Wat doet aankomen en afvallen met ons lichaam?
Gewichtstoename of afvallen, zelfs voor een korte tijd, kan het persoonlijke moleculaire profiel van een individu drastisch veranderen, volgens een nieuwe studie uitgevoerd door Stanford University School of Medicine in Californië.
In een artikel dat in het tijdschrift zal worden gepubliceerd Cell Systemen, rapporteren de onderzoekers hoe ze gebruik maakten van een enorme hoeveelheid gegevens van meerdere studiemethoden om een gedetailleerd moleculair profiel van elk van hun 23 studiedeelnemers te creëren.
De moleculaire gegevens zijn verzameld uit verschillende '-omics'-technieken, waaronder:
- genomics, of methoden die het genoom of de genetische samenstelling van organismen in kaart brengen
- proteomics, een benadering die gedetailleerde informatie over eiwitten oplevert
- transcriptomics, of technieken die onthullen hoe het genoom momenteel wordt geïnterpreteerd
- metabolomics, dat inzicht geeft in het metabolisme en de chemie van cellen
- microbiomics, of methoden die bacteriën en andere micro-organismen in het lichaam profileren
"Uiteindelijk", zegt co-senior studie auteur Michael Snyder, een professor in de genetica aan de Stanford University in Californië, "hebben we letterlijk miljarden metingen gedaan."
De studie volgt een onderzoekspad dat prof.Snyder een paar jaar geleden begon toen hij het onderwerp was van zijn eigen persoonlijke omics-profilering, die moleculaire veranderingen in zijn lichaam volgde toen hij diabetes type 2 ontwikkelde en er vervolgens van herstelde na het veranderen van zijn dieet. en levensstijl.
Profilering van moleculaire veranderingen
In de nieuwe studie ontdekten hij en de rest van het team dat, aangezien de deelnemers in een maand tijd ongeveer 6 kilo lichaamsgewicht wonnen en het vervolgens kwijtraakten, er dramatische verschuivingen waren in hun genexpressie, cardiovasculair systeem, microbioom en immuunsysteem. .
Toen de deelnemers aankwamen, onthulden hun persoonlijke omics-profielen: significante veranderingen in de bacteriële samenstelling; activering van moleculaire routes die in verband zijn gebracht met hartaandoeningen; en verhoogde ontstekingen en immuunresponsen.
Maar het goede nieuws is dat nadat ze hun overtollige kilo's kwijt waren, de meeste van hun systemen terugkeerden naar hun oorspronkelijke staat.
Prof. Snyder zegt dat het hun doel was om "te karakteriseren wat er gebeurt tijdens gewichtstoename en -verlies op een niveau dat niemand ooit eerder heeft gedaan."
In het bijzonder wilden ze "leren hoe prediabetische mensen kunnen verschillen in termen van hun persoonlijke omics-profielen en hun moleculaire reacties op gewichtsschommelingen", voegt hij eraan toe.
Obesitas en diabetes type 2
Mensen met obesitas lopen een verhoogd risico om diabetes type 2 te ontwikkelen, evenals andere ernstige gezondheidsproblemen. Insulineresistentie gaat vaak vooraf aan diabetes type 2.
Personen met insulineresistentie hebben problemen met het omzetten van bloedsuiker in energie, omdat hun cellen niet goed reageren op insuline, een hormoon dat hen helpt glucose op te nemen en te gebruiken.
De alvleesklier probeert meer insuline aan te maken om dit te compenseren, maar uiteindelijk is dit misschien niet genoeg, wat leidt tot een hoge bloedsuikerspiegel en volledige diabetes type 2.
In de Verenigde Staten, waar 36,5 procent van de volwassenen aan obesitas lijdt, leven meer dan 100 miljoen mensen met prediabetes of diabetes.
Persoonlijke omics profilering van gewichtstoename, verlies
Voor de nieuwe studie vergeleek het team de persoonlijke omics-profielen van 13 insulineresistente personen met die van 10 personen zonder insulineresistentie - de "insulinegevoelige groep" - toen ze aankwamen en daarna afvielen.
Alle deelnemers hadden een body mass index (BMI) tussen 25 en 35 - dat wil zeggen variërend van "overgewicht tot matig zwaarlijvig" - toen ze werden gerekruteerd.
De deelnemers volgden een maand lang een calorierijk dieet, gedurende welke tijd ze 6 pond (2,7 kilogram) aankwamen. Hierna werpen ze het overtollige gewicht af.
De wetenschappers namen tijdens het onderzoek op vier punten monsters van de deelnemers: bij aanvang; wanneer hun gewicht piekte na het calorierijke dieet; wanneer hun gewicht terugkeerde naar de basislijn; en daarna na 3 maanden van stabiliteit nadat hun gewicht was teruggekeerd naar de basislijn.
Moleculaire patronen tonen insulineresistentie
Toen ze de insulineresistente en insulinegevoelige groepen vergeleken, vonden de onderzoekers significante verschillen in hun basislijnprofielen.
In het bijzonder bevatten de moleculaire basisprofielen van de insulineresistente groep markers van ontsteking, terwijl die van de insulinegevoelige groep deze niet hadden.
Prof.Snyder zegt dat deze bevinding suggereert dat omics-profilering personen met een risico op diabetes zou kunnen identificeren door vroege markers van ontsteking op te sporen, waarvan bekend is dat ze verband houden met de ontwikkeling van type 2 diabetes.
De vergelijking van omics-profielen na gewichtstoename liet ook interessante contrasten zien. Terwijl ontstekingsmarkers stegen in zowel insulineresistente als insulinegevoelige groepen, vertoonde alleen de groep die insulinegevoelig was bacteriële markers van Akkermansia muciniphila, dat beschermt tegen insulineresistentie.
De meest dramatische verandering - voor beide groepen - waren echter veranderingen in genexpressie waarvan bekend is dat ze verband houden met een verhoogd risico op een vorm van hartfalen die bekend staat als gedilateerde cardiomyopathie.
"Dat was nogal verrassend", merkt prof. Snyder op, "ik had niet verwacht dat 30 dagen van te veel eten het hele hartpad zou veranderen."
Hij legt echter uit dat hun bevindingen passen "bij hoe we denken over het menselijk lichaam - het is een heel systeem, niet slechts een paar geïsoleerde componenten, dus er zijn systeembrede veranderingen wanneer mensen aankomen."
Kunnen sommige veranderingen langer duren?
Nadat ze hun overtollige gewicht hadden verloren en een periode van stabiliteit hadden gehad op hun vorige gewicht, toonden de omische profielen van de deelnemers aan dat de meeste moleculaire veranderingen weer normaal werden.
Een deel van de veranderingen in gewichtstoename in de profielen bleef echter bestaan. Hoewel ze niet groot of significant genoeg waren om harde conclusies uit te trekken, suggereren ze, zegt prof.Snyder, "dat sommige van deze effecten langer kunnen aanhouden."
Hij wijst er ook op dat hoewel hun studie voornamelijk betrekking had op groepswijzigingen, ze merkten dat elke deelnemer unieke veranderingen had in zijn persoonlijke omics-profiel, wat volgens hem aantoont dat dergelijke instrumenten een 'cruciaal onderdeel zullen vormen van het beheer van de menselijke gezondheid in de wereld. toekomst."
"Big data zullen cruciaal zijn voor de toekomst van de geneeskunde, en zaken als deze integratieve omics-profielen zullen inzicht bieden in hoe het menselijk lichaam op een zeer persoonlijke manier reageert op verschillende uitdagingen."
Prof. Michael Snyder
