Prečo vedci študujú hibernáciu na riešenie obezity
Mnoho cicavcov počas jesene priberá a stáva sa rezistentným na inzulín. Tieto zmeny sú však ľahko reverzibilné a u cicavcov sa už neobjavia žiadne ďalšie nezdravé príznaky. Vedci sa domnievajú, že vysvetlenie spočíva v mechanizmoch spojených s hibernáciou.
Obrazový kredit: Malý hnedý netopier od Ann Froschauer / U.S. Služba pre ryby a divú zver / prostredníctvom Wikimedia Commons
Vedci uznali skutočnosť, že široká škála zvierat má „superveľmoci“.
Rovnaké podmienky, ktoré ovplyvňujú ľudí - niektoré z nich môžu byť životu nebezpečné - nemusia konkrétne pôsobiť na zvieratá.
Dva také príklady sú slony a veľryby, ktorých riziko rakoviny je prakticky nulové. Je nepravdepodobné, že by sa u iných zvierat vyvinuli metabolické podmienky, ako je obezita. Prečo je toto?
Vedci Elliott Ferris a Christopher Gregg z univerzity v Utahu v Salt Lake City sa domnievajú, že hibernácia môže mať niečo spoločné.
Mnoho cicavcov po celom svete zimuje v chladnom období. Pre zimný spánok je charakteristický vstup do stavu podobného spánku, v ktorom klesá telesná teplota, dýchanie sa spomaľuje, srdce bije pomalšie a všetky ostatné metabolické (automatizované, samoregulačné fyziologické procesy) sa spomaľujú.
To umožňuje zimujúcim zvieratám prežiť počas zimných mesiacov, keď bude nedostatok potravy a menej priaznivé životné podmienky.
Ako poznamenávajú Ferris a Gregg vo svojom novom študijnom príspevku v časopise Správy buniek, veľa zimujúcich zvierat skutočne pribralo na váhe v období spánku. Stávajú sa tiež rezistentnými na inzulín.
To sú dva aspekty charakteristické pre obezitu. Avšak pri zimujúcich zvieratách to znamená iba to, že zvieratá majú počas zimných mesiacov prístup k včasnej zásobe tuku.
Na rozdiel od prípadov, keď sa u ľudí objaví obezita, môžu hibernátory neskôr ľahko zhodiť ďalšiu váhu a ich telá automaticky zvrátia inzulínovú rezistenciu. Na rozdiel od ľudí s obezitou tiež u zimujúcich cicavcov nedochádza k hypertenzii alebo zápalu slabého stupňa, čo môže viesť k ďalším zdravotným problémom.
Z týchto dôvodov sa Ferris a Gregg domnievajú, že niektoré genetické mechanizmy zapojené do regulácie hibernácie môžu tiež hrať úlohu pri kontrole obezity.
Šíria tajomstvá nekódujúcej DNA
„Hibernátory si vyvinuli neuveriteľnú schopnosť riadiť svoj metabolizmus,“ vysvetľuje Gregg, docent na katedre neurológie a anatómie na univerzite v Utahu.
„Metabolizmus formuje riziká pre mnoho rôznych chorôb, vrátane obezity, cukrovky typu 2, rakoviny a Alzheimerovej choroby,“ dodáva. "Veríme, že pochopenie častí genómu, ktoré sú spojené s hibernáciou, nám pomôže naučiť sa kontrolovať riziká niektorých týchto závažných chorôb."
„Veľkým prekvapením našej novej štúdie je, že tieto dôležité časti genómu boli pred nami ukryté v 98% genómu, ktorý neobsahuje gény - hovorili sme mu„ odpadová DNA “,“ hovorí Gregg.
Pre svoju novú štúdiu Gregg a Ferris analyzovali genómy štyroch zimujúcich druhov cicavcov: trinásť lemovaného syseľa, malého hnedého netopiera, lemura sivého a malého ježka tenreca.
Pri porovnaní genómov týchto druhov vedci zistili, že všetky vyvinuli - na nezávislom základe - sériu krátkych úsekov DNA nazývaných „paralelne akcelerované oblasti“.
Zrýchlené oblasti existujú aj u ľudí, hoci vedci o nich chápu veľmi málo. Vedci zatiaľ vedia, že zrýchlené oblasti majú nekódujúcu DNA a že sa veľmi nezmenili, keď sa v priebehu vekov vyvíjali cicavce.
Okrem ľudí, teda tých, u ktorých sa náhle začali meniť a posúvať v čase, keď sme sa rozdelili od našich „bratrancov“ z primátov.
Po ďalšej analýze údajov si vedci všimli, že paralelné akcelerované oblasti sa javia blízko génov spojených s obezitou u ľudí.
Na potvrdenie súvislosti medzi zrýchlenými oblasťami a génmi, ktoré hrajú úlohu pri kontrole obezity, potom Gregg a Ferris analyzovali veľmi špecifický súbor génov: tie, ktoré riadia Praderov-Williho syndróm, čo je u ľudí zriedkavý genetický stav.
Okrem iných príznakov sa tento stav vyznačuje nadmernou chuťou do jedla, ktorá môže viesť k nezdravému priberaniu a obezite.
Pri pohľade na gény spojené s Prader-Williho syndrómom vedci zistili, že tieto gény sú spojené s viac hibernáciou akcelerovanými oblasťami v porovnaní s génmi, ktoré v tomto genetickom stave nehrali úlohu.
„Položenie základov pre nový výskum“
Na základe týchto výsledkov Gregg a Ferris teraz naznačujú, že v prípade zimujúcich zvierat sa mohli vyvinúť mechanizmy, ktoré im umožnia automaticky „vypnúť“ aktivitu určitých génov spojených s obezitou. Toto nie je prípad nehibernujúcich cicavcov.
Vyšetrovatelia tiež identifikovali až 364 genetických prvkov, ktoré môžu pomôcť pri regulácii zimného spánku aj pri kontrole obezity.
"Naše výsledky ukazujú, že regióny urýchlené zimným spánkom sú v štúdiách na státisícoch ľudí obohatené o blízke gény spojené s obezitou, rovnako ako blízke gény spojené so syndrómovou formou obezity," hovorí Ferris.
„Preto sme spojením údajov od ľudí a zimujúcich zvierat dokázali odhaliť kandidátske regulačné prepínače v genóme na kontrolu obezity cicavcov,“ dodáva.
Pomocou špeciálnej technológie na úpravu génov vedci v súčasnosti testujú úlohu týchto 364 genetických prvkov v myších modeloch. Dúfajú, že ich objavy im nakoniec pomôžu nájsť spôsob kontroly nielen obezity, ale aj ďalších stavov súvisiacich s metabolickými mechanizmami.
„Pretože obezita a metabolizmus formujú riziká pre toľko rôznych chorôb, objav týchto častí genómu je skutočne vzrušujúcim poznatkom, ktorý položí základy pre mnoho dôležitých nových výskumných smerov. Vznikajú nové projekty zamerané na starnutie, demenciu a metabolický syndróm. “
Christopher Gregg
