Článek
Vědci identifikovali klíčové „regulátory“, které pomáhají řídit metabolismus u zvířat v hibernaci, a tvrdí, že stejné geny by mohly skrývat doposud nevyužitý potenciál i u lidí. Savci, kteří hibernují, spoléhají na specifické geny, které jim umožňují upravit metabolismus při přechodu do nízkoenergetického stavu - a lidé v sobě skutečně nesou tutéž hibernaci související DNA.
Prvotní výzkumy nyní naznačují, že by využití této genetické informace mohlo pomoci při léčbě některých onemocnění.
Hibernace podle hlavního autora studie Christophera Gregga, profesora lidské genetiky na University of Utah, nabízí „celou řadu biometricky důležitých superchopností.“
Například sysli si dokáží vytvořit reverzibilní inzulinovou rezistenci, která jim pomáhá rychle nabrat tuk před hibernací, přičemž tato rezistence mizí, jakmile hibernace začne. Lepší porozumění tomu, jak hibernující zvířata „přepínají“ tento mechanismus, by mohlo být užitečné při řešení inzulinové rezistence typické pro cukrovku 2. typu, uvádí Gregg.
Hibernující zvířata si navíc dokáží chránit nervový systém před poškozením způsobeným náhlými změnami v průtoku krve. „Když se probouzejí z hibernace, mozek se jim znovu prokrvuje,“ říká Gregg. „To by běžně způsobilo rozsáhlé poškození, například mozkovou mrtvici, ale tato zvířata si vyvinula způsoby, jak tomuto poškození zabránit.“
Gregg a jeho kolegové se domnívají, že aktivací hibernaci souvisejících genů u lidí by bylo možné získat podobné benefity.
Ve dvou studiích publikovaných 31. července v časopise Science Greggův tým identifikoval klíčové prvky, které ovlivňují geny související s hibernací, a ukázal, jak se liší mezi živočichy, kteří hibernují, a těmi, kteří nikoliv. V laboratorních experimentech pak zkoumali, co se stane, když tyto „přepínače“ v genomu myší odstraní.
Přestože myši samy o sobě nehibernují, mohou po minimálně šestihodinovém hladovění vstoupit do stavu tzv. torporu, zpomaleného metabolismu a snížené tělesné teploty, který trvá méně než jeden den. Díky tomu jsou vhodným modelem pro genetický výzkum.
Pomocí metody CRISPR vědci upravili DNA myší tak, že deaktivovali pět konzervovaných nekódujících prvků DNA (tzv. CREs), které slouží jako spínače pro geny ovlivňující biologické funkce.
Tyto CREs se nacházejí v blízkosti genového seskupení známého jako FTO locus (fat mass and obesity-related locus), které se vyskytuje i u lidí. Varianty genů v tomto seskupení jsou spojovány se zvýšeným rizikem obezity a příbuzných stavů. Obecně je FTO známý jako klíčový prvek regulace metabolismu, výdeje energie a tělesné hmotnosti.
Odstraněním CREs mohli vědci ovlivnit hmotnost, metabolismus a chování při hledání potravy. Některé zásahy urychlily nebo zpomalily přibírání, jiné měnily rychlost metabolismu a další ovlivnily, jak rychle se tělesná teplota myší obnovila po torporu.
Tento objev je „velmi slibný“, zejména proto, že FTO hraje dobře známou roli v lidské obezitě, uvedla expertka na hibernaci Kelly Drew z University of Alaska Fairbanks.
Například deaktivace CRE prvku označeného E1 způsobila, že samice myší na tučné dietě přibíraly více než kontrolní skupina. Odstranění jiného prvku, E3, změnilo způsob, jakým myši (obě pohlaví) hledaly potravu v připraveném labyrintu.
„To naznačuje, že mezi hibernujícími a nehibernujícími zvířaty existují rozdíly v rozhodovacích procesech a chování při hledání potravy - a že právě tyto prvky by mohly hrát roli,“ říká Gregg.
Autoři studie uvedli, že jejich výsledky by mohly být relevantní i pro člověka, protože základní geny se mezi savci příliš neliší. „Jde o to, jak různé druhy zapínají a vypínají tyto geny v různých časech, kombinacích a po různě dlouhou dobu,“ vysvětluje Gregg.
Podle profesorky Joanny Kelleyové z Kalifornské univerzity v Santa Cruz, která se na studii nepodílela, to však není tak jednoduché. „Lidé nejsou schopni navodit torpor skrze hladovění, což je důvod, proč se v těchto studiích používají myši.“ Doporučuje také, aby se výzkum rozšířil i na zvířata, která torporu nejsou schopna, a důkladně analyzoval všechny vedlejší efekty spojené s deaktivací CREs.
Drew upozorňuje, že zatímco torpor u myší je vyvolán hladověním, skutečná hibernace je výsledkem hormonálních a sezónních změn a vnitřních biologických hodin. CREs a geny identifikované touto studií jsou pravděpodobně důležitou součástí metabolického „nástrojového balíčku“, ale nemusí představovat „hlavní spínač“ pro hibernaci.
„Přesto je odhalení těchto základních mechanismů u dobře prozkoumaného modelového organismu, jako je myš, velmi cenným krokem pro budoucí výzkum,“ dodává Drew.
Gregg zdůrazňuje, že mnoho otázek zůstává nezodpovězených - například proč se některé účinky lišily mezi samicemi a samci, nebo jak by se změny v hledání potravy mohly projevit u lidí. Tým také plánuje zkoumat, co by se stalo, kdyby odstranili více než jeden CRE zároveň.
Do budoucna Gregg věří, že by bylo možné pomocí léků ovlivnit aktivitu těchto „hibernačních centrálních genů“ u lidí - a tím dosáhnout podobných účinků, například ochrany mozku, aniž by pacienti museli skutečně hibernovat.
Zdroje:
