В детстве мы узнаем, что существует четыре сезона, но исследователи из Стэнфордской школы медицины обнаружили доказательства того, что человеческое тело не воспринимает это таким же образом.
«Нас учили, что четыре сезона - зима, весна, лето и осень - делятся примерно на равные части в течение года, и я подумал: «Ну, кто сказал?»», говорит Майкл Снайдер, доктор медицинских наук, профессор генетики Стэнфордского университета. «Казалось маловероятным, что человеческая биология придерживается этих правил. Поэтому мы провели исследование, основанное на молекулярном составе людей, чтобы позволить биологии сказать нам, сколько сезонов существует».
Четыре года молекулярных данных от более чем 100 участников показывают, что человеческое тело действительно испытывает предсказуемые закономерности изменений, но они не отслеживаются ни одним из традиционных сигналов матери-природы. В целом Снайдер и его команда наблюдали приливы и отливы более 1000 молекул за год с двумя ключевыми временными периодами: конец весны - начало лета и конец осени - начало зимы. «Это ключевые переходные периоды, когда происходят изменения - как в воздухе, так и в теле», - сказал Снайдер.
«Вы можете сказать: «Ну, конечно, в Калифорнии в любом случае всего два сезона: холодный и жаркий», - сказал Снайдер. «Это правда, но даже в этом случае наши данные также не совсем соответствуют погодным изменениям. Это более сложно, чем это».
Снайдер надеется, что результаты и наблюдения этого исследования - например, более высоких уровней воспалительных маркеров в конце весны или повышенных маркеров гипертонии в начале зимы - могут обеспечить лучшую основу для точного здравоохранения и даже помочь в планировании будущих клинических испытаний лекарств.
По словам Снайдера, одно предостережение заключается в том, что команда проводила исследование с участниками из Северной и Южной Калифорнии, и вполне вероятно, что молекулярные паттерны людей в других частях страны будут отличаться в зависимости от атмосферных и изменений окружающей среды.
Весной и зимой
Исследование проводилось с участием 105 человек в возрасте от 25 до 75 лет. Около половины из них были инсулинорезистентными, что означает, что их тела не обрабатывают глюкозу нормально. Примерно четыре раза в год участники предоставляли образцы крови, которые ученые анализировали для получения молекулярной информации об иммунитете, воспалении, здоровье сердечно-сосудистой системы, метаболизме, микробиоме и многом другом. Ученые также отслеживали упражнения и диетические привычки всех участников.
Данные за четыре года показали, что поздняя весна совпала с ростом воспалительных биомаркеров, которые, как известно, играют роль при аллергии, а также с всплеском молекул, участвующих в ревматоидном артрите и остеоартрите. Они также увидели, что форма гемоглобина под названием HbAc1, белок, который сигнализирует о риске диабета 2 типа, достигла пика в это время, и что ген PER1, который, как известно, принимает активное участие в регуляции цикла сна-бодрствования, также был на его самой высокой точке.
По словам Снайдера, в некоторых случаях относительно очевидно, почему уровни молекул увеличиваются. Маркеры воспаления, вероятно, резко увеличиваются, например, из-за большого количества пыльцы. Но в других случаях это менее очевидно. Снайдер и его команда подозревают, что уровни HbA1c высоки в конце весны из-за часто из-за потворству еде, которая сопровождает праздники - уровни HbA1c отражают диетические привычки примерно за три месяца до проведения измерений, так же как и общее снижение активности в зимние месяцы.
Когда Снайдер и его команда проследили за данными до начала зимы, они увидели увеличение количества иммунных молекул, которые, как известно, помогают бороться с вирусной инфекцией, и пиков молекул, участвующих в развитии акне. Признаки гипертонии или высокого кровяного давления зимой также были выше.
Данные также показали, что были некоторые неожиданные различия в микробиомах людей, которые были резистентны к инсулину, и людей, которые нормально обрабатывали глюкозу. Было показано, что Veillonella, тип бактерий, участвующих в ферментации молочной кислоты и переработке глюкозы, выше у инсулинорезистентных людей в течение всего года, за исключением периода с середины марта до конца июня.
Разбор сезонности
«Многие из этих открытий открывают возможности для исследования многих других вещей», - сказал генетик Реза Сайлани, участвующий в исследовании. «Возьмем, к примеру, аллергию. Мы можем отслеживать, какая пыльца циркулирует в определенное время, и сочетать это с персонализированными считываниями молекулярных паттернов, чтобы точно определить, на что у человека аллергия».
Есть надежда, что больше информации о молекулярных взлетах и падениях человека позволит им лучше понять контекст биологических колебаний своего тела и позволит им использовать эту информацию для активного управления своим здоровьем.
«Если, например, ваши уровни HbA1C измеряются весной, и они кажутся ненормально высокими, вы можете контекстуализировать этот результат и знать, что эта молекула имеет тенденцию повышаться весной», - сказал Снайдер. «Или вы могли бы рассматривать это как своего рода удар ниже пояса, так сказать, чтобы вам больше тренироваться зимой, чтобы снизить некоторые из этих показателей».
В более широком смысле, эти результаты могут также помочь в разработке методов и правил испытаний лекарств. Например, если исследователи надеются протестировать новое лекарство от гипертонии, им, вероятно, будет полезно знать, что, поскольку гипертония, кажется, резко возрастает в первые зимние месяцы, испытания, начатые зимой по сравнению с весной, вероятно, будут иметь разные результаты.
Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.
Источник: Phys.org / Stanford University Medical Center
