Kodėl mokslininkai tiria žiemos miegą, kad išspręstų nutukimą
Daugelis žinduolių rudenį priauga svorio ir tampa atsparūs insulinui. Tačiau šie pokyčiai yra lengvai grįžtami, ir žinduoliams nebebus jokių kitų nesveikų simptomų. Tyrėjai mano, kad tai galima paaiškinti mechanizmais, susijusiais su žiemos miegu.
Vaizdo kreditas: Ann Froschauer / JAV mažas rudas šikšnosparnis. Žuvų ir laukinės gamtos tarnyba / per Wikimedia Commons
Tyrėjai pripažino faktą, kad daugybė gyvūnų turi „supervalstybes“.
Tiksliau sakant, tos pačios sąlygos, kurios daro įtaką žmonėms - kai kurios iš jų gali kelti pavojų gyvybei, - gali visiškai neturėti įtakos gyvūnams.
Du tokie pavyzdžiai yra drambliai ir banginiai, kurių vėžio rizika praktiškai nulis. Kitus gyvūnus vargu ar gali sukelti medžiagų apykaitos sąlygos, pvz., Nutukimas. Kodėl tai?
Tyrėjai Elliottas Ferrisas ir Christopheris Greggas iš Jutos universiteto Solt Leik Sityje mano, kad žiemos miegas gali būti susijęs su tuo.
Daugelis žinduolių visame pasaulyje žiemoja žiemą šaltuoju metų laiku. Miegui būdinga tai, kad įsijungia į miegą panaši būsena, kai kūno temperatūra krinta, lėtėja kvėpavimas, širdis plaka lėčiau ir visi kiti medžiagų apykaitos (automatizuoti, savaime reguliuojami fiziologiniai procesai) lėtėja.
Tai leidžia žiemojantiems gyvūnams išgyventi žiemos mėnesiais, kai maisto trūksta, o gyvenimo sąlygos nėra tokios draugiškos.
Kaip Ferrisas ir Greggas pažymi savo naujame žurnalo tyrime Langelių ataskaitos, daugelis žiemojančių gyvūnų iš tikrųjų prisiima daug svorio žiemos miegui. Jie taip pat tampa atsparūs insulinui.
Tai yra du nutukimui būdingi aspektai. Tačiau žiemojantiems gyvūnams jie reiškia tik tai, kad žiemos mėnesiais gyvūnai gali laiku pasiekti riebalų atsargas.
Skirtingai nei tada, kai žmonėms pasireiškia nutukimas, žiemos miegotojai vėliau gali lengvai numesti papildomą svorį, o jų kūnas automatiškai pakeičia atsparumą insulinui. Be to, skirtingai nei nutukę žmonės, žiemojantys žinduoliai nesukelia hipertenzijos ar žemo laipsnio uždegimo, kurie abu gali sukelti daugiau sveikatos problemų.
Dėl šių priežasčių Ferris ir Greggas mano, kad kai kurie genetiniai mechanizmai, susiję su žiemos miego reguliavimu, taip pat gali turėti įtakos nutukimo kontrolei.
Nekoduojamos DNR paslapčių sukėlimas
„Hibernatoriai sukūrė neįtikėtiną sugebėjimą kontroliuoti savo medžiagų apykaitą“, - aiškina Greggas, Jutos universiteto Neurologijos ir anatomijos katedros docentas.
"Metabolizmas formuoja daugelio įvairių ligų riziką, įskaitant nutukimą, 2 tipo cukrinį diabetą, vėžį ir Alzheimerio ligą", - priduria jis. "Mes tikime, kad suprasdami su žiemos miegu susijusias genomo dalis, mes galėsime išmokti kontroliuoti kai kurių šių pagrindinių ligų riziką".
„Didelė mūsų naujojo tyrimo staigmena yra tai, kad šios svarbios genomo dalys buvo paslėptos nuo mūsų 98% genomo, kuriame nėra genų, - mes anksčiau tai vadinome„ šiukšlių DNR “, - sako Greggas.
Savo naujam tyrimui Greggas ir Ferris išanalizavo keturių žiemojančių žinduolių rūšių genomus: trylika linijų žemės voverės, mažo rudojo šikšnosparnio, pilkos pelės lemūro ir mažojo ežiuko tenreco.
Lygindami šių rūšių genomus, mokslininkai nustatė, kad jie visi nepriklausomai vystėsi trumpų DNR sekcijų, vadinamų „lygiagrečiai pagreitintais regionais“, serija.
Pagreitinti regionai egzistuoja ir žmonėms, nors mokslininkai apie juos supranta labai mažai. Tyrėjai iki šiol žino, kad pagreitintuose regionuose yra nekoduojama DNR ir kad jie nelabai pasikeitė žinduoliams vystantis per amžius.
Išskyrus žmones, tai yra, kai jie staiga pradėjo keistis ir keistis tuo metu, kai mes atsiskyrėme nuo savo primatų „pusbrolių“.
Toliau išanalizavę duomenis, mokslininkai pastebėjo, kad lygiagrečiai pagreitinti regionai atrodo arti genų, susijusių su žmonių nutukimu.
Norėdami patvirtinti ryšį tarp pagreitintų regionų ir genų, kurie vaidina svarbą nutukimo kontrolei, Greggas ir Ferrisas išanalizavo labai specifinį genų rinkinį: tuos, kurie skatina Praderio-Willi sindromą, retą žmogaus genetinę būklę.
Be kitų simptomų, šiai būklei būdingas per didelis apetitas, kuris gali sukelti nesveiką svorio padidėjimą ir nutukimą.
Tyrinėdami genus, susijusius su Prader-Willi sindromu, mokslininkai nustatė, kad šie genai yra susiję su daugiau žiemos miego režimu pagreitintais regionais, palyginti su genais, kurie nevaidino vaidmens šioje genetinėje būklėje.
„Naujų tyrimų pagrindų klojimas“
Remdamiesi šiais rezultatais, Greggas ir Ferrisas dabar siūlo, kad žiemojantys gyvūnai galėjo išvystyti mechanizmus, leidžiančius jiems automatiškai „išjungti“ tam tikrų su nutukimu susijusių genų veiklą. Tai nėra atvejis, kai žinduoliai nesireiškia.
Tyrėjai taip pat nustatė net 364 genetinius elementus, kurie gali padėti reguliuoti žiemos miegą ir kontroliuoti nutukimą.
„Mūsų rezultatai rodo, kad šimtai tūkstančių žmonių atliekami žiemos miego pagreitinti regionai yra praturtinti šalia genų, susijusių su nutukimu, taip pat šalia genų, susijusių su sindromine nutukimo forma“, - sako Ferris.
"Todėl, sujungdami žmonių ir žiemos miego gyvūnų duomenis, mes galėjome atskleisti pagrindinius kandidatų reguliavimo jungiklius genome, siekiant kontroliuoti žinduolių nutukimą", - priduria jis.
Naudodami specializuotą genų redagavimo technologiją, mokslininkai šiuo metu išbando šių 364 genetinių elementų vaidmenį pelių modeliuose. Jie tikisi, kad jų išvados galiausiai padės rasti būdą kontroliuoti ne tik nutukimą, bet ir kitas su medžiagų apykaitos mechanizmais susijusias sąlygas.
„Kadangi nutukimas ir medžiagų apykaita formuoja riziką daugybei skirtingų ligų, šių genomo dalių atradimas yra tikrai įdomi įžvalga, padedanti pamatus daugeliui svarbių naujų tyrimų krypčių. Turime naujų senėjimo, demencijos ir metabolinio sindromo projektų “.
Christopheris Greggas
