Proč vědci studují hibernaci za účelem řešení obezity
Mnoho savců přibývá na váze a během podzimu se stávají rezistentními na inzulín. Tyto změny jsou však snadno reverzibilní a u savců se již neobjeví žádné další nezdravé příznaky. Vědci se domnívají, že vysvětlení spočívá v mechanismech spojených s hibernací.
Obrazový kredit: Malý hnědý netopýr od Ann Froschauer / USA Služba pro ryby a divokou zvěř / prostřednictvím Wikimedia Commons
Vědci uznali skutečnost, že široká škála zvířat má „velmoci“.
Stejné podmínky, které mají vliv na člověka - z nichž některé mohou být život ohrožující - nemusí mít na zvířata vůbec vliv.
Dva takové příklady jsou sloni a velryby, jejichž riziko rakoviny je prakticky nulové. Je nepravděpodobné, že by u jiných zvířat došlo k metabolickým podmínkám, jako je obezita. Proč je to?
Vědci Elliott Ferris a Christopher Gregg z University of Utah v Salt Lake City věří, že hibernace může mít něco společného.
Mnoho savců po celém světě přezimuje v chladném období. Hibernaci charakterizuje přechod do stavu podobného spánku, ve kterém klesá tělesná teplota, zpomaluje se dýchání, srdce bije pomaleji a zpomalují se všechny ostatní metabolické (automatizované, samoregulační fyziologické procesy).
To umožňuje hibernačním zvířatům přežít v zimních měsících, kdy se jídlo stává vzácným a životní podmínky méně přátelské.
Jak poznamenávají Ferris a Gregg ve svém novém studijním článku v časopise Zprávy buněk, mnoho hibernačních zvířat ve skutečnosti přibralo na váze při přechodu do režimu hibernace. Stávají se také rezistentními na inzulín.
To jsou dva aspekty charakteristické pro obezitu. U hibernačních zvířat to však znamená pouze to, že zvířata mají během zimních měsíců přístup k včasné rezervě tuku.
Na rozdíl od případů, kdy se u lidí vyvine obezita, mohou hibernace později snadno zhubnout a jejich těla automaticky zvrátí inzulínovou rezistenci. Na rozdíl od lidí s obezitou se u hibernačních savců nevyvíjí hypertenze ani nízký stupeň zánětu, což by mohlo vést k dalším zdravotním problémům.
Z těchto důvodů se Ferris a Gregg domnívají, že některé genetické mechanismy podílející se na regulaci hibernace mohou také hrát roli při kontrole obezity.
Podněcovat tajemství nekódující DNA
„Hibernátoři si vyvinuli neuvěřitelnou schopnost řídit svůj metabolismus,“ vysvětluje Gregg, docent na katedře neurologie a anatomie na univerzitě v Utahu.
„Metabolismus formuje rizika pro mnoho různých nemocí, včetně obezity, cukrovky typu 2, rakoviny a Alzheimerovy choroby,“ dodává. "Věříme, že pochopení částí genomu, které jsou spojeny s hibernací, nám pomůže naučit se kontrolovat rizika některých těchto závažných onemocnění."
"Velkým překvapením z naší nové studie je, že tyto důležité části genomu byly před námi skryty v 98% genomu, který neobsahuje geny - my jsme tomu říkali 'junk DNA'," říká Gregg.
Pro svou novou studii Gregg a Ferris analyzovali genomy čtyř zimujících druhů savců: třináctiletého sysela, malého hnědého netopýra, lemura šedého a menšího ježka tenrec.
Při srovnávání genomů těchto druhů vědci zjistili, že u všech se vyvinula - na nezávislém základě - řada krátkých úseků DNA zvaných „paralelní zrychlené oblasti“.
Zrychlené oblasti existují také u lidí, ačkoli vědci o nich chápou jen velmi málo. Vědci zatím vědí, že zrychlené oblasti mají nekódující DNA a že se příliš nezměnily, jak se v průběhu věků vyvíjely savci.
S výjimkou lidí, tedy těch, u nichž se najednou začali měnit a posouvat v době, kdy jsme se oddělili od našich „bratranců“ primátů.
Po další analýze dat si vědci všimli, že paralelní zrychlené oblasti se u lidí jeví jako blízké genům spojeným s obezitou.
Aby potvrdili souvislost mezi zrychlenými oblastmi a geny, které hrají roli při kontrole obezity, Gregg a Ferris poté analyzovali velmi specifickou sadu genů: ty, které řídí Prader-Williho syndrom, vzácný genetický stav u lidí.
Mezi dalšími příznaky je tento stav charakterizován nadměrnou chutí k jídlu, která může vést k nezdravému přírůstku hmotnosti a obezitě.
Při pohledu na geny spojené s Prader-Williho syndromem vědci zjistili, že tyto geny jsou spojeny s více zrychlenými oblastmi hibernátorů ve srovnání s geny, které v tomto genetickém stavu nehrály žádnou roli.
„Položení základů pro nový výzkum“
Na základě těchto výsledků Gregg a Ferris nyní naznačují, že u hibernačních zvířat se mohly vyvinout mechanismy, které jim umožňují automaticky „vypnout“ aktivitu určitých genů spojených s obezitou. To není případ nehibernujících savců.
Vyšetřovatelé také identifikovali až 364 genetických prvků, které mohou pomoci jak při regulaci hibernace, tak při kontrole obezity.
"Naše výsledky ukazují, že zrychlené oblasti hibernace jsou obohaceny o blízké geny spojené s obezitou ve studiích stovek tisíc lidí, stejně jako blízké geny spojené se syndromickou formou obezity," říká Ferris.
"Proto jsme spojením údajů od lidí a zimujících zvířat dokázali odhalit kandidátské hlavní regulační přepínače v genomu pro řízení obezity savců," dodává.
Pomocí specializované technologie úpravy genů vědci v současné době testují roli těchto 364 genetických prvků v modelech myší. Doufají, že jim jejich nálezy nakonec pomohou najít způsob kontroly nejen obezity, ale i dalších stavů souvisejících s metabolickými mechanismy.
"Vzhledem k tomu, že obezita a metabolismus formují rizika pro tolik různých nemocí, je objev těchto částí genomu opravdu vzrušujícím poznatkem, který vytváří základy pro mnoho důležitých nových směrů výzkumu." Vznikají nové projekty týkající se stárnutí, demence a metabolického syndromu. “
Christopher Gregg
