Що набирання та пролиття ваги робить для нашого тіла
Згідно з новим дослідженням, проведеним Медичною школою Стенфордського університету в Каліфорнії, набір або втрата ваги навіть на короткий час може кардинально змінити особистий молекулярний профіль людини.
У статті, яка має бути опублікована в журналі Клітинні системи, дослідники повідомляють, як вони спиралися на величезний обсяг даних з безлічі методів дослідження, щоб створити детальний молекулярний профіль кожного з 23 своїх учасників дослідження.
Молекулярні дані були отримані з різних методів «-оміки», включаючи:
- геноміка, або методи, які відображають геном або генетичний склад організмів
- протеоміка, підхід, який дає детальну інформацію про білки
- транскриптоміка, або методики, що розкривають спосіб інтерпретації геному в даний час
- метаболоміка, яка дає уявлення про метаболізм та хімію клітин
- мікробіоміка, або методи, що спрямовують на профілактику бактерій та інших мікроорганізмів в організмі
"Врешті-решт, - каже співстарший автор дослідження Майкл Снайдер, професор генетики Стенфордського університету в Каліфорнії, - ми буквально зробили мільярди вимірювань".
Дослідження слідує дослідницькому шляху, який проф. Снайдер розпочав кілька років тому, коли він був предметом власного профілювання оміки, яке відстежувало молекулярні зміни в його організмі, коли він розвинув діабет 2 типу, а потім вилікувався від нього після зміни дієти і спосіб життя.
Профілювання молекулярних змін
У новому дослідженні він та решта команди виявили, що, оскільки учасники набирали близько 6 фунтів ваги за 1 місяць, а потім скидали її, відбувалися різкі зміни в їх експресії генів, серцево-судинної системи, мікробіома та імунної системи .
Коли учасники набирали вагу, їхні особисті профілі оміки виявили: значні зміни у складі бактерій; активація молекулярних шляхів, пов’язаних із захворюваннями серця; і посилене запалення та імунна реакція.
Але хороша новина полягає в тому, що після того, як вони скинули свої зайві кілограми, більшість їхніх систем повернулися до своїх початкових станів.
Професор Снайдер каже, що їх метою було "охарактеризувати те, що відбувається під час набору та втрати ваги, на рівні, якого ще ніхто не робив".
Зокрема, вони хотіли "дізнатись, як люди з діабетом можуть відрізнятися з точки зору своїх особистих профілів оміки та їх молекулярної реакції на коливання ваги", додає він.
Ожиріння та діабет 2 типу
Люди з ожирінням мають підвищений ризик розвитку діабету 2 типу, а також інших серйозних проблем зі здоров’ям. Інсулінорезистентність часто передує діабету 2 типу.
Люди з резистентністю до інсуліну мають проблеми з перетворенням цукру в крові в енергію, оскільки їх клітини не реагують належним чином на інсулін, гормон, який допомагає їм приймати і використовувати глюкозу.
Підшлункова залоза намагається виробляти більше інсуліну для компенсації, але з часом цього може бути недостатньо, що призводить до високого рівня цукру в крові та повноцінного діабету 2 типу.
У Сполучених Штатах, де 36,5% дорослих страждають ожирінням, понад 100 мільйонів людей живуть з переддіабетом або діабетом.
Особисте омічне профілювання збільшення ваги, втрати
Для нового дослідження група порівняла особисті профілі omics 13 резистентних до інсуліну осіб з тими, що мали 10 осіб без інсулінорезистентності - «чутлива до інсуліну група», оскільки вони набирали, а потім втрачали вагу.
У всіх учасників показник маси тіла (ІМТ) становив від 25 до 35 - тобто від “надмірної ваги до середнього ожиріння” - коли їх вербували.
Учасники протягом місяця дотримувались висококалорійної дієти, за цей час вони набрали 6 фунтів (2,7 кілограма) ваги. Після цього вони потім скидають зайву вагу.
Вчені брали проби у учасників у чотирьох точках під час дослідження: на вихідному рівні; коли їх вага досяг піку після висококалорійної дієти; коли їх вага повертається до вихідного рівня; а потім через 3 місяці стабільності після повернення ваги до вихідного рівня.
Молекулярні структури демонструють резистентність до інсуліну
Порівнюючи інсулінорезистентну та чутливу до інсуліну групи, дослідники виявили значні відмінності в їх базових профілях.
Зокрема, вихідні молекулярні профілі інсулінорезистентної групи містили маркери запалення, тоді як у інсуліночутливої групи їх не було.
Професор Снайдер каже, що цей висновок свідчить про те, що профілі omics можуть ідентифікувати людей, яким загрожує діабет, виявляючи ранні маркери запалення, які, як відомо, пов'язані з розвитком діабету 2 типу.
Порівняння профілів omics після набору ваги також показало цікаві контрасти. Тоді як маркери запалення зростали як в інсулінорезистентних, так і в чутливих до інсуліну групах, лише група, яка була чутливою до інсуліну, показала бактеріальні маркери Akkermansia muciniphila, що захищає від інсулінорезистентності.
Однак найбільш різкою зміною - для обох груп - були зміни в експресії генів, які, як відомо, пов'язані з підвищеним ризиком форми серцевої недостатності, відомої як дилатаційна кардіоміопатія.
"Це було досить дивно, - зауважує професор Снайдер, - я не очікував, що 30 днів переїдання змінять весь серцевий шлях".
Однак він пояснює, що їх висновки відповідають "тому, як ми думаємо про людський організм - це ціла система, а не лише кілька ізольованих компонентів, тому, коли люди набирають вагу, відбуваються загальносистемні зміни".
Чи можуть деякі зміни бути більш тривалими?
Після того, як вони скинули зайву вагу та мали період стабільності при попередній вазі, омічні профілі учасників показали, що більшість молекулярних змін повернулися до норми.
Однак підмножина змін набору ваги у профілях все ще зберігалася. Хоча вони були недостатньо великими або значними, з яких можна було б зробити тверді висновки, вони, як говорить професор Снайдер, "припускають, що" деякі з цих наслідків можуть бути більш тривалими ".
Він також зазначає, що, хоча їх дослідження стосувалось в основному групових змін, вони помітили, що кожен учасник зазнав унікальних змін у своєму особистому профілі оміки, що, як він вважає, свідчить, що такі інструменти становитимуть "критичну частину управління здоров'ям людини в майбутнє ".
"Великі дані будуть критично важливими для майбутнього медицини, і такі речі, як ці інтегративні профілі omics, запропонують розуміння того, як людський організм дуже особисто реагує на різні виклики".
Професор Майкл Снайдер
