Защо учените изучават хибернацията, за да се справят със затлъстяването
Много бозайници наддават на тегло и стават устойчиви на инсулин през есента. Тези промени обаче са лесно обратими и бозайниците няма да развият допълнителни нездравословни симптоми. Изследователите вярват, че обяснението за това се крие в механизмите, свързани с хибернацията.
Кредит за изображение: Малък кафяв прилеп от Ан Фрошауер / САЩ. Услуга за риба и дива природа / чрез Wikimedia Commons
Изследователите признават факта, че широк спектър от животни притежават „суперсили“.
По-конкретно, същите условия, които засягат хората - някои от които могат да бъдат животозастрашаващи - може изобщо да не засегнат животните.
Два такива примера са слонове и китове, чийто риск от рак е практически нулев. При други животни е малко вероятно да развият метаболитни състояния като затлъстяване. Защо е това?
Изследователите Елиът Ферис и Кристофър Грег от университета в Юта в Солт Лейк Сити вярват, че хибернацията може да има нещо общо с това.
Много бозайници по света зимуват през студения сезон. Хибернацията се характеризира с навлизане в състояние, подобно на съня, при което температурата на тялото пада, дишането се забавя, сърцето бие по-бавно и всички други метаболитни (автоматизирани, саморегулиращи се физиологични процеси) се забавят.
Това позволява на зимуващите животни да оцелеят през зимните месеци, когато храната става оскъдна и условията на живот са по-малко благоприятни.
Както отбелязват Ферис и Грег в новия си учебен труд в списанието Клетъчни отчети, много хиберниращи животни всъщност натоварват много в натрупването до хибернация. Те също стават резистентни към инсулин.
Това са два аспекта, характерни за затлъстяването. Въпреки това, при зимуващи животни те означават само, че животните са в състояние да получат своевременен резерв от мазнини през зимните месеци.
За разлика от това, когато хората развиват затлъстяване, хибернаторите по-късно могат лесно да свалят допълнителното тегло и телата им автоматично обръщат инсулиновата резистентност. Също така, за разлика от хората със затлъстяване, зимуващите бозайници не развиват хипертония или нискостепенно възпаление, което и двете може да доведе до допълнителни здравословни проблеми.
Поради тези причини Ферис и Грег вярват, че някои генетични механизми, участващи в регулирането на хибернацията, също могат да играят роля в контрола на затлъстяването.
Предавайки тайните на некодиращата ДНК
„Хибернаторите са развили невероятна способност да контролират метаболизма си“, обяснява Грег, доцент в катедрата по неврология и анатомия в университета в Юта.
„Метаболизмът формира рискове за много различни заболявания, включително затлъстяване, диабет тип 2, рак и болест на Алцхаймер“, добавя той. „Вярваме, че разбирането на частите от генома, свързани с хибернация, ще ни помогне да се научим да контролираме рисковете за някои от тези основни заболявания.“
„Голяма изненада от нашето ново проучване е, че тези важни части от генома са били скрити от нас в 98% от генома, който не съдържа гени - ние го наричахме„ боклук ДНК “, казва Грег.
За своето ново проучване Грег и Ферис анализираха геномите на четири зимуващи вида бозайници: тринадесетте облицовани земни катерици, малкия кафяв прилеп, сивия лемур на мишката и по-малкия таралеж.
Когато сравняват геномите на тези видове, изследователите установяват, че всички те са еволюирали - на независима основа - поредица от къси ДНК секции, наречени „паралелно ускорени региони“.
Ускорените региони съществуват и при хората, въпреки че учените разбират много малко за тях. Това, което изследователите знаят досега, е, че ускорените региони имат некодираща ДНК и че те не са се променили много, тъй като бозайниците са се развили през вековете.
С изключение на хората, тоест, при които те изведнъж започнаха да се променят и променят по времето, когато се отделихме от нашите „братовчеди“ на приматите.
След допълнителен анализ на данните изследователите забелязаха, че паралелно ускорените региони изглеждат близо до гени, свързани със затлъстяването при хората.
За да потвърдят връзката между ускорените региони и гените, които играят роля в контрола на затлъстяването, Gregg и Ferris след това анализираха много специфичен набор от гени: тези, които задвижват синдрома на Prader-Willi, рядко генетично състояние при хората.
Наред с други симптоми, това състояние се характеризира с прекомерен апетит, което може да доведе до нездравословно наддаване на тегло и затлъстяване.
Разглеждайки гените, свързани със синдрома на Прадер-Вили, изследователите установяват, че тези гени са свързани с по-ускорени хибернаторни региони в сравнение с гени, които не играят роля в това генетично състояние.
„Полагане на основи за нови изследвания“
След тези резултати, Грег и Ферис сега предполагат, че зимуващите животни може да са имали еволюирали механизми, които им позволяват автоматично да „изключват“ активността на определени гени, свързани със затлъстяването. Това не важи за нехибертиращите бозайници.
Изследователите също така идентифицират до 364 генетични елемента, които могат да помогнат както за регулиране на хибернацията, така и за контрол на затлъстяването.
„Нашите резултати показват, че регионите с ускорен хибернатор са обогатени близо до гени, свързани със затлъстяването в проучвания на стотици хиляди хора, както и до гени, свързани със синдромна форма на затлъстяване“, казва Ферис.
„Следователно, обединявайки данни от хора и хиберниращи животни, успяхме да разкрием кандидат-главни регулаторни превключватели в генома за контрол на затлъстяването при бозайници“, добавя той.
Използвайки специализирана технология за редактиране на гени, в момента изследователите тестват ролята на тези 364 генетични елемента в модели на мишки. Те се надяват, че техните открития в крайна сметка ще им помогнат да намерят начин да контролират не само затлъстяването, но и други състояния, свързани с метаболитните механизми.
„Тъй като затлъстяването и метаболизмът формират рискове за толкова много различни заболявания, откриването на тези части от генома е наистина вълнуващо прозрение, което поставя основи за много важни нови насоки за изследване. Имаме нови проекти за стареене, деменция и метаболитен синдром. "
Кристофър Грег
