Association of MCP-1 polymorphism with cardiovascular risk factors in Korean elderly

Abstract

본 연구는 MCP-1(monocyte chemoattractant protein-1) 유전형과 심혈관계질환 위험 인자와의 상관관계를 조사하고 (실험 I), MCP-1의 유전형에 따른 건강기능성 식품(스피루리나)의 보충 효과를 분석하고자 하였다 (실험 II). 실험 I은 서울, 경기 지역에 거주하며 복지관이나 경로 대학을 이용하는 60세 이상의 노인 200명을 대상자로 하였고, 실험 II에서는 지역 신문의 광고를 통해 지원한 건강한 노인 78명을 대상으로 하였다. 본 연구에서는 MCP-1 유전자 분석 및 식이 조사, 지질 성상, 면역능, 항산화능이 조사되었다. MCP-1 유전자 분석 결과, A/A 유전형 및, G/A 유전형, G/G 유전형이 각각 14%, 44%, 42%로 나타났고, 심혈관계질환으로 진단받은 환자들 중 여성에서 A/A 유전형의 빈도가 높았다. 남자 노인 중 A/A 유전형을 가진 대상자는 BMI와 허리 둘레 수치가 다른 유전형에 높은 수준이었고, 여자 노인에서는 유전형에 따른 신체 계측의 유의적인 차이는 없었다. A/A 유전형을 가진 남자 노인에서는 혈중 중성 지질 수준이 가장 낮았고, 저HDL-콜레스테롤혈증의 비율은 가장 높았다. A/A 유전형을 가진 여자 노인에서는 G/A 유전형이나 G/G 유전형에 비해 고콜레스테롤혈증이나 고LDL-콜레스테롤혈증의 비율이 유의적으로 높았다. 남자 노인에서는 전체적인 면역 성분의 혈중 수준이 유전형에 따라 차이가 없었고, 여자 노인에서 A/A 유전형에서 MCP-1 수준이 가장 높았고, IL-6 수준은 높은 경향을 보였다. 더불어 G/G 유전형을 가진 여자 노인에서 IL-2가 중앙값 이하인 빈도가 낮았고, MCP-1 수준도 중앙값 이상인 빈도가 낮았다. 본 연구에서 혈중 MCP-1은 기존의 동맥경화 위험 인자 (고콜레스테롤혈증, 고LDL-콜레스테롤혈증, 비만)들과 유의한 상관관계를 보였고, 특히 A/A 유전형이면서 기존의 동맥경화 위험 인자를 가질 경우, MCP-1의 혈중 농도는 더욱 상승하는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 유전형에 따라 위험 인자들에 다르게 반응할 수 있다는 것을 의미한다. 혈중 MCP-1 수준에 영향을 미치는 식이 인자를 구별하기 위해 단계적 판별 분석을 실시한 결과, 단순당과 육류의 섭취 및 에너지 급원 조성이 혈중 MCP-1 수준과 매우 밀접한 관련이 있는 것으로 나타났다. 이러한 관련성은 특히 A/A 유전형을 가진 집단에서 더욱 유기적으로 나타났고, G/A 유전형이나 G/G 유전형에서는 관련성이 나타나지 않았다. MCP-1 유전형에 따른 스피루리나의 효과를 보고자 실시한 중재 연구 결과, G/A 유전형인 대상자에서는 스피루리나 보충 후 체지방률이 감소하였고, G/G 유전형인 대상자에서는 삼두박의 피부 두겹 두께가 감소하였다. A/A 유전형에서는 체지방 감소의 효과가 나타나지 않았다. 스피루리나 보충은 혈중 지질에는 영향이 없었으나, 염증성 지표들에는 매우 강한 영향력을 보였다. 특히 A/A 유전형을 가진 대상자들에서는 스피루리나 보충 후 혈중 MCP-1이 감소되었고, 혈중 TNF-α 및 C3 수준이 유의적으로 감소되었다. 또한 항염증성 지표인 IL-2 수준과 IgG의 수준은 증가시키고, ConA 및 PHA로 유도된 면역세포의 증식능을 증가시킴으로써 전체적으로 면역 기능을 증강시키는 것으로 나타났다. G/G 유전형을 가진 대상자에서는 스피루리나 중재 후 IL-2 수준과 IgA의 수준이 증가되었고, G/G 유전형에서는 IL-2의 수준이 증가되었다. 스피루리나 보충 후 혈중 엽산의 수준이 유의적으로 증가하였고, 이러한 결과는 A/A 유전형에서만 나타났다. 결론적으로 본 연구에서 A/A 유전형을 가진 대상은 G/A 유전형이나 G/G 유전형을 가진 대상에 비해 혈중 MCP-1의 수준이 높았다. 혈중 MCP-1 수준은 기존의 심혈관계질환 위험 요소와 밀접한 관계가 있었고, A/A 유전형에서 더욱 밀접한 관련성을 나타냈다. 식이 인자 중 단순당과 육류의 섭취, 탄수화물 급원 에너지비는 A/A 유전형에서 혈중 MCP-1 수준과 관련성이 있었다. 스피루리나 중재 후, 스피루리나의 효능은 MCP-1 유전자형에 따른 각기 다른 반응을 보였고, 특히 A/A 유전형에서 항염증성 효능이 더 크게 나타났다. 본 연구 결과, A/A 유전형을 가진 대상자가 다른 유전형에 비해 심혈관계질환의 위험이 더 높고, 단순당이나 육류 섭취가 혈중 MCP-1 농도와 밀접한 연관성이 가지고 있었다. 따라서 MCP-1 유전형 중 A/A 유전형을 가진 대상자는 평소 식습관의 관리가 필요하며, 이는 심혈관계질환의 발병을 저해시키는데 도움을 줄 수 있을 것으로 사료된다.;Circulating MCP-1 is closely associated with CVD development and progression, and MCP-1 expression is affected by a nucleotide substitution at -2518 of the MCP-1 promoter. This study was performed to examine the association among MCP-1 genotype, plasma MCP-1 level and cardiovascular risk factors (Study I) and to investigate the effect of spirulina intervention by genotype (Study II). The subjects for Study I were 200 free living elderly people (32 males and 168 females), and 78 healthy elderly volunteers were recruited from newspaper announcement for Study II. MCP-1 genotyping was conducted and dietary intakes, anthropometric indices and blood assessment for lipid, immune function and antioxidant status were measured. Intervention study was performed in a double-blind, randomized, placebo-controlled trial. The plasma level of MCP-1 was significantly higher in the subjects with traditional atherogenic risk factors such as hypercholesterolemia and hyperLDL-cholesterolemia. This result clearly showed the involvement of MCP-1 in CVD risks. In genotyping analysis, the proportion of A/A, G/A, and G/G genotype was 14%, 44%, and 42%, respectively. In female subjects, the frequency of A/A genotype was higher in patient with CVD than in normal subjects. Moreover, MCP-1 level was significantly higher A/A genotype than G/A or G/G genotypes in females. The male with A/A genotype showed higher BMI and waist circumference than other genotypes. The level of triglyceride was the lowest and the frequency of hypoHDL-cholesterolemia was higher in male subjects with A/A genotype. Female A/A genotype subjects showed the higher frequencies of hypercholesterolemia and hyperLDL-cholesterolemia than other genotypes. Significantly higher MCP-1 level was found and a tendency of higher IL-6 was also observed in females with A/A genotype than other types. A/A genotype subject with hypercholesterolemia, hyperLDL-cholesterolemia showed even higher MCP-1 level, indicating differential sensitivity of risk factors by genetic variation. In stepwise discriminant analysis model for all subjects, meat and sugar turned out to be the dietary factors affecting the MCP-1 level. The intakes of sugar and meat, % energy from carbohydrate were strongly correlated with circulating MCP-1 in A/A genotype. The responsiveness of spirulina intervention was also different by genotype. In subjects with A/A genotype, spirulina supplementation, not placebo group, resulted in significant changes in the levels of MCP-1, C3, IL-2, IgG and ConA- and PHA-induced mitogenesis. The effect of spirulina was found in plasma level of folate in A/A genotype. No significant difference for treatment interaction was observed in anthropometric parameters. In the G/A genotype, the effect of spirulina supplementation on body fat (%) was observed. The IL-2 and IgA levels were significantly increased after spirulina supplementation in G/A genotype. No significant differences for treatment interaction were observed in antioxidant status and blood lipid profiles. In the subject with G/G genotype, difference in triceps skinfolds thickness was observed. Also significantly different treatment interaction for IL-2 level was observed. No significant differences for treatment interaction were observed in antioxidant status and blood lipid profiles. In conclusion, plasma MCP-1 concentration was found significantly higher in this subject with the A/A genotype. Plasma MCP-1 was correlated with traditional cardiovascular risk factors, especially, in the subject with A/A genotype. The intakes of sugar and meat, % energy from carbohydrate were strongly correlated with circulating MCP-1 in A/A genotype. From the results of intervention, the anti-inflammatory effect from spirulina was definitely shown in the volunteer with A/A genotype. Therefore, these results suggested that in Korean population, A/A genotype subjects had higher risk for CVD than other genotypes and they also showed greater response to spirulina supplementation. For dietary concern, reduction of sugar and meat intake may help to normalize the MCP-1 level, and lead to decrease the CVD risk in the subject with A/A genotype.