Kāpēc zinātnieki pēta ziemas miegu, lai novērstu aptaukošanos
Daudzi zīdītāji kritiena laikā pieņemas svarā un kļūst izturīgi pret insulīnu. Tomēr šīs izmaiņas ir viegli atgriezeniskas, un zīdītājiem vairs neradīsies neveselīgi simptomi. Pētnieki uzskata, ka tam izskaidrojums ir mehānismos, kas saistīti ar ziemas guļu.
Attēlu kredīts: mazs brūns nūja Ann Froschauer / ASV. Zivju un savvaļas dzīvnieku dienests / izmantojot Wikimedia Commons
Pētnieki ir atzinuši faktu, ka plaša spektra dzīvniekiem ir “lielvaras”.
Konkrēti, tie paši apstākļi, kas ietekmē cilvēku - no kuriem daži var būt bīstami dzīvībai -, dzīvniekus vispār nevar ietekmēt.
Divi šādi piemēri ir ziloņi un vaļi, kuru vēža risks praktiski nav vienāds. Citiem dzīvniekiem ir maz ticams, ka attīstīsies vielmaiņas apstākļi, piemēram, aptaukošanās. Kāpēc ir šis?
Pētnieki Eljots Feriss un Kristofers Gregs no Jūtas universitātes Soltleiksitijā uzskata, ka ziemas miegam var būt kāds sakars ar to.
Daudzi zīdītāji visā pasaulē pārziemo aukstajā sezonā. Hibernāciju raksturo iestāšanās miegam līdzīgā stāvoklī, kurā ķermeņa temperatūra pazeminās, elpošana palēninās, sirds sitas lēnāk un visi citi vielmaiņas (automatizētie, pašregulējošie fizioloģiskie procesi) palēnināšanās.
Tas ļauj ziemojošajiem dzīvniekiem izdzīvot ziemas mēnešos, kad barība kļūst maza un dzīves apstākļi ir mazāk draudzīgi.
Kā Ferris un Gregs atzīmē savā jaunajā pētījumā žurnālā Šūnu pārskati, daudzi ziemojošie dzīvnieki faktiski uzliek lielu svaru ziemas guļas stāvoklī. Viņi arī kļūst izturīgi pret insulīnu.
Šie ir divi aptaukošanās raksturīgie aspekti. Tomēr ziemojošajos dzīvniekos tie nozīmē tikai to, ka ziemas mēnešos dzīvnieki var savlaicīgi piekļūt tauku rezervei.
Atšķirībā no brīža, kad cilvēkiem attīstās aptaukošanās, ziemas guļotāji vēlāk var viegli atbrīvoties no liekā svara, un viņu ķermenis automātiski novērš insulīna rezistenci. Tāpat, atšķirībā no cilvēkiem ar aptaukošanos, pārziemojošiem zīdītājiem nerodas hipertensija vai zemas pakāpes iekaisums, kas abi var radīt papildu problēmas veselībai.
Šo iemeslu dēļ Feriss un Gregs uzskata, ka dažiem ģenētiskajiem mehānismiem, kas saistīti ar ziemas guļas regulēšanu, var būt nozīme arī aptaukošanās kontrolē.
Nekodētas DNS noslēpumu radīšana
"Hibernatoriem ir izveidojusies neticama spēja kontrolēt vielmaiņu," skaidro Jegas Universitātes Neiroloģijas un anatomijas katedras asociētais profesors Gregs.
"Metabolisms ietekmē daudzu dažādu slimību risku, tostarp aptaukošanos, 2. tipa cukura diabētu, vēzi un Alcheimera slimību," viņš piebilst. "Mēs uzskatām, ka izpratne par tām ziemas guļas perioda genoma daļām, kas mums palīdzēs iemācīties kontrolēt dažu šo galveno slimību risku."
"Liels pārsteigums no mūsu jaunā pētījuma ir tas, ka šīs svarīgās genoma daļas tika paslēptas no mums 98% genoma, kas nesatur gēnus - mēs to mēdzām saukt par" nevēlamu DNS "," saka Gregs.
Savam jaunajam pētījumam Gregs un Feriss analizēja četru ziemojošo zīdītāju sugu genomus: trīspadsmit līniju zemes vāvere, mazais brūnais sikspārnis, pelēkais peles lemurs un mazākais ezis tenreks.
Salīdzinot šo sugu genomus, pētnieki atklāja, ka tie visi ir neatkarīgi attīstījušies - virkne īsu DNS sekciju, ko sauc par “paralēli paātrinātiem reģioniem”.
Paātrināti reģioni pastāv arī cilvēkiem, lai gan zinātnieki par tiem saprot ļoti maz. Pētnieki līdz šim zina, ka paātrinātajos reģionos ir nekodēta DNS un ka tie daudz nemainījās, jo zīdītāji attīstījās visu laiku.
Izņemot cilvēkus, tas ir, kuros viņi pēkšņi sāka mainīties un mainīties ap to laiku, kad mēs atdalījāmies no mūsu primātu “brālēniem”.
Pēc turpmākas datu analīzes pētnieki pamanīja, ka paralēli paātrinātie reģioni šķiet tuvu gēniem, kas saistīti ar cilvēku aptaukošanos.
Lai apstiprinātu saikni starp paātrinātiem reģioniem un gēniem, kuriem ir nozīme aptaukošanās kontrolē, Gregs un Feriss analizēja ļoti specifisku gēnu kopumu: tos, kas virza Pradera-Vilija sindromu, kas ir reti sastopams cilvēku ģenētiskais stāvoklis.
Starp citiem simptomiem šo stāvokli raksturo pārmērīga apetīte, kas var izraisīt neveselīgu svara pieaugumu un aptaukošanos.
Aplūkojot gēnus, kas saistīti ar Pradera-Vilija sindromu, pētnieki atklāja, ka šie gēni ir saistīti ar vairāk ziemas guļas paātrinātiem reģioniem, salīdzinot ar gēniem, kuriem šajā ģenētiskajā stāvoklī nebija nozīmes.
‘Jaunu pētījumu pamatu ielikšana’
Pēc šiem rezultātiem Gregs un Feriss tagad liek domāt, ka ziemojošajiem dzīvniekiem, iespējams, ir izveidojušies mehānismi, kas ļauj viņiem automātiski "izslēgt" noteiktu gēnu darbību, kas saistīta ar aptaukošanos. Tas neattiecas uz zīdītājiem, kas neārstē.
Pētnieki arī identificēja pat 364 ģenētiskos elementus, kas var palīdzēt gan regulēt ziemas guļu, gan kontrolēt aptaukošanos.
"Mūsu rezultāti rāda, ka simtiem tūkstošu cilvēku pētījumos hibernatora paātrinātie reģioni tiek bagātināti tuvu gēniem, kas saistīti ar aptaukošanos, kā arī tuvu gēniem, kas saistīti ar aptaukošanās sindromu", saka Ferris.
"Tāpēc, apkopojot datus no cilvēkiem un ziemojošajiem dzīvniekiem, mēs spējām atklāt kandidāta galvenos regulēšanas slēdžus genomā, lai kontrolētu zīdītāju aptaukošanos," viņš piebilst.
Izmantojot specializēto gēnu rediģēšanas tehnoloģiju, pētnieki pašlaik pārbauda šo 364 ģenētisko elementu lomu peles modeļos. Viņi cer, ka viņu atklājumi galu galā palīdzēs viņiem atrast veidu, kā kontrolēt ne tikai aptaukošanos, bet arī citus apstākļus, kas saistīti ar vielmaiņas mehānismiem.
"Tā kā aptaukošanās un vielmaiņa veido risku tik daudzām dažādām slimībām, šo genoma daļu atklāšana ir patiešām aizraujošs ieskats, kas ir pamats daudziem nozīmīgiem jauniem pētījumu virzieniem. Mums ir jauni projekti, kas saistīti ar novecošanos, demenci un metabolisko sindromu. ”
Kristofers Gregs
