גופנו עוקב אחר מחזור טבעי 24 שעות ביממה המכונה הקצב הצירדי שמשפיע על כל דבר, החל משינה ועד חילוף החומרים. בעוד שמדענים ידעו זה מכבר כי גנים מסוימים של שעון צירקדי עוזר לווסת את המקצבים הללו, מחקר חדש שהובל על ידי חוקרים במכללת ביילור לרפואה מגלה כי ישנה שכבה נוספת של ויסות – דיאטה מקיימת אינטראקציה עם האיפור הגנטי של האדם, ומשפיעה על דפוסי יומיום של פעילות גנים בכבד, במיוחד אלה הקשורים לחילופיזם שומן.
ממצאים אלה, שפורסמו ב מטבוליזם של תאיםלחשוף היבט זמני לא מוערך בעבר של האינטראקציות בין גנטיקה לסביבה בוויסות חילוף החומרים בשומנים, עם השלכות על וריאציות אינדיבידואליות ברגישות המחלה הקשורה להשמנה וכרונותרפיה אישית, או יישור התערבויות רפואיות עם קצב הקצב הטבעי של הגוף.
"המחקר שלנו מספק תובנות חדשות לגבי השאלה, 'מדוע אנשים מסוימים עולים במשקל ביתר קלות או מפתחים בעיות בכבד בעוד שאחרים לא, אפילו כאשר הם אוכלים דיאטות דומות?'", אמר הסופר המקביל ד"ר דונגיין גואן, עוזר פרופסור לרפואה-אנדוקרינולוגיה וביולוגיה מולקולרית ותאית בביילור. גואן גם הוא חבר במרכז הסרטן המקיף של דן L Duncan של ביילור.
"מצאנו שההבדלים הגנטיים האישיים משפיעים על העיתוי של פעילות הגנים בכבד בתגובה למזון", אמר הסופר הראשון ד"ר יינג חן, עמית פוסט-דוקטורט במעבדת גואן. "גנים ותזונה עובדים יחד כדי לעצב את הקצב היומי של הכבד, מה שבתורו יכול להשפיע על אופן העיבוד והאוחסן של שומנים."
החוקרים חקרו הן דגימות כבד אנושיות ושני זני עכברים עם רקע גנטי שונה. הם בדקו כיצד גנים בכבד נדלקים ומכבים לאורך כל היום ואיך זה משתנה כאשר העכברים ניזונים מתזונה עתירת שומן.
כדי לחקור את המנגנונים המולקולריים הבסיסיים של שיתוף פעולה זה בין תזונה לגנטיקה, הצוות בדק גם אינטראקציות תלת מימד בין אזורי DNA. הם בדקו כיצד 'משפרים', שהם גנים המגבירים את פעילות הגנים, מתחברים ל'קידמים ', המתחילים בפעילות גנים, באופן תלוי זמן.
גואן ועמיתיו מצאו כי וריאציה גנטית תורמת לדפוסי פעילות גנים יומיים הן אצל בני אדם והן בעכברים. אצל בני אדם אלפי גנים הראו פעילות קצבית רק אצל אנשים עם גרסאות גנים ספציפיות.
"מצאנו כי דיאטה משנה את הקצב של ביטוי גנים בכבד עכברים, אך אחרת בגנים שונים", אמר הסופר הראשון ששותף, דיסו ג'ואו, עוזר המחקר במעבדת גואן. "כאשר ניזונו עכברים תזונה עשירה בשומן, פעילות הגן הכבד שלהם השתנתה, אך לא באותה צורה עבור כל הגנים. חלק מהגנים שמרו על קצבם, חלקם איבדו אותו ואחרים הרוויחו את זה."
ראוי לציון, גנטיקה ותזונה פועלים יחד כדי לשלוט על יותר מ- 80% מהאינטראקציות הקצביות-מקדימות. גואן אמר כי "זיהינו גנים ESRRγ כווסת שעון לא קנוני, כלומר הוא אינו חלק ממשפחת הגן השעון Circadian, אך עדיין ממלא תפקיד משמעותי בוויסות המקצבים היומיים", אמר גואן. "עכברים חסרי ESRRγ איבדו רבים מהקשרים הקצביים הללו בכבד והראו חילוף חומרים שומן משבש."
הממצאים מראים כי חילוף החומרים השומן הוא רגיש לזמן ותלוי גנים. בעכברים עם רקע גנטי שונה, גודל טיפות השומן בכבד השתנה לאורך היום, אך רק אצל אלה עם ESRRγ פעיל. זה מרמז כי איפור גנטי אינדיבידואלי יכול להשפיע לא רק על האופן בו הגוף מטפל בשומן, אלא כאשר הוא עושה זאת.
מחקר זה התמקד במטבוליזם של כבד ושומן, אך המחברים מציעים כי אותם עקרונות עשויים לחול על איברים ומחלות אחרות. הממצאים לא רק מספקים הבנה משופרת של שינויים מטבוליים יומיומיים, אלא גם תומכים באפשרות של כרונותרפיה בהתאמה אישית – התאמת ארוחות או תזמון תרופות או טיפולים אחרים על סמך הפרופיל הגנטי של האדם כדי לייעל את תוצאות הבריאות.
משתפי המחקר כוללים את Panpan Liu, Kun Zhu, Juliet Holder-Haynes, S. Julie-ann Lloyd, Cam Mong LA, Inna I. Astapova, Seunghee Choa, Ying Xiong, Hosung Bae, Marlene Aguilar, Hongyuan Yang, Yu A. A. Sun, A. Herman, A. Herman, Liming Liming, Hongyuan, yu A., Zheng Chia, A. A. Sarzy, as gao, ג'אנג, ג'ושוע ד. רבינוביץ ', סאמר ג' מטאר ויונגיו ג'אנג. המחברים קשורים למכללת ביילור לרפואה, אוניברסיטת שיאמן, אוניברסיטת פנסילבניה, בית הספר לרפואה באוניברסיטת קייס ווסטרן רזרב, אוניברסיטת קליפורניה, בית הספר לרפואה אירווין, המרכז למדעי הבריאות באוניברסיטת טקסס באוניברסיטת יוסטון או פרינסטון.
מחקר זה נתמך על ידי פרס מלגת המחקר לאחר הדוקטורט של קרן הכבד האמריקאית NIH K01-DK125602, מלומד CPRIT במחקר סרטן (RR210029), V Foundation (V2022-026), פרס טייס NIH R37CA296577, DK056333, P30-CA123, TRISH69, TRISH69, TRISH6916, TRISH6916, TRISH69169123, TriSH6, 6. R01AG069966, R01ES034768, NIH R01DK111495, U54HL165442 ו- U01HL166058 ומענק SVRF ממיזמים נוספים. תמיכה נוספת ניתנה על ידי NIH/NCI R00 CA237618 ו- R01-AA029124, USDA/ARS Grant 58-3092-5-001 ופרס המלומדים CPRIT (PR210056), קרן Pew וקרנות המחקר הבסיסיות עבור אוניברסיטאות מרכזיות באוניברסיטת סין-קסיאם (2072018188).
