Γιατί οι επιστήμονες μελετούν την αδρανοποίηση για την αντιμετώπιση της παχυσαρκίας
Πολλά θηλαστικά κερδίζουν βάρος και γίνονται ανθεκτικά στην ινσουλίνη κατά τη διάρκεια του φθινοπώρου. Ωστόσο, αυτές οι αλλαγές είναι εύκολα αναστρέψιμες και τα θηλαστικά δεν θα αναπτύξουν περαιτέρω ανθυγιεινά συμπτώματα. Οι ερευνητές πιστεύουν ότι η εξήγηση για αυτό έγκειται σε μηχανισμούς που σχετίζονται με την αδρανοποίηση.
Πιστωτική εικόνα: Μικρό καφέ ρόπαλο από την Ann Froschauer / ΗΠΑ Υπηρεσία Ψαριών και Άγριας Ζωής / μέσω του Wikimedia Commons
Οι ερευνητές έχουν αναγνωρίσει το γεγονός ότι ένα ευρύ φάσμα ζώων έχουν «υπερδύναμες».
Συγκεκριμένα, οι ίδιες καταστάσεις που επηρεάζουν τον άνθρωπο - μερικές από τις οποίες μπορεί να είναι απειλητικές για τη ζωή - μπορεί να μην επηρεάζουν καθόλου τα ζώα.
Δύο τέτοια παραδείγματα είναι οι ελέφαντες και οι φάλαινες, των οποίων ο κίνδυνος καρκίνου είναι σχεδόν μηδενικός. Άλλα ζώα είναι απίθανο να αναπτύξουν μεταβολικές καταστάσεις όπως η παχυσαρκία. Γιατί είναι αυτό?
Οι ερευνητές Elliott Ferris και Christopher Gregg, από το Πανεπιστήμιο της Γιούτα στο Salt Lake City, πιστεύουν ότι η αδρανοποίηση μπορεί να έχει σχέση με αυτό.
Πολλά θηλαστικά σε όλο τον κόσμο αδρανοποιούν την κρύα εποχή. Η αδρανοποίηση χαρακτηρίζεται από είσοδο σε κατάσταση ύπνου στην οποία η θερμοκρασία του σώματος μειώνεται, η αναπνοή επιβραδύνεται, η καρδιά χτυπά πιο αργά και όλες οι άλλες μεταβολικές (αυτοματοποιημένες, αυτορυθμιζόμενες φυσιολογικές διαδικασίες) επιβραδύνονται.
Αυτό επιτρέπει στα ζώα νάρκη να επιβιώσουν κατά τους χειμερινούς μήνες, όταν τα τρόφιμα γίνονται σπάνια και οι συνθήκες διαβίωσης λιγότερο φιλικές.
Όπως σημειώνουν οι Ferris και Gregg στη νέα τους μελέτη στο περιοδικό Αναφορές κυττάρων, πολλά ζώα αδρανοποίησης στην πραγματικότητα έβαλαν πολύ βάρος στη συσσώρευση αδρανοποίησης. Γίνονται επίσης ανθεκτικά στην ινσουλίνη.
Αυτές είναι δύο πτυχές χαρακτηριστικές της παχυσαρκίας. Ωστόσο, στα ζώα αδρανοποίησης, εννοούν μόνο ότι τα ζώα μπορούν να έχουν πρόσβαση σε ένα έγκαιρο αποθεματικό λίπους κατά τους χειμερινούς μήνες.
Σε αντίθεση με τα άτομα που αναπτύσσουν παχυσαρκία, οι αδρανοποιητές αργότερα μπορούν εύκολα να ρίξουν το επιπλέον βάρος και το σώμα τους αντιστρέφει αυτόματα την αντίσταση στην ινσουλίνη. Επίσης, σε αντίθεση με τους ανθρώπους με παχυσαρκία, τα θηλαστικά νάρκη δεν αναπτύσσουν υπέρταση ή φλεγμονή χαμηλού βαθμού, και τα δύο θα μπορούσαν να οδηγήσουν σε περαιτέρω ανησυχίες για την υγεία.
Για αυτούς τους λόγους, οι Ferris και Gregg πιστεύουν ότι ορισμένοι γενετικοί μηχανισμοί που εμπλέκονται στη ρύθμιση της αδρανοποίησης μπορεί επίσης να διαδραματίσουν ρόλο στον έλεγχο της παχυσαρκίας.
Παραγωγή των μυστικών του μη κωδικοποιητικού DNA
«Οι αδρανοποιητές έχουν αναπτύξει μια απίστευτη ικανότητα ελέγχου του μεταβολισμού τους», εξηγεί ο Gregg, αναπληρωτής καθηγητής στο Τμήμα Νευρολογίας & Ανατομίας του Πανεπιστημίου της Γιούτα.
«Ο μεταβολισμός διαμορφώνει κινδύνους για πολλές διαφορετικές ασθένειες, όπως η παχυσαρκία, ο διαβήτης τύπου 2, ο καρκίνος και η νόσος του Αλτσχάιμερ», προσθέτει. «Πιστεύουμε ότι η κατανόηση των τμημάτων του γονιδιώματος που συνδέονται με την αδρανοποίηση θα μας βοηθήσει να μάθουμε να ελέγχουμε τους κινδύνους για ορισμένες από αυτές τις σημαντικές ασθένειες».
«Μια μεγάλη έκπληξη από τη νέα μας μελέτη είναι ότι αυτά τα σημαντικά μέρη του γονιδιώματος ήταν κρυμμένα από εμάς στο 98% του γονιδιώματος που δεν περιέχει γονίδια - το αποκαλούσαμε« ανεπιθύμητο DNA », λέει ο Gregg.
Για τη νέα τους μελέτη, οι Gregg και Ferris ανέλυσαν τα γονιδιώματα τεσσάρων ειδών θηλαστικών αδρανοποίησης: τον σκίουρο με δεκατρία επένδυση, το μικρό καφέ ρόπαλο, τον γκρίζο κερκοπίθηκο ποντικιού και το μικρότερο σκαντζόχοιρο τενρέκ.
Κατά τη σύγκριση των γονιδιωμάτων αυτών των ειδών, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι όλα είχαν εξελιχθεί - σε ανεξάρτητη βάση - μια σειρά μικρών τομών DNA που ονομάζονται "παράλληλες επιταχυνόμενες περιοχές".
Επιταχυνόμενες περιοχές υπάρχουν επίσης στους ανθρώπους, αν και οι επιστήμονες καταλαβαίνουν πολύ λίγα γι 'αυτούς. Αυτό που γνωρίζουν οι ερευνητές είναι ότι οι επιταχυνόμενες περιοχές διαθέτουν DNA χωρίς κωδικοποίηση και ότι δεν άλλαξαν πολύ καθώς τα θηλαστικά εξελίχθηκαν με την πάροδο των χρόνων.
Εκτός από τους ανθρώπους, δηλαδή, στους οποίους ξαφνικά άρχισαν να αλλάζουν και να μετατοπίζονται γύρω από το χρόνο που χωρίσαμε από τα πρωτεύοντα μας «ξαδέλφια».
Μετά την περαιτέρω ανάλυση των δεδομένων, οι ερευνητές παρατήρησαν ότι οι παράλληλες επιταχυνόμενες περιοχές εμφανίζονται κοντά σε γονίδια που συνδέονται με την παχυσαρκία στον άνθρωπο.
Για να επιβεβαιώσει τη σχέση μεταξύ επιταχυνόμενων περιοχών και γονιδίων που παίζουν ρόλο στον έλεγχο της παχυσαρκίας, οι Gregg και Ferris ανέλυσαν στη συνέχεια ένα πολύ συγκεκριμένο σύνολο γονιδίων: αυτά που οδηγούν στο σύνδρομο Prader-Willi, μια σπάνια γενετική κατάσταση στους ανθρώπους.
Μεταξύ άλλων συμπτωμάτων, αυτή η κατάσταση χαρακτηρίζεται από υπερβολική όρεξη, η οποία μπορεί να οδηγήσει σε ανθυγιεινή αύξηση βάρους και παχυσαρκία.
Εξετάζοντας τα γονίδια που συνδέονται με το σύνδρομο Prader-Willi, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι αυτά τα γονίδια συνδέονται με περισσότερες περιοχές με επιτάχυνση του αδρανοποιητή σε σύγκριση με γονίδια που δεν έπαιξαν ρόλο σε αυτήν τη γενετική κατάσταση.
«Θέτοντας τις βάσεις για νέα έρευνα»
Ακολουθώντας αυτά τα αποτελέσματα, οι Gregg και Ferris προτείνουν τώρα ότι τα ζώα αδρανοποίησης ενδέχεται να έχουν εξελιχθεί σε μηχανισμούς που τους επιτρέπουν να «απενεργοποιούν» αυτόματα τη δραστηριότητα ορισμένων γονιδίων που σχετίζονται με την παχυσαρκία. Αυτό δεν ισχύει για τα μη ανασταλτικά θηλαστικά.
Οι ερευνητές εντόπισαν επίσης 364 γενετικά στοιχεία που μπορούν να βοηθήσουν τόσο στη ρύθμιση της αδρανοποίησης όσο και στον έλεγχο της παχυσαρκίας.
«Τα αποτελέσματά μας δείχνουν ότι οι περιοχές με επιτάχυνση του αδρανοποιητή εμπλουτίζονται κοντά σε γονίδια που συνδέονται με την παχυσαρκία σε μελέτες εκατοντάδων χιλιάδων ανθρώπων, καθώς και κοντά σε γονίδια που συνδέονται με μια σύνδρομη μορφή παχυσαρκίας», λέει ο Ferris.
«Επομένως, συγκεντρώνοντας δεδομένα από ανθρώπους και ζώα αδρανοποίησης, καταφέραμε να αποκαλύψουμε υποψήφιους κύριους ρυθμιστικούς διακόπτες στο γονιδίωμα για τον έλεγχο της παχυσαρκίας των θηλαστικών», προσθέτει.
Χρησιμοποιώντας εξειδικευμένη τεχνολογία επεξεργασίας γονιδίων, οι ερευνητές δοκιμάζουν επί του παρόντος τον ρόλο αυτών των 364 γενετικών στοιχείων σε μοντέλα ποντικών. Ελπίζουν ότι τα ευρήματά τους θα τους βοηθήσουν τελικά να βρουν έναν τρόπο ελέγχου όχι μόνο της παχυσαρκίας, αλλά και άλλων καταστάσεων που σχετίζονται με τους μεταβολικούς μηχανισμούς.
«Δεδομένου ότι η παχυσαρκία και ο μεταβολισμός διαμορφώνουν κινδύνους για τόσες πολλές διαφορετικές ασθένειες, η ανακάλυψη αυτών των τμημάτων του γονιδιώματος είναι μια πραγματικά συναρπαστική εικόνα που θέτει τις βάσεις για πολλές σημαντικές νέες ερευνητικές κατευθύνσεις. Έχουμε νέα προγράμματα που αναδύονται για τη γήρανση, την άνοια και το μεταβολικό σύνδρομο. "
Κρίστοφερ Γκρεγκ
