Co přibírání a zhubnutí dělá s naším tělem
Podle nové studie provedené na Lékařské fakultě Stanfordské univerzity v Kalifornii může přibývání na váze nebo zhubnutí, i když na krátkou dobu, drasticky změnit osobní molekulární profil jednotlivce.
V příspěvku, který má být publikován v časopise Buněčné systémyVědci uvádějí, jak při vytváření podrobného molekulárního profilu každého ze svých 23 účastníků studie čerpali z obrovského množství dat z různých studijních metod.
Molekulární data byla získána z různých technik „-omics“, včetně:
- genomika nebo metody mapující genom nebo genetickou výbavu organismů
- proteomika, přístup, který poskytuje podrobné informace o proteinech
- transkriptomiky nebo techniky, které odhalují, jak je genom v současné době interpretován
- metabolomika, která poskytuje poznatky o metabolismu a chemii buněk
- mikrobiomy nebo metody, které profilují bakterie a jiné mikroorganismy v těle
"Nakonec," říká spoluautor studie Michael Snyder, profesor genetiky na Stanford University v Kalifornii, "jsme doslova provedli miliardy měření."
Studie sleduje výzkumnou cestu, kterou profesor Snyder zahájil před několika lety, když se podrobil vlastnímu profilování omics, které sledovalo molekulární změny v jeho těle, když vyvinul diabetes typu 2 a poté se z něj zotavil po změně stravy a životní styl.
Profilování molekulárních změn
V nové studii on a zbytek týmu zjistili, že jelikož účastníci během 1 měsíce přibrali asi 6 kilogramů tělesné hmotnosti a poté ji shodili, došlo k dramatickým posunům v jejich genové expresi, kardiovaskulárním systému, mikrobiomu a imunitním systému .
Jak účastníci přibrali, odhalily jejich osobní omické profily: významné změny bakteriálního složení; aktivace molekulárních drah, které byly spojeny se srdečními chorobami; a zvýšený zánět a imunitní reakce.
Ale dobrou zprávou je, že poté, co se zbavili svých nadbytečných kilogramů, se většina jejich systémů vrátila do původních stavů.
Profesor Snyder říká, že jejich cílem bylo „charakterizovat, co se děje během přibývání na váze a úbytku na úrovni, kterou dosud nikdo neudělal.“
Zejména chtěli „zjistit, jak se mohou prediabetičtí lidé lišit, pokud jde o jejich osobní omické profily a jejich molekulární reakce na kolísání hmotnosti,“ dodává.
Obezita a cukrovka 2. typu
Lidé s obezitou jsou vystaveni zvýšenému riziku vzniku cukrovky 2. typu a dalších vážných zdravotních problémů. Inzulínová rezistence často předchází cukrovce 2. typu.
Jedinci s inzulínovou rezistencí mají problémy s přeměnou krevního cukru na energii, protože jejich buňky nereagují správně na inzulín, hormon, který jim pomáhá přijímat a používat glukózu.
Pankreas se snaží vykompenzovat více inzulínu, ale nakonec to nemusí stačit, což vede k vysoké hladině cukru v krvi a plnohodnotnému diabetu 2. typu.
Ve Spojených státech, kde má obezitu 36,5 procent dospělých, žije více než 100 milionů lidí s prediabetem nebo diabetem.
Osobní omics profilování přibývání na váze, úbytku
Pro novou studii tým porovnal osobní omické profily 13 jedinců rezistentních na inzulín s profily 10 jedinců bez rezistence na inzulín - „skupina citlivá na inzulín“ - jak přibývali a poté zhubli.
Všichni účastníci měli při náboru index tělesné hmotnosti (BMI) mezi 25 a 35, tj. Od „nadváhy po středně obézní“.
Účastníci sledovali měsíc vysoce kalorickou dietu, během níž přibrali na váze 2,7 kilogramu. Poté se zbavili nadváhy.
Vědci odebrali vzorky od účastníků ve čtyřech bodech během studie: na počátku; když jejich hmotnost vyvrcholila po vysokokalorické stravě; když se jejich váha vrátila na základní linii; a poté po 3 měsících stability poté, co se jejich váha vrátila na výchozí hodnotu.
Molekulární vzorce ukazují rezistenci na inzulín
Při srovnání skupin rezistentních na inzulín a skupin citlivých na inzulín našli vědci významné rozdíly v jejich základních profilech.
Zejména základní molekulární profily skupiny rezistentní na inzulín obsahovaly markery zánětu, zatímco ty ze skupiny citlivé na inzulin je neměly.
Profesor Snyder říká, že toto zjištění naznačuje, že profilování pomocí omiků by mohlo identifikovat jedince s rizikem cukrovky tím, že si všimne časných markerů zánětu, o nichž je známo, že souvisejí s rozvojem cukrovky 2. typu.
Srovnání profilů omiky po přírůstku hmotnosti také ukázalo zajímavé kontrasty. Zatímco markery zánětu vzrostly jak ve skupinách rezistentních na inzulín, tak ve skupinách citlivých na inzulín, pouze skupina, která byla citlivá na inzulín, vykazovala bakteriální markery Akkermansia muciniphila, který chrání před inzulínovou rezistencí.
Nejdramatičtější změnou - pro obě skupiny - však byly změny v genové expresi, o nichž je známo, že jsou spojeny se zvýšeným rizikem formy srdečního selhání známé jako dilatační kardiomyopatie.
"To bylo docela překvapivé," poznamenal profesor Snyder, "neočekával jsem, že 30 dní přejídání změní celou cestu srdce."
Vysvětluje však, že jejich zjištění se hodí „k tomu, jak si myslíme o lidském těle - je to celý systém, nejen několik izolovaných komponent, takže při přibývání na váze dochází k celosystémovým změnám.“
Mohly by některé změny trvat déle?
Poté, co se zbavili své nadváhy a měli období stability při své předchozí hmotnosti, omické profily účastníků ukázaly, že většina molekulárních změn se vrátila do normálu.
Podmnožina změn přírůstku hmotnosti v profilech však přetrvávala. I když nebyly dostatečně velké nebo významné, aby z nich bylo možné vyvodit pevné závěry, naznačují, říká profesor Snyder, „že některé z těchto účinků mohou být dlouhodobější.“
Poukazuje také na to, že zatímco se jejich studie zabývala hlavně skupinovými změnami, všimli si, že každý účastník měl ve svém osobním omikovém profilu jedinečné změny, což podle jeho názoru ukazuje, že takové nástroje budou „kritickou součástí řízení lidského zdraví v budoucnost."
"Velká data budou pro budoucnost medicíny zásadní a věci jako tyto integrativní profily omics nabídnou pochopení toho, jak lidské tělo reaguje velmi osobně na různé výzvy."
Profesor Michael Snyder
