Ko svara pieaugums un samazināšanās nodara mūsu ķermenim
Svara palielināšana vai samazināšana pat uz īsu laiku var krasi mainīt indivīda personīgo molekulāro profilu, liecina jauns pētījums, ko veica Stenfordas Universitātes Medicīnas skola Kalifornijā.
Papīrā, kas jāpublicē žurnālā Šūnu sistēmas, pētnieki ziņo, kā viņi izmantoja milzīgu datu daudzumu no vairākām pētījumu metodēm, lai izveidotu detalizētu molekulāro profilu katram no saviem 23 pētījuma dalībniekiem.
Molekulārie dati tika iegūti, izmantojot dažādas “-omikas” metodes, tostarp:
- genomika vai metodes, kas attēlo organismu genomu vai ģenētisko sastāvu
- proteomika, pieeja, kas dod detalizētu informāciju par olbaltumvielām
- transkriptiķi vai paņēmieni, kas atklāj, kā šobrīd tiek interpretēts genoms
- metabolomika, kas sniedz ieskatu vielmaiņā un šūnu ķīmijā
- mikrobiomika vai metodes, kas profilē baktērijas un citus mikroorganismus organismā
"Galu galā," saka pētījuma līdzautors Maikls Snaiders, ģenētikas profesors Stenfordas universitātē Kalifornijā, "mēs burtiski veicām miljardus mērījumu."
Pētījums seko pētniecības ceļam, kuru prof. Snyder uzsāka pirms dažiem gadiem, kad viņam tika veikta sava personiskā omika profilēšana, kas izsekoja molekulārajām izmaiņām viņa ķermenī, kad viņam attīstījās 2. tipa cukura diabēts, un pēc tam pēc diētas maiņas atguvās no tā un dzīvesveids.
Molekulāro izmaiņu profilēšana
Jaunajā pētījumā viņš un pārējā komanda atklāja, ka, tā kā dalībnieki 1 mēneša laikā ieguva apmēram 6 mārciņas ķermeņa svara un pēc tam to atbrīvoja, viņu gēnu ekspresijā, sirds un asinsvadu sistēmā, mikrobiomā un imūnsistēmā notika dramatiskas pārmaiņas. .
Dalībniekiem pieņemoties svarā, viņu personīgie omikas profili atklāja: būtiskas izmaiņas baktēriju sastāvā; ar sirds slimībām saistītu molekulāro ceļu aktivizēšana; un pastiprināts iekaisums un imūnās atbildes.
Bet labā ziņa ir tā, ka pēc tam, kad viņi ir atbrīvojušies no liekajiem kilogramiem, lielākā daļa viņu sistēmu atgriezās sākotnējā stāvoklī.
Prof. Snaiders saka, ka viņu mērķis bija "raksturot to, kas notiek svara pieauguma un zaudēšanas laikā tādā līmenī, kādu neviens vēl nekad nav darījis."
Jo īpaši viņi vēlējās "uzzināt, kā prediabētiskie cilvēki var atšķirties attiecībā uz viņu personisko omikas profilu un molekulāro reakciju uz svara svārstībām", viņš piebilst.
Aptaukošanās un 2. tipa cukura diabēts
Cilvēkiem ar aptaukošanos ir paaugstināts risks saslimt ar 2. tipa cukura diabētu, kā arī citām nopietnām veselības problēmām. Insulīna rezistence bieži notiek pirms 2. tipa cukura diabēta.
Personām ar insulīna rezistenci ir problēmas ar cukura līmeņa pārveidošanu enerģijā, jo viņu šūnas nespēj pienācīgi reaģēt uz insulīnu - hormonu, kas viņiem palīdz uzņemt un lietot glikozi.
Aizkuņģa dziedzeris mēģina ražot vairāk insulīna, lai to kompensētu, taču galu galā ar to var nepietikt, kas izraisa paaugstinātu cukura līmeni asinīs un pilnvērtīgu 2. tipa cukura diabētu.
Amerikas Savienotajās Valstīs, kur 36,5 procentiem pieaugušo ir aptaukošanās, vairāk nekā 100 miljoni cilvēku dzīvo ar prediabētu vai diabētu.
Svara pieauguma, zaudējuma personiskā omika profilēšana
Jaunajam pētījumam komanda salīdzināja 13 insulīnrezistentu indivīdu personiskās omikas profilus ar 10 indivīdiem, kuriem nebija rezistences pret insulīnu - “insulīnjutīgā grupa” - pieaugot un pēc tam zaudējot svaru.
Visu dalībnieku ķermeņa masas indekss (ĶMI), kad viņi tika pieņemti darbā, bija no 25 līdz 35 - tas ir, sākot no “liekā svara līdz mēreni aptaukošanās”.
Dalībnieki mēnesi ievēroja augstas kaloritātes diētu, kuras laikā svars pieauga 6 mārciņas (2,7 kilogrami). Pēc tam viņi atbrīvojās no liekā svara.
Zinātnieki no dalībniekiem ņēma paraugus četros pētījuma punktos: sākotnējā līmenī; kad viņu svars sasniedza maksimumu pēc augstas kaloriju diētas; kad viņu svars atgriezās sākotnējā līmenī; un pēc tam pēc 3 mēnešu stabilitātes pēc to svara atgriešanās sākotnējā līmenī.
Molekulārie modeļi parāda insulīna rezistenci
Salīdzinot insulīnrezistentās un jutīgās pret insulīnu grupas, pētnieki atklāja būtiskas atšķirības to sākotnējā profilā.
Insulīna rezistentās grupas sākotnējie molekulārie profili saturēja iekaisuma marķierus, turpretī insulīnjutīgajā grupā to nebija.
Prof. Snaiders saka, ka šis atklājums liecina, ka profilakse omikā varētu identificēt personas, kurām ir diabēta risks, pamanot agrīnus iekaisuma marķierus, kas, kā zināms, ir saistīti ar 2. tipa cukura diabēta attīstību.
Arī omika profilu salīdzinājums pēc svara pieauguma parādīja interesantus kontrastus. Tā kā iekaisuma marķieri pieauga gan pret insulīnu rezistentās, gan jutīgās pret insulīnu grupās, tikai grupā, kas bija jutīga pret insulīnu, parādījās baktēriju Akkermansia muciniphila, kas aizsargā pret insulīna rezistenci.
Tomēr visdramatiskākās izmaiņas - abām grupām - bija izmaiņas gēnu ekspresijā, kas, kā zināms, ir saistītas ar paaugstinātu sirds mazspējas formas risku, kas pazīstams kā dilatēta kardiomiopātija.
"Tas bija diezgan pārsteidzoši," atzīmē prof. Snaiders, "es negaidīju, ka 30 dienu pārēšanās varētu mainīt visu sirds ceļu."
Viņš tomēr paskaidro, ka viņu atklājumi atbilst "mūsu domām par cilvēka ķermeni - tā ir visa sistēma, nevis tikai daži atsevišķi komponenti, tāpēc, ja cilvēki pieņemas svarā, notiek visas sistēmas izmaiņas".
Vai dažas izmaiņas varētu būt ilgstošākas?
Pēc tam, kad viņi atbrīvojās no liekā svara un viņiem bija stabilitātes periods iepriekšējā svarā, dalībnieku omiskie profili parādīja, ka lielākā daļa molekulāro izmaiņu atgriezās normālā stāvoklī.
Tomēr svara pieauguma profilu apakškopa saglabājās. Lai gan tie nebija pietiekami lieli vai pietiekami nozīmīgi, lai izdarītu stingrus secinājumus, viņi tomēr iesaka, saka prof. Snaiders, "ka daži no šiem efektiem varētu būt ilgstošāki".
Viņš arī norāda, ka, lai gan viņu pētījums galvenokārt attiecās uz izmaiņām grupā, viņi pamanīja, ka katram dalībniekam bija unikālas izmaiņas viņu personiskajā omikas profilā, kas, pēc viņa domām, liecina, ka šādi rīki būs “kritiska cilvēka veselības pārvaldības sastāvdaļa nākotnē. ”
"Lielie dati būs izšķiroši medicīnas nākotnei, un tādas lietas kā šie integrējošie omikas profili piedāvās izpratni par to, kā cilvēka ķermenis ļoti personiski reaģē uz dažādiem izaicinājumiem."
Prof. Maikls Snaiders
