Što dobivanje i odbacivanje kilograma čini našem tijelu
Dobivanje ili odbacivanje kilograma, čak i na kratko, može drastično promijeniti osobni molekularni profil pojedinca, pokazalo je novo istraživanje koje je proveo Medicinski fakultet Sveučilišta Stanford u Kaliforniji.
U radu koji bi trebao biti objavljen u časopisu Stanični sustavi, istraživači izvještavaju kako su crpili ogromnu količinu podataka iz više metoda istraživanja kako bi stvorili detaljan molekularni profil svakog od svojih 23 sudionika studije.
Molekularni podaci prikupljeni su iz različitih tehnika "-omike", uključujući:
- genomika ili metode koje mapiraju genom ili genetski sastav organizama
- proteomika, pristup koji daje detaljne informacije o proteinima
- transcriptomics ili tehnike koje otkrivaju kako se genom trenutno interpretira
- metabolomika, koja daje uvid u metabolizam i kemiju stanica
- mikrobiomika, ili metode koje profiliraju bakterije i druge mikroorganizme u tijelu
"Na kraju smo", kaže suradnik višeg studija Michael Snyder, profesor genetike sa Sveučilišta Stanford u Kaliforniji, "doslovno napravili milijarde mjerenja."
Studija prati istraživački put koji je prof. Snyder započeo prije nekoliko godina kada je bio predmet vlastitog profiliranja omika, koji je pratio molekularne promjene u njegovom tijelu dok je razvijao dijabetes tipa 2, a zatim se oporavio od njega nakon promjene prehrane i način života.
Profiliranje molekularnih promjena
U novoj studiji, on i ostatak tima otkrili su da su, kako su sudionici tijekom 1 mjeseca dobili oko 6 kilograma tjelesne težine, a zatim je prolili, došlo do dramatičnih pomaka u njihovoj ekspresiji gena, kardiovaskularnom sustavu, mikrobiomu i imunološkom sustavu .
Kako su sudionici dobivali na težini, njihovi osobni omics profili otkrivali su: značajne promjene u bakterijskom sastavu; aktivacija molekularnih putova koji su povezani sa bolestima srca; te pojačane upale i imunološke reakcije.
No dobra vijest je da se nakon što su skinuli višak kilograma, većina njihovih sustava vratila u prvobitno stanje.
Profesor Snyder kaže da im je cilj bio "okarakterizirati što se događa tijekom debljanja i gubitka kilograma na razini koju još nikada nitko nije radio".
Konkretno, željeli su "naučiti kako se ljudi prije dijabetesa mogu razlikovati u pogledu svojih osobnih profila omika i svojih molekularnih odgovora na kolebanje težine", dodaje.
Pretilost i dijabetes tipa 2
Osobe s pretilošću imaju povećani rizik od razvoja dijabetesa tipa 2, kao i drugih ozbiljnih zdravstvenih problema. Inzulinska rezistencija često prethodi dijabetesu tipa 2.
Pojedinci s inzulinskom rezistencijom imaju problema s pretvaranjem šećera u krvi u energiju jer njihove stanice ne reagiraju pravilno na inzulin, hormon koji im pomaže da unose i koriste glukozu.
Gušterača pokušava stvoriti više inzulina za nadoknadu, ali na kraju to možda neće biti dovoljno, što dovodi do visokog šećera u krvi i potpuno razvijenog dijabetesa tipa 2.
U Sjedinjenim Državama, gdje 36,5 posto odraslih ima pretilost, više od 100 milijuna ljudi živi s predijabetesom ili dijabetesom.
Osobni omics profiliranje debljanja, gubitka
Za novo istraživanje, tim je usporedio osobne omics profile 13 osoba otpornih na inzulin i onih 10 osoba bez inzulinske rezistencije - "skupinu osjetljivu na inzulin" - kako su dobivale, a zatim i mršavile.
Svi sudionici imali su indeks tjelesne mase (BMI) između 25 i 35 - to jest, u rasponu od "prekomjerne težine do umjereno pretilih" - kad su bili regrutirani.
Sudionici su mjesec dana slijedili visokokaloričnu dijetu, a za to su vrijeme udebljali 2,7 kilograma. Nakon toga, oni se oslobađaju viška kilograma.
Znanstvenici su uzeli uzorke od sudionika u četiri točke tijekom studije: na početku; kad je njihova težina dosegla vrhunac nakon visokokalorične prehrane; kad se njihova težina vratila na početnu razinu; a zatim nakon 3 mjeseca stabilnosti nakon što se njihova težina vratila na početno stanje.
Molekularni obrasci pokazuju rezistenciju na inzulin
Kad su uspoređivali skupine otporne na inzulin i osjetljive na inzulin, istraživači su otkrili značajne razlike u njihovim osnovnim profilima.
Konkretno, osnovni molekularni profili skupine otporne na inzulin sadržavali su markere upale, dok ih oni skupine osjetljive na inzulin nisu imali.
Profesor Snyder kaže da ovo otkriće sugerira da bi profiliranje omics moglo identificirati osobe kojima prijeti dijabetes uočavanjem ranih markera upale, za koje se zna da su povezani s razvojem dijabetesa tipa 2.
Usporedba omics profila nakon debljanja također je pokazala zanimljive kontraste. Dok su markeri upale porasli i u skupinama rezistentnim na inzulin i osjetljive na inzulin, samo je skupina koja je bila osjetljiva na inzulin pokazala bakterijske markere Akkermansia muciniphila, koji štiti od rezistencije na inzulin.
Međutim, najdramatičnija promjena - za obje skupine - bile su promjene u ekspresiji gena za koje se zna da su povezane s povišenim rizikom od oblika zatajenja srca poznatog kao dilatirana kardiomiopatija.
"To je bilo prilično iznenađujuće", primjećuje prof. Snyder, "nisam očekivao da će 30 dana prejedanja promijeniti čitav put srca."
Objašnjava, međutim, da se njihovi nalazi uklapaju "s onim kako razmišljamo o ljudskom tijelu - to je cijeli sustav, a ne samo nekoliko izoliranih komponenata, pa dolazi do promjena u cijelom sustavu kada se ljudi udebljaju."
Mogu li neke promjene biti dugotrajnije?
Nakon što su skinuli višak kilograma i imali razdoblje stabilnosti na svojoj prethodnoj težini, omicični profili sudionika pokazali su da se većina molekularnih promjena vratila u normalu.
Međutim, podskup promjena u debljanju u profilima i dalje se zadržao. Iako nisu bili dovoljno veliki ili značajni iz kojih bi se mogli izvući čvrsti zaključci, oni sugeriraju, kaže prof. Snyder, "da bi neki od tih učinaka mogli biti dugotrajniji."
Također ističe da su se, iako se njihova studija uglavnom bavila grupnim promjenama, primijetili da je svaki sudionik imao jedinstvene promjene u svom osobnom omičkom profilu, što pokazuje, vjeruje, da će takvi alati činiti „kritični dio upravljanja ljudskim zdravljem u budućnost."
"Veliki podaci bit će presudni za budućnost medicine, a stvari poput ovih integrativnih omičkih profila pružit će razumijevanje kako ljudsko tijelo na vrlo osoban način reagira na različite izazove."
Prof. Michael Snyder
