השפעות ההגנה של קפאין מפני השמנת יתר ומחלות מפרקים נתמכות על ידי מחקר גנטי

במחקר שפורסם לאחרונה ב-BMC Medicine, חוקרים חקרו את ההשפעות של רמות קפאין במחזור על ידי בחינת שינויים חזויים גנטית במטבוליזם של קפאין.

לימוד: חקירה גנטית על ההשלכות הבריאותיות הרחבות של קפאין: עדויות מאקראיות מנדליאנית בכל התופעה, פרוטאומה ורחבת המטבולום. קרדיט תמונה: portumen/Shutterstock.com

רקע כללי

קפאין, מולקולה ביו-אקטיבית ממקור צמחי, הוא ממריץ פסיכואקטיבי פופולרי שהשפעותיו הטיפוליות אינן ברורות בשל האינטראקציה שלו עם התנהגות צריכה וחילוף חומרים.

הוא חודר דרך ממברנות תאים ויש לו השפעות מהירות בכל מערכות האיברים, מתפקד כאנטגוניסט לקולטני אדנוזין במוח, ברקמת השומן, במערכות הלב וכלי הדם, הכליות, מערכת העיכול ומערכת הנשימה.

מחקרים קודמים השתמשו בווריאציות גנטיות כדי לקבוע את ההשפעה הסיבתית של עלייה ברמות קפאין בסרום על סוכרת מסוג 2 וסיכוני השמנת יתר; עם זאת, מחקרים אפידמיולוגיים וגנטיים על ההשלכות הבריאותיות של צריכת קפה הניבו תוצאות מנוגדות.

לגבי המחקר

במחקר הנוכחי, החוקרים ניתחו את הנתונים של מחקר האסוציאציות ברחבי התופעה (PheWAS) כדי להעריך את ההשפעות הקליניות של קפאין בסרום באמצעות וריאנטים גנטיים הקשורים לחילוף החומרים של קפאין המשפיעים על רמות הדם שלו.

הצוות הסיק ציון סיכון גנטי (GRS) עבור קפאין בסרום באמצעות פולימורפיזמים חד-נוקלאוטידים (SNPs) בתוך גנים CYP1A2 ו-AHR הקשורים מאוד לרמות הקפאין בסרום.

הם ביצעו רגרסיות לוגיסטיות עבור כל קוד פנוטיפי מול ציוני סיכון גנטיים סטנדרטיים של קפאין בסרום, תוך התאמה למין, גיל ועשרת המרכיבים הגנטיים העיקריים הראשוניים.

מחקר PheWAS כלל 988 מאפיינים קליניים שתועדו בקרב משתתפי הביובנק הבריטי (UKBB) כדי להעריך תוצאות בריאותיות הקשורות לרמות קפאין בסרום.

הם ביצעו ניתוח רנדומיזציה מנדליאנית בכל רחבי מטבולום ופרוטאום כדי להבהיר את המנגנונים האחראים להשפעות הביולוגיות של קפאין סרולוגי על דלקת מפרקים ניוונית, דימום לאחר גיל המעבר, ומטבוליטים וחלבונים בסרום.

הצוות שלף נתונים גנטיים עבור קפאין בסרום ממטא-אנליזה קודמת של מחקרי אסוציאציות גנום-רחביות (GWAS) שכללו 9,876 משתתפים, בעיקר אירופאים בגילאי 47 עד 71 שנים.

הם השיגו נתוני קשר גנטי לאוסטאוארתרוזיס ואוסטיאוארתריטיס ממטא-אנליזה של 177,517 מקרים של דלקת מפרקים ניוונית בכל אתר ו-649,173 בקרות ב-21 קבוצות. הצוות איתר מקרים של דימום לאחר גיל המעבר באמצעות קודי הסיווג הבינלאומי של מחלות, גרסה עשירית (ICD-10).

כדי לחקור השפעות פליאוטרופיות פוטנציאליות המציגות הטיה, החוקרים ריבדו את משתתפי הביובנק של בריטניה (UKBB) לפי סוג המשקה הנצרך.

הם השתמשו בשיטת השונות ההפוכה של אפקטים אקראיים כדי לבצע אקראית מנדלית דו-כיוונית ולקבוע את הקשר בין חילוף החומרים של קפאין לצריכת קפאין.

הצוות הגיש פרוקסי לצריכת קפאין באמצעות צריכת קפה מתועדת עצמית, עבורה הם השיגו מידע על קשר גנטי מ-428,860 משתתפי UKBB.

כדי להעריך את השפעת מדד מסת הגוף (BMI) על השפעות הקפאין בסרום על התוצאות, הם ביצעו ניתוח תיווך, והכפילו את הערכות ה-MR להשפעות הקפאין בסרום על ה-BMI באלו של השפעות ה-BMI על תוצאת המחקר.

תוצאות

רמות גבוהות יותר של קפאין משוערות גנטית בשתייני משקאות המכילים קפאין היו קשורות להשמנה נמוכה יותר (יחס סיכויים (OR) עבור כל סטיית תקן עלייה ברמת קפאין (יחס סיכויים, 0.97) וסיכון לאוסטאוארתריטיס (OR, 0.97). משקל גוף נמוך תיווך 33% ההשפעות המועילות של קפאין בסרום נגד דלקת מפרקים ניוונית.

ניתוחים מטבולומיים ופרוטאומיים הצביעו על שיפור בפרופילי שומנים, ירידה בדלקת כרונית ושינויים במטבוליזם של גליקוגן וחלבונים כמסלולים ביולוגיים הקשורים להשפעות קפאין.

בניתוח PheWAS, רמות משוערות גבוהות יותר של קפאין במחזור מציון הסיכון הגנטי הורידו באופן משמעותי את הסיכון להשמנה ולתוצאות של דלקת מפרקים ניוונית. ה-GRS המשוקלל עבור קפאין בסרום היה קשור גם לסיכון מוגבר לדימום לאחר גיל המעבר.

ניתוחי אקראיות מנדלים משני דגמים גילו ירידה של 10% בסיכון לאוסטאוארתריטיס (יחס סיכויים (OR), 0.9) לכל עלייה בסטיית תקן בקפאין. הצוות לא מצא עדות אקראית מנדלית משתי דגימות לכך שרמות קפאין בסרום השפיעו על הסיכון לדימום לאחר גיל המעבר בקרב משתתפי קונסורציום FinnGen (OR, 1.2).

בניתוח השכבתי, היה קשר מובהק בין רמות קפאין בסרום משוערות גנטית לבין הסיכון לאוסטאוארתריטיס בקרב אנשים שצרכו קפה אך לא בקרב נמנעים.

הצוות גם מצא קשר מובהק סטטיסטית בין BMI ורמות קפאין בסרום משוערות גנטית בקרב צרכני קפה או תה שדווחו על עצמם, אך לא בקרב נמנעים.

ה-MR הדו-כיווני שחקר את הקשר בין קפאין בפלזמה לצריכת קפה זיהה עדות לקשר בין קפאין בסרום מוערך גנטית וצריכת קפה נמוכה יותר, אך לא בין צריכת קפה משוערת גנטית לרמות קפאין בסרום.

סיכום

בסך הכל, ממצאי המחקר סיפקו הוכחות מניתוחי MR בפרוטאום, תופעה ומטבולום של ההשפעות המגנות של קפאין על דלקת מפרקים ניוונית וסיכוני השמנת יתר, שהוא חיוני בשל הנטל העולמי של השמנת יתר ואוסטיאוארתריטיס.

המחקר גם מצא שקפאין פלזמה גבוה יותר עשוי להפחית את צריכת הקפאין. מחקרים עתידיים, כולל ניסויים קליניים אקראיים, יכולים לשפר את ההבנה של הרלוונטיות התרגום של ממצאי המחקר.