Non - alcoholic fatty liver disease: role of genetic and environmental factors

Abstract

Aims and Objectives: Non-alcoholic fatty liver disease (NAFLD) is a complex disease, resulting from a variety of genetic and environmental factors. The aim of this Doctoral dissertation was to figure out the role of these factors in NAFLD odds and in common NAFLD-related biomarkers in a Greek sample. The study sample consisted of 351 non-related individuals, 134 NAFLD patients and 217 controls. Disease was diagnosed by liver ultrasound and by exclusion of other factors of liver disease. Subjects were clinically assessed and interviewed for their dietary and lifestyle factors. Food groups were extracted from a 172 food-item food-frequency questionnaire (FFQ) and four dietary patterns were derived by factor analysis. Regarding the genetic background of the disease, four well-replicated loci were selected. Genotypes for PNPLA3 rs738409, TM6SF2 rs58542926, GCKR rs780094 and MBOAT7 rs641738 were extracted from a genome-wide single nucleotide polymorphism (SNP) database. Main Results: We replicated the effect of previously reported contributors to NAFLD likelihood in this Greek sample, including PNPLA3 genotype. Carrying one copy of the rs738409 was associated with 2.28U/L higher alanine transaminase (ALT), 0.08% higher glycated haemoglobin (HbA1c) levels and 0.08U/L lower aspartate transaminase (AST) to ALT ratio compared to non-carriers, independent of age, gender, BMI & NAFLD status. Carrying one copy of rs780094 was associated with 1.45U/L higher AST levels and one copy of rs58542926 with increased gamma-glutamyltransferase (gamma-GT) levels by 7.89U/L compared to non-carriers, after adjusting for the same confounding factors. Fish, fatty fish and nuts intakes were associated with decreased odds of developing NAFLD, whereas refined starchy foods, fast food, sweet spreads and sugar, sauces and fried food increased the odds of NAFLD, independent of confounding factors. Individuals in the highest quartile of a “Fast-food type” pattern compared to the lowest had 3.9 times higher odds for NAFLD, after adjusting for confounding factors (p=0.003). Furthermore, individuals in the 2nd quartile of a “Unsaturated fatty acids” pattern had 55.7% reduced risk of developing the disease compared to those in the 1st quartile, after adjusting for confounding factors (p=0.039). Greater adherence to the “Fast-food type” pattern was associated with higher levels of CRP and uric acid, whereas greater adherence to a “Prudent” dietary pattern was negatively associated with TG and uric acid levels, after adjusting for confounding factors. A 1-unit increase of the “Unsaturated FA” pattern score was significantly associated with lower levels of insulin and HOMAIR, independent of confounding factors. Starting smoking one year later significantly decreased NAFLD odds by 9.5%, whereas daily television (TV) viewing duration was positively associated with AST, FBG and CRP levels, independent of age, gender, BMI and NAFLD status. Sleep duration was not associated with the disease or any disease parameter. Remarkably, it was found that fish and fatty fish intake confers susceptibility to carriers of the TM6SF2 polymorphism and significantly increases NAFLD odds by 50.3% and 69.3% compared to non-carriers, respectively, after adjusting for age, gender, energy intake, pack-years, PAL, rs58542926 and fish/fatty fish consumption. Moreover, a significant interaction between rs58542926 and the “Prudent” dietary pattern was observed regarding serum triglycerides levels (betainteraction =20.53, p=7.1E-4), independent of age, gender, energy intake, NAFLD status, rs58542926 and the “Prudent” dietary pattern. An additive effect of GCKR rs780094 and TV viewing on AST levels was identified (betainteraction= 1.079, p=6.3E-4), independent of confounding factors.Conclusions: Widely replicated regarding NAFLD genetic polymorphisms alter the effect of environmental factors, such as diet, smoking and physical activity on liver health. The novel findings of this Doctoral dissertation provide further rationale on the need for personalized nutritional advice, based on the genetic makeup of NAFLD patients.

Σκοπός της μελέτης: Η μη-αλκοολική νόσος του λιπώδους ήπατος (ΝAFLD) είναι μία νόσος με σύνθετη αιτιολογία, η οποία αποδίδεται σε ποικιλία γενετικών και περιβαλλοντικών παραγόντων. Σκοπός της παρούσας Διδακτορικής διατριβής ήταν η διερεύνηση του ρόλου των παραγόντων αυτών στην πιθανότητα εμφάνισης ΝAFLD καθώς και σε κοινούς βιοδείκτες που σχετίζονται με την παθογένεια της νόσου. Το δείγμα της μελέτης αποτελείτο από 351 μη-σχετιζόμενα άτομα, 134 ασθενείς με ΝAFLD και 217 μάρτυρες. Η διάγνωση της νόσου έγινε με υπερηχογράφημα ήπατος και έπειτα από αποκλεισμό άλλων αιτιών παρουσίας της νόσου. Πραγματοποιήθηκε κλινική αξιολόγηση των συμμετεχόντων, καθώς και λήφθηκαν δεδομένα σχετικά με τις διατροφικές τους συνήθειες και τον τρόπο ζωής τους μέσω συνέντευξης. Από ένα ερωτηματολόγιο συχνότητας κατανάλωσης 172 τροφίμων, έγινε εξαγωγή των ομάδων τροφίμων καθώς και 4 διατροφικών προτύπων μέσω ανάλυσης παραγόντων. Όσον αφορά στα γενετικά δεδομένα, οι 4 ευρέως επαληθευμένoι ως προς τη ΝAFLD πολυμορφισμοί γονιδίων επιλέχτηκαν από μία βάση 300,000 πολυμορφισμών: PNPLA3 rs738409, TM6SF2 rs58542926, GCKR rs780094 και MBOAT7 rs641738. Κύρια αποτελέσματα: Σε αυτό το δείγμα Ελληνικού πληθυσμού, επαληθεύσαμε την επίδραση γνωστών παραγόντων από τη διεθνή βιβλιογραφία στην πιθανότητα εμφάνισης της νόσου, συμπεριλαμβανομένου του PNPLA3 γονοτύπου. Η παρουσία ενός αντιγράφου του rs738409 συσχετίστηκε με 2,28U/L υψηλότερα επίπεδα ALT, 0,08% υψηλότερα επίπεδα HbA1c και 0,08U/L χαμηλότερo λόγο AST/ALT, συγκριτικά με τους μη-φορείς, ανεξάρτητα από την ηλικία, το φύλο, τον δείκτη μάζας σώματος (ΔΜΣ) και την παρουσία νόσου. Η παρουσία ενός αντιγράφου του rs780094 συσχετίστηκε με 1,45U/L υψηλότερα επίπεδα AST, ενώ η παρουσία ενός αντιγράφου του rs58542926 με αυξημένα επίπεδα γ-γλουταμυλτρανσφεράσης κατά 7,89U/L, συγκριτικά με τους μη-φορείς, ανεξάρτητα από τους ίδιους συγχυτικούς παράγοντες. Η κατανάλωση ψαριών, λιπαρών ψαριών και ξηρών καρπών συσχετίστηκε με μειωμένες πιθανότητες εμφάνισης της νόσου, ενώ η κατανάλωση επεξεργασμένων δημητριακών, γρήγορου φαγητού, γλυκών αλοιφών και ζάχαρης, σαλτσών και τηγανιτών τροφίμων αύξησαν τις πιθανότητες παρουσίας ΝAFLD, ανεξάρτητα από συγχυτικούς παράγοντες. Συμμετέχοντες που ανήκαν στο ανώτερο τεταρτημόριο κατανάλωσης ενός «Τύπου γρήγορου φαγητού» προτύπου είχαν 3,9 φορές υψηλότερη πιθανότητα εμφάνισης της νόσου συγκριτικά με εκείνους του κατώτερου τεταρτημορίου, ανεξάρτητα από συγχυτικούς παράγοντες (p=0.003). Επιπλέον, άτομα του 2ου τεταρτημορίου ενός «πλούσιου σε ακόρεστα λιπαρά οξέα» προτύπου είχαν μειωμένο κίνδυνο εμφάνισης της νόσου συγκριτικά με εκείνα του 1ου, μετά από διόρθωση για συγχυτικούς παράγοντες (p=0.039). Υψηλότερη προσκόλληση στο «Τύπου γρήγορου φαγητού» πρότυπο συσχετίστηκε με υψηλότερα επίπεδα CRP και ουρικού οξέος, ενώ υψηλότερη προσκόλληση σε ένα «Συνετό» διατροφικό πρότυπο συσχετίστηκε αρνητικά με τα επίπεδα τριγλυκεριδίων και ουρικού οξέος, ανεξάρτητα από συγχυτικούς παράγοντες. Αύξηση του σκορ για το «πλούσιο σε ακόρεστα λιπαρά οξέα» πρότυπο κατά μία μονάδα συσχετίστηκε με χαμηλότερα επίπεδα ινσουλίνης και HOMAIR, μετά από διόρθωση για συγχυτικούς παράγοντες. Η καθυστέρηση της έναρξης καπνίσματος κατά ένα χρόνο μείωσε στατιστικά σημαντικά της πιθανότητες εμφάνισης της νόσου κατά 9,5%, ενώ ο χρόνος που δαπανάται καθημερινά στην τηλεόραση συσχετίστηκε θετικά με τα επίπεδα AST, CRP και γλυκόζης νηστείας, έπειτα από διόρθωση για ηλικία, φύλο, ΔΜΣ και παρουσία ΝAFLD. Δε βρέθηκε κάποια συσχέτιση της διάρκειας του ύπνου με τη νόσο ή παραμέτρους αυτής. Παρατηρήθηκε ότι η κατανάλωση ψαριών και λιπαρών ψαριών αυξάνει σημαντικά τις πιθανότητες εμφάνισης της νόσου κατά 50,3% και 69,3%, αντίστοιχα, στους φορείς του TM6SF2 πολυμορφισμού συγκριτικά με τους μη φορείς, ανεξάρτητα από την ηλικία, το φύλο, την ενεργειακή πρόσληψη, τα πακετο-έτη, το επίπεδο φυσικής δραστηριότητας, του rs58542926 και της κατανάλωσης ψαριών/λιπαρών ψαριών. Επιπλέον, παρατηρήθηκε μία σημαντική αλληλεπίδραση μεταξύ του TM6SF2 rs58542926 και του διατροφικού προτύπου «Συνετό» σε σχέση με τα επίπεδα τριγλυκεριδίων ορού (betainteraction=20,53, p=7,1E-4), ανεξάρτητα από την ηλικία, το φύλο, την ενεργειακή πρόσληψη, την παρουσία ΝAFLD, του TM6SF2 πολυμορφισμού και της κατανάλωσης του προτύπου. Τέλος, παρατηρήθηκε μία αθροιστική επίδραση του GCKR rs780094 και του χρόνου παρακολούθησης τηλεόρασης στα επίπεδα AST (betainteraction= 1.079, p=6.3E-4), ανεξάρτητα από συγχυτικούς παράγοντες.Συμπεράσματα: Ευρέως επαληθευμένοι πολυμορφισμοί γονιδίων σχετικά με το ρόλο τους στη ΝAFLD τροποποιούν την επίδραση περιβαλλοντικών παραγόντων, όπως η δίαιτα, το κάπνισμα και η φυσική δραστηριότητα στην υγεία του ήπατος. Tα πρωτοπόρα ευρήματα της Διδακτορικής αυτής διατριβής προσφέρουν περαιτέρω στοιχεία σχετικά με την ανάγκη παροχής εξατομικευμένων διατροφικών συμβουλών, με βάση τη γενετική σύσταση των ασθενών με ΝAFLD.