Obezitatea nu afecteaza doar tesutul adipos, ci produce schimbari in mai multe organe si sisteme ale organismului, inclusiv la nivelul nervilor si al celulelor imune. Cercetatori de la Helmholtz Munich si Universitatea Ludwig Maximilian din München au dezvoltat un instrument bazat pe inteligenta artificiala care permite analizarea intregului corp intr-o singura evaluare, cu detalii la nivel celular.
Un instrument nou pentru analiza intregului organism
Platforma dezvoltata de cercetatori se numeste MouseMapper si foloseste algoritmi de deep learning pentru a analiza imagini biologice ale intregului organism. Studiul a fost publicat in revista Nature.
Pana acum, multe modificari produse de boli erau studiate separat, organ cu organ. Aceasta abordare oferea informatii importante, dar limita imaginea de ansamblu. In cazul obezitatii, efectele nu sunt izolate intr-o singura zona a corpului. Ele pot aparea in tesutul adipos, ficat, muschi, sistemul imunitar si chiar in sistemul nervos.
MouseMapper permite cercetatorilor sa urmareasca aceste schimbari intr-o maniera integrata. Platforma poate segmenta automat 31 de organe si tipuri de tesut, apoi poate cartografia nervii si celulele imune in intregul corp. Rezultatul este un atlas tridimensional detaliat, care ajuta la observarea simultana a modificarilor din mai multe sisteme.
Cum au fost analizate modificarile produse de obezitate
Pentru construirea atlasului, cercetatorii au folosit soareci la care nervii si celulele imune au fost marcati cu markeri fluorescenti. Ulterior, tesuturile au fost facute transparente prin tehnici speciale, astfel incat semnalele fluorescente sa poata fi pastrate si analizate.
Scanarile au fost realizate cu microscopie cu fascicul luminos plan, o metoda care permite obtinerea unor imagini tridimensionale de inalta rezolutie. Apoi, inteligenta artificiala a analizat imaginile si a identificat automat structurile biologice relevante.
Sistemul a fost testat pe soareci hraniti cu o dieta bogata in grasimi. Animalele au dezvoltat obezitate si modificari metabolice asemanatoare celor observate la oameni. Analiza a aratat inflamatie extinsa si schimbari structurale in mai multe organe, inclusiv in tesutul adipos, ficat si muschi.
Aceste rezultate confirma ideea ca obezitatea trebuie inteleasa ca o afectiune sistemica. Ea nu se reduce la acumularea de grasime, ci influenteaza modul in care functioneaza corpul in ansamblu.
Modificari neasteptate la nivelul nervilor
Una dintre cele mai importante observatii ale studiului a venit din analiza sistemului nervos. Cercetatorii au identificat modificari structurale ale nervului trigemen, implicat in sensibilitatea fetei.
La soarecii obezi, nervul trigemen avea mai putine ramificatii si terminatii nervoase. Aceasta modificare sugereaza o afectare a functiei senzoriale normale. Testele comportamentale au confirmat ca animalele reactionau mai slab la atingere si la diferiti stimuli.
Descoperirea este importanta pentru ca arata o legatura intre obezitate si modificari nervoase care pot trece neobservate in analizele clasice. Obezitatea este asociata deja cu riscuri crescute pentru diabet zaharat de tip 2, boli cardiovasculare, accident vascular cerebral, neuropatii si cancer. Noul instrument arata mai clar cum pot aparea astfel de efecte in mai multe zone ale corpului.
Dovezi similare in probe de tesut uman
Dupa analiza pe soareci, echipa a studiat si probe de tesut uman provenite de la persoane cu obezitate. Cercetatorii au observat modificari moleculare similare in ganglionul trigeminal, zona nervoasa implicata in sensibilitatea fetei.
Aceste date sugereaza ca afectarea nervoasa identificata la soareci ar putea fi relevanta si pentru oameni. Totusi, rezultatele trebuie interpretate in cadrul cercetarii prezentate, fara a transforma observatiile in concluzii clinice definitive pentru fiecare pacient.
Importanta studiului tine mai ales de metoda folosita. Printr-o singura analiza, cercetatorii pot vedea cum o boala complexa se reflecta in intregul organism. Aceasta perspectiva poate ajuta la intelegerea unor afectiuni care implica simultan metabolismul, imunitatea, nervii si structura tesuturilor.
Posibile aplicatii pentru cercetarea medicala
Autorii studiului considera ca MouseMapper ar putea schimba modul in care sunt investigate bolile complexe. In locul analizelor fragmentate, cercetatorii pot urmari corpul ca pe un sistem conectat, in care modificarile dintr-un organ pot fi legate de schimbari aparute in alta parte.
Echipa intentioneaza sa dezvolte in viitor si „gemeni digitali” ai organismelor. Acestia ar putea permite simularea evolutiei bolilor si testarea unor tratamente inainte de experimentele biologice propriu-zise.
O astfel de directie ar putea accelera dezvoltarea medicamentelor si ar putea reduce numarul experimentelor pe animale. Pentru cercetarea medicala, avantajul ar fi dublu: o imagine mai completa asupra bolilor si posibilitatea de a testa mai eficient ipotezele inainte de a trece la etape experimentale mai complexe.
Obezitatea ramane una dintre cele mai importante probleme de sanatate publica, iar instrumente precum MouseMapper pot ajuta la intelegerea efectelor sale dincolo de greutate si metabolism. Studiul arata ca modificarile produse in organism sunt mai ample decat par la prima vedere si pot atinge sisteme esentiale pentru functionarea normala a corpului.