Zakaj znanstveniki preučujejo zimsko spanje, da bi se spopadli z debelostjo
Številni sesalci v jeseni pridobijo težo in postanejo odporni na inzulin. Vendar so te spremembe zlahka reverzibilne in sesalci ne bodo razvili nadaljnjih nezdravih simptomov. Raziskovalci verjamejo, da je razlaga za to v mehanizmih, povezanih s prezimovanjem.
Zasluga za podobo: Mali rjavi netopir Ann Froschauer / ZDA. Služba za ribe in divje živali / prek Wikimedia Commons
Raziskovalci so prepoznali dejstvo, da imajo številne živali "velesile".
Natančneje, enaki pogoji, ki vplivajo na človeka - nekateri so lahko življenjsko nevarni - morda sploh ne bodo prizadeli živali.
Dva takšna primera sta sloni in kiti, katerih tveganje za raka je praktično nič. Druge živali verjetno ne bodo razvile presnovnih stanj, kot je debelost. Zakaj je to?
Raziskovalca Elliott Ferris in Christopher Gregg z univerze v Utahu v Salt Lake Cityju verjameta, da ima spanje morda nekaj opraviti.
Številni sesalci po vsem svetu prezimijo v hladni sezoni. Za zimsko spanje je značilno vstop v stanje, ki je podobno spanju, v katerem telesna temperatura pade, dihanje se upočasni, srce utripa počasneje, vsi drugi presnovni (avtomatizirani, samoregulativni fiziološki procesi) pa se upočasnijo.
To hibernirajočim živalim omogoča preživetje v zimskih mesecih, ko je hrana redka in so življenjske razmere manj prijazne.
Kot ugotavljata Ferris in Gregg v svojem novem študijskem članku v reviji Poročila o celicah, mnoge hibernirajoče živali dejansko močno naberejo težo v zimskem spanju. Postanejo tudi odporni na inzulin.
To sta dva vidika, značilna za debelost. Vendar pa pri prezimovanju živali pomenijo le to, da imajo živali v zimskih mesecih pravočasen dostop do zaloge maščobe.
Za razliko od takrat, ko se pri ljudeh razvije debelost, lahko prezimovalci pozneje zlahka izgubijo odvečno težo in njihova telesa samodejno spremenijo odpornost proti insulinu. Tudi za razliko od ljudi z debelostjo pri prezimovalnih sesalcih ne pride do hipertenzije ali vnetja nizke stopnje, kar bi lahko povzročilo nadaljnje zdravstvene težave.
Iz teh razlogov Ferris in Gregg verjameta, da imajo lahko nekateri genetski mehanizmi, ki sodelujejo pri uravnavanju zimskega spanja, tudi vlogo pri nadzoru debelosti.
Razkrivanje skrivnosti nekodirajoče DNA
"Hibernatorji so razvili neverjetno sposobnost nadzora nad svojim metabolizmom," pojasnjuje Gregg, izredni profesor na oddelku za nevrologijo in anatomijo na univerzi v Utahu.
"Presnova oblikuje tveganja za številne različne bolezni, vključno z debelostjo, sladkorno boleznijo tipa 2, rakom in Alzheimerjevo boleznijo," dodaja. "Verjamemo, da nam bo razumevanje delov genoma, povezanih s prezimovanjem, pomagalo, da se bomo naučili obvladovati tveganja za nekatere od teh glavnih bolezni."
"Veliko presenečenje naše nove študije je, da so nam bili ti pomembni deli genoma skriti v 98% genoma, ki ne vsebuje genov - včasih smo mu rekli" junk DNA "," pravi Gregg.
Za svojo novo študijo sta Gregg in Ferris analizirala genom štirih hibernirajočih vrst sesalcev: trinajst-podložene zemeljske veverice, malega rjavega netopirja, sivega mišjega lemurja in manjšega ježevega tenreca.
Pri primerjavi genov teh vrst so raziskovalci ugotovili, da so se vsi razvili - neodvisno - vrsto kratkih odsekov DNA, imenovanih "vzporedno pospešena območja".
Pospešene regije obstajajo tudi pri ljudeh, čeprav jih znanstveniki zelo malo razumejo. Zaenkrat raziskovalci vedo, da pospešene regije vsebujejo nekodirajočo DNA in da se niso spreminjale veliko, saj so se sesalci skozi stoletja razvijali.
Razen pri ljudeh, torej tistih, pri katerih so se nenadoma začeli spreminjati in premikati v času, ko smo se ločili od svojih "bratrancev".
Po nadaljnji analizi podatkov so raziskovalci opazili, da se vzporedno pospešene regije zdijo blizu genov, povezanih z debelostjo pri ljudeh.
Da bi potrdili povezavo med pospešenimi regijami in geni, ki igrajo vlogo pri nadzoru debelosti, sta Gregg in Ferris nato analizirala zelo specifičen nabor genov: tiste, ki poganjajo Prader-Willijev sindrom, redko genetsko stanje pri ljudeh.
Med drugimi simptomi je za to stanje značilen pretiran apetit, ki lahko privede do nezdravega povečanja telesne mase in debelosti.
Pri pregledu genov, povezanih s Prader-Willijevim sindromom, so raziskovalci ugotovili, da so ti geni povezani z bolj hibernatorji pospešenimi regijami v primerjavi z geni, ki niso imeli vloge v tem genskem stanju.
„Postavitev temeljev za nove raziskave“
Po teh rezultatih Gregg in Ferris zdaj nakazujeta, da so v hibernirajočih živalih morda razviti mehanizmi, ki jim omogočajo, da samodejno "izklopijo" delovanje nekaterih genov, povezanih z debelostjo. To ne velja za nehibernirajoče sesalce.
Preiskovalci so ugotovili tudi kar 364 genetskih elementov, ki lahko pomagajo uravnavati zimsko spanje in nadzorovati debelost.
"Naši rezultati kažejo, da so regije, pospešene s hibernatorjem, obogatene tako blizu genov, povezanih z debelostjo, v študijah sto tisoč ljudi, kot tudi blizu genov, povezanih s sindromsko obliko debelosti," pravi Ferris.
"Zato smo z združevanjem podatkov o ljudeh in prezimovalnih živalih lahko odkrili možna regulativna stikala v genomu za nadzor nad debelostjo sesalcev," dodaja.
Z uporabo specializirane tehnologije za urejanje genov raziskovalci trenutno preizkušajo vlogo teh 364 genskih elementov v mišjih modelih. Upajo, da jim bodo njihove ugotovitve sčasoma pomagale najti način nadzora ne le debelosti, temveč tudi drugih pogojev, povezanih z metaboličnimi mehanizmi.
»Ker debelost in metabolizem tvorita tveganje za toliko različnih bolezni, je odkritje teh delov genoma res vznemirljiv vpogled, ki postavlja temelje za številne pomembne nove raziskovalne smeri. Pojavljajo se novi projekti za staranje, demenco in presnovni sindrom. "
Christopher Gregg
