Assessment of cystathionine beta synthase correlation with adiposity in adolescents with Down Syndrome / by Maha Mohamed Hemimi Abdel Hamid; under supervision of Prof. Dr. Said Ahmed Soliman Ghozlan, Prof. Dr. Nagwa Abdel Meguid Mohamed, Dr. Magda Fikry Mahmoud.

Thesis (Ph.D)-Cairo University, 2023.

Bibliography: pages 69-104.

Down syndrome (DS) is a chromosomopathy caused by partial or full triplication of human chromosome 21 (Hsa21) with global incidence of 1/1000 to 1/1100 of live births. Obesity is one of the most common physical conditions observed in children and adults with DS. It compromises their life quality and increases the risk of many health complications such as diabetes and obstructive sleep apnea (OSA). Previous studies attributed the increased adiposity in DS to some factors including low metabolic rate or hypothyroidism. However, the dosage effect of Hsa21 genes on DS obesity is still unclear. Cystathionine beta synthase (CBS) is a gene located on Hsa21 with potential contributions to some DS features such as intellectual disability, mitochondrial dysfunction and oxidative stress. Meanwhile, CBS and its metabolites influence fat depots in euploid humans and animals. Since CBS expression levels show inter-individual variations among people with DS, we hypothesize that it might explain the presence of both lean and obese phenotypes in DS. Therefore, this study aimed to investigate the impact of CBS expression pattern on the anthropometric parameters, lipometabolism and homeostasis of sulfur amino acids (SAAs).
Methodology: Fifty adolescents (13-19 years) with full trisomy 21 were recruited to the outpatient clinic. Basic anthropometric measurements were recorded and three derived indices were calculated: body mass index (BMI), body adiposity index (BAI) and waist-to-height ratio (WHtR). Based on the BMI growth charts of the world health organization, the subjects were classified into 25 obese/overweight (BMI ≥ 85th percentile) and 25 lean (BMI <85th percentile). The fasting lipid profiles in plasma were measured with colorimetric assays and further used to calculate visceral adiposity index (VAI). Quantitative real time-polymerase chain reaction (qRT-PCR) and enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) were used to quantify CBS transcripts in the peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) and the enzyme in plasma respectively. The concentrations of the circulating sulfur amino acids (SAAs) methionine, homocysteine, cystathionine and cysteine were determined by ultra performance liquid chromatography and tandem mass spectrometry (UPLC-MS/MS).
Results: Although CBS gene shows comparable mRNA levels among obese/overweight and lean subjects with DS (p= 0.2734), the extracellular levels of CBS enzyme in plasma are significantly higher in the latter group (p= 0.0174). The biochemical parameters showed no differential blood levels as follows: total cholesterol (p= 0.6776), HDL-C (p= 0.8489), LDL-C (p= 0.9838) and triglycerides (p= 0.1975), methionine (p= 0.7825), homocysteine (p= 0.7513), cystathionine (p= 0.8717) and cysteine (p= 0.3522). We reported single or combined dyslipidemia in 84% of obese/overweight and 80% of lean DS cases. Meanwhile, 84% and 96% of the obese/overweight DS subjec

متلازمة داون هي خلل كروموسومي ينتج عن تثلث جزئي أو كامل لكروموسوم 11 في
1111 من المواليد على مستوى العالم. تعد السمنة واحدة من / 1111 إلى 1 / الإنسان، و هي تصيب 1
أكثر المشكلات الصحية شيوعاً بين الأطفال و البالغين المصابين بالمتلازمة. تؤثر السمنة على جودة حياة
تلك الفئة و تجعلهم أكثر عرضة لمضاعفات صحية مثل مرض السكري و انقطاع النفس الانسدادي أثناء
النوم. ترجع الأبحاث السابقة انتشار السمنة بين المصابين بمتلازمة داون إلى بعض العوامل مثل انخفاض
معدل الأيض و قصور الغدة الدرقية. على الرغم من ذلك، لا يزال الجين المسبب للسمنة في أصحاب
متلازمة داون غير معروف إلى اليوم. يساهم جين سيستاثيونين بيتا سينثاز الموجود على كروموسوم –
11 في بعض الأعراض المصاحبة لمتلازمة داون مثل الإعاقة الذهنية، و الخلل الوظيفي –
للميتوكوندريا، و الإجهاد التأكسدي. في الوقت ذاته، يؤثر إنزيم سيستاثيونين بيتا سينثاز و نواتجه الأيضية
في تراكم الدهون لدى الإنسان و الحيوان. نظراً لتفاوت المستوى التعبيري لهذا الإنزيم بين الأشخاص
المصابين بمتلازمة داون، نفترض أن ذلك قد يكون سبباً في وجود بعض أصحاب متلازمة داون غير
مصابين بالسمنة مقارنة بأقرانهم ذوي الوزن الزائد/السمنة. لذا، تهدف هذه الدراسة إلى استقصاء علاقة
المستوى التعبيري لسيستاثيونين بيتا سينثاز بالقياسات الأنثروبومترية و تركيزات الدهون و الأحماض
الأمينية في الدم.
منهجية البحث: شملت الدراسة 01 مشاركاً تتراوح أعمارهم بين 11 و 11 عاماً. بعد أخذ القياسات
الأنثروبومترية الأساسية، تم حساب مؤشر كتلة الجسم، و مؤشر السمنة في الجسم، و نسبة محيط الخصر
إلى الطول. وفقاً للخطوط البيانية للنمو التي أعدتها منظمة الصحة العالمية، تم تصنيف الحالات إلى 10
مصابين بالسمنة/زيادة الوزن و 10 ذوي وزن طبيعي. بالإضافة إلى ذلك، تم قياس مستوى الدهون في
البلازما بعد صيام و استخدامها لحساب مؤشر السمنة الحشوية. تم استخدام تقنية تفاعل البلمرة المتسلسل
الكمي لقياس مستوى تعبير جين سيستاثيونين بيتا سينثاز في خلايا الدم الطرفية أحادية النواة، و تقنية
الإليزا لتحديد تركيز الإنزيم في البلازما. تم قياس تركيز الأحماض الأمينية الكبريتية: الميثايونين
والهوموسيستين و السيستاثيونين و السيستين باستخدام الكروماتوغرافيا السائلة ذات الأداء العالي
ومطياف الكتلة.
النتائج: كشفت النتائج عن زيادة مستوى إنزيم سيستاثيونين بيتا سينثاز في البلازما لدى المجموعة التي لا
تعاني من السمنة مقارنة بأقرانهم في المجموعة المصابة بالسمنة/زيادة الوزن )بقيمة احتمالية=
.) 101147 (، بينما كانت مستويات التعبير الجيني لدى المجموعتين متقاربة )بقيمة احتمالية= 101417
كما أظهرت المجموعتان مستويات متشابهة من الدهون و الأحماض الأمينية الكبريتية في الدم كالآتي:
1
الكوليسترول الكلي )قيمة احتمالية= 100440 (، و البروتين الدهني عالي الكثافة )قيمة احتمالية=
10.7.1 (، و البروتين الدهني منخفض الكثافة )قيمة احتمالية= . 101.1 (، و الدهون الثلاثية )قيمة
احتمالية= 101140 (، و ميثايونين )قيمة احتمالية= 104.10 (، و هوموسيستين )قيمة احتمالية=
104011 (، و سيستاثيونين )قيمة احتمالية= 10.414 (، و سيستين )قيمة احتمالية= 101011 (. كما
لاحظنا مستويات غير صحية من الدهون التي تم قياسها في البلازما لدى 7.% من المجموعة المصابة
بالسمنة و 1.% من المجموعة غير المصابة بها. كما سجلت نسبة 7.% و 10 % من المجموعة الأولى
مستويات منخفضة من الميثايونين و الهوموسيستين بالترتيب، في مقابل نسبة 10 % و 11 % من
المجموعة الثانية. أظهر كل المشاركين في البحث تركيزات عالية من السيستاثيونين و السيستين في الدم.
على الجانب الآخر، كشف اختبار بيرسون )جدول رقم 11 ( عن وجود ارتباط ذو دلالة إحصائية بين
كمية انزيم سيستاثيونين بيتا سينثاز في البلازما و الوزن، و محيط الأرداف، و مؤشر كتلة الجسم، و
مؤشر السمنة في الجسم. في حين أظهر مستوى التعبير الجيني لسيستاثيونين بيتا سينثاز علاقة ايجابية
بالمؤشر الأخير فقط. لم يظهر المستوى التعبيري للجين و الإنزيم علاقة ذات دلالة إحصائية مع كل
المتغيرات البيوكيميائية التي تم قياسها في الدم.
الاستنتاج: هذه الدراسة هي الأولى التي تبحث عن العوامل الجينية و الجزيئية المسببة للسمنة لدى
المصابين بمتلازمة داون. تشير النتائج إلى أن التركيزات العالية من إنزيم سيستاثيونين بيتا سينثاز و
السيستين في البلازما قد تساهم في في تقليل السمنة عن طريق انتاج كميات أكبر من كبريتيد الهيدروجين
و الذي اثبت مؤخراً فعالية ضد تراكم الدهون. نحن بحاجة إلى المزيد من الدراسات لاختبار فعالية موانح
كبريتيد الهيدروجين لعلاج السمنة لدى الأشخاص المصابة بمتلازمة داون.

Issues also as CD.

Text in English and abstract in Arabic & English.