ما يفعله اكتساب الوزن وفقدانه لجسمنا
اكتساب الوزن أو إنقاصه ، حتى لفترة قصيرة ، يمكن أن يغير بشكل جذري المظهر الجزيئي الشخصي للفرد ، وفقًا لدراسة جديدة أجرتها كلية الطب بجامعة ستانفورد في كاليفورنيا.
في ورقة من المقرر نشرها في المجلة أنظمة الخلايا، أفاد الباحثون كيف اعتمدوا على كمية هائلة من البيانات من طرق دراسة متعددة لإنشاء ملف تعريف جزيئي مفصل لكل من المشاركين البالغ عددهم 23 مشاركًا في الدراسة.
تم جمع البيانات الجزيئية من تقنيات "-omics" مختلفة ، بما في ذلك:
- علم الجينوم ، أو الأساليب التي ترسم خريطة الجينوم ، أو التركيب الجيني للكائنات الحية
- البروتينات ، وهي طريقة تعطي معلومات مفصلة عن البروتينات
- النسخ ، أو التقنيات التي تكشف عن كيفية تفسير الجينوم حاليًا
- الأيض ، والذي يعطي نظرة ثاقبة التمثيل الغذائي وكيمياء الخلايا
- الميكروبيومكس ، أو الطرق التي تحدد ملامح البكتيريا والكائنات الدقيقة الأخرى في الجسم
يقول مايكل سنايدر ، مؤلف الدراسة المشارك ، أستاذ علم الوراثة في جامعة ستانفورد في كاليفورنيا ، "في النهاية ، قمنا حرفيًا بإجراء المليارات من القياسات."
تتبع الدراسة مسارًا بحثيًا بدأه البروفيسور سنايدر قبل بضع سنوات عندما كان موضوعًا لملف تعريف omics الشخصي الخاص به ، والذي تتبع التغيرات الجزيئية في جسمه أثناء إصابته بداء السكري من النوع 2 ثم تعافى منه بعد تغيير نظامه الغذائي ونمط الحياة.
التنميط التغيرات الجزيئية
في الدراسة الجديدة ، وجد هو وبقية الفريق أنه عندما اكتسب المشاركون حوالي 6 أرطال من وزن الجسم خلال شهر واحد ثم تخلصوا منه ، كانت هناك تحولات جذرية في التعبير الجيني ونظام القلب والأوعية الدموية والميكروبيوم والجهاز المناعي. .
مع زيادة وزن المشاركين ، كشفت ملامح omics الشخصية: تغييرات مهمة في التركيب البكتيري ؛ تفعيل المسارات الجزيئية المرتبطة بأمراض القلب ؛ وزيادة الالتهابات والاستجابات المناعية.
لكن الخبر السار هو أنه بعد أن فقدوا أرطالهم الزائدة ، عادت معظم أنظمتهم إلى حالتها الأصلية.
يقول البروفيسور سنايدر إن هدفهم كان "وصف ما يحدث أثناء زيادة الوزن وفقدانه بمستوى لم يفعله أحد من قبل".
على وجه الخصوص ، أرادوا "معرفة كيف يمكن أن يختلف الأشخاص المصابون بمرض السكر من حيث ملامحهم الشخصية واستجاباتهم الجزيئية لتقلبات الوزن" ، يضيف.
السمنة ومرض السكري من النوع 2
يتعرض الأشخاص المصابون بالسمنة لخطر متزايد للإصابة بمرض السكري من النوع 2 ، بالإضافة إلى مشاكل صحية خطيرة أخرى. غالبًا ما تسبق مقاومة الأنسولين مرض السكري من النوع 2.
يعاني الأفراد المصابون بمقاومة الأنسولين من مشاكل في تحويل سكر الدم إلى طاقة لأن خلاياهم تفشل في التفاعل بشكل صحيح مع الأنسولين ، وهو هرمون يساعدهم على تناول الجلوكوز واستخدامه.
يحاول البنكرياس إنتاج المزيد من الأنسولين للتعويض ، ولكن في النهاية قد لا يكون هذا كافيًا ، مما يؤدي إلى ارتفاع نسبة السكر في الدم ومرض السكري من النوع 2 الكامل.
في الولايات المتحدة ، حيث يعاني 36.5 في المائة من البالغين من السمنة ، هناك أكثر من 100 مليون شخص يعيشون مع مقدمات السكري أو مرض السكري.
التنميط الشخصي omics لزيادة الوزن وفقدانه
بالنسبة للدراسة الجديدة ، قارن الفريق ملامح omics الشخصية لـ 13 فردًا مقاومًا للأنسولين مع تلك الخاصة بـ 10 أفراد لا يعانون من مقاومة الأنسولين - "المجموعة الحساسة للأنسولين" - حيث اكتسبوا الوزن ثم فقدوه.
كان لدى جميع المشاركين مؤشر كتلة جسم (BMI) يتراوح بين 25 و 35 - أي يتراوح من "زيادة الوزن إلى السمنة المعتدلة" - عند تجنيدهم.
اتبع المشاركون نظامًا غذائيًا عالي السعرات الحرارية لمدة شهر ، وخلال هذه الفترة اكتسبوا 6 أرطال (2.7 كجم) في الوزن. بعد ذلك ، يتم التخلص من الوزن الزائد.
أخذ العلماء عينات من المشاركين في أربع نقاط أثناء الدراسة: في الأساس. عندما بلغ وزنهم ذروته بعد اتباع نظام غذائي عالي السعرات الحرارية ؛ عندما عاد وزنهم إلى خط الأساس ؛ ثم بعد 3 أشهر من الاستقرار بعد عودة وزنهم إلى خط الأساس.
تظهر الأنماط الجزيئية مقاومة الأنسولين
عندما قارنوا بين المجموعات المقاومة للأنسولين والحساسة للأنسولين ، وجد الباحثون اختلافات كبيرة في ملامح خط الأساس الخاصة بهم.
على وجه الخصوص ، احتوت الملامح الجزيئية الأساسية للمجموعة المقاومة للأنسولين على علامات الالتهاب ، في حين أن تلك الخاصة بالمجموعة الحساسة للأنسولين لم تكن بها.
يقول البروفيسور سنايدر أن هذه النتيجة تشير إلى أن التنميط النمطي يمكن أن يحدد الأفراد المعرضين لخطر الإصابة بمرض السكري من خلال اكتشاف العلامات المبكرة للالتهاب ، والتي من المعروف أنها مرتبطة بتطور مرض السكري من النوع 2.
كما أظهرت مقارنة ملامح omics بعد زيادة الوزن تناقضات مثيرة للاهتمام. في حين ارتفعت علامات الالتهاب في كل من المجموعات المقاومة للأنسولين والحساسة للأنسولين ، فقط المجموعة التي كانت حساسة للأنسولين أظهرت علامات بكتيرية على Akkermansia muciniphilaالذي يقي من مقاومة الأنسولين.
ومع ذلك ، كان التغيير الأكثر دراماتيكية - لكلا المجموعتين - هو التغييرات في التعبير الجيني المعروف أنه مرتبط بزيادة خطر الإصابة بنوع من قصور القلب يُعرف باسم اعتلال عضلة القلب التوسعي.
قال البروفيسور سنايدر: "كان ذلك مفاجئًا للغاية ، لم أكن أتوقع 30 يومًا من الإفراط في تناول الطعام لتغيير مسار القلب بالكامل."
ومع ذلك ، يوضح أن النتائج التي توصلوا إليها تتلاءم "مع طريقة تفكيرنا في جسم الإنسان - إنه نظام كامل ، وليس مجرد عدد قليل من المكونات المعزولة ، لذلك هناك تغييرات على مستوى النظام عندما يكتسب الناس الوزن".
هل يمكن أن تستمر بعض التغييرات لفترة أطول؟
بعد أن تخلصوا من وزنهم الزائد وحصلوا على فترة من الاستقرار عند وزنهم السابق ، أظهرت ملامح أوميك للمشاركين أن معظم التغييرات الجزيئية عادت إلى وضعها الطبيعي.
ومع ذلك ، استمرت مجموعة فرعية من التغييرات في زيادة الوزن في الملامح. على الرغم من أنها لم تكن كبيرة أو كبيرة بما يكفي لاستخلاص استنتاجات مؤكدة ، إلا أنها تشير ، كما يقول الأستاذ سنايدر ، "أن بعض هذه التأثيرات يمكن أن تدوم لفترة أطول".
ويشير أيضًا إلى أنه بينما تعاملت دراستهم بشكل أساسي مع التغييرات الجماعية ، فقد لاحظوا أن كل مشارك لديه تغييرات فريدة في ملف تعريف omics الشخصي الخاص به ، مما يُظهر ، كما يعتقد ، أن هذه الأدوات ستشكل "جزءًا مهمًا من إدارة صحة الإنسان في مستقبل."
"ستكون البيانات الضخمة مهمة لمستقبل الطب ، وستوفر أشياء مثل ملفات تعريف omics التكاملية هذه فهمًا لكيفية استجابة جسم الإنسان ، بطريقة شخصية للغاية ، للتحديات المختلفة."
البروفيسور مايكل سنايدر
