Vad som ökar och tappar vikt gör vår kropp
Att få eller tappa vikt, även under en kort tid, kan drastiskt förändra en persons personliga molekylära profil, enligt en ny studie utförd av Stanford University School of Medicine i Kalifornien.
I en uppsats som ska publiceras i tidskriften Cellsystem, rapporterar forskarna hur de drog till sig en enorm mängd data från flera studiemetoder för att skapa en detaljerad molekylär profil för var och en av deras 23 studiedeltagare.
Molekylära data hämtades från olika "-omics" -tekniker, inklusive:
- genomik, eller metoder som kartlägger organismernas genom eller genetiska sammansättning
- proteomics, ett tillvägagångssätt som ger detaljerad information om proteiner
- transkriptomik eller tekniker som avslöjar hur genomet för närvarande tolkas
- metabolomics, vilket ger insikt i metabolism och cellernas kemi
- mikrobiomics, eller metoder som profilerar bakterier och andra mikroorganismer i kroppen
"Till slut", säger medförfattare författare Michael Snyder, professor i genetik vid Stanford University i Kalifornien, "gjorde vi bokstavligen miljarder mätningar."
Studien följer en forskningsväg som professor Snyder startade på för några år sedan när han var föremål för sin egen personliga omics-profilering, som spårade molekylära förändringar i hans kropp när han utvecklade typ 2-diabetes och sedan återhämtade sig från den efter att ha ändrat sin diet. och livsstil.
Profilerande molekylära förändringar
I den nya studien fann han och resten av teamet att eftersom deltagarna fick cirka 6 kilo kroppsvikt över en månad och sedan tappade det, skedde dramatiska förändringar i deras genuttryck, hjärt-kärlsystemet, mikrobiomet och immunsystemet .
När deltagarna fick vikt avslöjade deras personliga omics-profiler: betydande förändringar i bakteriekompositionen; aktivering av molekylära vägar som har kopplats till hjärtsjukdomar; och ökad inflammation och immunsvar.
Men den goda nyheten är att de flesta av deras system återvände till sina ursprungliga tillstånd efter att de släppt sina överskott.
Prof. Snyder säger att deras mål var att "karakterisera vad som händer under viktökning och förlust på en nivå som ingen någonsin har gjort tidigare."
I synnerhet ville de "lära sig hur prediabetiker kan skilja sig åt när det gäller deras personliga omics-profiler och deras molekylära svar på viktfluktuationer", tillägger han.
Fetma och typ 2-diabetes
Personer med fetma har ökad risk att utveckla typ 2-diabetes, liksom andra allvarliga hälsoproblem. Insulinresistens föregår ofta typ 2-diabetes.
Individer med insulinresistens har problem med att omvandla blodsocker till energi eftersom deras celler inte reagerar ordentligt på insulin, ett hormon som hjälper dem att ta in och använda glukos.
Bukspottkörteln försöker göra mer insulin för att kompensera, men så småningom kanske det inte räcker, vilket leder till högt blodsocker och fullblåst typ 2-diabetes.
I USA, där 36,5 procent av vuxna har fetma, lever mer än 100 miljoner människor med prediabetes eller diabetes.
Personlig omics profilering av viktökning, förlust
För den nya studien jämförde teamet de personliga omics-profilerna för 13 insulinresistenta individer med de av 10 individer utan insulinresistens - den "insulinkänsliga gruppen" - när de fick och sedan tappade vikt.
Alla deltagare hade ett kroppsmassindex (BMI) på mellan 25 och 35 - det vill säga allt från "övervikt till måttligt överviktigt" - när de rekryterades.
Deltagarna följde en kaloririk diet i en månad, under vilken tid de tog upp 2 pund (2,7 kg) i vikt. Efter detta tappar de sedan övervikten.
Forskarna tog prover från deltagarna vid fyra punkter under studien: vid baslinjen; när deras vikt nådde sin topp efter kaloririk diet; när deras vikt återvände till baslinjen; och sedan efter 3 månaders stabilitet efter att deras vikt återgått till baslinjen.
Molekylära mönster visar insulinresistens
När de jämförde de insulinresistenta och insulinkänsliga grupperna fann forskarna signifikanta skillnader i deras baslinjeprofiler.
I synnerhet innehöll molekylprofilerna vid baslinjen för den insulinresistenta gruppen markörer för inflammation, medan de från den insulinkänsliga gruppen inte hade dem.
Prof. Snyder säger att detta resultat antyder att profilering av omics kan identifiera individer som riskerar diabetes genom att upptäcka tidiga inflammatoriska markörer, som är kända för att vara kopplade till utvecklingen av typ 2-diabetes.
Jämförelsen av omics-profiler efter viktökning visade också intressanta kontraster. Medan inflammationsmarkörer ökade i både insulinresistenta och insulinkänsliga grupper, var det endast den grupp som var insulinkänslig att uppvisa bakteriemarkörer av Akkermansia muciniphila, som skyddar mot insulinresistens.
Den mest dramatiska förändringen - för båda grupperna - var dock förändringar i genuttryck som är kända för att vara kopplade till ökad risk för en form av hjärtsvikt som kallas dilaterad kardiomyopati.
"Det var ganska förvånande," säger professor Snyder, "jag förväntade mig inte att 30 dagar av överätning skulle förändra hela hjärtat."
Han förklarar dock att deras resultat passar "med hur vi tänker på människokroppen - det är ett helt system, inte bara några isolerade komponenter, så det finns förändringar i hela systemet när människor går upp i vikt."
Kan vissa förändringar vara längre?
Efter att de tappat sin övervikt och haft en period av stabilitet vid sin tidigare vikt visade deltagarnas omiska profiler att de flesta av de molekylära förändringarna gick tillbaka till det normala.
Emellertid kvarstod en delmängd av viktförändringar i profilerna. Även om de inte var tillräckligt stora eller betydande för att dra fasta slutsatser föreslår de, säger professor Snyder, "att vissa av dessa effekter kan vara längre."
Han påpekade också att även om deras studie huvudsakligen handlade om gruppförändringar, såg de att varje deltagare hade unika förändringar i sin personliga omics-profil, vilket visar att han tror att sådana verktyg kommer att utgöra en ”kritisk del av att hantera människors hälsa i framtida."
"Big data kommer att vara avgörande för medicinens framtid, och saker som dessa integrerande omics-profiler kommer att ge en förståelse för hur människokroppen reagerar på ett mycket personligt sätt på olika utmaningar."
Professor Michael Snyder
