Otyłość powoduje trwałe zmiany epigenetyczne w komórkach tłuszczowych, dzięki czemu łatwiej jest odzyskać wagę. Wczesna profilaktyka ma kluczowe znaczenie, ponieważ obecnie zmian tych nie można odwrócić.
Każdy, kto kiedykolwiek próbował zrzucić kilka dodatkowych kilogramów, zna tę frustrację: waga początkowo spada, by po kilku tygodniach powrócić – straszny efekt jo-jo. Naukowcy z ETH Zurich wykazali obecnie, że zjawisko to ma korzenie w epigenetyce.
Epigenetyka to część genetyki, która nie opiera się na sekwencji genetycznych elementów składowych, ale na małych, ale charakterystycznych markerach chemicznych znajdujących się na tych elementach. Sekwencja elementów składowych ewoluowała przez długi okres czasu; wszyscy dziedziczymy je od naszych rodziców. Markery epigenetyczne natomiast są bardziej dynamiczne: czynniki środowiskowe, nasze nawyki żywieniowe i stan naszego organizmu – np. otyłość – mogą je zmieniać w ciągu życia.
Mogą jednak pozostać stabilne przez wiele lat, a czasem dziesięcioleci i w tym czasie odgrywają kluczową rolę w określaniu, które geny są aktywne w naszych komórkach, a które nie. „Epigenetyka mówi komórce, jakiego rodzaju jest to komórka i co powinna robić” – mówi Laura Hinte, doktorantka w grupie kierowanej przez Ferdinanda von Meyenna, profesora żywienia i epigenetyki metabolicznej.
Epigenetyczna pamięć otyłości
Naukowcy kierowani przez tę dwójkę i ich kolegę Daniela Castellano Castillo, byłego postdoktora w grupie von Meyenna, szukali molekularnych przyczyn efektu jo-jo u myszy. Przeanalizowali komórki tłuszczowe myszy z nadwagą i tych, które pozbyły się nadwagi poprzez dietę. Ich badania wykazały, że otyłość prowadzi do charakterystycznych zmian epigenetycznych w jądrze komórek tłuszczowych. Wyjątkowość tych zmian polega na tym, że utrzymują się one nawet po zastosowaniu diety. „Komórki tłuszczowe pamiętają stan nadwagi i łatwiej mogą do tego stanu powrócić” – mówi von Meyenn. Naukowcom udało się wykazać, że myszy posiadające te markery epigenetyczne szybciej odzyskiwały wagę, gdy ponownie miały dostęp do diety wysokotłuszczowej. „Oznacza to, że znaleźliśmy molekularną podstawę efektu jo-jo”.
Znaleźli także dowody na ten mechanizm u ludzi. Naukowcy z ETH Zurich przeanalizowali biopsje tkanki tłuszczowej od osób z wcześniejszą nadwagą, które przeszły operację zmniejszenia żołądka lub bajpasu żołądka. Próbki tkanek pochodziły z różnych badań przeprowadzonych w Karolinska Institutet w Sztokholmie oraz w szpitalach w Lipsku, Dreźnie i Karlsruhe. W tych próbkach naukowcy analizowali ekspresję genów, a nie markery epigenetyczne. Wyniki są jednak zgodne z wynikami uzyskanymi u myszy. Naukowcy relacjonują swoją pracę w najnowszym numerze czasopisma Natura.
Zapobieganie jest kluczem
Naukowcy nie zbadali jednak, jak długo komórki tłuszczowe pamiętają otyłość. „Komórki tłuszczowe są komórkami długowiecznymi. Żyją średnio dziesięć lat, zanim nasz organizm zastąpi je nowymi komórkami” – mówi Hinte.
Obecnie nie jest możliwa zmiana odpowiednich znaczników epigenetycznych w jądrze komórkowym za pomocą leków i tym samym wymazanie pamięci epigenetycznej. „Być może uda nam się to zrobić w przyszłości” – mówi Hinte. „Ale na razie musimy żyć z tym efektem pamięci”. Von Meyenn dodaje: „To właśnie ze względu na efekt pamięci tak ważne jest przede wszystkim unikanie nadwagi. Bo to najprostszy sposób na walkę ze zjawiskiem jo-jo.” Badacze kierują ten przekaz przede wszystkim do dzieci i młodzieży oraz ich rodziców.
W swojej pracy badacze z ETH po raz pierwszy wykazali, że komórki tłuszczowe posiadają epigenetyczną pamięć otyłości. Nie zakładają jednak, że komórki tłuszczowe są jedynymi komórkami posiadającymi taką pamięć. „Inne komórki organizmu również mogą odgrywać rolę w efekcie jo-jo” – mówi von Meyenn. Całkiem możliwe, że komórki w mózgu, naczyniach krwionośnych lub innych narządach również pamiętają o otyłości i przyczyniają się do tego efektu. Czy rzeczywiście tak jest, naukowcy chcą się dowiedzieć w następnej kolejności.
Odniesienie: „Tkanka tłuszczowa zachowuje epigenetyczną pamięć otyłości po utracie wagi” autorstwa Laury C. Hinte, Daniela Castellano-Castillo, Adhideba Ghosha, Kate Melrose, Emanuela Gassera, Falko Noé, Lucasa Massiera, Hua Dong, Wenfei Sun, Anne Hoffmann, Christian Wolfrum, Mikael Rydén, Niklas Mejhert, Matthias Blüher i Ferdinand von Meyenn, 18 listopada 2024 r., Natura.
DOI: 10.1038/s41586-024-08165-7
