Атлас жировой ткани определяет метаболически здоровое и нездоровое ожирение
Хотя люди с ожирением подвержены большему риску диабета, высокого кровяного давления или высокого уровня холестерина, не у всех людей с ожирением развиваются метаболические заболевания такого рода. Около четверти всех людей с ожирением здоровы, и ученые пытаются выяснить, почему некоторые люди с ожирением становятся нездоровыми, а другие — нет.
Теперь, в результате комплексного исследования, опубликованного в журнале Cell Metabolism учеными из Цюриха и Лейпцига, был создан подробный атлас с данными о здоровых и нездоровых людях с избыточным весом, об их жировой ткани и об активности генов в клетках этой ткани.
«Наши результаты можно использовать для поиска клеточных маркеров, которые предоставляют информацию о риске развития метаболических заболеваний», — объясняет Адхидеб Гош, исследователь в группе профессора ETH Кристиана Вольфрума и один из двух ведущих авторов исследования. «Эти данные также представляют большой интерес для фундаментальных исследований. Они могут помочь нам разработать новые методы лечения метаболических заболеваний».
Исследование крупного биобанка
Для этого исследования Гош и его коллеги использовали Leipzig Obesity Biobank, обширную коллекцию биопсий, взятых у людей с ожирением . Собранные учеными из Лейпцигского университета, эти образцы получены от пациентов с ожирением, перенесших плановую операцию и давших согласие на сбор образцов жировой ткани для исследовательских целей. Коллекция также включает в себя обширную медицинскую информацию о здоровье пациентов.
Поскольку образцы тканей были взяты у людей с ожирением, имеющих или не имеющих метаболические заболевания, они позволяют проводить сравнение между людьми со здоровым и нездоровым ожирением. В образцах от 70 добровольцев исследователи из ETH Zurich изучили, какие гены были активны — и насколько они были активны — на основе клеток для двух типов жировой ткани: подкожной и висцеральной.
Ученые и медицинские эксперты предполагают, что висцеральный жир, который залегает глубоко в брюшной полости и окружает внутренние органы, в первую очередь ответственен за метаболические заболевания. Напротив, эксперты обычно считают, что жир, расположенный непосредственно под кожей, менее проблематичен.
Для исследования было жизненно важно, чтобы клетки жировой ткани не были просто свалены в кучу, поскольку эта ткань содержит не только жировые клетки (адипоциты), но и клетки других типов. «На самом деле, адипоциты находятся в меньшинстве», — объясняет Изабель Рейниш, постдок в группе Вольфрума и второй ведущий автор исследования.
Большая часть жировой ткани состоит из иммунных клеток , клеток, формирующих кровеносные сосуды, и незрелых клеток-предшественников адипоцитов. Другой тип клеток, известный как мезотелиальные клетки, встречается только в висцеральной жировой ткани и отмечает ее внешнюю границу.
Абдоминальный жир ремоделирован
Как удалось показать исследователям, в клетках висцеральной жировой ткани людей с метаболическими заболеваниями происходят значительные функциональные изменения. Это ремоделирование затрагивает практически каждый тип клеток в этой форме ткани. Например, генетический анализ показал, что адипоциты нездоровых людей больше не могли сжигать жиры так же эффективно, а вместо этого вырабатывали большее количество иммунологических молекул-мессенджеров.
«Эти вещества вызывают иммунный ответ в висцеральном жире людей с ожирением», — объясняет Рейниш. «Возможно, что этот ответ способствует развитию метаболических заболеваний».
Исследователи также обнаружили очень четкие различия в количестве и функции мезотелиальных клеток: у здоровых людей с ожирением в висцеральном жире гораздо больше мезотелиальных клеток, и эти клетки демонстрируют большую функциональную гибкость. В частности, клетки могут переключаться в своего рода режим стволовых клеток и, следовательно, превращаться в различные типы клеток, такие как адипоциты, у здоровых людей.
«Способность полностью дифференцированных клеток превращаться в стволовые клетки в противном случае в первую очередь связана с раком», — говорит Рейниш. Поэтому она была удивлена, обнаружив эту способность и в жировой ткани. «Мы подозреваем, что гибкие клетки на краю жировой ткани у здоровых людей с ожирением способствуют плавному расширению ткани».
Наконец, исследователи также обнаружили различия между мужчинами и женщинами: определенный тип клеток-предшественников присутствует только в висцеральном жире женщин. «Это могло бы объяснить различия в развитии метаболических заболеваний между мужчинами и женщинами», — говорит Рейниш.
Поиск новых биомаркеров
Новый атлас активности генов у людей с избыточным весом описывает состав типов клеток в жировой ткани и их функции. «Однако мы не можем сказать, являются ли различия причиной того, что кто-то метаболически здоров, или, наоборот, метаболические заболевания вызывают эти различия», — говорит Гош.
Вместо этого ученые рассматривают свою работу как основу для дальнейших исследований. Они опубликовали все данные в общедоступном веб-приложении, чтобы другие исследователи могли с ними работать.
В частности, этот атлас теперь позволяет находить новые маркеры, которые предоставляют информацию о риске развития метаболического заболевания . В настоящее время исследователи ETH также ищут такие виды маркеров, которые могли бы помочь улучшить лечение таких заболеваний.
Например, есть новый класс лекарств, которые подавляют аппетит и способствуют высвобождению инсулина в поджелудочной железе, но эти лекарства в дефиците. «Биомаркеры, которые можно получить из наших данных, могли бы помочь выявить тех пациентов, которые больше всего нуждаются в этом лечении», — говорит Рейниш.