Чому вчені вивчають сплячку для боротьби з ожирінням
Багато ссавців набирають вагу і стають стійкими до інсуліну протягом осені. Однак ці зміни легко піддаються обороту, і ссавці не будуть розвивати подальших нездорових симптомів. Дослідники вважають, що пояснення цьому полягає в механізмах, пов'язаних зі сплячкою.
Кредит зображення: Маленький коричневий кажан Ен Фрошауер / США. Служба рибного господарства та дикої природи / через Wikimedia Commons
Дослідники визнали той факт, що широкий спектр тварин має "наддержави".
Зокрема, ті самі умови, які впливають на людину - деякі з них можуть загрожувати життю - можуть взагалі не впливати на тварин.
Два таких приклади - слони та кити, ризик захворювання на рак яких практично дорівнює нулю. У інших тварин навряд чи розвиваються метаболічні умови, такі як ожиріння. Чому це?
Дослідники Елліотт Ферріс та Крістофер Грегг з Університету Юти в Солт-Лейк-Сіті вважають, що сплячка може бути пов’язана з цим.
Багато ссавців у всьому світі впадають в сплячку в холодну пору року. Зимова сплячка характеризується входом у стан, схожий на сон, при якому температура тіла падає, дихання сповільнюється, серце б’ється повільніше, а всі інші метаболічні (автоматизовані, саморегулюючі фізіологічні процеси) уповільнюються.
Це дозволяє зимовим сплячкам виживати протягом зимових місяців, коли їжі стає дефіцитно, а умови життя менш приємні.
Як зазначають Ферріс і Грегг у своїй новій навчальній роботі в журналі Звіти стільникових мереж, багато зимових сплячих тварин фактично набирають велику вагу в накопиченні до сплячки. Вони також стають стійкими до інсуліну.
Це два аспекти, характерні для ожиріння. Однак у зимових сплячках вони означають лише те, що тварини можуть вчасно отримувати запас жиру протягом зимових місяців.
На відміну від того, коли у людей розвивається ожиріння, зимові сплячки згодом можуть легко скинути зайву вагу, і їх організм автоматично змінює резистентність до інсуліну. Крім того, на відміну від людей, що страждають ожирінням, у снуючих сплячих сплячок не розвивається гіпертонія або запалення низького ступеня, що може призвести до подальших проблем зі здоров’ям.
З цих причин Ферріс та Грегг вважають, що деякі генетичні механізми, що беруть участь у регулюванні сплячки, можуть також відігравати певну роль у контролі ожиріння.
Подання секретів некодуючої ДНК
"Гібернатори розвинули неймовірну здатність контролювати свій метаболізм", - пояснює Грегг, доцент кафедри неврології та анатомії Університету Юти.
"Метаболізм формує ризики для багатьох різних захворювань, включаючи ожиріння, діабет 2 типу, рак та хворобу Альцгеймера", - додає він. "Ми віримо, що розуміння частин геному, пов'язаних зі сплячкою, допоможе нам навчитися контролювати ризики деяких цих основних захворювань".
"Великим сюрпризом нашого нового дослідження є те, що ці важливі частини геному були приховані від нас у 98% геному, який не містить генів - ми звикли називати це" сміттєвою ДНК ", - каже Грегг.
Для свого нового дослідження Грегг і Ферріс проаналізували геноми чотирьох сплячих видів ссавців, що зимують: ховрах, тринадцять ліній, маленький коричневий кажан, сірий лемур миші та менший їжак терек.
Порівнюючи геноми цих видів, дослідники виявили, що всі вони еволюціонували - на незалежній основі - серію коротких ділянок ДНК, які називаються «паралельними прискореними областями».
У людей також існують прискорені регіони, хоча вчені про них розуміють дуже мало. На сьогоднішній день дослідникам відомо, що в прискорених регіонах є некодуюча ДНК, і що вони не сильно змінилися, оскільки ссавці еволюціонували протягом століть.
За винятком людей, тобто тих, у кого вони раптово почали змінюватися і змінюватися приблизно в той час, коли ми відокремилися від наших "кузенів" приматів.
Після подальшого аналізу даних дослідники помітили, що паралельно прискорені регіони здаються близькими до генів, пов'язаних із ожирінням у людей.
Щоб підтвердити зв’язок між прискореними регіонами та генами, які відіграють певну роль у контролі ожиріння, Грегг та Ферріс проаналізували дуже специфічний набір генів: ті, що обумовлюють синдром Прадера-Віллі, рідкісне генетичне захворювання у людей.
Серед інших симптомів цей стан характеризується надмірним апетитом, що може призвести до нездорового збільшення ваги та ожиріння.
Розглядаючи гени, пов’язані із синдромом Прадера-Віллі, дослідники виявили, що ці гени пов’язані з більш прискореними зонами зимового сплеску в порівнянні з генами, які не відігравали ролі в цьому генетичному стані.
«Закладення нових досліджень»
Після цих результатів Грегг і Ферріс тепер припускають, що у зимових сплячих тварин можуть бути розвинені механізми, які дозволяють їм автоматично "вимикати" активність певних генів, пов'язаних із ожирінням. Це не стосується незимуючих ссавців.
Слідчі також виявили до 364 генетичних елементів, які можуть допомогти як регулювати сплячку, так і контролювати ожиріння.
"Наші результати показують, що регіони, прискорені сплячим сплячим, збагачуються поблизу генів, пов'язаних з ожирінням, в дослідженнях сотень тисяч людей, а також поблизу генів, пов'язаних із синдромом ожиріння", - говорить Ферріс.
"Таким чином, об'єднавши дані від людей та зимових сплячок, ми змогли розкрити кандидати на головних регуляторних перемикачів у геномі для контролю ожиріння ссавців", - додає він.
Використовуючи спеціалізовану технологію редагування генів, в даний час дослідники перевіряють роль цих 364 генетичних елементів у моделях мишей. Вони сподіваються, що їх результати в кінцевому підсумку допоможуть їм знайти спосіб контролю не тільки ожиріння, але й інших станів, пов’язаних з метаболічними механізмами.
«Оскільки ожиріння та метаболізм формують ризики для багатьох різних захворювань, відкриття цих частин геному є справді захоплюючим розумінням, яке закладає основи для багатьох важливих нових напрямків досліджень. У нас з’являються нові проекти щодо старіння, деменції та метаболічного синдрому ".
Крістофер Грегг
