag i dess målvävnader, fett och muskel, och dels av en oförmåga hos bukspottkörteln att svara på detta med en ökad inulinproduktion. Orsakerna till varför vissa människor utvecklar diabetes medan andra inte gör det är inte kända, men mycket tyder på att typ 2 diabetes är en ärftlig sjukdom med ett komplext nedärvnings mönster. Även om det finns en tydlig genetisk komponent, krävs oftast en samverkan med ofördelaktiga miljö-faktorer för att sjukdomen skall bryta ut. Ett antal olika varianter i ett flertal gener bidrar antagligen till sjukdomsutvecklingen, men vilka dessa är är fortfarande till stora delaren obesvarad fråga. Målet med studierna i denna avhandling har varit att identifiera gener och varianter i dessa som bidrar till utvecklingen av typ 2 diabetes med hjälp av olika laborativa och statistiska metoder.



Studie 1. I denna studie valde vi att titta på 58 familjer med flera individer med typ 2 diabetes. Alla familjerna kommer från Botnia regionen på Finlands västkust. Orsaken till att vi valde familjer från just detta område är att det är ett område som varit relativt isolerat bl.a. på grund av att befolkningen är en svensktalande minoritet. Vi genotypade microsatelliter över hela genomet för att påvisa genetisk variation och med hjälp av denna variation kunde vi spåra hur kromosomerna och olika delar av dessa nedärvts i familjerna. Sedan undersökte vi om någon del av någon kromosom nedärvs oftare med sjukdomen i dessa familjer än förväntat, beroende på att kromosomdelen innehåller en gen som ökar risken för typ 2 diabetes. Våra resultat pekar på tre regioner på kromosomerna 9, 12 och 17 som kan innehålla gener som har varianter som bidrar till sjukdomsutvecklingen. Flera andra grupper har resultat som liknar våra i dessa regioner och sammantaget är de alla tre goda kandidat-områden för typ 2 diabetes gener.



Studie 2, är en uppföljning på studie 1 där vi gick in i en av de tre kandidat regionerna och letade efter gener som, på grund av deras lokalisering i genomet och pg.a. publicerade data som stödde att de kunde vara av betydelse för utvecklingen av typ 2 diabetes. En kandidat gen ANXA1, kodar för ett protein annexin I som kan spela en möjlig roll för att medierar insulinets effekt i celler i insöndringen av insulin från bukspottkörteln. Vi fann 5 stycken varianter vilka vi därefter testade i typ 2 diabetiker och friska kontrollindivider. Ingen av varianterna visade någon sådan association till typ 2 diabetes och vi drog slutsatsen att ANXA1 inte bidrog till sjukdomsutveckling.



I studie 3 använde vi oss av samma metod som i studie 1 men vi valde att titta på familjer med patienter som har tidigt debuterande diabetes. Tanken bakom detta är att man har högre genetisk komponent om man har tidigt debuterande sjukdom. Vi undersökte först hur många av våra familjer som hade varianter som är kända för att orsaka tidigt debuterande diabetes, så kallade MODY och MIDD diabetesformer. Av de 29 familjer vi valt ut för denna studie hade 7 familjer patienter med varianter i gener som orsakar MODY eller MIDD. Därefter genotypade vi alla patienter på samma sätt som i studie 1 och använde oss av olika statistiska metoder för att finna ytterligare kromosom regioner som kunde innehålla gener som ökar risken för diabetes. Vi fann att områden på kromosomerna 1, 20 och 22 som eventuellt kan innehålla genvarianter som ökar risken för tidigt debuterande diabetes. I studie 4, använde vi oss av en annan metod för identifieringen av gener som kan vara inblandade i uppkomsten eller upprätthållandet av typ 2 diabetes. Vi undersökte muskel prover från friska kontroll individer och individer med förhöjda blodsockervärden. Från dessa muskel prover extraherade vi RNA d.v.s. avskrifter av DNA (arvsamassan), som kodar för proteiner. Mängden RNA kan ses som ett mått på hur mycket eller lite proteiner av ett visst slag som kommer att produceras i cellen. Tanken var att om man kan identifiera gener som finns i ökad eller minskad mängd i vävnad i individer med diabetes jämfört med i prover från friska personer kan detta bero på att de generna är inblandade i de processer som leder till diabetes. Vi identifierade c.a. 200 vars uttryck skiljde sig mellan personer med förhöjt och normalt blodsocker och dessa gener kan alla ses som kandidatgener för typ 2 diabetes. Vi kan inte avgöra om de här generna uttrycks i högre grad på grund av bakomliggande genetiska orsaker eller om deras högre uttryck beror på de metaboliska förändringar som karakteriserar typ 2 diabetes. För att svara på den frågan, undersökte vi muskel prover från enäggstvillingar som hade olika blodsockervärden. Tanken var att om genuttrycket för en gen är det samma i båda tvillingarna är uttrycket genetiskt reglerat och om det skiljer sig åt styrs det av att de har olika blodsockervärden och vi hittade 4 sådana gener.



Sammanfattning och slutsatser 1. Vi har identifierat tre regioner som potentiellt innehåller en eller flera gener som bidrar till typ 2 diabetes på kromosomerna 9, 12 och 17. 2. I den identifierade regionen på kromosom 9 finns genen som kodar för annexin I, ANXA1; vi har uteslutit den som orsak till typ 2 diabetes. 3. I familjer med tidigt debuterande diabetes (som förväntas ha större genetisk risk) identifierade vi tre kromosom-regioner, 1, 20 och 22, som kan innehålla en eller flera gener som bidrar till tidigt debuterande diabetes. 4. Baserat på ett olika genuttryck i individer med förhöjda blodsockervärden jämfört med friska kontrollindivider har vi identifierat 200 gener som kan vara av betydelse för uppkomst av typ 2 diabetes och insulinresistens i muskel. Undersökning av monozygota twillingar med olika blodsocker värden visade att i 4 fall av dessa gener kunde genuttrycket i muskel eventuellt vara genetiskt förutbestämt. (Less)
Abstract
Type 2 diabetes mellitus is a multifactorial disorder characterized by chronic hyperglycemia resulting from pancreatic dysfunction and insulin resistance. It is a common disorder with a complex pattern of inheritance, likely to reflect the influence of multiple genetic and environmental factors on the diabetes risk. The aim of thesis was to identify genetic risk factors for type 2 diabetes. In a genome wide scan, we identified three putative type 2 diabetes susceptibility loci on chromosomes 9p13-q21, 12q24 and 17p12-q12. Five SNPs in ANXA1, on chromosome 9q21 were identified and tested for association to type 2 diabetes in using the TDT. As no significant association with diabetes was observed, we concluded that the gene is unlikely to be... (More)
Type 2 diabetes mellitus is a multifactorial disorder characterized by chronic hyperglycemia resulting from pancreatic dysfunction and insulin resistance. It is a common disorder with a complex pattern of inheritance, likely to reflect the influence of multiple genetic and environmental factors on the diabetes risk. The aim of thesis was to identify genetic risk factors for type 2 diabetes. In a genome wide scan, we identified three putative type 2 diabetes susceptibility loci on chromosomes 9p13-q21, 12q24 and 17p12-q12. Five SNPs in ANXA1, on chromosome 9q21 were identified and tested for association to type 2 diabetes in using the TDT. As no significant association with diabetes was observed, we concluded that the gene is unlikely to be a type 2 diabetes susceptibility gene. We also investigated the contribution of known and unknown genetic causes in families enriched with early onset diabetes. We found that about 25% of diabetes in our families could be explained by known genetic variants. In a subsequent genome wide scan we found three putative EOD susceptibility loci on chromosomes 1p31.11, 20q11 and 22q11-13. We also looked at gene expression profiles from skeletal muscle biopsies from subjects with normal glucose tolerance compared to individuals with hyperglyceamia as well as biopsies taken before and after an euglycemic hyperinsulinemic clamp using microarrays. We identified 131 genes that show differential expression (SNR > 2) between the glycemic stages and 86 genes that show differential expression as an acute insulin response. In summary, we have identified several putative diabetes susceptibility loci and genes. In light of the large number of genetic markers available, along with new knowledge about the haplotype structure of the genome, we plan to further examine these loci and genes with extensive LD mapping in an attempt to identify and confirm genetic causes for type 2 diabetes mellitus. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
author
opponent
  • Professor Peltonen, Leena, University of Helsinki, Finland, and University of California, Los Angeles, California, USA
organization
publishing date
type
Thesis
publication status
published
subject
keywords
single nucleotide polymorphism (SNP), transmission-disequilibrium test (TDT), genetic variation, single strand conformational polymorphism (SSCP), gene expression, insulin, glucose, genome-wide scan, linkage, genetic association, Type 2 diabetes, early onset diabetes (EOD), sekretion, diabetologi, Endokrinologi, diabetology, Endocrinology, secreting systems, signal-to-noise ratio (SNR)
pages
168 pages
publisher
Cecilia Lindgren, UMAS ing. 46, 205 02 Malmö, Sweden,
defense location
Medical Research Center (Jubileumsaulan), Malmö University Hospital
defense date
2002-02-22 09:15
ISBN
91-628-5043-1
language
English
LU publication?
yes
id
7a7d51bb-efef-431b-859f-9c192dfe59b2 (old id 464318)
date added to LUP
2007-10-02 14:13:32
date last changed
2016-09-19 08:45:08
@phdthesis{7a7d51bb-efef-431b-859f-9c192dfe59b2,
  abstract     = {Type 2 diabetes mellitus is a multifactorial disorder characterized by chronic hyperglycemia resulting from pancreatic dysfunction and insulin resistance. It is a common disorder with a complex pattern of inheritance, likely to reflect the influence of multiple genetic and environmental factors on the diabetes risk. The aim of thesis was to identify genetic risk factors for type 2 diabetes. In a genome wide scan, we identified three putative type 2 diabetes susceptibility loci on chromosomes 9p13-q21, 12q24 and 17p12-q12. Five SNPs in ANXA1, on chromosome 9q21 were identified and tested for association to type 2 diabetes in using the TDT. As no significant association with diabetes was observed, we concluded that the gene is unlikely to be a type 2 diabetes susceptibility gene. We also investigated the contribution of known and unknown genetic causes in families enriched with early onset diabetes. We found that about 25% of diabetes in our families could be explained by known genetic variants. In a subsequent genome wide scan we found three putative EOD susceptibility loci on chromosomes 1p31.11, 20q11 and 22q11-13. We also looked at gene expression profiles from skeletal muscle biopsies from subjects with normal glucose tolerance compared to individuals with hyperglyceamia as well as biopsies taken before and after an euglycemic hyperinsulinemic clamp using microarrays. We identified 131 genes that show differential expression (SNR > 2) between the glycemic stages and 86 genes that show differential expression as an acute insulin response. In summary, we have identified several putative diabetes susceptibility loci and genes. In light of the large number of genetic markers available, along with new knowledge about the haplotype structure of the genome, we plan to further examine these loci and genes with extensive LD mapping in an attempt to identify and confirm genetic causes for type 2 diabetes mellitus.},
  author       = {Lindgren, Cecilia},
  isbn         = {91-628-5043-1},
  keyword      = {single nucleotide polymorphism (SNP),transmission-disequilibrium test (TDT),genetic variation,single strand conformational polymorphism (SSCP),gene expression,insulin,glucose,genome-wide scan,linkage,genetic association,Type 2 diabetes,early onset diabetes (EOD),sekretion,diabetologi,Endokrinologi,diabetology,Endocrinology,secreting systems,signal-to-noise ratio (SNR)},
  language     = {eng},
  pages        = {168},
  publisher    = {Cecilia Lindgren, UMAS ing. 46, 205 02 Malmö, Sweden,},
  school       = {Lund University},
  title        = {Search for Type 2 Diabetes Susceptibility Genes Using Multiple Approaches},
  year         = {2002},
}