Miért tanulmányozzák a tudósok a hibernációt az elhízás kezelésére?
Sok emlős hízik és inzulinrezisztenssé válik az esés során. Ezek a változások azonban könnyen visszafordíthatók, és az emlősöknél nem jelentkeznek további egészségtelen tünetek. A kutatók úgy vélik, hogy ennek magyarázata a hibernáláshoz kapcsolódó mechanizmusokban rejlik.
Kép hitel: Ann Froschauer / USA kisbarna denevérje. Fish and Wildlife Service / a Wikimedia Commons-on keresztül
A kutatók felismerték azt a tényt, hogy az állatok széles körének van „szuperhatalma”.
Pontosabban az embereket érintő ugyanazok a körülmények - amelyek némelyike életveszélyes lehet - egyáltalán nem befolyásolhatják az állatokat.
Két ilyen példa az elefántok és a bálnák, amelyek rákkockázata gyakorlatilag nulla. Más állatokban valószínűleg nem alakulnak ki anyagcsere-állapotok, például elhízás. Miért ez?
Elliott Ferris és Christopher Gregg, a Salt Lake City-i Utah-i Egyetem kutatói úgy vélik, hogy a hibernálásnak köze lehet ehhez.
Világszerte sok emlős hibernál a hideg évszakban. A hibernációt az jellemzi, hogy alvásszerű állapotba lép, amelyben a testhőmérséklet csökken, a légzés lelassul, a szív lassabban ver és minden más anyagcsere (automatizált, önszabályozó élettani folyamat) lelassul.
Ez lehetővé teszi a hibernált állatok túlélését a téli hónapokban, amikor az élelem szűkül és az életkörülmények kevésbé barátságosak.
Ahogy Ferris és Gregg megjegyzi a folyóirat új tanulmányában Cella jelentések, sok hibernált állat valóban nagy súlyt fektet a hibernálás felépítésében. Inzulinrezisztenssé is válnak.
Ez az elhízásra jellemző két szempont. A hibernált állatoknál azonban csak azt jelentik, hogy az állatok a téli hónapokban képesek időben hozzáférni a zsírtartalékhoz.
Ellentétben azzal, amikor az emberek elhíznak, a hibernátorok később könnyen leadhatják a plusz súlyt, és testük automatikusan megfordítja az inzulinrezisztenciát. Emellett, az elhízott emberektől eltérően, a hibernáló emlősöknél nem alakul ki magas vérnyomás vagy alacsony fokú gyulladás, amelyek mind további egészségügyi problémákhoz vezethetnek.
Ezen okok miatt Ferris és Gregg úgy gondolja, hogy a hibernálás szabályozásában szerepet játszó egyes genetikai mechanizmusok szerepet játszhatnak az elhízás ellenőrzésében is.
A nem kódoló DNS titkainak előidézése
"A hibernátorok hihetetlen képességet fejlesztettek az anyagcseréjük ellenőrzésére" - magyarázza Gregg, az Utah-i Egyetem Neurológiai és Anatómiai Tanszékének docense.
"Az anyagcsere sokféle betegség kockázatát alakítja ki, beleértve az elhízást, a 2-es típusú cukorbetegséget, a rákot és az Alzheimer-kórt" - teszi hozzá. "Úgy gondoljuk, hogy a genom hibernálással összefüggő részeinek megértése segít megtanulni kezelni e súlyos betegségek kockázatát."
"Nagy meglepetés az új tanulmányunkban, hogy a genom ezen fontos részeit a géneket nem tartalmazó genom 98% -ában elrejtették előttünk - korábban" ócska DNS-nek "hívtuk" - mondja Gregg.
Gregg és Ferris új tanulmányukhoz négy hibernáló emlősfaj genomját elemezték: a tizenhárom soros földi mókus, a kis barna denevér, a szürke egér maki és a kisebb sündisznó tenrec.
E fajok genomjainak összehasonlításakor a kutatók azt találták, hogy mindegyikük kifejlesztette - független alapon - rövid DNS szakaszok sorozatát, amelyeket „párhuzamosan gyorsított régióknak” neveznek.
Felgyorsult régiók vannak az emberekben is, bár a tudósok nagyon keveset értenek róluk. Amit a kutatók eddig tudtak, az az, hogy a felgyorsult régiók nem kódoló DNS-t tartalmaznak, és hogy nem sokat változtak, ahogy az emlősök fejlődtek a korral.
Kivéve az embereket, vagyis azokat, akik hirtelen elkezdtek változni és váltani abban az időben, amikor elváltunk a főemlős „unokatestvéreinktől”.
Az adatok további elemzése után a kutatók észrevették, hogy a párhuzamosan felgyorsult régiók az emberi elhízással összefüggő gének közelében jelennek meg.
A felgyorsult régiók és az elhízás szabályozásában szerepet játszó gének közötti kapcsolat megerősítésére Gregg és Ferris ezután egy nagyon specifikus génkészletet elemzett: azokat, amelyek a Prader-Willi-szindrómát, az emberek ritka genetikai állapotát hajtják.
Ezt az állapotot egyéb tünetek mellett túlzott étvágy jellemzi, ami egészségtelen súlygyarapodáshoz és elhízáshoz vezethet.
A Prader-Willi-szindrómához kapcsolódó gének vizsgálata során a kutatók megállapították, hogy ezek a gének több hibernátor-gyorsított régióval társulnak, összehasonlítva olyan génekkel, amelyek nem játszottak szerepet ebben a genetikai állapotban.
„Az új kutatások megalapozása”
Ezen eredmények nyomán Gregg és Ferris most azt sugallja, hogy a hibernált állatok olyan mechanizmusokat fejlesztettek ki, amelyek lehetővé teszik számukra, hogy automatikusan kikapcsolják bizonyos elhízással járó gének aktivitását. Ez nem igaz a nem gátló emlősökre.
A nyomozók emellett 364 genetikai elemet is azonosítottak, amelyek segíthetnek mind a hibernálás szabályozásában, mind az elhízás ellenőrzésében.
"Eredményeink azt mutatják, hogy a hibernátor által gyorsított régiók az elhízáshoz kapcsolódó gének közelében gazdagodnak emberek százezreinek tanulmányaiban, valamint az elhízás szindrómás formájához kapcsolódó közeli gének" - mondja Ferris.
"Ezért az emberek és a hibernált állatok adatainak összegyűjtésével felfedhettük a jelölt fő szabályozó kapcsolóit a genomban az emlősök elhízásának kezelésére" - teszi hozzá.
Speciális génszerkesztő technológiával a kutatók jelenleg tesztelik ennek a 364 genetikai elemnek az egérmodellekben betöltött szerepét. Remélik, hogy eredményeik végül segítenek megtalálni a módját nemcsak az elhízás, hanem az anyagcsere-mechanizmusokkal kapcsolatos egyéb állapotok kezelésére is.
„Mivel az elhízás és az anyagcsere sokféle betegség kockázatát alakítja ki, a genom ezen részeinek felfedezése valóban izgalmas betekintés, amely számos fontos új kutatási irány alapját képezi. Új projektjeink vannak az öregedés, a demencia és a metabolikus szindróma kapcsán. ”
Christopher Gregg
