Hvad det at få og tabe sig gør vores krop
At vinde eller tabe sig, selv i kort tid, kan ændre en persons personlige molekylære profil drastisk, ifølge en ny undersøgelse foretaget af Stanford University School of Medicine i Californien.
I et papir, der skal offentliggøres i tidsskriftet Cellesystemer, rapporterer forskerne, hvordan de trak på en enorm mængde data fra flere undersøgelsesmetoder for at skabe en detaljeret molekylær profil for hver af deres 23 studiedeltagere.
Molekylære data blev hentet fra forskellige "-omics" teknikker, herunder:
- genomik eller metoder, der kortlægger organismernes genom eller genetiske sammensætning
- proteomics, en tilgang, der giver detaljeret information om proteiner
- transkriptomik eller teknikker, der afslører, hvordan genomet i øjeblikket fortolkes
- metabolomics, som giver indsigt i metabolisme og cellers kemi
- mikrobiomics eller metoder, der profilerer bakterier og andre mikroorganismer i kroppen
”I sidste ende”, siger co-senior undersøgelsesforfatter Michael Snyder, professor i genetik ved Stanford University i Californien, “foretog vi bogstaveligt talt milliarder af målinger.”
Undersøgelsen følger en forskningssti, som professor Snyder startede for et par år siden, da han var genstand for sin egen personlige omics-profilering, som spores molekylære ændringer i hans krop, da han udviklede type 2-diabetes og derefter kom sig efter det efter at have ændret sin diæt. og livsstil.
Profilering af molekylære ændringer
I den nye undersøgelse fandt han og resten af holdet, at da deltagerne fik ca. 6 pund kropsvægt i løbet af en måned og derefter kastede den, var der dramatiske skift i deres genekspression, hjerte-kar-system, mikrobiom og immunsystem .
Da deltagerne fik vægt, afslørede deres personlige omics-profiler: signifikante ændringer i bakteriesammensætningen; aktivering af molekylære veje, der har været forbundet med hjertesygdomme; og øget betændelse og immunrespons.
Men den gode nyhed er, at de fleste af deres systemer vendte tilbage til deres oprindelige stater, efter at de havde tabt deres overskydende pund.
Prof. Snyder siger, at deres mål var at "karakterisere, hvad der sker under vægtøgning og tab på et niveau, som ingen nogensinde har gjort før."
Især ønskede de at "lære, hvordan prediabetiske folk kan være forskellige med hensyn til deres personlige omics-profiler og deres molekylære reaktioner på vægtudsving," tilføjer han.
Fedme og type 2-diabetes
Mennesker med fedme har øget risiko for at udvikle type 2-diabetes såvel som andre alvorlige helbredsproblemer. Insulinresistens går ofte forud for type 2-diabetes.
Personer med insulinresistens har problemer med at omdanne blodsukker til energi, da deres celler ikke reagerer ordentligt på insulin, et hormon der hjælper dem med at optage og bruge glukose.
Bugspytkirtlen forsøger at fremstille mere insulin for at kompensere, men til sidst er det måske ikke nok, hvilket fører til forhøjet blodsukker og fuldblæst type 2-diabetes.
I USA, hvor 36,5 procent af voksne har fedme, lever der mere end 100 millioner mennesker med prediabetes eller diabetes.
Personlige omics profilering af vægtøgning, tab
Til den nye undersøgelse sammenlignede holdet de personlige omics-profiler for 13 insulinresistente individer med dem for 10 individer uden insulinresistens - den "insulinfølsomme gruppe" - efterhånden som de steg og derefter tabte sig.
Alle deltagerne havde et body mass index (BMI) på mellem 25 og 35 - det vil sige fra "overvægtige til moderat overvægtige" - da de blev rekrutteret.
Deltagerne fulgte en diæt med højt kalorieindhold i en måned, i løbet af hvilken tid de fik 2 pund (2,7 kg) i vægt. Efter dette kaster de derefter overskydende vægt.
Forskerne tog prøver fra deltagerne på fire punkter i løbet af undersøgelsen: ved baseline; når deres vægt toppede efter diæt med højt kalorieindhold når deres vægt vendte tilbage til baseline; og derefter efter 3 måneders stabilitet efter deres vægt vendte tilbage til baseline.
Molekylære mønstre viser insulinresistens
Når de sammenlignede de insulinresistente og insulinfølsomme grupper, fandt forskerne signifikante forskelle i deres baseline-profiler.
Navnlig indeholdt de baseline-molekylære profiler for den insulinresistente gruppe markører for betændelse, mens de fra den insulinfølsomme gruppe ikke havde dem.
Prof. Snyder siger, at dette fund antyder, at profilering af omics kunne identificere personer, der er i risiko for diabetes ved at få øje på tidlige markører for betændelse, som man ved er forbundet med udviklingen af type 2-diabetes.
Sammenligningen af omics-profiler efter vægtøgning viste også interessante kontraster. Mens inflammationsmarkører steg i både insulinresistente og insulinfølsomme grupper, viste kun den gruppe, der var insulinfølsom, bakterielle markører for Akkermansia muciniphila, som beskytter mod insulinresistens.
Den mest dramatiske ændring - for begge grupper - var dog ændringer i genekspression, der vides at være forbundet med øget risiko for en form for hjertesvigt kendt som dilateret kardiomyopati.
"Det var ret overraskende," bemærker professor Snyder, "jeg forventede ikke 30 dages overspisning for at ændre hele hjertevejen."
Han forklarer dog, at deres fund passer "med, hvordan vi tænker på menneskekroppen - det er et helt system, ikke kun et par isolerede komponenter, så der er ændringer i hele systemet, når folk tager på i vægt."
Kunne nogle ændringer være længerevarende?
Efter at de havde tabt deres overvægt og havde en periode med stabilitet i forhold til deres tidligere vægt, viste deltagernes omiske profiler, at de fleste af de molekylære ændringer gik tilbage til det normale.
Imidlertid var en delmængde af vægtøgningsændringer i profilerne fortsat. Selvom de ikke var store eller signifikante nok til at drage faste konklusioner fra, antyder de, siger prof. Snyder, "at nogle af disse effekter kan være længerevarende."
Han påpegede også, at mens deres undersøgelse hovedsageligt drejede sig om gruppeforandringer, bemærkede de, at hver deltager havde unikke ændringer i deres personlige omics-profil, hvilket viser, mener han, at sådanne værktøjer vil udgøre en "kritisk del af styringen af menneskers sundhed i fremtid."
"Big data vil være kritiske for fremtiden for medicin, og ting som disse integrerende omics-profiler vil give en forståelse af, hvordan menneskekroppen reagerer på en meget personlig måde på forskellige udfordringer."
Prof. Michael Snyder
