DOI: https://doi.org/10.1007/s11259-025-10700-4
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40035963
تاريخ النشر: 2025-03-04
المؤلف: Salah Aldin Mousa Basha وآخرون
الموضوع الرئيسي: الطب البيطري والجراحة
نظرة عامة
تناقش هذه الفقرة الطبيعة متعددة العوامل للسمنة، مع التأكيد على التفاعل بين التأثيرات الجينية والبيئية. تبرز أن بعض سلالات القطط تظهر استعدادًا أكبر للسمنة، مما يشير إلى وجود عنصر جيني (تشاندلر وآخرون 2017). تشير الأبحاث الحديثة إلى أن السمنة تنشأ من تفاعل هذه العوامل الجينية مع الظروف البيئية (جيرجين وآخرون 2023).
تم تحديد الجينات الرئيسية في دراسات الارتباط الجينومي الشامل لدى البشر، مثل MC4R و BDNF و LEP و LEPR و FTO، والتي تُلاحظ لارتباطها بمخاطر السمنة (واردل وآخرون 2008؛ دالاجليو وآخرون 2012؛ فاروق وآخرون 2021). على وجه الخصوص، يلعب مستقبل الميلانوكورتين-4 (MC4R) وعامل التغذية العصبية المشتق من الدماغ (BDNF) أدوارًا حاسمة في مسار اللبتين-بروأوبيوميلانوكورتين، وهو أمر حيوي للحفاظ على توازن الطاقة وتنظيم الأيض (فاروق وآخرون 2021). بالإضافة إلى ذلك، تم تحديد تباين غير متجانس (c.92 C > T، بروتين-31ليوسين) في جين MC4R القطط، مع آثار لفهم السمنة في القطط المصابة بالسكري.
مقدمة
تتناول مقدمة ورقة البحث المشكلة المتزايدة للسمنة في القطط المنزلية، وخاصة بين الأفراد المعقمين ومتوسطي العمر. تُعرف السمنة بأنها وزن الجسم الذي يتجاوز 30% من الوزن المثالي، وترتبط بمختلف الاضطرابات الأيضية والسريرية، بما في ذلك مقاومة الأنسولين، داء السكري، العرج، وأمراض الجلد (هولمكجار وبيورنفاد، 2014؛ ألماني، 2006). ومن المقلق، أن دراسة في الولايات المتحدة كشفت أن ثلث القطط والكلاب المنزلية تُصنف على أنها زائدة الوزن، وهي حالة تُعزى إلى إبعادها عن المواطن الطبيعية (تشاندلر وآخرون، 2017).
تسلط الورقة الضوء على جانب جيني محدد من السمنة، مشيرة إلى أن الأفراد المتجانسين مع تعدد الأشكال الجيني c.92 C > T يظهرون انتشارًا بنسبة 55% بين القطط الزائدة الوزن. تم تحديد هذا الأليل C كعامل خطر محتمل للسمنة في القطط المصابة بالسكري (فوركادا وآخرون، 2014). تهدف الدراسة الحالية إلى تحديد متغيرات جديدة في جين MC4R القطط بين القطط المختلطة والقطط ذات السلالات المعروفة في تركيا، إلى جانب تعدد الأشكال الجيني c.92 C > T، واستكشاف العلاقة بين هذه المتغيرات الجينية ودرجة حالة الجسم ومؤشر كتلة الجسم.
الطرق
توضح فقرة “المواد والطرق” تصميم التجربة والإجراءات المستخدمة في الدراسة. تفصل المواد المحددة المستخدمة، بما في ذلك أي مواد كيميائية، معدات، وعينات بيولوجية، مما يضمن إمكانية تكرار التجارب. تشمل المنهجية التقنيات المطبقة لجمع البيانات وتحليلها، مثل الأساليب الإحصائية، بروتوكولات التجارب، وأي أدوات حاسوبية مستخدمة.
بالإضافة إلى ذلك، قد تصف الفقرة الضوابط والمتغيرات التي تم أخذها في الاعتبار في التجارب، فضلاً عن المعايير لاختيار العينات أو الموضوعات. تعتبر هذه المقاربة الشاملة ضرورية للتحقق من النتائج وضمان أن تكون النتائج موثوقة وقابلة للتطبيق في السياق الأوسع لسؤال البحث.
النتائج
في هذه الدراسة، تم تحديد ستة تعدد أشكال نوكليوتيد مفردة (SNPs) في جين MC4R القطط، تم الإبلاغ عن أربعة منها لأول مرة. تم تسجيل التعددات الجينية في الأرشيف الأوروبي للتنوع تحت معرف مشروع PRJEB72817. من بين هذه، كانت ثلاثة SNPs غير متجانسة: rs783632116 (T/C)، مما يؤدي إلى استبدال ليوسين31 بروتين (L31P)؛ ss11356259660 (A/G)، مما يؤدي إلى استبدال ألانين68 ثريونين (A68T)؛ و ss11356259661 (G/A)، مما يسبب استبدال حمض الجلوتاميك100 ليسين (E100K). توقعت تحليلات المعلوماتية الحيوية باستخدام PolyPhen-2 و PANTHER أن يكون L31P غير ضار، بينما A68T يُحتمل أن يكون ضارًا، وأظهرت E100K نتائج متضاربة بين الأداتين.
كما قيمت الدراسة العلاقة بين هذه SNPs والسمنة في القطط، كاشفة عن ارتباط كبير بين SNP rs783632116 والسمنة. كانت درجة حالة الجسم المتوسطة للقطط السمنة 8.27، مقارنة بـ 4.2 للقطط غير السمنة. أشارت تحليلات الانحدار إلى أن SNPs rs783632116 و ss11356259660 و ss11356259661 كانت مرتبطة بشكل كبير بمؤشر كتلة الجسم الدهني (fBMI). على وجه الخصوص، ارتبط النمط الجيني CC لـ rs783632116 بمؤشر كتلة الجسم الدهني أعلى مقارنة بالنمط الجيني TT، بينما كانت الأنماط الجينية المتغايرة GA لـ ss11356259660 و ss11356259661 مرتبطة بمؤشر كتلة الجسم الدهني أعلى من الأنماط الجينية المتجانسة GG الخاصة بها، مما يشير إلى أن الأليل C لـ rs783632116 هو أليل خطر، بينما الأنماط الجينية المتجانسة من النوع البري لـ SNPs الأخيرة توفر حماية.
المناقشة
تسلط فقرة المناقشة في الدراسة الضوء على الأبحاث المحدودة حول جين مستقبل الميلانوكورتين-4 (MC4R) في القطط، خاصة فيما يتعلق بارتباطه بالسمنة. من الجدير بالذكر أن الدراسة الحالية تحدد تعدد الأشكال الجيني MC4R: c.92 C > T (rs783632116) كمرتبط بشكل كبير بدرجة حالة الجسم (BCS) ومؤشر كتلة الجسم القطط (fBMI) في القطط غير المصابة بالسكري، مما يتناقض مع النتائج السابقة التي أفادت بعدم وجود علاقة كبيرة. بالإضافة إلى ذلك، تم اكتشاف تعددين جينيين جديدين (SNPs)، c.202G > A و c.298G > A، حيث يتسبب الأول في استبدال A68T المتوقع أن يكون ضارًا، بينما يؤدي الثاني إلى تغيير E100K مع توقعات مختلطة بشأن تأثيره.
تشير النتائج إلى أن الأليل C من تعدد الأشكال الجيني c.92 C > T هو عامل خطر للسمنة، حيث يرتبط النمط الجيني CC بمؤشر كتلة الجسم الدهني أعلى. تفترض الدراسة أنه بينما قد لا يغير التغيير من ليوسين إلى بروتين (L31P) من التباين غير المتجانس هيكل بروتين MC4R، إلا أنه قد يؤثر على تفاعلات البروتين-بروتين في المسارات الأيضية. تبرز التوقعات المتميزة من أدوات المعلوماتية الحيوية بشأن استبدال E100K تعقيد تفسير التغيرات الجينية، حيث قد تؤثر الخصائص الكيميائية المختلفة لحمض الجلوتاميك والليسين على وظيفة البروتين. بشكل عام، تسهم هذه الأبحاث في فهم العوامل الجينية التي تؤثر على السمنة في القطط، مع التأكيد على دور MC4R في تنظيم الشهية وتوازن الطاقة.
DOI: https://doi.org/10.1007/s11259-025-10700-4
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40035963
Publication Date: 2025-03-04
Author(s): Salah Aldin Mousa Basha et al.
Primary Topic: Veterinary Medicine and Surgery
Overview
This section discusses the multifactorial nature of obesity, emphasizing the interplay between genetic and environmental influences. It highlights that certain cat breeds exhibit a higher predisposition to obesity, suggesting a genetic component (Chandler et al. 2017). Recent research indicates that obesity arises from the interaction of these genetic factors with environmental conditions (Jerjen et al. 2023).
Key genes identified in human genome-wide association studies, such as MC4R, BDNF, LEP, LEPR, and FTO, are noted for their association with obesity risk (Wardle et al. 2008; Dall’aglio et al. 2012; Farooq et al. 2021). Specifically, the melanocortin-4 receptor (MC4R) and brain-derived neurotrophic factor (BDNF) play crucial roles in the leptin-proopiomelanocortin pathway, which is vital for energy homeostasis and metabolic regulation (Farooq et al. 2021). Additionally, a missense variation (c.92 C > T, Proline-31Leusine) in the feline MC4R gene has been identified, with implications for understanding obesity in diabetic cats.
Introduction
The introduction of the research paper addresses the growing issue of obesity in domestic cats, particularly among sterilized and middle-aged individuals. Obesity, defined as a body weight exceeding 30% of the optimal weight, is linked to various metabolic and clinical disorders, including insulin resistance, diabetes mellitus, lameness, and skin diseases (Hoelmkjaer and Bjornvad, 2014; German, 2006). Alarmingly, a study in the USA revealed that one-third of domestic cats and dogs are classified as overweight, a situation attributed to their removal from natural habitats (Chandler et al., 2017).
The paper highlights a specific genetic aspect of obesity, noting that homozygous individuals with the c.92 C > T polymorphism exhibit a 55% prevalence among overweight cats. This C allele has been identified as a potential risk factor for obesity in diabetic cats (Forcada et al., 2014). The current study aims to identify novel variants in the feline MC4R gene among both random bred and pedigreed cats in Turkey, alongside the c.92 C > T polymorphism, and to explore the relationship between these genetic variants and body condition score and body mass index.
Methods
The “Materials and Methods” section outlines the experimental design and procedures employed in the study. It details the specific materials used, including any reagents, equipment, and biological samples, ensuring reproducibility of the experiments. The methodology encompasses the techniques applied for data collection and analysis, such as statistical methods, experimental protocols, and any computational tools utilized.
Additionally, the section may describe the controls and variables considered in the experiments, as well as the criteria for selecting samples or subjects. This comprehensive approach is essential for validating the findings and ensuring that the results are reliable and applicable to the broader context of the research question.
Results
In this study, six single nucleotide polymorphisms (SNPs) in the cat MC4R gene were identified, four of which are reported for the first time. The genetic polymorphisms are cataloged in the European Variation Archive under project accession ID PRJEB72817. Among these, three SNPs were non-synonymous: rs783632116 (T/C), which results in a Leucine31Proline (L31P) substitution; ss11356259660 (A/G), leading to an Alanine68Threonine (A68T) substitution; and ss11356259661 (G/A), causing a Glutamic acid100Lysine (E100K) substitution. Bioinformatics analyses using PolyPhen-2 and PANTHER predicted L31P as benign, A68T as probably damaging, and E100K yielded conflicting results between the two tools.
The study also assessed the relationship between these SNPs and obesity in cats, revealing a significant association between SNP rs783632116 and obesity. The average body condition score for obese cats was 8.27, compared to 4.2 for non-obese cats. Regression analyses indicated that SNPs rs783632116, ss11356259660, and ss11356259661 were significantly associated with fat body mass index (fBMI). Specifically, the CC genotype of rs783632116 was linked to higher fBMI compared to the TT genotype, while the GA heterozygous genotypes of ss11356259660 and ss11356259661 were associated with higher fBMI than their respective GG homozygous genotypes, suggesting that the C allele of rs783632116 is a risk allele, whereas the wild-type homozygous genotypes of the latter two SNPs are protective.
Discussion
The discussion section of the study highlights the limited research on the melanocortin-4 receptor (MC4R) gene in cats, particularly regarding its association with obesity. Notably, the current study identifies the MC4R: c.92 C > T (rs783632116) polymorphism as significantly linked to body condition score (BCS) and feline body mass index (fBMI) in non-diabetic cats, contrasting with previous findings that reported no significant relationship. Additionally, two novel single nucleotide polymorphisms (SNPs), c.202G > A and c.298G > A, were discovered, with the former causing an A68T substitution predicted to be probably damaging, and the latter resulting in an E100K change with mixed predictions regarding its impact.
The findings suggest that the C allele of the c.92 C > T polymorphism is a risk factor for obesity, as the CC genotype correlates with higher fBMI. The study posits that while the leucine-proline change (L31P) from the missense variant may not structurally alter the MC4R protein, it could influence protein-protein interactions in metabolic pathways. The distinct predictions from bioinformatics tools regarding the E100K substitution highlight the complexity of interpreting genetic variations, as the differing chemical properties of glutamic acid and lysine may affect the protein’s function. Overall, this research contributes to understanding the genetic factors influencing obesity in cats, emphasizing the role of MC4R in appetite regulation and energy balance.