Obezita zkracuje život, ničí orgány a zhoršuje dopady mnoha dalších nemocí. Jenže vědci stále neznají přesný systémový dopad na konkrétní místa v těle. Nyní by tomu mohly pomoci nové technologie.
Obezita je podle Světové zdravotnické organizace jednou z nejhorších zdravotních hrozeb současnosti. Nová generace léčiv ji sice dokáže radikálně omezovat, ale zatím se nezdá, že by to mohlo pomoci napříč populací, zejména vzhledem k ceně léčiv.
Je dobře známé, že obezita zásadně ovlivňuje metabolismus a ukládání tuku, ale pro organismus přináší mnohem více rizik. Mění k horšímu imunitní aktivitu, nervovou strukturu i uspořádání tkání v celé řadě orgánových systémů, čímž zvyšuje riziko desítek vážných onemocnění – od cukrovky druhého typu přes nemoci srdce a mozku až po rakoviny.
Vědci tohle všechno sice dobře vědí, ale přesto jim pořád ještě chybí nástroje, které by jim umožňovaly systémově sledovat, jak dopady obezity ovlivňují konkrétní tělo. Jak dotčené orgány trpí, jak se zvyšuje množství takzvaných zombie buněk, jak se organismus snaží těmto změnám přizpůsobit. Teď to mění vědci z Helmholtzova institutu v Mnichově.
Vytvořili totiž model umělé inteligence (AI), který umí zobrazovat dopady obezity na tělo, byť zatím v případě těla myší. Algoritmus se jmenuje MouseMapper a umí automaticky procházet 31 orgánů a typů tkání u myší, současně mapuje i nervy a imunitní buňky v myším těle, aniž by bylo nutné zvíře zabít a pitvat. V odborném časopise Nature, kde vědci tento revoluční model popsali, uvedli, že trénink této umělé inteligence jim zabral několik měsíců.
Pohled do nitra myši
Výzkum začal tím, že vědci překrmovali laboratorní myši, až dosáhly různé míry morbidní obezity.
Pak pořídili detailní mapy myších těl, kde pro AI označili všechny důležité orgány, tkáně a buňky. Vznikly 3D snímky zaznamenávající pohled na desítky milionů buněčných struktur napříč orgány a tkáněmi. Nástroj MouseMapper pak tato data automaticky analyzoval a identifikoval nervy, shluky imunitních buněk a anatomické oblasti v celém těle.
To vědcům umožnilo přesně určit, kde v různých tkáních – včetně tukové, svalové a jaterní a periferních nervů – dochází k zánětům a strukturálnímu poškození.
O myších a lidech
AI odhalila rozsáhlé změny jak v organizaci imunitních buněk, tak v architektuře nervů v celém těle. Jedním z nejvýraznějších výsledků byla strukturální změna části trojklaného nervu, tedy hlavního obličejového nervu, který je zodpovědný za citlivost obličeje a motorické funkce. U obézních myší měly tyto smyslové nervy mnohem méně zakončení a větví, což naznačuje ztrátu normální nervové funkce. Experimenty dále ukázaly, že tlustá zvířata reagovala na smyslové podněty méně než štíhlé myši, což ukazuje, že existuje souvislost mezi poškozením tkáně způsobeným obezitou a narušením smyslů.
Podobných změn ukázal model ještě mnohem víc. Důležité je to, že řada jich je strukturně podobná těm, které se vyskytují také u lidí. Jsou založené na stejných signálních drahách, stejných mechanismech a molekulárních signaturách.
Autoři studie se domnívají, že MouseMapper by mohl změnit studium komplexních onemocnění, která postihují více orgánových systémů současně, včetně diabetu, rakoviny, neurodegenerace a autoimunitních poruch. Na rozdíl od dřívějších metod zaměřených na vybrané orgány nebo tkáně totiž tato AI nabízí platformu pro analýzu celého těla, a tedy možnost najít problematická místa v celém organismu.
