Tauku šūnas var saglabāt "atmiņu" par aptaukošanos pat pēc svara zaudēšanas

Aptaukošanās izraisītās epigenetiskās izmaiņas var radīt ilgstošas sekas, mainot gēnu aktivitāti un tauku šūnu funkciju pat pēc svara zaudēšanas.

Nesenā pētījumā, kas publicēts žurnālā Nature, zinātnieku komanda pētīja, kā taukaudi, īpaši tauku šūnas, saglabā transkripcijas izmaiņas pat pēc ievērojama svara zuduma, kas potenciāli var izraisīt noslieci uz svara atgūšanu.

Izmantojot progresīvas ribonukleīnskābes (RNS) sekvencēšanas metodes, pētnieki pētīja šīs pastāvīgās šūnu un ģenētiskās izmaiņas, lai labāk izprastu aptaukošanās ilgtermiņa ietekmi uz vielmaiņas veselību.

Aptaukošanās rada nopietnus riskus veselībai un gandrīz neizbēgami noved pie vielmaiņas slimībām, kas saistītas ar insulīna regulāciju, un sirds un asinsvadu slimībām. Efektīva svara zaudēšana, vai nu ar diētas, dzīvesveida izmaiņu, medikamentu, ķirurģiskas iejaukšanās vai šo metožu kombinācijas palīdzību, ir kritiski svarīga aptaukošanās ārstēšanā. Tomēr viena no galvenajām problēmām aptaukošanās ārstēšanā joprojām ir "jo-jo" fenomens, kad cilvēki atgūst svaru pēc sākotnējā svara zaudēšanas.

Pētījumi liecina, ka šī svara atgūšana varētu būt pastāvīgas vielmaiņas atmiņas rezultāts, kas saglabājas pat pēc svara zaudēšanas un tiek ekspresēta dažādos audos, piemēram, taukaudos, aknās un imūnās šūnās. Epigenetiskiem mehānismiem, kas ietekmē gēnu ekspresiju, nemainot DNS secību, var būt galvenā loma šo efektu saglabāšanā.

Neskatoties uz jaunākajiem sasniegumiem, precīzie šūnu mehānismi, kas ir šīs aptaukošanās atmiņas pamatā, un to ietekme uz ilgtermiņa svara regulēšanu joprojām nav skaidra. Tāpēc šajā pētījumā pētnieki analizēja ar aptaukošanos saistīto izmaiņu noturību taukaudos gan cilvēkiem, gan pelēm.

Viņi savāca zemādas tauku un taukaudu (īpaša tauku veida vēdera dobumā) biopsijas no aptaukojušamies cilvēkiem pirms un divus gadus pēc svara zaudēšanas bariātriskās operācijas dēļ. Lai nodrošinātu ticamus salīdzinājumus, viņi iekļāva arī to pašu audu biopsijas no cilvēkiem ar normālu svaru. Šie paraugi tika apstrādāti, izmantojot vienkodola RNS sekvencēšanu (snRNA-seq), lai uztvertu gēnu ekspresijas modeļus tūkstošos šūnu un analizētu ar aptaukošanos saistītās izmaiņas.

Peļu eksperimentiem pētnieki izmantoja peļu modeļus ar taukaudiem specifiskiem marķieriem, kas ļāva precīzi profilēt transkripcijas un epigenomiskas izmaiņas. Peles tika sadalītas grupās, pamatojoties uz augsta tauku satura diētas iedarbību un sekojošo svara zudumu. Tika savākti taukaudu paraugi, un pēc kodolu izolēšanas no šūnām tika veikta snRNS sekvencēšana, lai identificētu kodolos saglabātās ģenētiskās izmaiņas.

Pētnieki izmantoja arī ATAC-seq (transpozāzes pieejamā hromatīna analīze ar sekvencēšanu), lai novērtētu hromatīna pieejamību adipocītos un identificētu epigenetiskās zīmes. Turklāt tika veikta histonu modifikāciju analīze, lai noteiktu izmaiņas gēnu ekspresijas regulācijā dažāda veida taukaudu šūnās.

Rezultāti parādīja, ka gan cilvēku, gan peļu taukaudos pēc ievērojama svara zuduma saglabājas ievērojamas transkripcijas un epigenetiskas izmaiņas. Cilvēka taukaudu paraugos, kas savākti pirms un divus gadus pēc bariātriskās operācijas, tika novērotas pastāvīgas izmaiņas gēnu ekspresijas profilos, īpaši adipocītos. Šīs izmaiņas ietvēra ar vielmaiņas procesiem, iekaisumu un šūnu signalizāciju saistīto gēnu aktivitāti.

Peļu epiģenētiskā profilēšana parādīja, ka adipocītos saglabājās arī marķieri, kas norāda uz iepriekšēju aptaukošanās risku. Šie marķieri saglabājās pat pēc svara zuduma, kas liecina par epigenetiskās "atmiņas" attīstību, kas ietekmē šūnu reakcijas.

Pētnieki ievēroja, ka iepriekš aptaukojušām pelēm saglabājās histonu modifikācijas, kas ir galvenie gēnu aktivitātes epigenetiskie regulatori. Šī epigenetiskā atmiņa padarīja šūnas uzņēmīgākas pret svara atgūšanu, atkārtoti pakļaujot tās diētai ar augstu tauku saturu, kā rezultātā svara atgūšana notika ātrāk, salīdzinot ar pelēm bez iepriekšējas aptaukošanās.

Turklāt pētījumā atklājās, ka šīs izmaiņas galvenokārt notika adipocītos, bet tika novērotas arī cita veida tauku šūnās, kas norāda uz plašu ietekmi uz audiem. Šie atklājumi izceļ pastāvīgu epigenetisku marķieru lomu aptaukošanās gadījumā un parāda, kā tie var veicināt svara atgūšanu pat pēc veiksmīgas intervences.

Noslēgumā jāsaka, ka rezultāti liecina, ka aptaukošanās izraisītas šūnu un epigenetiskas izmaiņas var veicināt svara atgūšanu tauku šūnās uzkrātās atmiņas dēļ. Izpratne par šīm pastāvīgajām izmaiņām var palīdzēt izstrādāt turpmākas ārstēšanas metodes, kuru mērķis ir likvidēt aptaukošanās šūnu atmiņu. Šīs atmiņas pārtraukšana var uzlabot svara zaudēšanas intervenču ilgtermiņa panākumus un uzlabot cilvēku ar aptaukošanos vielmaiņas veselību.