Mamiferele care hibernează se bazează pe un set special de gene pentru a supraviețui iernii, iar noi, oamenii, avem același ADN. O nouă cercetare sugerează că activarea acestor „comutatoare” genetice ar putea oferi beneficii medicale extraordinare, de la tratarea obezității la protejarea creierului.
Oamenii de știință au identificat „regulatorii” cheie care controlează metabolismul animalelor în hibernare, dezvăluind un potențial neexploatat pentru sănătatea umană.
„Hibernarea oferă o serie întreagă de superputeri importante din punct de vedere biometric”, a explicat Christopher Gregg, autorul principal al studiului și profesor de genetică umană la Universitatea din Utah.
De exemplu, veverițele de pământ dezvoltă o formă de rezistență la insulină care le ajută să acumuleze rapid grăsime înainte de hibernare, un proces ce devine reversibil la intrarea în starea latentă. Înțelegerea acestui mecanism ar putea oferi noi soluții pentru combaterea diabetului de tip 2 la oameni.
Mai mult, animalele care hibernează își protejează sistemul nervos de leziunile cauzate de schimbările bruște ale fluxului sanguin la ieșirea din hibernare. „În mod normal, reperfuzia creierului cu sânge ar provoca leziuni similare unui accident vascular cerebral, dar ele au evoluat pentru a preveni acest lucru”, a adăugat Gregg. Echipa sa consideră că exploatarea acestor gene ar putea aduce beneficii similare și oamenilor, conform Live Science.
ADN-ul tău ascunde un secret: descoperirea unui centru de control metabolic
Într-o serie de studii publicate în revista Science, echipa lui Gregg a identificat pârghiile moleculare care controlează genele de hibernare. Cercetătorii au analizat modul în care aceste mecanisme diferă între speciile care hibernează și cele care nu o fac.
Deși șoarecii nu hibernează, ei pot intra într-o stare de torpoare – o formă de letargie cu metabolism redus – după aproximativ șase ore de post, făcându-i un model genetic ideal pentru acest studiu. Folosind tehnologia de editare genetică CRISPR, oamenii de știință au dezactivat pe rând cinci elemente de control genetic, cunoscute ca CRE (elemente cis necodificatoare conservate).
Aceste CRE-uri funcționează ca niște comutatoare pentru genele situate în apropierea locusului FTO (locusul asociat cu masa adiposă și obezitatea), o regiune genetică strâns legată și la oameni de riscul de obezitate și de controlul metabolismului.
Rezultatele au fost remarcabile. Prin dezactivarea selectivă a acestor comutatoare, cercetătorii au putut modifica greutatea șoarecilor, rata metabolică și chiar comportamentul lor de căutare a hranei. Această descoperire este „foarte promițătoare”, având în vedere rolul cunoscut al locusului FTO în obezitatea umană, a comentat Kelly Drew, specialistă în biologia hibernării la Universitatea din Alaska Fairbanks.
De exemplu, eliminarea unui CRE (numit E1) a dus la creșterea în greutate a femelelor de șoarece hrănite cu o dietă bogată în grăsimi, în timp ce eliminarea altui CRE (E3) a modificat modul în care atât masculii, cât și femelele căutau hrana. „Acest lucru sugerează că pot exista diferențe importante în procesele de luare a deciziilor între animalele care hibernează și cele care nu, iar elementele descoperite de noi ar putea fi implicate”, a mai spus Gregg.
Provocări și perspective viitoare
Autorii susțin că rezultatele sunt relevante pentru oameni, deoarece genele de bază sunt foarte similare între mamifere. Diferențele dintre specii sunt date de „modul în care activează și dezactivează aceste gene în momente diferite, pentru durate diferite și în combinații diferite”, a explicat Gregg.
Totuși, transpunerea acestor descoperiri la om nu este simplă. „Oamenii nu sunt capabili de torpoare indusă de post, motiv pentru care șoarecii sunt folosiți în aceste studii”, a precizat Joanna Kelley, profesoară de genomică funcțională la Universitatea din California, Santa Cruz. Ea a adăugat că studiul „indică o nouă direcție” în înțelegerea mecanismelor genetice.
Kelly Drew a subliniat că torpoarea la șoareci este declanșată de post, în timp ce hibernarea reală este un proces complex, guvernat de hormoni și de ceasuri biologice interne. Genele identificate sunt probabil parte dintr-un „set de instrumente” metabolice, dar nu reprezintă neapărat un „comutator principal” pentru hibernare.
Chiar și așa, „descoperirea acestor mecanisme fundamentale într-un model ușor de studiat, cum ar fi șoarecele, este un pas important pentru cercetările viitoare”, a concluzionat Drew.
Multe întrebări rămân deschise, cum ar fi de ce unele efecte genetice diferă între masculi și femele. Pe termen lung, Gregg speră că activitatea acestor „gene de hibernare” ar putea fi modulată cu ajutorul unor medicamente, oferind beneficii precum neuroprotecția fără ca pacienții să fie nevoiți să hiberneze efectiv.
