Hva det å få og miste vekt gjør med kroppen vår
Å få eller gå ned i vekt, selv i kort tid, kan endre en persons personlige molekylære profil drastisk, ifølge en ny studie utført av Stanford University School of Medicine i California.
I et papir som skal publiseres i tidsskriftet Cell Systems, rapporterer forskerne hvordan de trakk på en enorm mengde data fra flere studiemetoder for å lage en detaljert molekylær profil for hver av sine 23 studiedeltakere.
Molekylære data ble hentet fra forskjellige "-omics" teknikker, inkludert:
- genomikk, eller metoder som kartlegger genomet, eller den genetiske sammensetningen, av organismer
- proteomics, en tilnærming som gir detaljert informasjon om proteiner
- transkriptomikk, eller teknikker som avslører hvordan genomet for tiden tolkes
- metabolomics, som gir innsikt i metabolisme og cellers kjemi
- mikrobiomics, eller metoder som profilerer bakterier og andre mikroorganismer i kroppen
"Til slutt," sa medforesatte studieforfatter Michael Snyder, professor i genetikk ved Stanford University i California, "vi bokstavelig talt gjorde milliarder målinger."
Studien følger en forskningsvei som Prof. Snyder startet på for noen år siden da han var gjenstand for sin egen personlige omics-profilering, som sporet molekylære endringer i kroppen hans da han utviklet type 2-diabetes og deretter kom seg fra den etter å ha endret dietten. og livsstil.
Profilerende molekylære endringer
I den nye studien fant han og resten av teamet at ettersom deltakerne økte ca. 6 kilo kroppsvekt i løpet av en måned og deretter kastet den, var det dramatiske skift i genuttrykk, kardiovaskulær system, mikrobiom og immunsystem .
Da deltakerne gikk opp i vekt, avslørte deres personlige omics-profiler: signifikante endringer i bakteriesammensetningen; aktivering av molekylære veier som har vært knyttet til hjertesykdom; og økt betennelse og immunrespons.
Men den gode nyheten er at de fleste av systemene deres returnerte til sine opprinnelige tilstander etter at de hadde kastet sine overflødige kilo.
Prof. Snyder sier at deres mål var å "karakterisere det som skjer under vektøkning og tap på et nivå som ingen noensinne har gjort før."
Spesielt ønsket de å "lære hvordan prediabetikere kan variere når det gjelder deres personlige omics-profiler og deres molekylære respons på vektsvingninger," legger han til.
Fedme og type 2 diabetes
Personer med fedme har økt risiko for å utvikle type 2 diabetes, samt andre alvorlige helseproblemer. Insulinresistens går ofte før type 2-diabetes.
Personer med insulinresistens har problemer med å omdanne blodsukker til energi ettersom cellene deres ikke reagerer riktig på insulin, et hormon som hjelper dem å ta inn og bruke glukose.
Bukspyttkjertelen prøver å lage mer insulin for å kompensere, men til slutt kan dette ikke være nok, noe som fører til høyt blodsukker og fullblåst type 2-diabetes.
I USA, hvor 36,5 prosent av voksne har fedme, er det mer enn 100 millioner mennesker som lever med prediabetes eller diabetes.
Personlig omics profilering av vektøkning, tap
For den nye studien sammenlignet teamet de personlige omics-profilene til 13 insulinresistente individer med de på 10 individer uten insulinresistens - den "insulinfølsomme gruppen" - etter hvert som de fikk og deretter gikk ned i vekt.
Alle deltakerne hadde en kroppsmasseindeks (BMI) på mellom 25 og 35 - det vil si fra “overvektig til moderat overvektig” - da de ble rekruttert.
Deltakerne fulgte et kaloririkt kosthold i en måned, i løpet av den tiden de gikk opp i 2 kg (2 kg) i vekt. Etter dette kaster de deretter overflødig vekt.
Forskerne tok prøver fra deltakerne på fire punkter i løpet av studien: ved baseline; når vekten toppet seg etter kalorirettet; når vekten kom tilbake til utgangspunktet; og deretter etter 3 måneders stabilitet etter at vekten kom tilbake til baseline.
Molekylære mønstre viser insulinresistens
Når de sammenlignet de insulinresistente og insulinfølsomme gruppene, fant forskerne signifikante forskjeller i baseline-profilene.
Spesielt inneholder de baseline molekylære profilene til den insulinresistente gruppen markører for betennelse, mens de fra den insulinfølsomme gruppen ikke hadde dem.
Prof. Snyder sier at dette funnet antyder at profilering av omics kan identifisere personer med risiko for diabetes ved å oppdage tidlige markører for betennelse, som er kjent for å være knyttet til utviklingen av type 2-diabetes.
Sammenligningen av omics-profiler etter vektøkning viste også interessante kontraster. Mens betennelsesmarkører steg i både insulinresistente og insulinfølsomme grupper, var det bare gruppen som var insulinfølsom, som viste bakteriemarkører for Akkermansia muciniphila, som beskytter mot insulinresistens.
Imidlertid var den mest dramatiske endringen - for begge gruppene - endringer i genuttrykk som er kjent for å være knyttet til økt risiko for en form for hjertesvikt kjent som utvidet kardiomyopati.
"Det var ganske overraskende," bemerker prof. Snyder, "jeg forventet ikke 30 dagers overspising for å endre hele hjerteveien."
Han forklarer imidlertid at funnene deres passer "med hvordan vi tenker på menneskekroppen - det er et helt system, ikke bare noen få isolerte komponenter, så det er endringer i hele systemet når folk går opp i vekt."
Kan noen endringer vare lenger?
Etter at de mistet overflødig vekt og hadde en periode med stabilitet i forhold til sin tidligere vekt, viste deltakernes omiske profiler at de fleste av molekylære endringer gikk tilbake til det normale.
Imidlertid vedvarte en delmengde av vektøkningsendringer i profilene. Selv om de ikke var store eller betydningsfulle nok til å trekke faste konklusjoner, antyder de, sier professor Snyder, "at noen av disse effektene kan være langvarige."
Han påpekte også at mens studien deres hovedsakelig handlet om gruppeendringer, la de merke til at hver deltaker hadde unike endringer i sin personlige omics-profil, noe som viser, mener han, at slike verktøy vil utgjøre en "kritisk del av å håndtere menneskers helse framtid."
"Big data vil være avgjørende for medisinens fremtid, og ting som disse integrerende omics-profilene vil gi en forståelse av hvordan menneskekroppen reagerer på en veldig personlig måte på forskjellige utfordringer."
Prof. Michael Snyder
