Мастните клетки могат да запазят "паметта" на затлъстяването дори след загуба на тегло

Епигенетичните промени, причинени от затлъстяването, могат да имат дълготрайни ефекти, променяйки генната активност и функцията на мастните клетки дори след загуба на тегло.

В скорошно проучване, публикувано в списание Nature, екип от учени изследва как мастната тъкан, по-специално мастните клетки, запазва транскрипционните промени дори след значителна загуба на тегло, което потенциално води до предразположение към повторно покачване на теглото.

Използвайки усъвършенствани техники за секвениране на рибонуклеинова киселина (РНК), изследователите са изследвали тези персистиращи клетъчни и генетични промени, за да разберат по-добре дългосрочното въздействие на затлъстяването върху метаболитното здраве.

Затлъстяването представлява сериозни рискове за здравето и почти неизбежно води до метаболитни заболявания, свързани с инсулиновата регулация и сърдечно-съдови заболявания. Ефективната загуба на тегло, независимо дали чрез диета, промени в начина на живот, лекарства, хирургическа намеса или комбинация от тях, е от решаващо значение за управлението на затлъстяването. Едно от основните предизвикателства при лечението на затлъстяването обаче остава феноменът „йо-йо“, при който хората възстановяват теглото си, след като първоначално са го загубили.

Изследванията показват, че това възстановяване на теглото може да е резултат от форма на персистираща метаболитна памет, която се запазва дори след загуба на тегло и се експресира в различни тъкани, като мастна тъкан, черен дроб и имунни клетки. Епигенетичните механизми, които влияят върху генната експресия, без да променят ДНК последователността, може да играят ключова роля за поддържането на тези ефекти.

Въпреки последните постижения, точните клетъчни механизми, лежащи в основата на този спомен за затлъстяване и неговото въздействие върху дългосрочното управление на теглото, остават неясни. Следователно, в това проучване изследователите анализираха устойчивостта на свързаните със затлъстяването промени в мастната тъкан както при хора, така и при мишки.

Те събраха биопсии на подкожна мазнина и оментална мазнина (специален вид мазнина в коремната кухина) от хора със затлъстяване преди и две години след загуба на тегло поради бариатрична хирургия. За да осигурят надеждни сравнения, те включиха и биопсии на същите тъкани от хора с нормално тегло. Тези проби бяха обработени с помощта на едноядрено РНК секвениране (snRNA-seq), за да уловят моделите на генна експресия в хиляди клетки и да анализират промените, свързани със затлъстяването.

За експериментите с мишки, изследователите са използвали миши модели с маркери, специфични за мастната тъкан, което позволява прецизно профилиране на транскрипционните и епигеномните промени. Мишките са разделени на групи въз основа на излагането им на диета с високо съдържание на мазнини и последващата загуба на тегло. Събрани са проби от мастна тъкан и след изолиране на ядрата от клетките, е извършено snRNA-seq, за да се идентифицират генетичните промени, запазени в ядрата.

Изследователите са използвали и ATAC-seq (анализ на транспозазно-достъпен хроматин със секвениране), за да оценят достъпността на хроматина в адипоцитите и да идентифицират епигенетични маркери. Освен това е извършен анализ на модификацията на хистоните, за да се определят промените в регулацията на генната експресия в различни видове клетки на мастната тъкан.

Резултатите показват, че мастната тъкан както при хора, така и при мишки, запазва значителни транскрипционни и епигенетични промени след значителна загуба на тегло. Проби от човешка мастна тъкан, събрани преди и две години след бариатрична хирургия, показват персистиращи промени в профилите на генната експресия, особено в адипоцитите. Тези промени включват активността на гени, свързани с метаболитни процеси, възпаление и клетъчна сигнализация.

Епигенетичното профилиране на мишките показа, че адипоцитите също са запазили маркери, показващи предишно излагане на затлъстяване. Тези маркери са се запазили дори след загуба на тегло, което предполага развитието на епигенетична „памет“, която влияе върху клетъчните отговори.

Изследователите забелязали, че модификациите на хистоните, които са ключови епигенетични регулатори на генната активност, са запазени при мишки с предишно затлъстяване. Тази епигенетична памет прави клетките по-податливи на повторно натрупване на тегло при повторно подлагане на диета с високо съдържание на мазнини, което води до по-бързо възстановяване на теглото в сравнение с мишки без предишно затлъстяване.

Освен това, проучването установи, че тези промени са настъпили предимно в адипоцитите, но са наблюдавани и в други видове мастни клетки, което показва широк тъканен ефект. Тези открития подчертават ролята на персистиращите епигенетични маркери при затлъстяването и показват как те могат да допринесат за възстановяване на теглото дори след успешна интервенция.

В заключение, резултатите показват, че клетъчните и епигенетичните промени, причинени от затлъстяването, могат да предразположат индивидите към повторно натрупване на тегло поради съхранената памет в мастните клетки. Разбирането на тези устойчиви промени може да помогне за разработването на бъдещи лечения, насочени към елиминиране на клетъчната памет на затлъстяването. Разрушаването на тази памет може да подобри дългосрочния успех на интервенциите за отслабване и да подобри метаболитното здраве на хората със затлъстяване.