תאי שומן עשויים לשמור על "זיכרון" של השמנת יתר גם לאחר ירידה במשקל

שינויים אפיגנטיים הנגרמים מהשמנת יתר יכולים להיות בעלי השפעות ארוכות טווח, תוך שינוי פעילות הגנים ותפקוד תאי השומן גם לאחר ירידה במשקל.

במחקר שפורסם לאחרונה בכתב העת Nature, צוות מדענים בחן כיצד רקמת שומן, ובמיוחד תאי שומן, שומרת על שינויים תעתוקיים גם לאחר ירידה משמעותית במשקל, מה שעלול להוביל לנטייה לעלייה במשקל.

באמצעות טכניקות מתקדמות של ריצוף חומצה ריבונוקלאית (RNA), החוקרים חקרו את השינויים התאיים והגנטיים המתמשכים הללו כדי להבין טוב יותר את ההשפעה ארוכת הטווח של השמנת יתר על הבריאות המטבולית.

השמנת יתר מהווה סיכונים בריאותיים חמורים וכמעט בהכרח מובילה למחלות מטבוליות הקשורות לוויסות אינסולין ולמחלות לב וכלי דם. ירידה יעילה במשקל, בין אם באמצעות תזונה, שינויים באורח החיים, תרופות, ניתוח או שילוב של אלה, היא קריטית לניהול השמנת יתר. עם זאת, אחד האתגרים העיקריים בטיפול בהשמנת יתר נותר תופעת ה"יו-יו", שבה אנשים עולים במשקל לאחר שירדו בו בתחילה.

מחקרים מצביעים על כך שעלייה זו במשקל עשויה להיות תוצאה של סוג של זיכרון מטבולי מתמשך שנמשך גם לאחר ירידה במשקל ומתבטא במגוון רקמות, כגון רקמת שומן, כבד ותאי חיסון. מנגנונים אפיגנטיים, המשפיעים על ביטוי גנים מבלי לשנות את רצף ה-DNA, עשויים למלא תפקיד מפתח בשימור השפעות אלו.

למרות ההתקדמות האחרונה, המנגנונים התאיים המדויקים העומדים בבסיס זיכרון ההשמנה הזה והשפעתו על ניהול משקל לטווח ארוך נותרו לא ברורים. לכן, במחקר זה, החוקרים ניתחו את התמדתם של שינויים הקשורים להשמנה ברקמת השומן הן בבני אדם והן בעכברים.

הם אספו ביופסיות של שומן תת עורי ושומן אומנטלי (סוג מיוחד של שומן בחלל הבטן) מאנשים הסובלים מהשמנת יתר לפני ושנתיים לאחר ירידה במשקל עקב ניתוח בריאטרי. כדי להבטיח השוואות אמינות, הם כללו גם ביופסיות של אותן רקמות מאנשים במשקל תקין. דגימות אלו עובדו באמצעות ריצוף RNA של גרעין יחיד (snRNA-seq) כדי ללכוד דפוסי ביטוי גנים באלפי תאים ולנתח שינויים הקשורים להשמנת יתר.

עבור ניסויי העכברים, החוקרים השתמשו במודלים של עכברים עם סמנים ספציפיים לרקמת שומן, מה שאפשר פרופיל מדויק של שינויים תעתוקיים ואפיגנומיים. עכברים חולקו לקבוצות על סמך חשיפה לתזונה עתירת שומן וירידה במשקל לאחר מכן. דגימות רקמת שומן נאספו, ולאחר שבודדו גרעינים מהתאים, בוצעה בדיקת snRNA-seq כדי לזהות שינויים גנטיים שנשמרו בגרעינים.

החוקרים השתמשו גם ב-ATAC-seq (ניתוח של כרומטין נגיש לטרנספוזאז עם ריצוף) כדי להעריך את נגישות הכרומטין באדיפוציטים ולזהות סימנים אפיגנטיים. בנוסף, בוצע ניתוח מודיפיקציה של היסטונים כדי לקבוע שינויים בוויסות ביטוי גנים בסוגים שונים של תאי רקמת שומן.

התוצאות הראו כי רקמת השומן בבני אדם ובעכברים כאחד שומרת על שינויים תעתוקיים ואפיגנטיים משמעותיים לאחר ירידה משמעותית במשקל. דגימות רקמת שומן אנושית שנאספו לפני ושנתיים לאחר ניתוח בריאטרי הראו שינויים מתמשכים בפרופילי ביטוי גנים, במיוחד באדיפוציטים. שינויים אלה כללו את פעילותם של גנים הקשורים לתהליכים מטבוליים, דלקת ואיתות תאי.

פרופיל אפיגנטי של עכברים הראה כי גם תאי השומן שמרו על סמנים המצביעים על חשיפה קודמת להשמנת יתר. סמנים אלה נמשכו גם לאחר ירידה במשקל, דבר המצביע על התפתחות של "זיכרון" אפיגנטי המשפיע על תגובות תאיות.

החוקרים שמו לב כי מודיפיקציות של היסטונים, שהן מווסתות אפיגנטיות מרכזיות של פעילות גנים, נשמרו בעכברים שהיו בעבר שמנים. זיכרון אפיגנטי זה הפך את התאים לרגישים יותר לעלייה במשקל כאשר נחשפו מחדש לתזונה עתירת שומן, מה שהוביל לעלייה מהירה יותר במשקל בהשוואה לעכברים ללא השמנת יתר קודמת.

יתר על כן, המחקר מצא כי שינויים אלה התרחשו בעיקר בתאי שומן, אך נצפו גם בסוגים אחרים של תאי שומן, דבר המצביע על השפעה רחבה על הרקמות. ממצאים אלה מדגישים את תפקידם של סימנים אפיגנטיים מתמשכים בהשמנת יתר ומדגימים כיצד הם יכולים לתרום לעלייה במשקל גם לאחר התערבות מוצלחת.

לסיכום, התוצאות הראו כי שינויים תאיים ואפיגנטיים הנגרמים מהשמנת יתר עשויים להגביר את הסיכון לעלייה במשקל אצל אנשים עקב זיכרון מאוחסן בתאי שומן. הבנת שינויים מתמשכים אלה עשויה לסייע בפיתוח טיפולים עתידיים שמטרתם לחסל את הזיכרון התאי של השמנת יתר. שיבוש זיכרון זה עשוי לשפר את ההצלחה ארוכת הטווח של התערבויות לירידה במשקל ולשפר את הבריאות המטבולית של אנשים עם השמנת יתר.