Hvorfor forskere studerer dvalemodus for å takle fedme
Mange pattedyr går opp i vekt og blir insulinresistente om høsten. Imidlertid er disse endringene lett reversible, og pattedyrene vil ikke utvikle ytterligere usunne symptomer. Forskere mener at forklaringen på dette ligger i mekanismer knyttet til dvalemodus.
Bildekreditt: Lille brun flaggermus av Ann Froschauer / U.S. Fish and Wildlife Service / via Wikimedia Commons
Forskere har anerkjent det faktum at et bredt utvalg av dyr har "superkrefter".
Spesielt de samme forholdene som påvirker mennesker - hvorav noen kan være livstruende - påvirker kanskje ikke dyr i det hele tatt.
To slike eksempler er elefanter og hvaler, hvis kreftrisiko er praktisk talt null. Det er lite sannsynlig at andre dyr utvikler metabolske tilstander som fedme. Hvorfor er det sånn?
Forskerne Elliott Ferris og Christopher Gregg, fra University of Utah i Salt Lake City, tror at dvalemodus kan ha noe med det å gjøre.
Mange pattedyr over hele verden sover i den kalde årstiden. Dvalemodus kjennetegnes ved å gå inn i en søvnlignende tilstand der kroppstemperaturen synker, puste bremser, hjertet slår saktere, og alle andre metabolske (automatiserte, selvregulerende fysiologiske prosesser) bremser.
Dette gjør at dvale dyr kan overleve i vintermånedene, når maten blir knapp og levekårene mindre vennlige.
Som Ferris og Gregg bemerker i deres nye studieoppgave i tidsskriftet Cellerapporter, mange dvaledyr legger faktisk mye vekt i oppbyggingen til dvalemodus. De blir også insulinresistente.
Dette er to aspekter som er karakteristiske for fedme. Imidlertid, i dvalemodus, betyr de bare at dyrene har tilgang til en rettidig reserve av fett i løpet av vintermånedene.
I motsetning til når mennesker utvikler fedme, kan dvalemodus senere lett kaste ekstra vekt, og kroppene deres reverserer automatisk insulinresistens. I motsetning til mennesker med fedme utvikler ikke dvale pattedyr hypertensjon eller lav betennelse, som begge kan føre til ytterligere helseproblemer.
Av disse grunner mener Ferris og Gregg at noen genetiske mekanismer som er involvert i å regulere dvalemodus, også kan spille en rolle i overvektskontroll.
Prodding hemmelighetene til ikke-kodende DNA
"Dvalemodus har utviklet seg en utrolig evne til å kontrollere stoffskiftet," forklarer Gregg, lektor ved Institutt for nevrologi og anatomi ved University of Utah.
"Metabolisme former risikoen for mange forskjellige sykdommer, inkludert fedme, diabetes type 2, kreft og Alzheimers sykdom," legger han til. "Vi tror at forståelse av de delene av genomet som er knyttet til dvalemodus, vil hjelpe oss å lære å kontrollere risikoen for noen av disse store sykdommene."
"En stor overraskelse fra den nye studien vår er at disse viktige delene av genomet var skjult for oss i 98% av genomet som ikke inneholder gener - vi pleide å kalle det" søppel-DNA, "sier Gregg.
For sin nye studie analyserte Gregg og Ferris genomene til fire dvale pattedyrarter: den tretten lined bakkenekorn, den lille brune flaggermusen, den grå muselemuren og den mindre pinnsvinet tenrec.
Når man sammenligner genomene til disse artene, fant forskerne at de alle hadde utviklet - på uavhengig grunnlag - en serie korte DNA-seksjoner kalt "parallelle akselererte regioner."
Akselererte regioner finnes også hos mennesker, selv om forskere forstår veldig lite om dem. Det forskerne hittil vet er at akselererte regioner inneholder ikke-kodende DNA, og at de ikke endret seg mye ettersom pattedyr utviklet seg gjennom tidene.
Bortsett fra hos mennesker, det vil si i hvem de plutselig begynte å endre seg og skifte rundt den tiden vi splittet fra våre "fettere".
Etter å ha analysert dataene merker forskerne at parallelle akselererte regioner ser ut til å være gener knyttet til fedme hos mennesker.
For å bekrefte sammenhengen mellom akselererte regioner og gener som spiller en rolle i fedmekontroll, analyserte Gregg og Ferris deretter et veldig spesifikt sett med gener: de som driver Prader-Willi syndrom, en sjelden genetisk tilstand hos mennesker.
Blant andre symptomer er denne tilstanden preget av overdreven appetitt, noe som kan føre til usunn vektøkning og fedme.
Ved å se på gener knyttet til Prader-Willi syndrom, fant forskerne at disse genene er assosiert med mer dvale-akselererte regioner sammenlignet med gener som ikke spilte en rolle i denne genetiske tilstanden.
‘Legge grunnlag for ny forskning’
Etter disse resultatene antyder Gregg og Ferris nå at dvale dyr kan ha utviklet mekanismer som gjør at de automatisk kan "slå av" aktiviteten til visse gener assosiert med fedme. Dette er ikke tilfelle for pattedyr som ikke er i dvale.
Etterforskerne identifiserte også så mange som 364 genetiske elementer som kan hjelpe både med å regulere dvalemodus og kontrollere fedme.
"Resultatene våre viser at dvale-akselererte regioner er beriket nær gener knyttet til fedme i studier av hundretusenvis av mennesker, samt i nærheten av gener knyttet til en syndromisk form for fedme," sier Ferris.
"Derfor, ved å samle data fra mennesker og dvale dyr, var vi i stand til å avdekke kandidat master regulatoriske brytere i genomet for å kontrollere fedme fra pattedyr," legger han til.
Ved hjelp av spesialisert genredigeringsteknologi tester forskerne for tiden rollen til disse 364 genetiske elementene i musemodeller. De håper at deres funn til slutt vil hjelpe dem å finne en måte å kontrollere ikke bare fedme, men også andre forhold knyttet til metabolske mekanismer.
“Siden fedme og metabolisme former risikoen for så mange forskjellige sykdommer, er oppdagelsen av disse delene av genomet en virkelig spennende innsikt som legger grunnlag for mange viktige nye forskningsretninger. Vi har nye prosjekter som dukker opp for aldring, demens og metabolsk syndrom. ”
Christopher Gregg
