Riebalų ląstelės gali išsaugoti nutukimo "atmintį" net ir numetus svorio

Nutukimo sukelti epigenetiniai pokyčiai gali turėti ilgalaikį poveikį, pakeisdami genų aktyvumą ir riebalų ląstelių funkciją net ir numetus svorio.

Neseniai žurnale „Nature“ paskelbtame tyrime mokslininkų komanda tyrė, kaip riebalinis audinys, konkrečiai riebalų ląstelės, išlaiko transkripcijos pokyčius net ir po reikšmingo svorio kritimo, o tai gali lemti polinkį vėl priaugti svorio.

Naudodami pažangius ribonukleino rūgšties (RNR) sekoskaitos metodus, tyrėjai tyrė šiuos nuolatinius ląstelių ir genetinius pokyčius, kad geriau suprastų ilgalaikį nutukimo poveikį medžiagų apykaitos sveikatai.

Nutukimas kelia rimtą pavojų sveikatai ir beveik neišvengiamai sukelia su insulino reguliavimu susijusias medžiagų apykaitos ligas ir širdies bei kraujagyslių ligas. Efektyvus svorio metimas, nesvarbu, ar tai būtų dieta, gyvenimo būdo pokyčiai, vaistai, chirurgija, ar šių priemonių derinys, yra labai svarbus nutukimo valdymui. Tačiau vienas iš pagrindinių nutukimo gydymo iššūkių išlieka „jo-jo“ reiškinys, kai žmonės vėl priauga svorio po to, kai iš pradžių jį prarado.

Tyrimai rodo, kad šis svorio atgavimas gali būti nuolatinės metabolinės atminties, kuri išlieka net ir numetus svorio ir yra ekspresuojama įvairiuose audiniuose, tokiuose kaip riebalinis audinys, kepenys ir imuninės ląstelės, rezultatas. Epigenetiniai mechanizmai, kurie veikia genų raišką nekeisdami DNR sekos, gali atlikti pagrindinį vaidmenį palaikant šį poveikį.

Nepaisant pastarojo meto pažangos, tikslūs ląsteliniai mechanizmai, lemiantys šią nutukimo atmintį ir jos poveikį ilgalaikiam svorio valdymui, lieka neaiškūs. Todėl šiame tyrime tyrėjai analizavo su nutukimu susijusių pokyčių riebaliniame audinyje išlikimą tiek žmonėms, tiek pelėms.

Jie surinko poodinių riebalų ir taukinės riebalų (specialios riebalų rūšies pilvo ertmėje) biopsijas iš nutukusių žmonių prieš ir dvejus metus po svorio metimo dėl bariaatrinės chirurgijos. Siekdami užtikrinti patikimus palyginimus, jie taip pat įtraukė tų pačių audinių biopsijas iš normalaus svorio žmonių. Šie mėginiai buvo apdoroti naudojant vieno branduolio RNR sekvenavimą (snRNR-seq), siekiant užfiksuoti genų raiškos modelius tūkstančiuose ląstelių ir išanalizuoti su nutukimu susijusius pokyčius.

Pelių eksperimentams tyrėjai naudojo pelių modelius su riebaliniam audiniui būdingais žymenimis, leidžiančiais tiksliai profiliuoti transkripcijos ir epigenominius pokyčius. Pelės buvo suskirstytos į grupes pagal tai, ar jos laikėsi dietos, kurioje gausu riebalų, ir dėl to sumažėjo jų svoris. Buvo surinkti riebalinio audinio mėginiai, o išskyrus branduolius iš ląstelių, atlikta snRNR sekvencija, siekiant nustatyti branduoliuose išlikusius genetinius pokyčius.

Tyrėjai taip pat naudojo ATAC-seq (transpozazėms prieinamo chromatino analizė su sekvenavimu), kad įvertintų chromatino prieinamumą adipocituose ir nustatytų epigenetinius žymenis. Be to, buvo atlikta histonų modifikacijų analizė, siekiant nustatyti genų raiškos reguliavimo pokyčius skirtingų tipų riebalinio audinio ląstelėse.

Rezultatai parodė, kad tiek žmonių, tiek pelių riebaliniame audinyje po reikšmingo svorio kritimo išlieka reikšmingi transkripcijos ir epigenetiniai pokyčiai. Žmogaus riebalinio audinio mėginiai, surinkti prieš bariaatrinę operaciją ir praėjus dvejiems metams po jos, parodė nuolatinius genų raiškos profilių pokyčius, ypač adipocituose. Šie pokyčiai apėmė genų, susijusių su medžiagų apykaitos procesais, uždegimu ir ląstelių signalizacija, aktyvumą.

Pelių epigenetinis profiliavimas parodė, kad adipocituose taip pat išliko žymenys, rodantys ankstesnę nutukimo riziką. Šie žymenys išliko net ir numetus svorio, o tai rodo epigenetinės „atminties“, kuri veikia ląstelių atsakus, vystymąsi.

Tyrėjai pastebėjo, kad anksčiau nutukusių pelių organizme išliko histonų modifikacijos, kurios yra pagrindiniai genų aktyvumo epigenetiniai reguliatoriai. Dėl šios epigenetinės atminties ląstelės buvo jautresnės svorio atgavimui, kai buvo pakartotinai maitinamos riebia dieta, todėl svoris atgaunamas greičiau, palyginti su pelėmis, kurios anksčiau nebuvo nutukusios.

Be to, tyrimas parodė, kad šie pokyčiai daugiausia įvyko adipocituose, tačiau buvo pastebėti ir kitų tipų riebalų ląstelėse, o tai rodo platų poveikį audiniams. Šie duomenys pabrėžia nuolatinių epigenetinių žymių vaidmenį nutukimo atveju ir parodo, kaip jos gali prisidėti prie svorio atkūrimo net ir po sėkmingos intervencijos.

Apibendrinant, rezultatai parodė, kad nutukimo sukelti ląsteliniai ir epigenetiniai pokyčiai gali predisponuoti asmenis svorio atgavimui dėl riebalų ląstelėse sukauptos atminties. Šių nuolatinių pokyčių supratimas gali padėti kurti būsimus gydymo būdus, skirtus pašalinti ląstelinę nutukimo atmintį. Šios atminties sutrikdymas gali pagerinti ilgalaikę svorio metimo intervencijų sėkmę ir pagerinti nutukusių žmonių medžiagų apykaitą.