Розслаблений природний відбір сприяє зростанню ожиріння у чоловіків більше, ніж серед жінок
Ролі Концептуалізація, курація даних, формальний аналіз, розслідування, методологія, адміністрування проектів, ресурси, перевірка, візуалізація, написання - оригінальний проект, написання - огляд та редагування
Філія Аделаїдської медичної школи, Університет Аделаїди, Аделаїда, Південна Австралія, Австралія
Ролі Концептуалізація, курація даних, офіційний аналіз, розслідування, методологія, адміністрування проектів, ресурси, нагляд, перевірка, візуалізація, написання - огляд та редагування
Філії Аделаїдська медична школа, Університет Аделаїди, Аделаїда, Південна Австралія, Австралія, Інститут еволюційної медицини, Університет Цюріха, Цюріх, Швейцарія
Цифри
Анотація
Об’єктивна
Розслаблений природний відбір, виміряний за Індексом біологічного стану (Ibs), призводить до накопичення в популяції несприятливих генів/мутацій. Ожиріння частково успадковується. Ми прагнемо вивчити та порівняти ефекти спокійного природного відбору на поширеність ожиріння серед чоловіків та жінок.
Методи
Для цього екологічного дослідження було зібрано дані для 191 країни світу. Криволінійні регресії, біваріатні та часткові кореляції, лінійні змішані моделі та багатофакторний лінійний регресійний аналіз використовувались для вивчення взаємозв'язку між Ibs та поширеністю ожиріння, характерного для статі. ВВП на душу населення, урбанізація та споживання калорій контролювались як незрозумілі фактори. Для порівняння кореляційних зв'язків використовували трансформацію Фішера r-to-z, приріст R 2 у багатовимірній регресії та F-тест.
Результати
Криволінійні регресії, двовимірні та часткові кореляції (контрольовані за ВВП, урбанізацією та калоріями) показали, що Ibs суттєво корелював із поширеністю ожиріння обох статей, але значно сильніше серед чоловіків, ніж серед жінок. Моделі криволінійної регресії також продемонстрували сильну кореляцію. Змішані лінійні моделі з контрольованим ефектом ВВП, урбанізації та споживання калорій показали, що середній рівень поширеності ожиріння серед чоловіків та жінок був значно вищим у країнах із більшим значенням Ibs, ніж їх еквіваленти в країнах з нижчим Ibs. Між вищими та нижчими країнами Ibs різниця між показниками ожиріння серед чоловіків на 60% перевищує різницю серед рівня ожиріння серед жінок. Поетапна множинна регресія виявила, що Ibs є важливим предиктором поширеності ожиріння обох статей. Багатофакторна регресія показала, що, додаючи Ibs як предиктор ожиріння, приріст R 2 у чоловічої моделі був значно більшим, ніж у жіночої моделі.
Висновки
Розслаблений природний відбір може змусити чоловіків і жінок накопичувати дефектні метаболічні гени однаково. Можливо, завдяки більшому екологічному, особистому втручанню в регулювання маси тіла жінки, розслаблений природний відбір виявляє менший вплив на поширеність ожиріння серед жінок, ніж на рівень ожиріння серед чоловіків. Можливо, доведеться також враховувати генну терапію для запобігання ожирінню.
Цитування: You W, Henneberg M (2018) Розслаблений природний відбір сприяє глобальному збільшенню ожиріння у чоловіків більше, ніж у жінок через більші зміни навколишнього середовища в масі тіла жінки. PLOS ONE 13 (7): e0199594. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0199594
Редактор: Мартін Дж. Тові, Університет Лінкольна, ВЕЛИКОБРИТАНІЯ
Отримано: 17 квітня 2017 р .; Прийнято: 11 червня 2018 р .; Опубліковано: 18 липня 2018 р
Наявність даних: Дані доступні на веб-сайтах установ ООН (ВООЗ, Світовий банк та ФАО). Джерела даних описані в статті, а їх конкретні URL-адреси вказані в розділі Посилання.
Фінансування: Цю роботу підтримав Фонд Мексі, Цюріх, Швейцарія, присуджений професору Мацею Хеннебергу. Фінансист не брав участі у розробці досліджень, зборі та аналізі даних, прийнятті рішення про публікацію чи підготовці рукопису.
Конкуруючі інтереси: Автори заявили, що не існує конкуруючих інтересів.
Вступ
Колись надмірна вага вважалася проблемою лише країн з високим рівнем доходу, але зараз поширеність ожиріння зростає у всьому світі і зачіпає як економічно розвинені країни, так і країни, що розвиваються [1]. Дійсно, ожиріння та його наслідки зараз настільки поширені, що вони замінюють недоїдання та інфекційні хвороби як найважливіші причини погіршення самопочуття [2]. Більше того, люди, котрі вважаються надмірною вагою або ожирінням, зазнавали дискримінації та упереджень [2, 3].
Індекс маси тіла (ІМТ) є загальним інструментом для визначення стану ваги тіла. У статистиці ВООЗ [4–7] є чотири визначення стану маси тіла щодо ІМТ дорослих, тобто ожиріння (ІМТ ≥30 кг/м 2), надмірна вага (ІМТ ≥ 25 кг/м 2), норма (ІМТ> 18 кг/м 2, але 2) і недостатньою вагою (ІМТ 2).).
Протягом останніх трьох десятиліть великі дослідження досліджували, як такі генетичні фактори, як надмірне споживання енергії, зміни компонентів їжі, малорухливий спосіб життя та дисбаланс флори кишечника, сприяли збільшенню маси тіла [8–19]. Однак висновки цих досліджень суперечливі та/або непрямі. Однією з основних причин може бути те, що важлива роль генетики у ожирінні [20] не враховувалась у цих дослідженнях.
Природний відбір є ключовим механізмом еволюції. Однак його вплив на формування людини як виду, можливо, був послаблений завдяки сучасним умовам життя та покращив охорону здоров’я та медицину [21, 22]. Природний відбір разом із мутаціями контролює частоту генів, які визначають риси спадковості людини. Населення, що уникає природного відбору протягом наступних поколінь, може спричинити зміну поширеності їх спадкових ознак через мутацію/відбір дисбалансу [20, 23]. Прямим наслідком цього процесу є те, що мутації de novo, включаючи ті, що впливають на енергетичний баланс та метаболізм, останнім часом накопичуються несподівано значними темпами [24–27]. Кілька мутацій можуть швидко накопичуватися в геномах, що впливає на фенотип [28–30] лише через кілька поколінь.
Індекс біологічного стану (Ibs) вимірює репродуктивний успіх на рівні популяції [30–33]. Тому його можна використовувати для вимірювання величини спокійного природного відбору на рівні популяції. Формула розрахунку Ibs [31, 32]:
dx = частота смертей у віці x
sx = ймовірність того, що у віці x не відбулася фертильність
ω: вік смерті найстаршого члена групи
Ibs висловлює можливість для середньостатистичної особини, народженої в популяції, передати гени наступному поколінню. Чим більшим є значення Ibs, тим менша можливість природного відбору впливати на популяцію через смертність, оскільки всі особини в цій популяції виживають до свого репродуктивного періоду (15–50 років) та через нього. Подальші пояснення та розрахунки Ibs описані в тексті S1, а значення Ibs для кожної країни - у таблиці S1).
Було висунуто припущення, що несприятливі гени могли накопичуватися в людських популяціях через дуже спокійний природний відбір за останні 100–150 років [30, 34–37]. Ця гіпотеза була перевірена в кількох дослідженнях [30, 34, 35, 38], і зовсім недавнє дослідження стверджувало, що послаблення природного відбору, можливо, сприяло загальній поширеності ожиріння внаслідок накопичення генів, що впливають на метаболізм у людських популяціях [27]. Обґрунтування дослідження взаємозв'язку між спокійним природним відбором та збільшенням рівня ожиріння полягає в наступному:
Ймовірний ефект мутацій de novo згубний. Кожна популяція має сегмент, який несе гени метаболізму та енергетичного балансу. Коли представники цього сегмента популяції беруть участь у розмноженні, вони можуть передавати свої гени метаболічних дефектів наступному поколінню [27]. Частота генів метаболічних дефектів зростатиме, коли більша частка загальної популяції матиме змогу брати участь у розмноженні за певного набору умов смертності [31, 32]. Однак вивчався лише внесок спокійного природного відбору у поширеність ожиріння в загальній популяції (обох статей). Не розглядалось жодних наслідків розслабленого природного відбору на поширеність ожиріння окремо у чоловіків та жінок.
Тема статевих диспропорцій при ожирінні залишається в основному недостатньо дослідженою, не кажучи вже про те, щоб її розглядати. З точки зору загальної чисельності населення на рівні країни, чоловіки та жінки у наступному поколінні можуть поділяти рівні можливості для успадкування генів метаболічних порушень. Однак у всьому світі ожиріння частіше зустрічається серед жінок (23,28%), ніж серед чоловіків (15,89%) [7]. Дослідження нерівності статі при ожирінні враховували відмінності у розподілі жиру [39, 40], рівні зберігання жиру в тілі [41–43], ролі батьківських інвестицій [44] та ролі ефекту естрогену на ожиріння [45]. Повідомлялося про взаємодію між генетичними факторами та статтю ІМТ однояйцевих близнюків [46, 47]. Однак наслідки спокійного природного відбору на ожиріння у різних статей на рівні населення не вивчались [48]. Через очевидні відмінності у складі тіла, розподілі жиру та гормональній регуляції метаболізму, особливо під час вагітності, періодів лактації та після пологів, експресія різних генів у чоловіків та жінок може по-різному впливати на енергетичний баланс людей.
Отже, метою цього дослідження було оцінити та порівняти роль внеску Ibs у поширеність ожиріння серед чоловіків та жінок із глобальної точки зору, використовуючи дані про поширеність ожиріння, що стосуються окремих статей.
Матеріали та методи
Дані є у вільному доступі на веб-сайтах установ ООН (ВООЗ, Світовий банк та ФАО). Джерела даних були описані в рукописі, а їх конкретні URL-адреси вказані в розділі Посилання. Ніякого етичного схвалення або письмової інформованої згоди на участь не потрібно.
Збір та вибір даних
Дані Глобальної обсерваторії охорони здоров’я (GHO) (2014) щодо оцінених статей поширеності ожиріння за статтю за країнами були отримані та використані як залежні змінні [7]. Оцінки коефіцієнтів поширеності ожиріння за статтю виражаються як відсоток населення у віці 18+ з ІМТ, що дорівнює або перевищує 30 кг/м 2 .
Для того, щоб поздовжньо дослідити статеві відмінності, ми також вилучили дані про Ibs та показники поширеності ожиріння австралійських жінок та чоловіків за 1976, 1981, 1986, 1991, 1996 та 2009 роки [49].
В якості незалежної змінної використовувались значення Ibs для окремих країн. Розрахунок Ibs [31, 32] базувався на даних про народжуваність кожної країни, опублікованих Організацією Об’єднаних Націй у 2008 р. [50], та даних смертності за таблицями життя (2009 р.), Опублікованих Всесвітньою організацією охорони здоров’я (ВООЗ) у 2012 р. [51]. Ці розрахунки були такими ж, як і в попередньому дослідженні, опублікованому Будником та Геннебергом [27]. Розрахунки та інтерпретації Ibs далі описані в тексті S1. Австралійський поздовжній показник Ibs був розрахований на основі даних, опублікованих Бюро перепису та статистики Співдружності. Що стосується доступності та якості даних, для Австралії ми змогли розрахувати коефіцієнти коефіцієнта корисної дії лише за 1976, 1981, 1986, 1991, 1996 та 2009 роки.
Урбанізація (виражена у відсотках від населення, що проживає в міських районах у 2010 р.) [52], середнє споживання калорій у 2011–2013 рр. (Виражене загальною кількістю калорій на душу населення на день) [53] та валовий внутрішній продукт на душу населення (ВВП, виражені у паритеті купівельної спроможності у 2010 р. у доларах США) [54] розглядалися та контролювались як незрозумілі фактори. Причини вибору потенційних незрозумілих факторів включають: 1) Через більшу доступність збільшення споживання калорій [55], ожиріння традиційно розглядається як захворювання, пов'язане з достатком [56]. 2) Проживання в міських умовах призводить до малорухливого способу життя (менша фізична активність) та погіршення режиму харчування (більше тваринних жирів та цукру), що вважається важливим фактором підвищення ризику ожиріння [1, 20, 57–59]. Міська обстановка також відображає західний спосіб життя.
Ми прирівняли показники Ibs до рівня поширеності ожиріння серед жінок та чоловіків, а потім порівняли їх із ВВП, споживанням калорій та урбанізацією. Дані для окремих країн для 191 країни були представлені в єдиному форматі. Кожна країна трактувалась як індивідуальний суб’єкт і аналізувалася вся наявна інформація. У деяких країнах оцінка тієї чи іншої змінної відсутня, отже конкретні аналізи мають обсяги вибірки від 168 до 191.
Ми також узгодили австралійські Ibs з показниками ожиріння серед австралійських жінок та чоловіків тих років, коли ми змогли використовувати дані для розрахунку Ibs, щоб дослідити поздовжню тенденцію.
Хоча сховище даних Глобальної обсерваторії охорони здоров’я (GHO) (2014) [7] визначило чотири рівні ІМТ для чоловіків та жінок (ожиріння, надмірна вага, нормальна та недостатня вага), ми лише обрали показники поширеності ожиріння серед жінок та чоловіків для моделювання, аналізу і звітування про результати кореляції та регресії, оскільки результати щодо ожиріння можна порівняти з результатами попереднього дослідження, проведеного Будником та Геннебергом [27].
Перевірка надійності даних
Запущено діагностичний тест, щоб перевірити, чи є проблема мультиколінеарності між зібраними нами даними. Усі допуски були менше 0,20, а всі фактори дисперсії інфляції (VIF) були вище 5, що вказує на те, що проблема мультиколінеарності не існувала [60] (таблиця S2).
Тести Колмогорова-Смірнова та Шапіро-Вілка проводили за допомогою SPSS для перевірки нормальності розподілу використовуваних змінних (Детальніше див. В таблиці S3). Всі аналізовані тут змінні зазвичай не розподілялись, тому для кожного застосованого методу проводили різні перетворення даних, як описано нижче.
Розсіяні сюжети
У всьому світі взаємозв'язок між Ibs та кожним із показників поширеності ожиріння серед чоловіків та жінок був досліджений та візуалізований у програмі Microsoft Excel ®, що дало розкидані графіки. Розсіяні графіки також використовувались для дослідження поздовжніх кореляційних зв'язків між Австралійськими Ibs та показниками поширеності ожиріння, характерними для статі. Повідомлялося, що найкраще відповідають лініям тренду.
Криволінійний кореляційний аналіз
Аналіз даних на основі моделей лінійної кореляції
Коли дані логарифмували, були отримані подібні рівні кореляції Пірсона r та Спирмена rho між усіма змінними. Це дозволяє нам вважати, що розподілені записані дані, хоча і не є нормальними, забезпечують гомосцедастичний розподіл, як це потрібно для лінійних кореляцій. Тому аналіз даних проводився у чотири етапи:
Гіпотеза страхування висувала гіпотезу, що сприйняття продовольчої незабезпеченості через економічну нерівність може сприяти ожирінню в економічно розвиненому світі [61]. Для того, щоб зробити наше дослідження конструктивним, ми визначили для країни індекс Джині [62] як вимірювання економічної нерівності, щоб перевірити його кореляцію із ожирінням в економічно розвиненому світі. Можуть знадобитися роки, щоб нерівність піддалася впливу людей, перш ніж помітне затримка в ожирінні. Тому ми розрахували середній індекс Джині за 5-річний період (2008–2012 рр.) У кожній країні, щоб представити типовий довгостроковий вплив економічної нерівності. Для виявлення кореляції між індексом Джині та поширеністю ожиріння було проведено r-аналіз Пірсона та непараметричний та частковий кореляційний аналіз. R Пірсона, коефіцієнт rh спірмена, часткова кореляція, лінійний аналіз змішаної моделі та багатолінійний регресійний аналіз були проведені за допомогою SPSS v. 24. Статистична значущість була встановлена на рівні 0,05, але також повідомлялося про рівні значень 0,01 та 0,001.
Результати
У всьому світі Ibs знаходився у сильній та значній кореляції (вздовж експоненціальної лінії регресії) з ожирінням чоловіків (r = 0,70, p Рис. 1. Зв'язок між Ibs та оцінками поширеності ожиріння серед чоловіків та жінок.