Жировые клетки могут сохранять "память" об ожирении даже после потери веса

Эпигенетические изменения, вызванные ожирением, могут оказывать длительное влияние, изменяя активность генов и функции жировых клеток даже после потери веса.

В недавнем исследовании, опубликованном в журнале Nature, группа ученых изучила, как жировая ткань, в частности жировые клетки, сохраняет транскрипционные изменения даже после значительной потери веса, что потенциально приводит к предрасположенности к повторному набору веса.

С использованием передовых методов секвенирования рибонуклеиновой кислоты (РНК) исследователи изучили эти устойчивые клеточные и генетические изменения, чтобы лучше понять длительное воздействие ожирения на метаболическое здоровье.

Ожирение представляет серьезные риски для здоровья и почти неизбежно приводит к метаболическим заболеваниям, связанным с регуляцией инсулина и сердечно-сосудистыми заболеваниями. Эффективное снижение веса, будь то с помощью диеты, изменения образа жизни, лекарств, хирургии или их комбинации, является критически важным для управления ожирением. Однако одной из главных проблем в лечении ожирения остается феномен «йо-йо», при котором люди снова набирают вес после его первоначальной потери.

Исследования предполагают, что этот повторный набор веса может быть результатом формы устойчивой метаболической памяти, которая сохраняется даже после снижения веса и проявляется в различных тканях, таких как жировая ткань, печень и иммунные клетки. Эпигенетические механизмы, которые влияют на экспрессию генов без изменения последовательности ДНК, могут играть ключевую роль в поддержании этих эффектов.

Несмотря на последние достижения, точные клеточные механизмы, лежащие в основе этой памяти ожирения и ее влияния на долгосрочное управление весом, остаются неясными. Поэтому в данном исследовании ученые проанализировали стойкость изменений, связанных с ожирением, в жировой ткани как у людей, так и у мышей.

Они собрали биопсии подкожной жировой ткани и сальниковой жировой ткани (особого типа жира в брюшной полости) у людей с ожирением до и через два года после потери веса, вызванной бариатрической хирургией. Чтобы обеспечить надежные сравнения, они также включили биопсии тех же тканей у людей с нормальным весом. Эти образцы были обработаны с использованием секвенирования РНК с одного ядра (snRNA-seq) для фиксации моделей экспрессии генов в тысячах клеток и анализа изменений, связанных с ожирением.

Для экспериментов на мышах исследователи использовали модели мышей с маркерами, специфичными для жировой ткани, что позволило точно профилировать транскрипционные и эпигеномные изменения. Мыши были разделены на группы в зависимости от воздействия диеты с высоким содержанием жиров и последующей потери веса. Образцы жировой ткани были собраны, и после выделения ядер из клеток было проведено snRNA-seq для идентификации генетических изменений, сохраняющихся в ядрах.

Исследователи также использовали метод ATAC-seq (анализ хроматина, доступного для транспозаз, с секвенированием), чтобы оценить доступность хроматина в адипоцитах и выявить эпигенетические метки. Кроме того, был проведен анализ модификаций гистонов для определения изменений в регуляции экспрессии генов в различных типах клеток жировой ткани.

Результаты показали, что жировая ткань как у людей, так и у мышей сохраняет значительные транскрипционные и эпигенетические изменения после значительной потери веса. Образцы человеческой жировой ткани, собранные до и через два года после бариатрической хирургии, демонстрировали стойкие изменения профилей экспрессии генов, особенно в адипоцитах. Эти изменения включали активность генов, связанных с метаболическими процессами, воспалением и клеточной сигнализацией.

Эпигенетическое профилирование мышей показало, что адипоциты также сохраняли маркеры, указывающие на предыдущее воздействие ожирения. Эти маркеры сохранялись даже после снижения веса, что указывает на развитие эпигенетической «памяти», влияющей на клеточные реакции.

Исследователи заметили, что модификации гистонов, которые являются ключевыми эпигенетическими регуляторами активности генов, сохранялись у ранее страдавших ожирением мышей. Эта эпигенетическая память делала клетки более восприимчивыми к повторному набору веса при повторном воздействии диеты с высоким содержанием жиров, что приводило к ускоренному возвращению массы тела по сравнению с мышами без предшествующего ожирения.

Кроме того, исследование показало, что эти изменения происходили в основном в адипоцитах, но также наблюдались и в других типах клеток жировой ткани, что указывает на широкий тканевой эффект. Эти результаты подчеркивают роль стойких эпигенетических меток при ожирении и демонстрируют, как они могут способствовать повторному набору веса даже после успешного вмешательства.

В заключение, результаты показали, что клеточные и эпигенетические изменения, вызванные ожирением, могут предрасполагать людей к повторному набору веса из-за сохраненной памяти в жировых клетках. Понимание этих устойчивых изменений может помочь в разработке будущих методов лечения, направленных на устранение клеточной памяти ожирения. Нарушение этой памяти может повысить долгосрочный успех вмешательств для снижения веса и улучшить метаболическое здоровье людей с ожирением.