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Das menschliche Lipidom: Neue Einblicke in Gesundheit, Krankheit und Altern

Das menschliche Lipidom: Neue Einblicke in Gesundheit, Krankheit und Altern

Die Sequenzierung des menschlichen Genoms bot das Potenzial für einen bedeutenden Fortschritt auf dem Gebiet der Medizin. Wissenschaftler erkannten jedoch bald, dass lediglich ein genetischer Bauplan nicht ausreichte, um die Funktionsweise des Körpers während eines gesamten Lebens in verschiedenen Umweltsituationen und unter Berücksichtigung zahlreicher Lebensstilentscheidungen zu verstehen. Um wirklich zu verstehen, wie der Körper funktioniert, war es notwendig, das Proteom zu untersuchen, das alle von unseren Genen exprimierten Proteine ​​umfasst und die zelluläre Maschinerie bildet, die dafür verantwortlich ist, wie gut unser Körper weiterhin funktioniert. Eine weitere Gruppe von Molekülen, die als Lipidom bezeichnet wird und aus allen in unserem Körper vorhandenen Lipiden besteht, liefert weitere Einblicke in die menschliche Physiologie. 

Lipide umfassen eine breite Palette diskreter Moleküle, die fettig oder ölig sind, wie Triglyceride, Cholesterin, Hormone und bestimmte Vitamine. In unserem Körper sind Lipide für die Bildung von Zellmembranen verantwortlich, dienen als Botenstoffe innerhalb der Zellen und speichern Energie. Sie spielen eine zentrale Rolle bei unserer Immunantwort auf Infektionen und der Regulierung unseres Stoffwechsels. 

Die Stabilität unseres Genoms bleibt weitgehend intakt. Während unser Proteom von Faktoren wie Gesundheit und Umwelt beeinflusst wird, beruht es in erster Linie auf den in unseren Genen kodierten genetischen Informationen, einschließlich der epigenetischen Markierungen, die die Genexpression verändern können. Umgekehrt ist unser Lipidom anfällig für direkte Veränderungen, die teilweise durch unsere Ernährungsgewohnheiten und das Vorhandensein von Darmmikrobiota beeinflusst werden. Dies macht es flexibler und potenziell empfänglicher für Eingriffe. Die große Vielfalt und Fülle von Lipidmolekülen, deren Zahl in die Tausende geht, hat die Entwicklung systematischer Studien jedoch zu Herausforderungen gemacht. 

Laut Michael Snyder, PhD, Stanford W. Ascherman, MD, FACS-Professor für Genetik, wurden Lipide noch nicht gründlich erforscht. Obwohl sie an unzähligen Prozessen beteiligt sind, ist es aufgrund ihrer Heterogenität und Häufigkeit schwierig, ihre Funktionen vollständig zu verstehen. 

A aktuelle Studie von Snyders Team durchgeführt und in der Zeitschrift Nature Metabolism veröffentlicht am 11. September beleuchtet das menschliche Lipidom und seine Variationen sowohl bei gesunden als auch bei ungesunden Personen, mit besonderem Schwerpunkt auf dem Fortschreiten von Stoffwechselstörungen und Blutzuckerungleichgewichten. 

Anzeichen einer guten Gesundheit 

Über einen Zeitraum von 9 Jahren wurde eine Studie mit über 100 Personen durchgeführt, die ein hohes Risiko für die Entwicklung schwerer Blutzuckerungleichgewichte hatten. Diese Teilnehmer gaben freiwillig alle drei Monate Blutproben ab, wenn sie bei guter Gesundheit waren, und erhöhten die Häufigkeit auf alle paar Tage, wenn sie krank wurden. 

Mithilfe massenspektrometrischer Methoden, die Verbindungen anhand ihrer Molekülmasse und elektrischen Ladung aufteilen, dokumentierten Wissenschaftler etwa 800 Lipide und ihre Zusammenhänge mit Insulinresistenz, Virusinfektion, Alterungsrate und anderen Faktoren. 

Laut der Studie verfügt jeder von uns über eine einzigartige Lipidomsignatur, die über die Zeit hinweg konstant bleibt. Es wurde jedoch festgestellt, dass bestimmte Lipidtypen vorhersehbare Veränderungen in Bezug auf unser Wohlbefinden aufweisen. 

Nehmen wir zum Beispiel, dass über 50 % der erfassten Lipide mit einer Insulinresistenz in Zusammenhang stehen, einem Zustand, bei dem die Zellen im Körper nicht in der Lage sind, Insulin effektiv zu nutzen, um Glukose aus dem Blutkreislauf aufzunehmen. Dieser Zustand kann schließlich zur Entwicklung schwerwiegender Ungleichgewichte des Blutzuckerspiegels führen, die eine dauerhafte Umstellung der Ernährung und die Verabreichung von exogenem Insulin erforderlich machen können. Während der Blutzuckerspiegel zur Diagnose einer Insulinresistenz gemessen werden kann, liefert die Untersuchung der Veränderungen im Lipidom Einblicke in die zugrunde liegenden biologischen Mechanismen. 

Laut dem Co-Hauptautor der Studie, Daniel Hornburg, PhD, der zuvor Postdoktorand in Snyders Labor war, hat jedes mit einer Krankheit verbundene Molekül das Potenzial, wertvolle Einblicke in den zugrunde liegenden Mechanismus zu liefern und könnte möglicherweise als Ziel dienen zur Beeinflussung des Krankheitsverlaufs. 

Die Wissenschaftler entdeckten außerdem über 200 Lipide, die während einer Virusinfektion der Atemwege variieren. Die Konzentrationen dieser Lipide steigen und fallen entsprechend dem erhöhten Energiestoffwechsel und der Entzündung des Körpers im Frühstadium der Infektion. Dies könnte möglicherweise auf den Verlauf der Krankheit hinweisen. Darüber hinaus zeigten Personen mit Insulinresistenz gewisse Unregelmäßigkeiten in ihrer Reaktion auf die Infektion sowie eine verminderte Immunität als Reaktion auf Impfungen. 

Alterung mit unterschiedlicher Geschwindigkeit 

Die lange Dauer der Studie und die vielfältige Altersgruppe der Teilnehmer, die von 20 bis 79 Jahre alt war, ermöglichten es den Forschern, die Veränderungen im Lipidom mit zunehmendem Alter der Teilnehmer zu beobachten. Die Ergebnisse zeigten, dass viele Lipide, wie Cholesterin, mit dem Alter tendenziell ansteigen, während bestimmte Lipide, wie Omega-3-Fettsäuren, die für ihre gesundheitsfördernden Eigenschaften bekannt sind, abnehmen. Darüber hinaus wurde beobachtet, dass diese Veränderungen im Lipidom nicht bei jedem Menschen im gleichen Tempo auftreten. Tatsächlich scheint eine Insulinresistenz diese altersbedingten Veränderungen zu beschleunigen. 

Laut Dr. Si Wu, einem der Hauptautoren der Studie und ehemaligen Postdoktoranden in Snyders Labor, werfen die Lipidprofile die Frage auf, ob sich mit ihnen feststellen lässt, ob jemand einen schnelleren oder langsameren biologischen Alterungsprozess durchläuft. 

Laut Wu gab es eine unerwartete Entdeckung hinsichtlich der durchgängigen Präsenz spezifischer Lipidgruppen, wie ethergebundener Phosphatidylethanolamine, von denen angenommen wird, dass sie antioxidative Eigenschaften haben und eine Rolle bei der Zellsignalisierung spielen. Diese Lipide wurden durchgängig mit verbesserter Gesundheit in Verbindung gebracht. Dieser Befund legt nahe, dass sie möglicherweise als Marker zur Überwachung der Gesundheit verwendet oder sogar in Nahrungsergänzungsmittel eingearbeitet werden könnten. 

In Zukunft möchte Snyders Labor auf Grundlage der Ergebnisse dieser umfassenden Untersuchung mögliche Zusammenhänge zwischen bestimmten Lipiden und Veränderungen des Lebensstils untersuchen. 

Lebensstiländerungen und die Lipidome-Wissenschaft 

Je besser wir das Lipidom verstehen, desto mehr Aufmerksamkeit richtet sich natürlich auf umsetzbare Erkenntnisse: Wie lässt sich dieses Molekülnetzwerk modulieren, um die Gesundheit zu optimieren, das Krankheitsrisiko zu verringern und vielleicht sogar den Alterungsprozess zu beeinflussen? Da unser Lipidom direkten Veränderungen unterworfen ist, oft mehr als unser Proteom, bietet sich hier ein fruchtbarer Boden für Eingriffe durch die Wahl des Lebensstils. 

Die Ernährung ist ein primärer Faktor, der das Lipidom beeinflusst. Omega-3-Fettsäuren zum Beispiel sind bekannt für ihre gesundheitsfördernde wirkung. Diese essentiellen Fettsäuren sind in fettem Fisch wie Lachs reichlich vorhanden und können die Konzentration von Entzündungsmarkern regulieren. wie verschiedene studien belegen. Eine weitere bemerkenswerte Erwähnung sind mittelkettige Triglyceride (MCTs), die in Kokosnussöl und Palmkernöl vorkommen. Diese Lipide werden unterschiedlich verstoffwechselt und sind wird weniger wahrscheinlich als fett gespeichert. Auch Pflanzensterole und -stanole, die häufig in Obst, Gemüse und Hülsenfrüchten vorkommen, haben gezeigt, dass dies der Fall ist Fähigkeit, den LDL-Cholesterinspiegel zu senkenDie einzelnen Bestandteile der Mittelmeerdiät, die reich an ungesättigten Fetten sind, haben ebenfalls zeigte vielversprechende ergebnisse im lipidomprofil, und geben uns einen weiteren vorwand, uns olivenöl höchster qualität zu gönnen. 

Auch körperliche Aktivität ist ein primärer Modulator. Eine im American Journal of Physiology veröffentlichte Studie hat herausgefunden, dass durch körperliche Betätigung verursachte Lipidomveränderungen möglicherweise dazu beitragen die schützende wirkung von bewegung vor herz-kreislauf-verfall. Übung, besonders hochintensives intervalltraining, hat sich gezeigt, dass es das lipidom in richtung eines profils verschiebt, das mit einer verbesserten stoffwechselgesundheit verbunden ist. 

Die Darmmikrobiota, ein weiterer Umweltfaktor, beeinflusst das Lipidom direkt durch die Produktion kurzkettiger Fettsäuren (SCFAs) wie Acetat, Propionat und Butyrat. Diese SCFAs waren an beiden beteiligt modulation der systemischen entzündung und regulierung des fettstoffwechsels. Die probiotische Nahrungsergänzung ist ein Bereich aktiver Forschung, der darauf abzielt, ihre Rolle darin zu etablieren lipidommodifikation. 

Wir sollten auch die Rolle der zirkadianen Rhythmen berücksichtigen. Studien deuten darauf hin der fettstoffwechsel unterliegt zirkadianen schwankungen. Zum Beispiel beim nächtlichen Essen hat sich als nachteilig auf das lipidprofil ausgewirkt. Dies unterstreicht die Bedeutung des Zeitpunkts der Mahlzeiten, nicht nur der Zusammensetzung, für die Lipidgesundheit. 

Neuere Forschungen zeigen, dass bestimmte Phytochemikalien in der Nahrung, wie etwa Curcumin aus Kurkuma und Resveratrol aus roten Trauben, spezifische auswirkungen auf das lipidom. Diese natürlichen Verbindungen werden seit Jahrtausenden in der traditionellen Medizin verwendet und finden jetzt durch lipidomische Studien Bestätigung. 

Es ist klar, dass die Wahl des Lebensstils das Lipidom erheblich beeinflussen kann und somit die Möglichkeit bietet, unser Lipidprofil durch unsere Entscheidungen direkt zu beeinflussen. In Verbindung mit technologischen Fortschritten in der Lipidomik stehen wir an der Schwelle zu personalisierten, datengesteuerten Strategien zur Gesundheitsoptimierung. Zu verstehen, wie wir unser Lipidom durch diese Lebensstilentscheidungen modulieren können, könnte nicht nur die derzeitige medizinische Praxis verbessern, sondern auch den Weg für ein proaktives Gesundheitsmanagement ebnen, das ein ganzheitliches Paradigma umfasst, das Ernährung, körperliche Aktivität und andere Umweltfaktoren mit der biochemischen Individualität verknüpft. 

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