Ce face creșterea și pierderea în greutate pentru corpul nostru

Creșterea sau scăderea în greutate, chiar și pentru o perioadă scurtă de timp, poate schimba drastic profilul molecular personal al unei persoane, potrivit unui nou studiu realizat de Universitatea Stanford School of Medicine din California.

Fluctuațiile de greutate modifică profilurile noastre moleculare.

Într-o lucrare care urmează să fie publicată în jurnal Sisteme celulareCercetătorii raportează cum au folosit o cantitate imensă de date din mai multe metode de studiu pentru a crea un profil molecular detaliat al fiecăruia dintre cei 23 de participanți la studiu.

Datele moleculare au fost culese din diverse tehnici de „-omică”, inclusiv:

• genomică, sau metode care mapează genomul sau structura genetică a organismelor
• proteomica, o abordare care oferă informații detaliate despre proteine
• transcriptomică sau tehnici care dezvăluie modul în care genomul este interpretat în prezent
• metabolomica, care oferă informații despre metabolism și chimia celulelor
• microbiomică sau metode care profilează bacteriile și alte microorganisme din organism

„În cele din urmă”, spune autorul studiului co-senior Michael Snyder, profesor de genetică la Universitatea Stanford din California, „am făcut literalmente miliarde de măsurători”.

Studiul urmărește o cale de cercetare pe care Prof. Snyder a început-o acum câțiva ani, când a făcut obiectul propriei profiluri omice personale, care a urmărit modificările moleculare din corpul său pe măsură ce a dezvoltat diabet de tip 2 și apoi și-a revenit după schimbarea dietei. și stilul de viață.

Profilarea modificărilor moleculare

În noul studiu, el și restul echipei au descoperit că, pe măsură ce participanții au câștigat aproximativ 6 kilograme de greutate corporală în decurs de o lună și apoi au aruncat-o, au existat schimbări dramatice în expresia genelor, sistemul cardiovascular, microbiomul și sistemul imunitar. .

Pe măsură ce participanții s-au îngrășat, profilurile lor omice personale au relevat: modificări semnificative ale compoziției bacteriene; activarea căilor moleculare care au fost legate de bolile de inimă; și inflamație sporită și răspunsuri imune.

Dar vestea bună este că, după ce și-au pierdut kilogramele în exces, majoritatea sistemelor lor s-au întors la stările lor inițiale.

Prof. Snyder spune că scopul lor a fost „să caracterizeze ceea ce se întâmplă în timpul creșterii și pierderii în greutate la un nivel pe care nimeni nu l-a mai făcut până acum”.

În special, ei au dorit să „învețe cum oamenii pot prediabetic să difere în ceea ce privește profilurile lor omice personale și răspunsurile lor moleculare la fluctuația greutății”, adaugă el.

Obezitatea și diabetul de tip 2

Persoanele cu obezitate prezintă un risc crescut de a dezvolta diabet de tip 2, precum și alte probleme grave de sănătate. Rezistența la insulină precede adesea diabetul de tip 2.

Persoanele cu rezistență la insulină au probleme cu conversia zahărului din sânge în energie, deoarece celulele lor nu reușesc să reacționeze corect la insulină, un hormon care îi ajută să preia și să utilizeze glucoza.

Pancreasul încearcă să producă mai multă insulină pentru a compensa, dar în cele din urmă acest lucru s-ar putea să nu fie suficient, ducând la creșterea nivelului de zahăr din sânge și la diabetul de tip 2 complet.

În Statele Unite, unde 36,5% dintre adulți au obezitate, există peste 100 de milioane de persoane care trăiesc cu prediabet sau diabet.

Omică personală profilarea creșterii în greutate, a pierderii

Pentru noul studiu, echipa a comparat profilurile omice personale ale a 13 persoane rezistente la insulină cu cele ale a 10 persoane fără rezistență la insulină - „grupul sensibil la insulină” - pe măsură ce s-au îngrășat și apoi au slăbit.

Toți participanții au avut un indice de masă corporală (IMC) cuprins între 25 și 35 - adică, de la „supraponderal la moderat obez” - atunci când au fost recrutați.

Participanții au urmat o dietă bogată în calorii timp de o lună, timp în care s-au îngrășat cu 2,7 kilograme în greutate. După aceasta, au scos excesul de greutate.

Oamenii de știință au prelevat probe de la participanți în patru puncte în timpul studiului: la momentul inițial; când greutatea lor a atins apogeul după o dietă bogată în calorii; când greutatea lor a revenit la valoarea inițială; și apoi după 3 luni de stabilitate după ce greutatea lor a revenit la valoarea inițială.

Modelele moleculare prezintă rezistență la insulină

Când au comparat grupurile rezistente la insulină și grupurile sensibile la insulină, cercetătorii au descoperit diferențe semnificative în profilurile lor inițiale.

În special, profilurile moleculare de bază ale grupului rezistent la insulină conțineau markeri de inflamație, în timp ce cei din grupul sensibil la insulină nu le aveau.

Prof. Snyder spune că această constatare sugerează că profilarea omicilor ar putea identifica persoanele cu risc de diabet prin identificarea markerilor precoci ai inflamației, despre care se știe că sunt legați de dezvoltarea diabetului de tip 2.

Comparația profilurilor omice după creșterea în greutate a arătat, de asemenea, contraste interesante. În timp ce markerii de inflamație au crescut atât în ​​grupurile rezistente la insulină, cât și în grupurile sensibile la insulină, doar grupul care a fost sensibil la insulină a prezentat markeri bacterieni ai Akkermansia muciniphila, care protejează împotriva rezistenței la insulină.

Cu toate acestea, cea mai dramatică schimbare - pentru ambele grupuri - a fost modificarea expresiei genelor despre care se știe că este legată de riscul crescut al unei forme de insuficiență cardiacă cunoscută sub numele de cardiomiopatie dilatată.

„A fost destul de surprinzător”, remarcă prof. Snyder, „nu mă așteptam ca 30 de zile de supraalimentare să schimbe întreaga cale a inimii”.

El explică, totuși, că descoperirile lor se potrivesc „cu modul în care ne gândim la corpul uman - este un sistem întreg, nu doar câteva componente izolate, deci există schimbări la nivelul întregului sistem atunci când oamenii se îngrașă”.

Ar putea unele modificări să dureze mai mult?

După ce și-au pierdut greutatea în exces și au avut o perioadă de stabilitate la greutatea lor anterioară, profilurile omice ale participanților au arătat că majoritatea modificărilor moleculare au revenit la normal.

Cu toate acestea, un subgrup de modificări ale creșterii în greutate a profilurilor a persistat. Deși nu au fost suficient de mari sau semnificative pentru a trage concluzii ferme, ele sugerează, spune prof. Snyder, „că unele dintre aceste efecte ar putea fi mai durabile”.

El subliniază, de asemenea, că, în timp ce studiul lor s-a ocupat în principal de schimbări de grup, ei au observat că fiecare participant a avut modificări unice în profilul personal de omici, ceea ce arată, crede el, că astfel de instrumente vor forma o „parte critică a gestionării sănătății umane în viitor."

„Datele mari vor fi esențiale pentru viitorul medicinei și lucruri precum aceste profiluri omice integrative vor oferi o înțelegere a modului în care corpul uman răspunde, într-un mod foarte personal, la diferite provocări.”

Prof. Michael Snyder