Komórki tłuszczowe mogą zachowywać "pamięć" otyłości nawet po utracie wagi

Zmiany epigenetyczne wywołane otyłością mogą mieć długotrwałe skutki, zmieniając aktywność genów i funkcjonowanie komórek tłuszczowych nawet po utracie wagi.

W niedawnym badaniu opublikowanym w czasopiśmie Nature zespół naukowców zbadał, w jaki sposób tkanka tłuszczowa, a w szczególności komórki tłuszczowe, zachowują zmiany transkrypcyjne nawet po znacznej utracie wagi, co może prowadzić do predyspozycji do ponownego przyrostu masy ciała.

Wykorzystując zaawansowane techniki sekwencjonowania kwasu rybonukleinowego (RNA), naukowcy badali te trwałe zmiany komórkowe i genetyczne, aby lepiej zrozumieć długoterminowy wpływ otyłości na zdrowie metaboliczne.

Otyłość stwarza poważne zagrożenia dla zdrowia i niemal nieuchronnie prowadzi do chorób metabolicznych związanych z regulacją insuliny i chorobami układu krążenia. Skuteczna utrata wagi, czy to poprzez dietę, zmiany stylu życia, leki, operację lub kombinację tych czynników, ma kluczowe znaczenie dla leczenia otyłości. Jednak jednym z głównych wyzwań w leczeniu otyłości pozostaje zjawisko „jojo”, w którym ludzie odzyskują wagę po jej początkowej utracie.

Badania sugerują, że ten przyrost masy ciała może być wynikiem pewnej formy trwałej pamięci metabolicznej, która utrzymuje się nawet po utracie masy ciała i jest wyrażana w różnych tkankach, takich jak tkanka tłuszczowa, wątroba i komórki odpornościowe. Mechanizmy epigenetyczne, które wpływają na ekspresję genów bez zmiany sekwencji DNA, mogą odgrywać kluczową rolę w utrzymaniu tych efektów.

Pomimo ostatnich postępów, dokładne mechanizmy komórkowe leżące u podstaw tej pamięci otyłości i jej wpływu na długoterminową kontrolę masy ciała pozostają niejasne. Dlatego w tym badaniu naukowcy przeanalizowali trwałość zmian związanych z otyłością w tkance tłuszczowej u ludzi i myszy.

Zebrali biopsje tłuszczu podskórnego i tłuszczu sieciowego (specjalny rodzaj tłuszczu w jamie brzusznej) od osób otyłych przed i dwa lata po utracie wagi w wyniku operacji bariatrycznej. Aby zapewnić wiarygodne porównania, uwzględnili również biopsje tych samych tkanek od osób o prawidłowej wadze. Próbki te przetworzono przy użyciu sekwencjonowania pojedynczego jądra RNA (snRNA-seq), aby uchwycić wzorce ekspresji genów w tysiącach komórek i przeanalizować zmiany związane z otyłością.

W przypadku eksperymentów na myszach naukowcy wykorzystali modele myszy z markerami specyficznymi dla tkanki tłuszczowej, co umożliwiło precyzyjne profilowanie zmian transkrypcyjnych i epigenomicznych. Myszy podzielono na grupy na podstawie narażenia na dietę wysokotłuszczową i późniejszej utraty wagi. Zebrano próbki tkanki tłuszczowej i po wyizolowaniu jąder z komórek wykonano snRNA-seq w celu zidentyfikowania zmian genetycznych zachowanych w jądrach.

Naukowcy wykorzystali również ATAC-seq (analiza transpozazy-dostępnej chromatyny z sekwencjonowaniem), aby ocenić dostępność chromatyny w adipocytach i zidentyfikować znaki epigenetyczne. Ponadto przeprowadzono analizę modyfikacji histonów, aby określić zmiany w regulacji ekspresji genów w różnych typach komórek tkanki tłuszczowej.

Wyniki wykazały, że tkanka tłuszczowa u ludzi i myszy zachowuje znaczące zmiany transkrypcyjne i epigenetyczne po znacznej utracie wagi. Próbki ludzkiej tkanki tłuszczowej zebrane przed i dwa lata po operacji bariatrycznej wykazały trwałe zmiany w profilach ekspresji genów, szczególnie w adipocytach. Zmiany te obejmowały aktywność genów związanych z procesami metabolicznymi, stanem zapalnym i sygnalizacją komórkową.

Profilowanie epigenetyczne myszy wykazało, że adipocyty zachowały również markery wskazujące na wcześniejsze narażenie na otyłość. Markery te utrzymywały się nawet po utracie wagi, co sugeruje rozwój epigenetycznej „pamięci”, która wpływa na reakcje komórkowe.

Naukowcy zauważyli, że modyfikacje histonów, które są kluczowymi epigenetycznymi regulatorami aktywności genów, zostały zachowane u myszy, które wcześniej cierpiały na otyłość. Ta pamięć epigenetyczna sprawiła, że komórki stały się bardziej podatne na ponowne przybieranie na wadze po ponownym narażeniu na dietę wysokotłuszczową, co doprowadziło do szybszego odzyskiwania wagi w porównaniu z myszami bez wcześniejszej otyłości.

Ponadto badanie wykazało, że zmiany te wystąpiły głównie w adipocytach, ale zaobserwowano je również w innych typach komórek tłuszczowych, co wskazuje na szeroki wpływ na tkankę. Odkrycia te podkreślają rolę trwałych śladów epigenetycznych w otyłości i pokazują, w jaki sposób mogą one przyczyniać się do ponownego przyrostu masy ciała nawet po skutecznej interwencji.

Podsumowując, wyniki wykazały, że zmiany komórkowe i epigenetyczne spowodowane otyłością mogą predysponować osoby do ponownego przybierania na wadze z powodu pamięci przechowywanej w komórkach tłuszczowych. Zrozumienie tych trwałych zmian może pomóc w opracowaniu przyszłych metod leczenia mających na celu wyeliminowanie pamięci komórkowej otyłości. Zakłócenie tej pamięci może poprawić długoterminowy sukces interwencji odchudzających i poprawić zdrowie metaboliczne osób z otyłością.