Новое исследование показывает, что ожирение влияет не только на обмен веществ и накопление жира, но и вызывает масштабные структурные и иммунные изменения по всему организму, которые могут способствовать развитию диабета, сердечно-сосудистых заболеваний, рака и поражения нервной системы.

Учёные из Helmholtz Munich и Ludwig Maximilian University of Munich разработали платформу искусственного интеллекта под названием MouseMapper, способную анализировать целый организм на клеточном уровне. Результаты работы опубликованы в Nature.

Новая система сочетает алгоритмы глубокого обучения и технологии полнотелой визуализации, позволяя автоматически распознавать и картировать 31 орган и тип тканей, а также иммунные клетки и нервные структуры по всему организму лабораторных мышей.

Для создания таких карт исследователи использовали флуоресцентные маркеры для пометки нервов и иммунных клеток, а затем применили технологию просветления тканей, сделав мышей прозрачными при сохранении микроскопических структур. С помощью светолистовой микроскопии были получены трёхмерные изображения с миллионами клеточных деталей.

Используя этот подход, учёные обнаружили, что ожирение вызывает масштабные изменения иммунной активности и структуры нервов в различных тканях, включая жировую ткань, мышцы, печень и периферические нервы.

Одним из наиболее заметных открытий стали изменения тройничного нерва, отвечающего за чувствительность лица и некоторые двигательные функции. У мышей с ожирением исследователи зафиксировали значительное уменьшение количества нервных окончаний и ответвлений, что указывает на ухудшение работы нервной системы. Поведенческие тесты также показали снижение чувствительности к внешним раздражителям по сравнению со стройными мышами.

Дополнительный молекулярный анализ выявил воспалительные и структурные изменения в тройничном ганглии — скоплении нервных клеток, связанном с тройничным нервом. Важно, что многие из этих молекулярных признаков были обнаружены и в тканях людей с ожирением, что указывает на возможное существование аналогичных нервных изменений у человека.

Исследователи считают, что платформа MouseMapper поможет лучше изучать сложные заболевания, одновременно затрагивающие несколько систем организма, включая ожирение, диабет, нейродегенеративные и аутоиммунные болезни, а также рак.

По словам авторов, долгосрочная цель проекта — создание высокоточных цифровых моделей организма, которые помогут выявлять самые ранние стадии заболеваний и ускорят разработку новых методов лечения при одновременном сокращении количества экспериментов на животных.