Επιστήμονες εντόπισαν γονίδια που σχετίζονται με τη χειμερία νάρκη στα θηλαστικά και τα οποία υπάρχουν και στους ανθρώπους. Οι ερευνητές αναφέρουν στη μελέτη τους ότι αυτά τα γονίδια μπορούν να αξιοποιηθούν για ιατρικές θεραπείες, όπως η αντιμετώπιση του διαβήτη τύπου 2 ή η νευροπροστασία μετά από εγκεφαλικά επεισόδια.
«Η χειμερία νάρκη προσφέρει μια σειρά από βιολογικά σημαντικές υπερδυνάμεις» λέει ο Κρίστοφερ Γκρεγκ καθηγητής γενετικής από το Πανεπιστήμιο της Γιούτα.
Για παράδειγμα, οι σκίουροι μπορούν να αναπτύξουν αναστρέψιμη αντίσταση στην ινσουλίνη, που τους βοηθά να παίρνουν γρήγορα βάρος πριν μπουν σε χειμερία νάρκη, αλλά η αντίσταση αυτή μειώνεται όσο προχωρά η νάρκη. Η καλύτερη κατανόηση αυτού του διακόπτη θα μπορούσε σύμφωνα με τον Γκρεγκ να φανεί χρήσιμη στην αντιμετώπιση της αντίστασης στην ινσουλίνη που χαρακτηρίζει τον διαβήτη τύπου 2.
Τα ζώα που πέφτουν σε χειμερία νάρκη προστατεύουν επίσης το νευρικό τους σύστημα από τη ζημιά που θα μπορούσαν να προκαλέσουν απότομες αλλαγές στη ροή αίματος. «Όταν ξυπνούν από τη νάρκη, ο εγκέφαλός τους επαναιματώνεται, κάτι που συνήθως θα προκαλούσε μεγάλη ζημιά, όπως εγκεφαλικό επεισόδιο, αλλά αυτά έχουν αναπτύξει τρόπους για να αποτρέπουν αυτήν τη ζημιά» εξηγεί ο Γκρεγκ που με τους συνεργάτες του πιστεύουν ότι η ενεργοποίηση των σχετικών γονιδίων στους ανθρώπους θα μπορούσε να αποφέρει παρόμοια οφέλη.
Οι μοχλοί
Σε δύο μελέτες που δημοσιεύτηκαν στις 31 Ιουλίου στο περιοδικό Science, η ερευνητική ομάδα εντόπισε βασικούς «μοχλούς» που ελέγχουν γονίδια που σχετίζονται με τη χειμερία νάρκη, και έδειξαν πώς διαφέρουν ανάμεσα σε ζώα που πέφτουν σε χειμερία νάρκη και σε εκείνα που δεν το κάνουν. Στη συνέχεια, πραγματοποίησαν εργαστηριακά πειράματα σε ποντίκια, στα οποία διέγραψαν αυτούς τους μοχλούς.
Παρόλο που τα ποντίκια δεν πέφτουν σε χειμερία νάρκη, μπορούν να εισέλθουν σε μια κατάσταση που ονομάζεται torpor — μια ληθαργική κατάσταση με μειωμένο μεταβολισμό, κίνηση και θερμοκρασία σώματος, που διαρκεί λιγότερο από μια μέρα, μετά από νηστεία τουλάχιστον έξι ωρών. Αυτό τα καθιστά κατάλληλο γενετικό μοντέλο για τη μελέτη των εν λόγω φαινομένων.
Χρησιμοποιώντας την τεχνική γονιδιακής επεξεργασίας CRISPR, οι επιστήμονες απενεργοποίησαν πέντε συντηρημένα μη κωδικοποιητικά στοιχεία (CREs) — περιοχές DNA που ρυθμίζουν γονίδια, χωρίς να κωδικοποιούν οι ίδιες για πρωτεΐνες.
Τα συγκεκριμένα CREs βρίσκονται κοντά σε μια ομάδα γονιδίων που ονομάζεται FTO locus (fat mass and obesity-related locus), η οποία υπάρχει και στους ανθρώπους. Μεταλλάξεις σε αυτή την περιοχή έχουν συνδεθεί με αυξημένο κίνδυνο παχυσαρκίας και συναφών παθήσεων. Το FTO locus είναι γνωστό ότι επηρεάζει τον μεταβολισμό, την ενεργειακή δαπάνη και τη μάζα σώματος.
Απενεργοποιώντας αυτά τα CREs, οι ερευνητές μπόρεσαν να μεταβάλουν το βάρος, τον μεταβολικό ρυθμό και τη συμπεριφορά αναζήτησης τροφής των ποντικιών. Ορισμένες διαγραφές επιτάχυναν ή επιβράδυναν την αύξηση βάρους, άλλες επηρέασαν τον μεταβολικό ρυθμό ή την ταχύτητα με την οποία επανήλθε η θερμοκρασία σώματος μετά το torpor.
Η ανακάλυψη αυτή είναι «πολύ ενθαρρυντική», ειδικά επειδή το FTO locus παίζει γνωστό ρόλο στην ανθρώπινη παχυσαρκία, σχολίασε η Κέλι Ντριου, ειδικός στη βιολογία της χειμερίας νάρκης στο Πανεπιστήμιο της Αλάσκας στο Fairbanks.
Για παράδειγμα, η διαγραφή του στοιχείου E1 σε θηλυκά ποντίκια τα έκανε να πάρουν περισσότερο βάρος με δίαιτα υψηλή σε λιπαρά. Η διαγραφή του στοιχείου E3 άλλαξε τη συμπεριφορά αναζήτησης τροφής και στα δύο φύλα — δηλαδή τον τρόπο με τον οποίο έψαχναν για τροφή σε ένα πειραματικό περιβάλλον.
«Αυτό δείχνει ότι υπάρχουν σημαντικές διαφορές στη λήψη αποφάσεων και στην αναζήτηση τροφής ανάμεσα σε ζώα που πέφτουν σε χειμερία νάρκη και σε εκείνα που δεν το κάνουν, και ότι τα στοιχεία που εντοπίσαμε μπορεί να σχετίζονται με αυτές τις διαφορές» λέει ο Γκρεγκ.
Πολλά ακόμη άγνωστα
Οι συγγραφείς των μελετών σημειώνουν ότι τα ευρήματά τους μπορεί να είναι σχετικά και με τους ανθρώπους, καθώς τα γονίδια αυτά δεν διαφέρουν σημαντικά μεταξύ των θηλαστικών. Η βασική διαφορά βρίσκεται στον τρόπο και το χρονισμό της ενεργοποίησης/απενεργοποίησης αυτών των γονιδίων. Ωστόσο, «δεν είναι τόσο απλό όσο να εισάγεις τις ίδιες αλλαγές στο ανθρώπινο DNA» ανέφερε η Τζοάνα Κέλει, ειδικός στη λειτουργική γονιδιωματική από το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια. Τόνισε ότι οι άνθρωποι δεν μπορούν να εισέλθουν σε torpor, γι’ αυτό και χρησιμοποιούνται τα ποντίκια ως μοντέλο.
Η Κέλει πρότεινε ότι μελλοντική έρευνα θα πρέπει να συμπεριλάβει ζώα που δεν μπορούν καν να μπουν σε torpor, και να εξετάσει σε βάθος όλες τις επιπτώσεις από τη διαγραφή των CREs. Η Ντριου σημείωσε επίσης ότι το torpor στα ποντίκια προκαλείται από νηστεία, ενώ η πραγματική χειμερία νάρκη βασίζεται σε ορμονικές και εποχικές αλλαγές και στους βιολογικούς ρυθμούς. Έτσι, ενώ τα CREs και τα γονίδια που εντοπίστηκαν πιθανώς αποτελούν μέρος του “μεταβολικού εργαλείου” για την προσαρμογή στη νηστεία, δεν είναι απαραίτητα “ο βασικός διακόπτης” της χειμερίας νάρκης.
«Ωστόσο, η αποκάλυψη αυτών των βασικών μηχανισμών σε ένα προσβάσιμο μοντέλο όπως το ποντίκι αποτελεί ανεκτίμητο σκαλοπάτι για την έρευνα του μέλλοντος», είπε η Ντριου. Ο Γκρεγκ υπογράμμισε ότι υπάρχουν ακόμη πολλά που δεν γνωρίζουμε όπως γιατί κάποιες επιπτώσεις ήταν διαφορετικές ανάμεσα σε αρσενικά και θηλυκά ποντίκια ή πώς θα μπορούσε να εκδηλωθεί η αλλαγή στη συμπεριφορά αναζήτησης τροφής στους ανθρώπους. Η ομάδα του σχεδιάζει επίσης να μελετήσει τι θα συμβεί αν διαγράψουν περισσότερα από ένα CREs ταυτόχρονα.
Στο μέλλον, ο Γκρεγκ πιστεύει ότι θα μπορούσε να είναι εφικτό να τροποποιήσουμε τη δραστηριότητα των ανθρώπινων «γονιδίων χειμερίας νάρκης» με φάρμακα. Ο στόχος θα ήταν να απολαμβάνουμε τα οφέλη των γονιδίων αυτών όπως η νευροπροστασία χωρίς να χρειάζεται να μπούμε οι ίδιοι σε χειμερία νάρκη.
Naftemporiki.gr
