Co przybieranie na wadze i zrzucanie wagi wpływa na nasz organizm
Według nowego badania przeprowadzonego przez Stanford University School of Medicine w Kalifornii, przybieranie lub zrzucanie wagi, nawet na krótki czas, może drastycznie zmienić osobisty profil molekularny danej osoby.
W artykule, który ma zostać opublikowany w czasopiśmie Systemy komórkowe, naukowcy opisują, w jaki sposób wykorzystali ogromną ilość danych z wielu metod badawczych, aby stworzyć szczegółowy profil molekularny każdego z 23 uczestników badania.
Dane molekularne zostały zebrane z różnych technik „-omicznych”, w tym:
- genomika, czyli metody mapujące genom lub strukturę genetyczną organizmów
- proteomika, podejście, które dostarcza szczegółowych informacji o białkach
- transkryptomika, czyli techniki, które ujawniają, w jaki sposób genom jest obecnie interpretowany
- metabolomika, która daje wgląd w metabolizm i chemię komórek
- mikrobiomika, czyli metody określające profil bakterii i innych mikroorganizmów w organizmie
„W końcu”, mówi współautor badania, Michael Snyder, profesor genetyki na Uniwersytecie Stanforda w Kalifornii, „dosłownie dokonaliśmy miliardów pomiarów”.
Badanie podąża ścieżką badawczą, którą profesor Snyder rozpoczął kilka lat temu, kiedy był przedmiotem własnego osobistego profilowania omicznego, które śledziło zmiany molekularne w jego ciele, gdy zachorował na cukrzycę typu 2, a następnie wyzdrowiał po zmianie diety. i styl życia.
Profilowanie zmian molekularnych
W nowym badaniu on i reszta zespołu odkryli, że gdy uczestnicy przybrali około 6 funtów masy ciała w ciągu 1 miesiąca, a następnie zrzucili ją, nastąpiły dramatyczne zmiany w ekspresji ich genów, układzie sercowo-naczyniowym, mikrobiomie i układzie odpornościowym. .
Gdy uczestnicy przybierali na wadze, ich osobiste profile omiczne ujawniły: istotne zmiany w składzie bakterii; aktywacja szlaków molekularnych, które są powiązane z chorobami serca; oraz wzmożone zapalenie i odpowiedzi immunologiczne.
Ale dobrą wiadomością jest to, że po zrzuceniu zbędnych kilogramów większość ich systemów powróciła do pierwotnego stanu.
Prof. Snyder mówi, że ich celem było „scharakteryzowanie tego, co dzieje się podczas przyrostu i utraty wagi na poziomie, jakiego nikt wcześniej nie robił”.
W szczególności chcieli „dowiedzieć się, jak osoby ze stanem przedcukrzycowym mogą różnić się pod względem osobistych profili omicznych i ich molekularnych reakcji na wahania masy ciała” - dodaje.
Otyłość i cukrzyca typu 2
Osoby z otyłością są narażone na zwiększone ryzyko rozwoju cukrzycy typu 2, a także innych poważnych problemów zdrowotnych. Insulinooporność często poprzedza cukrzycę typu 2.
Osoby z insulinoopornością mają problemy z przekształcaniem cukru we krwi w energię, ponieważ ich komórki nie reagują prawidłowo na insulinę, hormon, który pomaga im przyswajać i wykorzystywać glukozę.
Trzustka próbuje wytwarzać więcej insuliny, aby to wyrównać, ale ostatecznie może to nie wystarczyć, co prowadzi do wysokiego poziomu cukru we krwi i pełnej cukrzycy typu 2.
W Stanach Zjednoczonych, gdzie 36,5 procent dorosłych cierpi na otyłość, ponad 100 milionów ludzi żyje ze stanem przedcukrzycowym lub cukrzycą.
Profilowanie omiki osobistej przyrostu masy ciała, utraty wagi
W ramach nowego badania zespół porównał osobiste profile omiczne 13 osób z insulinoopornością z profilami 10 osób bez insulinooporności - „grupy wrażliwej na insulinę” - w miarę przybierania na wadze, a następnie utraty wagi.
Wszyscy uczestnicy mieli wskaźnik masy ciała (BMI) od 25 do 35 - to znaczy od „nadwagi do umiarkowanej otyłości” - w momencie rekrutacji.
Uczestnicy stosowali dietę wysokokaloryczną przez miesiąc, w którym to czasie przytyli 6 funtów (2,7 kg). Następnie zrzucili nadwagę.
Naukowcy pobrali próbki od uczestników w czterech punktach podczas badania: na początku badania; kiedy ich waga osiągnęła szczyt po diecie wysokokalorycznej; kiedy ich waga powróciła do poziomu wyjściowego; a następnie po 3 miesiącach stabilizacji po powrocie ich wagi do wartości wyjściowej.
Wzorce molekularne wskazują na insulinooporność
Porównując grupy insulinooporne i wrażliwe na insulinę, naukowcy odkryli istotne różnice w ich profilach wyjściowych.
W szczególności wyjściowe profile molekularne z grupy insulinoopornej zawierały markery zapalenia, natomiast w grupie insulinoodpornej ich nie.
Prof. Snyder mówi, że to odkrycie sugeruje, że profilowanie omiczne może identyfikować osoby zagrożone cukrzycą poprzez wykrywanie wczesnych markerów zapalenia, o których wiadomo, że są powiązane z rozwojem cukrzycy typu 2.
Porównanie profili omicznych po przybieraniu na wadze również wykazało interesujące kontrasty. Podczas gdy markery zapalenia wzrosły zarówno w grupie insulinoopornej, jak i wrażliwej, tylko grupa, która była wrażliwa na insulinę wykazywała bakteryjne markery Akkermansia muciniphilaktóry chroni przed insulinoopornością.
Jednak najbardziej dramatyczną zmianą - dla obu grup - były zmiany w ekspresji genów, o których wiadomo, że są związane z podwyższonym ryzykiem postaci niewydolności serca zwanej kardiomiopatią rozstrzeniową.
„To było dość zaskakujące” - zauważa prof. Snyder - „Nie spodziewałem się, że 30 dni przejadania się zmieni całą ścieżkę serca”.
Wyjaśnia jednak, że ich odkrycia pasują „do tego, jak myślimy o ludzkim ciele - to cały system, a nie tylko kilka izolowanych elementów, więc gdy ludzie przybierają na wadze, zachodzą zmiany w całym systemie”.
Czy niektóre zmiany mogą trwać dłużej?
Po zrzuceniu nadwagi i okresie stabilizacji swojej poprzedniej wagi, profile omiczne uczestników wykazały, że większość zmian molekularnych wróciła do normy.
Jednak podzbiór zmian przyrostu masy ciała w profilach utrzymywał się. Chociaż nie były one wystarczająco duże ani wystarczająco znaczące, aby wyciągnąć z nich jednoznaczne wnioski, sugerują, mówi prof. Snyder, „że niektóre z tych efektów mogą być trwalsze”.
Wskazuje również, że chociaż ich badanie dotyczyło głównie zmian grupowych, zauważyli, że każdy uczestnik miał unikalne zmiany w swoim osobistym profilu omiki, co pokazuje, jego zdaniem, że takie narzędzia będą stanowić „krytyczną część zarządzania zdrowiem człowieka w przyszłość."
„Duże zbiory danych będą miały kluczowe znaczenie dla przyszłości medycyny, a takie elementy, jak te integracyjne profile omiczne, pozwolą zrozumieć, w jaki sposób organizm ludzki reaguje na różne wyzwania w bardzo osobisty sposób”.
Prof. Michael Snyder
