Людське тіло зазнає кардинальних змін навіть під час коротких періодів збільшення та втрати ваги, згідно з дослідженням, проведеним дослідниками з Медичної школи Стенфордського університету в Пало-Альто, штат Каліфорнія, США.

вашим

Згідно з результатами цього дослідження, коли люди набирають кілограми або худнуть, вони демонструють помітні зміни у своєму мікробіомі, серцево-судинній системі, імунній системі та рівнях експресії генів.

Вчені інтегрували низку методів профілювання "оміки", щоб зібрати масиви даних, які розкривають унікальні деталі геномного, молекулярного, метаболічного та бактеріального складу учасників дослідження. Стаття з описом роботи опублікована цієї середи в Клітинні системи.

Провідними авторами є дослідники докторантури Стенфорда Венью Чжоу та Ханнес Рест; вчений Кевін Контрепуа та колишній докторант Брайан П'єнін. Головне авторство поділяє Майкл Снайдер, професор генетики в Стенфорді; Трейсі Маклафлін, професор медицини в Стенфорді; та Джордж Вайнсток, професор та директор з геномної мікробіології лабораторії Джексона, незалежної, некомерційної біомедичної дослідницької установи.

"Ціллю тут було охарактеризувати те, що відбувається під час набору та втрати ваги, до рівня, якого ще ніхто не робив, - каже Снайдер. - Ми також хотіли дізнатися, як люди, що страждають від діабету, можуть відрізнятися з точки зору своїх особистих омічних профілів та молекулярних реакцій. до коливання ваги ".

Снайдер та його колеги виявили, що навіть при незначному збільшенні ваги, близько 6 фунтів (2,72 кілограма), людське тіло різко змінилося на молекулярному рівні. Популяції бактерій трансформувались, імунна реакція та запалення розширились, а молекулярні шляхи, пов’язані із захворюваннями серця, активізувались. Коли учасники дослідження втрачали вагу, більшість решти систем організму перекалібрувались до своїх початкових станів, встановлено дослідження.

Переналаштування молекулярних рівнів

Лабораторія Снайдера особливо зацікавлена ​​у розумінні зміни ваги мікромасштабу серед людей, які мають резистентність до інсуліну, а це означає, що їх здатність до переробки глюкози порушена, оскільки це загальний попередник діабету 2 типу.

З цією метою дослідження порівнювало вихідні омічні відмінності інсулінорезистентних учасників із здоровими людьми, а потім розглядало два основні питання: Як збільшення ваги впливає на омічні профілі? і що трапляється після втрати ваги?

У дослідженні взяли участь 23 учасники: 13 були резистентними до інсуліну, а 10 - чутливими до інсуліну або здатними нормально переробляти інсулін; всі мали індекси маси тіла (ІМТ) від 25 до 35 кілограмів на квадратний метр.

ІМТ 25 досягає верхнього рівня норми, ІМТ понад 40 приблизно відповідає захворюванню на ожиріння. Дослідники поєднали інформацію з транскриптома кожної людини, колекції молекул, які виявляють закономірності експресії ДНК; протеом, повний набір білків, які індивід активно виробляє; мікробіом; і геном "Зрештою, ми буквально зробили мільярди вимірювань", - говорить Снайдер, професор генетики в Стенфорді.

На початку дослідження вчені виявили вражаючі базові відмінності між резистентними до інсуліну та чутливими до інсуліну групами. Між розбіжностями у виробництві білка та мікробною популяцією Снайдер виявив значну розбіжність: молекулярні маркери запалення були виявлені лише в крові учасників, стійких до інсуліну.

Запалення є відомою проблемою у людей з діабетом, і такі ранні омічні профілі, як цей, за словами Снайдера, можуть допомогти виявити молекули, пов’язані із запаленням, у людей, які не страждають на діабет, але мають ризик захворювання.

"У цьому аналізі ми розглядаємо окремі молекули, які змінюються, а потім розширюємо їх до рівня шляху", - описує Снайдер. "Рівень шляху" еквівалентний системі, такій як імунна або серцево-судинна система. "Отже, коли ми виявляємо молекулу, яка, здається, вийшла з-під контролю, ми замислюємось, чи не потрапляє вона в якийсь більший шлях у тілі", - додає він.

Після пошуку відмінностей на початку дослідження вчені змінили параметри. Учасники отримували висококалорійну дієту, і через 30 днів вони в середньому набрали 6 фунтів. І із збільшенням ваги, хоча і помірним, омічні профілі також змінювалися. Маркери запалення були підвищені як у резистентних до інсуліну груп, так і у здорових.

У учасників, чутливих до інсуліну, зросла популяція мікробів під назвою «Akkermansia muciniphila», яка, як відомо, захищає від резистентності до інсуліну. Але, мабуть, найбільш вражаючою зміною стала "експресія генів, пов'язана з підвищеним ризиком розвитку типу серцевої недостатності, званої дилатаційною кардіоміопатією, при якій серце не може ефективно перекачувати кров до решти тіла", за словами Снайдера.

"Це було досить дивно. Я не сподівався, що 30 днів їжі занадто багато змінить весь шлях серця, - каже він. - Але все це відповідає тому, як ми думаємо про людський організм, це цілісна система, а не лише окремих ізольованих компонентів, тому в цій системі відбуваються зміни, коли люди набирають вагу ". Однак, як тільки учасники втратили зайву вагу, їх мікроби, молекули та рівні експресії генів здебільшого поверталися до своїх нормальних рівнів.