Biologicznych przyczyn otyłości wśród ludzi często upatruje się w genotypie. Wadden (2002) podaje, że otyłość heterogenna zależy co najmniej od 20 genów. Autor zauważa, że to właśnie geny decydują w 20 - 40% przypadków o różnorodności wagi wśród ludzi i wpływają na zwiększenie masy ciała poprzez oddziaływanie na przemianę materii, a także tempo odkładania i lokalizację magazynowanego tłuszczu. Cześć badaczy uważa jednak, iż stopień ten może być jeszcze większy i szacują go na 50 - 70% przypadków (Cope i wsp., 2003).
Ważnym aspektem badań na temat genetyki otyłości jest też stopień dziedziczenia tej choroby. W duńskich badaniach adoptowanych dzieci, które zostały przeprowadzone przez Stunkarda (cyt. za Foreyt, 1987), zwrócono uwagę na bardzo istotny wpływ dziedziczności oraz na relatywnie mały wpływ środowiska na występowanie otyłości i nadwagi. Stwierdzenie to dotyczy jednak nie tylko otyłości i nadwagi, ale również zbyt małej wagi ciała (Foreyt i Goodrick, 2000). Ponadto wśród bliźniąt jednojajowych waga dzieci była taka sama dwa razy częściej niż wśród bliźniąt dwujajowych (Jablow, 1993). Co więcej, przeprowadzone również przez Stunkarda (op. cit.), badania na 93 parach bliźniąt, które wychowywane były osobno sugerują, iż stopień dziedziczenia otyłości wynosi aż 70% (Foreyt i Goodrick, 2000).
Co więcej, geny mogą również wpływać na preferencje żywieniowe osób. Preferencje te z kolei mogą wtórnie wywoływać zwiększoną wagę ciała lub jej zapobiegać. Cope i wsp. (2003) stwierdzili istnienie genów odpowiedzialnych za zwiększony apetyt na słodkie, kaloryczne produkty oraz innych, odpowiadających za preferencje gorzkiego smaku. Autorzy ci stwierdzili, że w 23% za ogólne preferencje potraw (a nie tylko rodzaju smaku) odpowiedzialne są również geny.
Neel (cyt. za Konarzewski 2006) przedstawił swoja hipotezę „oszczędnego genotypu”. Twierdzi on, iż w ewolucji populacji, która była często narażona na klęskę głodu preferowane były osoby, które szybciej i łatwiej przybierały na wadze. W ten sposób, w obecnym środowisku, osoby z takim genotypem znacznie łatwiej przybierają na wadze, jednakże będąc w środowisku nieustannie bogatym w pokarmy, nie są w stanie zgubić zbędnych kilogramów. Potwierdzać to mogą obserwacje populacji Indian Pima, których część mieszkająca w USA ma średnie BMI przekraczające 30 kg/m2, a część mieszkająca w Meksyku 25 kg/m2, oraz mieszkańców wysp Pacyfiku, u których występowanie otyłości jest wyjątkowo częste. Potwierdza to także zwiększona liczba otyłych osób wśród populacji afroamerykańskiej i pochodzenia latynoskiego w stosunku do białych mieszkańców USA (Bell i wsp., 2005; Konarzewski, 2006). Innym przykładem jest historia najmniejszej republiki świata – Nauru. Mieszkańcy tej małej wyspy wielokrotnie nękani byli klęskami głodu, spowodowanymi działaniem susz, huraganów oraz powodzi. Gdy w 1916 r. odkryto tam duże złoża fosfatów, wyspiarze nagle wzbogacili się, a żywność stała się niezwykle łatwo dostępna. Mieszkańcy radykalnie zmienili swój tryb życia. Spożywali więcej cukrów a także zaczęli mniej pracować fizycznie. Obecnie wielu mieszkańców Nauru cierpi z powodu otyłości i cukrzycy typu II, które nie były w ogóle wśród nich odnotowywane jeszcze na początku XX wieku (Konarzewski, 2006). A zatem genetycznie uwarunkowana jest tylko podatność na nadmierną wagę, a nie sama otyłość. Innymi słowy geny te uaktywnią się dopiero w „sprzyjających” warunkach środowiska (Bell i wsp. 2005).
Warto w tym miejscu wspomnieć o innej hipotezie, wysuniętej przez Halesa i Barkera (cyt. za: Konarzewski, 2006), dotyczącej „oszczędnego fenotypu”. Polega ona na częstym występowaniu nadmiernej masy ciała i cukrzycy typu II u osób, które w momencie narodzin charakteryzowały się niską masą ciała na skutek niedożywienia ich matek w trakcie ciąży. Fenotyp taki pozwala na oszczędne gospodarowanie węglowodanami w trakcie życia płodowego oraz przysposobienie do efektywniejszego radzenia sobie z okresami głodu w samodzielnym życiu. Jako argument badacze podają nagły wzrost liczby osób otyłych w Indiach i Bangladeszu, których mieszkańcy nagle zaczęli się bogacić, a tym samym tyć. Również obserwacje otyłych dorosłych Holendrów, których matki w trakcie ciąży cierpiały z powodu głodu w latach 1944 - 45 potwierdzają hipotezę „oszczędnego fenotypu”. Niestety dopiero obserwacje dalszych pokoleń osób obecnie żyjących pozwolą na dokładniejsze zweryfikowanie wymienionych dwóch hipotez.
Warto podkreślić, że wśród ludzi istnieją również monogenetyczne, recesywne formy otyłości. Nadmierna waga jest skutkiem mutacji w genach odpowiedzialnych za produkcję leptyny (hormon ten produkowany jest głównie w adipocytach) oraz prohormonów, które przekształcają się w insulinę oraz proopiomelanokortynę (POMC) (Bell i wsp., 2005).
Częstsze są natomiast dominujące formy mutacji genetycznych wywołujących otyłość. Mianowicie mutacja wywołująca niedobór MC4R w organizmie odpowiedzialna jest za 1-6 % otyłości, szczególnie ciężkich form z wczesnym występowaniem. Mutacja ta objawia się w dzieciństwie zwiększeniem apetytu i występowaniem otyłości. Hiperfagia pokarmowa zmniejsza się w okresie adolescencji i ustępuje w okresie dorosłym. Bardzo istotny wydaje się fakt, iż nadmierne jedzenie występuje tylko przy diecie bogatej w tłuszcze. Eksperymenty na myszach wskazują, że u osobników z niedoborem MC4R nie wystąpi zwiększenie spożycia kalorii, gdy w pokarmie nie będzie tłuszczu. Trudno przełożyć to na środowisko ludzkie jako formę leczenia, niemniej jednak może to, przynajmniej częściowo tłumaczyć szybkie zwiększenie się liczebności otyłych dzieci na świecie w ciągu ostatnich dwudziestu lat (Bell i wsp., 2005). Zdaniem Cope i wsp. (2003) jakikolwiek gen oddziaływujący na którykolwiek element łańcucha przemian i wpływów neurotransmiterów na ośrodek głodu i sytości może skutkować otyłością.
Otyłość występuje również w niektórych chorobach genetycznych, jako jeden z objawów. Do najczęściej występujących należy zespół Pradera-Williego. Występuje on w 1 na 10 000 do 15 000 żywych urodzeń. Charakteryzuje się on otyłością, najczęściej ujawniającą się około 2. roku życia, nadmiernym apetytem, zmniejszoną aktywnością w życiu płodowym, słabym odruchem ssania w okresie niemowlęcym, hipotonią, upośledzeniem umysłowym, częstszym występowaniem zaburzeń obsesyjno – kompulsywnych, depresji i zaburzeń afektywnych, niskim wzrostem i zmniejszoną aktywnością lub nawet brakiem aktywności hormonalnej jajników u kobiet. Choroba ta zwykle dziedziczona jest od strony ojca (Hassink, 2003).
Innym zespołem, w którym występuje otyłość jest syndrom Bardeta-Biedla. Charakteryzuje się on postępującą degeneracją siatkówki, której skutkiem jest kurza ślepota oraz zawężenie pola widzenia, polidaktylią, upośledzeniem funkcji uczenia się, zmniejszeniem, bądź zanikiem aktywności hormonalnej jąder u mężczyzn, nieprawidłowościami w pracy nerek oraz otyłością. Zespół ten zwykle ujawnia się w pierwszych latach życia. Istnieją jednak badania, które wskazują, że po okresie dorastania tylko 52% chorych jest nadal otyłe (Bell i wsp., 2005).
Część druga artykułu: Biologiczne przyczyny otyłości cz.II
