Секвенирование человеческого генома обещало революцию в медицине, но вскоре ученые поняли, что одна только генетическая схема не показывает организм в действии. Это потребовало понимания протеома — всех белков, экспрессируемых нашими генами, образующих клеточный механизм, выполняющий большую часть функций организма. Теперь другой набор молекул, известный как липидом – все липиды в нашем организме – раскрывает более подробную информацию о физиологии человека.
Липиды представляют собой широкую категорию небольших жирных или маслянистых молекул, включая триглицериды, холестерин, гормоны и некоторые витамины. В нашем организме они составляют клеточные мембраны, действуют как клеточные посланники и хранят энергию; играют ключевую роль в реагировании на инфекцию и регулировании нашего метаболизма.
Липидом – что нужно знать
Наш геном по существу стабилен. Наш протеом, хотя и находится под влиянием нашего здоровья и окружающей среды, во многом зависит от того, что закодировано нашими генами. Напротив, наш липидом может быть напрямую изменен в зависимости от того, что мы едим и какие микробы живут в нашем кишечнике, что делает его более податливым и, возможно, более восприимчивым к вмешательствам. Но количество и разнообразие липидных молекул (а их по меньшей мере тысячи) затрудняет их изучение.
«Липиды очень мало изучены», — объясняет Майкл Снайдер (Michael Snyder) из Стэнфордского университета В. Ашермана (Stanford W. Ascherman). «Они участвуют практически во всем, но поскольку они настолько разнородны и их так много, мы, вероятно, не знаем, что на самом деле делает большинство липидов».
Новое исследование лаборатории Снайдера, опубликованное в научном журнале Nature Metabolism, является одним из первых, которое глубоко погружается в липидом человека и отслеживает, как он меняется в здоровых и больных условиях, особенно при развитии диабета 2 типа.
Показатели здоровья
Более 100 участников, многие из которых подвергались риску развития диабета, отслеживались в течение 9 лет, сдавая образцы крови каждые три месяца, когда они здоровы, и каждые несколько дней во время болезни.
Используя методы масс-спектрометрии, которые разделяют соединения по их молекулярной массе и электрическому заряду, исследователи каталогизировали около 800 липидов и их связь с резистентностью к инсулину, вирусной инфекцией, старением и многим другим.
Исследователи обнаружили, что, хотя липидом каждого человека имеет отличительную черту, которая остается стабильной с течением времени, определенные типы липидов предсказуемо изменяются в зависимости от состояния здоровья человека.
Например, более половины каталогизированных липидов были связаны с резистентностью к инсулину — когда клетки организма не могут использовать инсулин для поглощения глюкозы из крови — что может привести к диабету 2 типа. Хотя резистентность к инсулину можно диагностировать путем измерения уровня глюкозы в крови, понимание изменений в липидоме помогает выявить действующие биологические процессы.
«Каждая молекула, связанная с заболеванием, имеет шанс рассказать нам больше о механизме и может служить мишенью, влияющей на прогрессирование заболевания» , — комментирует соавтор исследования Дэниел Хорнбург (Daniel Hornburg).
Ученые также идентифицировали более 200 липидов, уровень которых колеблется в ходе респираторной вирусной инфекции. Повышение и падение уровня этих липидов соответствует более высокому энергетическому обмену организма и воспалению на ранней стадии инфекции и может указывать на траекторию развития заболевания. У людей с резистентностью к инсулину наблюдались некоторые аномалии в этих реакциях на инфекцию, а также более слабая реакция на вакцинацию.
Старение быстрое и медленное
Широкий возрастной диапазон участников — от 20 до 79 лет — и продолжительность исследования позволили ученым обнаружить, как липидом меняется с возрастом. Ученые обнаружили, что уровень большинства липидов, таких как холестерин, увеличивается с возрастом, но некоторые из них, в том числе жирные кислоты омега-3, известные своей пользой для здоровья, уменьшаются. Более того, эти признаки старения липидома не проявляются у всех с одинаковой скоростью. Например, резистентность к инсулину, по-видимому, ускоряет их.
«Это поднимает интересный вопрос о том, могут ли липидные профили предсказать, будет ли человек биологически стареть быстрее или медленнее», — заключает Си Ву (Si Wu), один из ведущих авторов исследования.
Еще одно удивительное открытие, по словам Ву, заключалось в том, насколько последовательно определенные группы липидов, такие как эфир-связанные фосфатидилэтаноламины, которые считаются антиоксидантами и участвуют в передаче сигналов в клетках, связаны с улучшением здоровья. Они могут стать кандидатами на новые способы контроля за здоровьем или даже приниматься в качестве пищевых добавок.
В дальнейшем лаборатория Снайдера намерена следовать выводам этого обширного исследования, чтобы изучить корреляцию между конкретными липидами и изменениями образа жизни.
Авторы другого исследования утверждают, что липидный профиль крови предсказывает риск развития диабета 2 типа лучше, чем ожирение.
