Was Gewichtszunahme und Gewichtsverlust für unseren Körper bedeuten
Laut einer neuen Studie der Stanford University School of Medicine in Kalifornien kann eine Gewichtszunahme oder Gewichtsabnahme selbst für kurze Zeit das persönliche molekulare Profil eines Menschen drastisch verändern.
In einem Artikel, der in der Zeitschrift veröffentlicht werden soll ZellsystemeDie Forscher berichten, wie sie auf eine große Menge von Daten aus mehreren Studienmethoden zurückgegriffen haben, um ein detailliertes molekulares Profil für jeden ihrer 23 Studienteilnehmer zu erstellen.
Die molekularen Daten wurden aus verschiedenen "Omics" -Techniken gewonnen, darunter:
- Genomik oder Methoden, die das Genom oder die genetische Ausstattung von Organismen abbilden
- Proteomics, ein Ansatz, der detaillierte Informationen über Proteine liefert
- Transkriptomik oder Techniken, die zeigen, wie das Genom derzeit interpretiert wird
- Metabolomics, die Einblicke in den Stoffwechsel und die Chemie der Zellen gibt
- Mikrobiomik oder Methoden zur Profilierung von Bakterien und anderen Mikroorganismen im Körper
"Am Ende", sagt der Co-Senior-Studienautor Michael Snyder, Professor für Genetik an der Stanford University in Kalifornien, "haben wir buchstäblich Milliarden von Messungen durchgeführt."
Die Studie folgt einem Forschungspfad, den Prof. Snyder vor einigen Jahren begonnen hat, als er Gegenstand seines persönlichen Omics-Profils war, das molekulare Veränderungen in seinem Körper verfolgte, als er Typ-2-Diabetes entwickelte, und sich dann nach einer Ernährungsumstellung davon erholte und Lebensstil.
Profilierung molekularer Veränderungen
In der neuen Studie stellten er und der Rest des Teams fest, dass sich die Genexpression, das Herz-Kreislauf-System, das Mikrobiom und das Immunsystem dramatisch verschoben, als die Teilnehmer innerhalb eines Monats etwa 6 Pfund an Körpergewicht zunahmen und es dann abnahmen .
Als die Teilnehmer an Gewicht zunahmen, zeigten ihre persönlichen Omics-Profile: signifikante Veränderungen der Bakterienzusammensetzung; Aktivierung von molekularen Pfaden, die mit Herzerkrankungen in Verbindung gebracht wurden; und erhöhte Entzündungen und Immunantworten.
Aber die gute Nachricht ist, dass die meisten ihrer Systeme, nachdem sie ihre überschüssigen Pfunde abgenommen haben, in ihren ursprünglichen Zustand zurückgekehrt sind.
Prof. Snyder sagt, dass ihr Ziel darin bestand, "zu charakterisieren, was während der Gewichtszunahme und -abnahme auf einem Niveau passiert, das noch niemand zuvor getan hat".
Insbesondere wollten sie „lernen, wie sich prädiabetische Menschen in Bezug auf ihre persönlichen Omics-Profile und ihre molekularen Reaktionen auf Gewichtsschwankungen unterscheiden können“, fügt er hinzu.
Fettleibigkeit und Typ-2-Diabetes
Menschen mit Adipositas haben ein erhöhtes Risiko, an Typ-2-Diabetes und anderen schwerwiegenden Gesundheitsproblemen zu erkranken. Insulinresistenz geht häufig Typ-2-Diabetes voraus.
Personen mit Insulinresistenz haben Probleme bei der Umwandlung von Blutzucker in Energie, da ihre Zellen nicht richtig auf Insulin reagieren, ein Hormon, das ihnen hilft, Glukose aufzunehmen und zu verwenden.
Die Bauchspeicheldrüse versucht, mehr Insulin zu produzieren, um dies auszugleichen. Dies reicht jedoch möglicherweise nicht aus, was zu hohem Blutzucker und ausgewachsenem Typ-2-Diabetes führt.
In den Vereinigten Staaten, wo 36,5 Prozent der Erwachsenen an Fettleibigkeit leiden, leben mehr als 100 Millionen Menschen mit Prädiabetes oder Diabetes.
Persönliche Omics-Profilerstellung von Gewichtszunahme, Gewichtsverlust
Für die neue Studie verglich das Team die persönlichen Omics-Profile von 13 insulinresistenten Personen mit denen von 10 Personen ohne Insulinresistenz - der „insulinsensitiven Gruppe“ -, während sie zunahmen und dann abnahmen.
Alle Teilnehmer hatten bei ihrer Rekrutierung einen Body-Mass-Index (BMI) zwischen 25 und 35, dh von „übergewichtig bis mäßig fettleibig“.
Die Teilnehmer folgten einen Monat lang einer kalorienreichen Diät. Während dieser Zeit nahmen sie 2,7 Kilogramm an Gewicht zu. Danach verlieren sie das Übergewicht.
Die Wissenschaftler nahmen den Teilnehmern an vier Punkten während der Studie Proben: zu Studienbeginn; wenn ihr Gewicht nach der kalorienreichen Diät ihren Höhepunkt erreichte; wenn ihr Gewicht zur Grundlinie zurückkehrte; und dann nach 3 Monaten Stabilität, nachdem ihr Gewicht zur Grundlinie zurückgekehrt war.
Molekulare Muster zeigen Insulinresistenz
Beim Vergleich der insulinresistenten und insulinsensitiven Gruppen stellten die Forscher signifikante Unterschiede in ihren Grundlinienprofilen fest.
Insbesondere enthielten die molekularen Grundprofile der insulinresistenten Gruppe Entzündungsmarker, während die der insulinsensitiven Gruppe diese nicht hatten.
Prof. Snyder sagt, dass dieser Befund darauf hindeutet, dass Omics-Profiling Personen mit einem Diabetesrisiko identifizieren könnte, indem frühe Entzündungsmarker entdeckt werden, von denen bekannt ist, dass sie mit der Entwicklung von Typ-2-Diabetes zusammenhängen.
Der Vergleich von Omics-Profilen nach Gewichtszunahme zeigte ebenfalls interessante Kontraste. Während Entzündungsmarker sowohl in insulinresistenten als auch in insulinsensitiven Gruppen anstiegen, zeigte nur die insulinsensitive Gruppe bakterielle Marker von Akkermansia muciniphila, die vor Insulinresistenz schützt.
Die dramatischste Veränderung - für beide Gruppen - waren jedoch Veränderungen der Genexpression, von denen bekannt ist, dass sie mit einem erhöhten Risiko für eine Form der Herzinsuffizienz verbunden sind, die als dilatative Kardiomyopathie bekannt ist.
"Das war ziemlich überraschend", bemerkt Prof. Snyder, "ich hatte nicht erwartet, dass 30 Tage übermäßiges Essen den gesamten Herzweg verändern würden."
Er erklärt jedoch, dass ihre Ergebnisse "dazu passen, wie wir über den menschlichen Körper denken - es ist ein ganzes System, nicht nur ein paar isolierte Komponenten, so dass es systemweite Änderungen gibt, wenn Menschen an Gewicht zunehmen."
Könnten einige Änderungen länger dauern?
Nachdem sie ihr Übergewicht verloren hatten und eine Stabilitätsperiode bei ihrem vorherigen Gewicht hatten, zeigten die Omic-Profile der Teilnehmer, dass die meisten molekularen Veränderungen wieder normal waren.
Eine Teilmenge der Änderungen der Gewichtszunahme in den Profilen blieb jedoch bestehen. Obwohl sie nicht groß oder signifikant genug waren, um eindeutige Schlussfolgerungen zu ziehen, schlagen sie laut Prof. Snyder vor, „dass einige dieser Effekte länger anhalten könnten“.
Er weist auch darauf hin, dass sich ihre Studie zwar hauptsächlich mit Gruppenänderungen befasste, sie jedoch feststellten, dass jeder Teilnehmer einzigartige Änderungen in seinem persönlichen Omics-Profil hatte, was seiner Ansicht nach zeigt, dass solche Tools einen „kritischen Teil des Managements der menschlichen Gesundheit in der EU“ darstellen werden Zukunft."
"Big Data wird für die Zukunft der Medizin von entscheidender Bedeutung sein, und Dinge wie diese integrativen Omics-Profile bieten ein Verständnis dafür, wie der menschliche Körper auf sehr persönliche Weise auf verschiedene Herausforderungen reagiert."
Prof. Michael Snyder
