Zašto znanstvenici proučavaju hibernaciju kako bi se borili protiv pretilosti
Mnogi sisavci dobivaju na težini i postaju rezistentni na inzulin tijekom jeseni. Međutim, ove su promjene lako reverzibilne i sisavci neće razviti daljnje nezdrave simptome. Istraživači vjeruju da objašnjenje za to leži u mehanizmima povezanim s hibernacijom.
Zasluga za sliku: Mali smeđi šišmiš Ann Froschauer / SAD. Usluga ribe i divljih životinja / putem Wikimedia Commons
Istraživači su prepoznali činjenicu da širok spektar životinja ima "supersile".
Točnije, isti uvjeti koji utječu na ljude - od kojih neki mogu biti opasni po život - možda uopće neće utjecati na životinje.
Dva takva primjera su slonovi i kitovi, čiji je rizik od raka praktički nula. Nije vjerojatno da će druge životinje razviti metaboličke uvjete poput pretilosti. Zašto je ovo?
Istraživači Elliott Ferris i Christopher Gregg sa Sveučilišta Utah u Salt Lake Cityju vjeruju da hibernacija možda ima neke veze.
Mnogi sisavci širom svijeta zimus spavaju u hladnoj sezoni. Hibernaciju karakterizira ulazak u stanje nalik na san u kojem se tjelesna temperatura spušta, disanje usporava, srce kuca sporije, a svi ostali metabolički (automatizirani, samoregulirajući fiziološki procesi) usporavaju.
To životinjama koje hiberniraju omogućuju preživljavanje tijekom zimskih mjeseci, kada hrane postaje malo, a životni uvjeti manje prijateljski.
Kao što Ferris i Gregg primjećuju u svom novom studijskom radu u časopisu Izvješća o ćelijama, mnoge hibernirajuće životinje zapravo su se puno nagomilale u nakupljanju do hibernacije. Također postaju rezistentni na inzulin.
To su dva aspekta karakteristična za pretilost. Međutim, kod hiberniranih životinja oni znače samo da su životinje u stanju pravovremeno pristupiti zalihi masti tijekom zimskih mjeseci.
Za razliku od kada ljudi razvijaju pretilost, hibernatori kasnije mogu lako izgubiti višak kilograma, a njihova tijela automatski preokreću rezistenciju na inzulin. Također, za razliku od ljudi s pretilošću, sisari koji hiberniraju ne razvijaju hipertenziju ili upalu niskog stupnja, što oboje može dovesti do daljnjih zdravstvenih problema.
Iz tih razloga, Ferris i Gregg vjeruju da neki genetski mehanizmi koji sudjeluju u regulaciji hibernacije također mogu igrati ulogu u kontroli pretilosti.
Pružajući tajne nekodirajuće DNA
"Hibernatori su razvili nevjerojatnu sposobnost upravljanja metabolizmom", objašnjava Gregg, izvanredni profesor na Odjelu za neurologiju i anatomiju na Sveučilištu Utah.
"Metabolizam oblikuje rizike za puno različitih bolesti, uključujući pretilost, dijabetes tipa 2, rak i Alzheimerovu bolest", dodaje. "Vjerujemo da će nam razumijevanje dijelova genoma koji su povezani s hibernacijom pomoći da naučimo kontrolirati rizike za neke od ovih glavnih bolesti."
"Veliko iznenađenje naše nove studije jest da su nam ovi važni dijelovi genoma bili skriveni u 98% genoma koji ne sadrži gene - nekad smo ga zvali" bezvrijedna DNK ", kaže Gregg.
Za svoje novo istraživanje, Gregg i Ferris analizirali su genome četiri vrste sisavaca koji hiberniraju: trinaestoredne vjeverice, malog smeđeg šišmiša, sivog mišjeg lemura i manjeg ježevog tenreca.
Uspoređujući genome ovih vrsta, istraživači su otkrili da su svi evoluirali - na neovisnoj osnovi - niz kratkih DNA odjeljaka nazvanih "paralelno ubrzana područja".
Ubrzana područja postoje i kod ljudi, iako znanstvenici o njima vrlo malo razumiju. Ono što istraživači do sada znaju jest da ubrzane regije imaju nekodirajuću DNK i da se nisu puno promijenile kako su sisavci evoluirali kroz vijekove.
Osim kod ljudi, to jest kod kojih su se iznenada počeli mijenjati i mijenjati oko vremena kad smo se odvojili od svojih rođaka.
Nakon daljnje analize podataka, istraživači su primijetili da se paralelno ubrzana područja čine blizu gena povezanih s pretilošću kod ljudi.
Da bi potvrdili vezu između ubrzanih regija i gena koji igraju ulogu u kontroli pretilosti, Gregg i Ferris su zatim analizirali vrlo specifičan skup gena: oni koji pokreću Prader-Willi sindrom, rijetko genetsko stanje kod ljudi.
Između ostalih simptoma, ovo stanje karakterizira pretjerani apetit, što može dovesti do nezdravog debljanja i pretilosti.
Gledajući gene povezane s Prader-Willi-jevim sindromom, istraživači su otkrili da su ti geni povezani s regijama ubrzanim hibernatorom u usporedbi s genima koji nisu igrali ulogu u ovom genetskom stanju.
‘Postavljanje temelja za nova istraživanja’
Nakon ovih rezultata, Gregg i Ferris sada sugeriraju da su hibernirajuće životinje možda imale razvijene mehanizme koji im omogućuju da automatski "isključe" aktivnost određenih gena povezanih s pretilošću. To nije slučaj za sisavce koji ne hiberniraju.
Istražitelji su također identificirali čak 364 genetska elementa koji mogu pomoći u regulaciji hibernacije i kontroli pretilosti.
"Naši rezultati pokazuju da su regije ubrzane hibernatorom obogaćene u blizini gena povezanih s pretilošću u studijama stotina tisuća ljudi, kao i u blizini gena povezanih sa sindromskim oblikom pretilosti", kaže Ferris.
"Stoga smo okupljanjem podataka o ljudima i hibernaciji životinja uspjeli otkriti glavne regulatorne sklopke u genomu za kontrolu pretilosti sisavaca", dodaje.
Koristeći specijaliziranu tehnologiju za uređivanje gena, istraživači trenutno testiraju ulogu ovih 364 genetska elementa u modelima miša. Nadaju se da će im njihovi nalazi na kraju pomoći da pronađu način kontrole ne samo pretilosti, već i drugih stanja povezanih s metaboličkim mehanizmima.
„Budući da pretilost i metabolizam oblikuju rizike za toliko različitih bolesti, otkriće ovih dijelova genoma zaista je uzbudljiv uvid koji postavlja temelje mnogim važnim novim smjerovima istraživanja. Imamo nove projekte koji se pojavljuju za starenje, demenciju i metabolički sindrom. "
Christopher Gregg
