Każdy, kto kiedykolwiek próbował pozbyć się kilku dodatkowych kilogramów, zna frustrację, kiedy waga początkowo spada, by po kilku miesiącach wrócić do stanu początkowego. To efekt jojo. W niedawnych badaniach szwajcarscy naukowcy ustalili, że komórki tłuszczowa „pamiętają” otyłość i opierają się próbom utraty wagi.
Utrata wagi może być bardzo frustrująca. Po miesiącach wyrzeczeń i osiągnięciu celu, zbędne kilogramy wracają. Szacunki pokazują, że około 85 procent osób z nadwagą lub otyłością, które tracą co najmniej jedną dziesiątą swojej masy ciała, odzyskuje ją w ciągu roku. Nowe badania sugerują, że to tkanka tłuszczowa napędza efekt jojo. Tłuszcz „pamięta” otyłość i opiera się próbom utraty wagi. Naukowcy z Politechniki Federalnej w Zurychu (ETH Zurich) wykazali, że wszystko to jest zasługą epigenetyki.
Opis oraz rezultaty prac opublikowano na łamach pisma „Nature” (DOI: 10.1038/s41586-024-08165-7).
Epigenetyka
Epigenom działa jak zestaw przełączników, aktywując lub dezaktywując geny i zmieniając sposób funkcjonowania naszego organizmu. DNA jest czasami postrzegane jako kod, który mamy już na stałe, ale na ekspresję niektórych genów można wpływać poprzez zmiany epigenetyczne, na które ma wpływ styl życia, doświadczenia życiowe, nawyki żywieniowe, ogólne zdrowie naszego organizmu, w tym otyłość czy zamieszkiwane przez nas środowisko. Z drugiej strony ekspersja genów może pozostawać stabilna przez wiele lat i w tym czasie odgrywa kluczową rolę w określaniu, które geny są aktywne w naszych komórkach, a które nie.
Modyfikacje epigenetyczne nie zmieniają fundamentalnej sekwencji naszego DNA. Można powiedzieć, że wprowadzają dodatkowe zmiany, które wpływają na to, jak te sekwencje są „odczytywane” przez maszynerię komórkową. Epigenetyczne modyfikacje DNA mają głęboki wpływ na rozwój, choroby i większość cech biologicznych przez całe życie.
– Epigenetyka mówi komórce, jakim jest rodzajem komórki i co powinna robić – mówi Laura Hinte z ETH Zurich.
Efekt jojo
Naukowcy w swoich badaniach szukali molekularnych przyczyn efektu jo-jo u myszy. Przeanalizowali komórki tłuszczowe pochodzące od gryzoni z nadwagą oraz tych, które pozbyły się nadmiaru masy ciała poprzez dietę. Ich badania wykazały, że otyłość prowadzi do charakterystycznych zmian epigenetycznych w jądrze komórek tłuszczowych. Cechą szczególną tych zmian jest to, że utrzymują się one nawet po diecie.
– Komórki tłuszczowe „pamiętają” stan nadwagi i mogą łatwiej do niego powrócić – mówi Ferdinand von Meyenn. Naukowcy byli w stanie wykazać, że myszy z tymi zmianami epigenetycznymi odzyskiwały wagę szybciej, gdy ponownie miały dostęp do diety wysokotłuszczowej. – To oznacza, że znaleźliśmy molekularne podstawy efektu jojo – podkreśla von Meyenn.
Badacze znaleźli również dowody, że ten mechanizm działa też u ludzi. Przeanalizowali próbki tkanki tłuszczowej pobrane od 20 osób z otyłością tuż przed operacją bariatryczną, w której zmniejszany jest żołądek. Próbki pobrano również dwa lata później, gdy osoby te straciły co najmniej jedną czwartą swojej początkowej masy ciała. Przyjrzeli się również tkance tłuszczowej od 18 osób o prawidłowej masie ciała.
Uczeni odkryli, że niektóre geny były bardziej aktywne w komórkach tłuszczowych grupy osób z otyłością niż w komórkach tłuszczowych grupy kontrolnej, podczas gdy inne geny były mniej aktywne. Dalsza analiza wykazała, że komórki tłuszczowe są dotknięte otyłością w sposób, który zmienia to, jak reagują na pokarm, potencjalnie przez lata. W testach komórki te rosły szybciej niż inne, szybciej wchłaniając składniki odżywcze. – Nasze badanie wskazuje, że jednym z powodów, dla których utrzymanie masy ciała po początkowej utracie wagi jest trudne, jest to, że komórki tłuszczowe „pamiętają” swój poprzedni stan otyłości i prawdopodobnie dążą do powrotu do tego stanu. „Pamięć” wydaje się przygotowywać komórki do szybszej, a może również niezdrowej reakcji na cukry lub kwasy tłuszczowe – wyjaśnia von Meyenn.
Podobnie było w testach na gryzoniach. Myszy, które były wcześniej otyłe, przybierały na wadze szybciej niż inne, gdy były na diecie wysokotłuszczowej, co sugeruje zmianę metabolizmu, która ułatwiła im przybieranie na wadze.
– Z perspektywy ewolucyjnej ma to sens. Ludzie i inne zwierzęta przystosowały się do obrony swojej masy ciała, zamiast ją tracić, ponieważ niedobór żywności był historycznie powszechnym wyzwaniem – zaznaczy Hinte.
Pamięć
Naukowcy nie zbadali jednak, jak długo komórki tłuszczowe mogą „pamiętać” otyłość. – Komórki tłuszczowe to komórki długowieczne. Średnio żyją dziesięć lat, zanim nasz organizm zastąpi je nowymi komórkami – mówi Hinte. – Możliwe, że utrzymanie zmniejszonej masy ciała wystarczająco długo wystarczy, aby wymazać tę „pamięć” – dodaje.
Obecnie nie ma sposobu na usuwanie czy wymazywanie tej pamięci epignetycznej poprzez zmianę markerów epigentycznych w jądrze komórki. – Być może będziemy w stanie to zrobić w przyszłości, ale na razie musimy żyć z tym efektem – zaznacza Hinte. – Właśnie z powodu tak ważne jest, aby w pierwszej kolejności unikać nadwagi, ponieważ jest to najprostszy sposób na zwalczanie zjawiska jojo – dodaje von Meyenn.
Dzięki swojej pracy naukowcy z ETH po raz pierwszy wykazali, że komórki tłuszczowe posiadają epigenetyczną „pamięć” otyłości. Nie zakładają jednak, że komórki tłuszczowe są jedynymi komórkami z taką funkcją. Podejrzewają, że podobna „pamięć” istnieje w komórkach mózgowych i wpływa ona na to, ile pokarmu spożywają zwierzęta i ile energii zużywają. – Inne komórki ciała również mogą odgrywać rolę w efekcie jojo – wskazuje von Meyenn. Czy tak jest w rzeczywistości, to jest to, co naukowcy chcą sprawdzić w następnej kolejności.
Źródło: ETH Zurich, Nature, The Guardian, fot. Pexels/ CC0