Mengapa saintis mengkaji hibernasi untuk mengatasi masalah kegemukan
Banyak mamalia bertambah berat badan dan menjadi tahan insulin semasa musim gugur. Walau bagaimanapun, perubahan ini mudah dibalikkan, dan mamalia tidak akan mengalami gejala yang tidak sihat lagi. Para penyelidik percaya bahawa penjelasan untuk ini terletak pada mekanisme yang berkaitan dengan hibernasi.
Kredit gambar: Kelawar coklat kecil oleh Ann Froschauer / A.S. Perkhidmatan Ikan dan Hidupan Liar / melalui Wikimedia Commons
Para penyelidik telah menyedari hakikat bahawa pelbagai haiwan mempunyai "kuasa besar."
Secara khusus, keadaan yang sama yang mempengaruhi manusia - ada yang boleh mengancam nyawa - sama sekali tidak mempengaruhi haiwan.
Dua contoh seperti itu adalah gajah dan ikan paus, yang risiko kansernya hampir tidak ada. Haiwan lain tidak mungkin mengalami keadaan metabolik seperti kegemukan. Kenapa ini?
Penyelidik Elliott Ferris dan Christopher Gregg, dari University of Utah di Salt Lake City, percaya bahawa hibernasi mungkin ada kaitan dengannya.
Banyak mamalia di seluruh dunia berhibernasi pada musim sejuk. Hibernasi dicirikan dengan memasuki keadaan seperti tidur di mana suhu badan menurun, pernafasan menjadi perlahan, jantung berdegup lebih perlahan, dan semua metabolik lain (proses fisiologi automatik yang mengatur diri) menjadi perlahan.
Ini membolehkan haiwan hibernasi bertahan selama bulan-bulan musim sejuk, ketika makanan menjadi langka dan keadaan hidupnya kurang mesra.
Seperti yang diperhatikan oleh Ferris dan Gregg dalam makalah kajian baru mereka di jurnal Laporan Sel, banyak haiwan hibernasi yang sebenarnya memberikan banyak berat badan semasa berhibernasi. Mereka juga menjadi tahan insulin.
Ini adalah dua aspek ciri kegemukan. Namun, dalam keadaan hibernasi haiwan, mereka hanya bermaksud bahawa haiwan tersebut dapat mengakses simpanan lemak tepat pada masanya pada bulan-bulan musim sejuk.
Tidak seperti ketika manusia mengalami kegemukan, hibernator kemudian dapat menurunkan berat badan dengan lebih mudah, dan tubuh mereka secara automatik membalikkan daya tahan insulin. Juga, tidak seperti manusia yang mengalami kegemukan, mamalia hibernasi tidak mengalami hipertensi atau keradangan peringkat rendah, yang kedua-duanya boleh menyebabkan masalah kesihatan lebih lanjut.
Atas sebab-sebab ini, Ferris dan Gregg percaya bahawa beberapa mekanisme genetik yang terlibat dalam mengatur hibernasi juga dapat berperanan dalam mengawal kegemukan.
Membuktikan rahsia DNA tanpa koding
"Hibernator telah mengembangkan kemampuan luar biasa untuk mengawal metabolisme mereka," jelas Gregg, seorang profesor bersekutu di Jabatan Neurologi & Anatomi di University of Utah.
"Metabolisme membentuk risiko untuk banyak penyakit yang berlainan, termasuk obesiti, diabetes jenis 2, barah, dan penyakit Alzheimer," tambahnya. "Kami percaya bahawa memahami bahagian-bahagian genom yang berkaitan dengan hibernasi akan membantu kita belajar mengawal risiko beberapa penyakit utama ini."
"Kejutan besar dari kajian baru kami adalah bahawa bahagian-bahagian penting dari genom ini disembunyikan dari kita pada 98% genom yang tidak mengandungi gen - kita biasa menyebutnya 'sampah DNA,'" kata Gregg.
Untuk kajian baru mereka, Gregg dan Ferris menganalisis genom empat spesies mamalia hibernasi: tupai tanah berbaris tiga belas, kelelawar coklat kecil, lemur tikus kelabu, dan tenrec landak yang lebih rendah.
Semasa membandingkan genom spesies ini, para penyelidik mendapati bahawa mereka semua telah berkembang - secara bebas - serangkaian bahagian DNA pendek yang disebut "kawasan dipercepat selari."
Kawasan yang dipercepat juga terdapat pada manusia, walaupun para saintis sangat memahami tentangnya. Apa yang para penyelidik tahu sejauh ini adalah bahawa kawasan yang dipercepat mempunyai DNA tanpa pengekodan, dan mereka tidak banyak berubah ketika mamalia berkembang sepanjang zaman.
Kecuali pada manusia, yaitu, di mana mereka tiba-tiba mulai berubah dan beralih pada waktu kita berpisah dari "sepupu" primata kita.
Setelah menganalisis data lebih lanjut, para penyelidik melihat bahawa kawasan dipercepat selari muncul dekat dengan gen yang dikaitkan dengan obesiti pada manusia.
Untuk mengesahkan hubungan antara kawasan dipercepat dan gen yang berperanan dalam kawalan kegemukan, Gregg dan Ferris kemudian menganalisis sekumpulan gen yang sangat spesifik: gen yang mendorong sindrom Prader-Willi, keadaan genetik yang jarang berlaku pada manusia.
Antara gejala lain, keadaan ini dicirikan oleh selera makan yang berlebihan, yang boleh menyebabkan kenaikan berat badan dan kegemukan yang tidak sihat.
Dalam melihat gen yang berkaitan dengan sindrom Prader-Willi, para penyelidik mendapati bahawa gen ini dikaitkan dengan kawasan yang dipercepat hibernator jika dibandingkan dengan gen yang tidak berperanan dalam keadaan genetik ini.
‘Meletakkan asas untuk penyelidikan baru’
Mengikuti hasil ini, Gregg dan Ferris sekarang menunjukkan bahawa haiwan hibernasi mungkin memiliki mekanisme yang berkembang yang memungkinkan mereka secara automatik "mematikan" aktiviti gen tertentu yang berkaitan dengan obesiti. Ini tidak berlaku untuk mamalia yang tidak menghambat.
Para penyelidik juga mengenal pasti sebanyak 364 unsur genetik yang dapat membantu mengatur hibernasi dan mengawal kegemukan.
"Hasil kami menunjukkan bahawa kawasan yang dipercepat hibernator diperkaya berhampiran gen yang dikaitkan dengan obesiti dalam kajian ratusan ribu orang, serta gen dekat yang dikaitkan dengan bentuk obesiti sindromik," kata Ferris.
"Oleh itu, dengan menyatukan data dari manusia dan binatang hibernasi, kami dapat menemukan suis peraturan calon calon dalam genom untuk mengawal obesiti mamalia," tambahnya.
Dengan menggunakan teknologi penyuntingan gen khusus, para penyelidik kini menguji peranan 364 elemen genetik ini dalam model tetikus. Mereka berharap penemuan mereka akhirnya dapat membantu mereka mencari jalan untuk mengawal bukan hanya kegemukan, tetapi juga keadaan lain yang berkaitan dengan mekanisme metabolik.
"Oleh kerana obesiti dan metabolisme membentuk risiko untuk banyak penyakit yang berlainan, penemuan bahagian genom ini adalah wawasan yang sangat menarik yang menjadi asas bagi banyak arah penyelidikan baru yang penting. Kami mempunyai projek baru yang muncul untuk penuaan, demensia, dan sindrom metabolik. "
Christopher Gregg
