Човешкото тяло претърпява драматични промени дори по време на кратки периоди на наддаване и загуба на тегло, според проучване, ръководено от изследователи от Медицинското училище в Станфордския университет в Пало Алто, Калифорния, САЩ.

тялото

Тъй като хората качват килограми или отслабват, те показват забележими промени в своя микробиом, сърдечно-съдова система, имунна система и нива на генна експресия, според резултатите от това изследване.

Учените интегрираха поредица от техники за профилиране "omics", за да съберат купчини данни, които разкриват уникални подробности за геномния, молекулярния, метаболитния и бактериалния състав на участниците в изследването. Статия, описваща работата, е публикувана тази сряда през Клетъчни системи.

Водещи автори са изследователите от докторантура в Станфорд Wenyu Zhou и Hannes Röst; ученият Кевин Контрепоа и бившият докторант Брайан Пиенин. Основното авторство споделя Майкъл Снайдер, професор по генетика в Станфорд; Трейси Маклафлин, професор по медицина в Станфорд; и Джордж Уайнсток, професор и директор по микробна геномика в лабораторията Джаксън, независима институция за биомедицински изследвания с нестопанска цел.

„Целта тук беше да се характеризира какво се случва по време на наддаване и отслабване на ниво, което никой не е правил досега - казва Снайдер. - Също така искахме да научим как хората предидиабетни могат да се различават по отношение на личните си омични профили и молекулярни реакции. до колебанията в теглото ".

Снайдър и колегите му установили, че дори при умерено наддаване на тегло, около 2,72 килограма, човешкото тяло се променя драстично на молекулярно ниво. Бактериалните популации се трансформират, имунните отговори и възпалението се разширяват и се активират молекулярни пътища, свързани със сърдечни заболявания. Когато участниците в проучването отслабват, повечето от останалите системи на тялото се калибрират до първоначалните си състояния, установи проучването.

Пренастройка на молекулните нива

Лабораторията на Снайдер има особен интерес да разбере изменението на теглото в микромащаб сред хората, които са резистентни към инсулин, което означава, че способността им за преработка на глюкоза е нарушена, тъй като тя е често срещан предшественик на диабет тип 2.

За тази цел проучването сравнява изходните омични разлики на инсулиноустойчивите участници с тези на здрави хора и след това разглежда два основни въпроса: Как наддаването на тегло влияе на омичните профили? и какво се случва, след като теглото е загубено?

Проучването включва 23 участници: 13 са били инсулиноустойчиви и 10 са били чувствителни към инсулин или са в състояние да обработват инсулина нормално; всички имат индекси на телесна маса (ИТМ) между 25 и 35 килограма на квадратен метър.

ИТМ от 25 е в горния край на нормата, ИТМ от повече от 40 приблизително се равнява на болестното затлъстяване. Изследователите комбинират информация от транскриптома на всеки човек, колекция от молекули, които разкриват модели на експресия на ДНК; протеом, пълният набор от протеини, които индивидът активно произвежда; микробиом; и геном "В крайна сметка направихме буквално милиарди измервания", казва Снайдер, професор по генетика в Станфорд.

В началото на проучването учените откриха поразителни базови разлики между инсулинорезистентните и инсулиночувствителните групи. Между различията в производството на протеини и микробните популации, Snyder открива голямо несъответствие: молекулярни маркери за възпаление са открити само в кръвния поток на инсулиноустойчиви участници.

Възпалението е известен проблем при хората с диабет и ранните омични профили като този, казва Снайдер, могат да помогнат за идентифициране на молекули, свързани с възпаление при хора, които не са диабетици, но са изложени на риск от заболяването.

"При тези анализи ние разглеждаме отделни молекули, които се променят, и след това ги разширяваме до нивото на пътя", описва Снайдер. "Нивото на пътя" е еквивалентно на система, като имунната или сърдечно-съдовата система. "Така че, когато открием молекула, която изглежда е извън контрол, се чудим дали тя не попада в някакъв по-голям път в тялото", добавя той.

След като потърсиха разлики в началото на изследването, учените промениха параметрите. Участниците са получили висококалорична диета и след 30 дни са качили средно 6 килограма. И с увеличаването на теглото, макар и умерено, също се промениха и омичните профили. Маркерите за възпаление са повишени както при инсулиноустойчиви, така и при здрави групи.

При участниците, чувствителни към инсулин, микробната популация, наречена „Akkermansia muciniphila“, за която е известно, че предпазва от инсулинова резистентност, нараства. Но може би най-изненадващата промяна е в "генната експресия, свързана с повишен риск от тип сърдечна недостатъчност, наречена дилатативна кардиомиопатия, при която сърцето не може ефективно да изпомпва кръв към останалата част от тялото", според Снайдер.

"Това беше доста изненадващо. Не очаквах, че 30-дневното хранене прекалено много ще промени целия път на сърцето", казва той. "Но всичко се вписва в начина, по който мислим за човешкото тяло, това е цялостна система, а не само някои изолирани компоненти, тъй като има промени в цялата система, когато хората наддават на тегло. " След като обаче участниците загубят излишно тегло, техните микроби, молекули и нива на генна експресия се връщат към нормалните си нива в по-голямата си част.