„Gen Hibernacije“ U Našoj DNK? Kako Otkriće Može Pomoći Protiv Dijabetesa

Zamislite da svake zime možete ući u stanje slično hibernaciji: srčani ritam, telesna temperatura i moždana aktivnost značajno su smanjeni, a potom se u proleće organizam brzo i bez posledica vrati u normalu. Za vrste kao što su medvedi, zmije i šišmiši to je uobičajeno. Dve nove studije objavljene u časopisu Science pokazuju da isti osnovni genetski mehanizmi koji omogućavaju takvu fleksibilnost postoje i u ljudskoj DNK.

Kako hibernatori „restartuju“ metabolizam

Hibernirajuće životinje prolaze kroz dramatične fiziološke promene: telesna temperatura se može spustiti skoro do temperature okoline, broj otkucaja srca znatno opada, metabolizam padne na samo nekoliko procenata uobičajenog, a moždana aktivnost se smanji. Kod ljudi bi takve promene izazvale ozbiljna oštećenja, dok su kod hibernatora privremene i potpuno reverzibilne.

„Hibernatori ne poseduju posebni 'organ za hibernaciju' — reč je o visoko koordinisanom genetskom programu koji omogućava bezbedan oporavak“, kaže Christopher Gregg, PhD, profesor neurobiologije i ljudske genetike na University of Utah Health i glavni autor studija.

Cis-regulatorni elementi: DNK prekidači fleksibilnosti

Ključ su regulatorne DNK sekvence poznate kao cis-regulatorni elementi. One deluju kao prekidači koji kontrolišu kada se i koliko određeni geni uključuju ili isključuju tokom perioda posta i ponovnog hranjenja. Tokom evolucije, različite vrste hibernatora su nezavisno doradile te prekidače, čime su uklonile normalna ograničenja koja održavaju stalni metabolizam tokom cele godine.

Gregg i saradnici analizirali su genome više hibernirajućih vrsta i uporedili ih sa nehibernirajućim sisarima, uključujući i ljude. Fokusirali su se na DNK regione koji su konzervirani oko 100 miliona godina — znak da su biološki važni — i identifikovali zajedničke promene u tim regulatornim oblastima kod različitih hibernatora. Mnoge od tih promena vode ka genima u hipotalamusu koji kontrolišu odgovore na post i ponovno hranjenje.

Moguće primene u medicini

Jedan od najperspektivnijih pravaca primene ovog saznanja je lečenje metaboličkih poremećaja, poput dijabetesa tip 2. Gregg objašnjava da je dijabetes tip 2 u suštini problem metaboličke nefleksibilnosti: telo teže prelazi između stanja posta i hranjenja, insulin-signali su poremećeni i tkiva akumuliraju štetu.

Hibernatori nam pokazuju suprotan model: neposredno pre hibernacije postaju privremeno insulin rezistentni, priguše metabolizam, a zatim pri ponovnom hranjenju bez štete vraćaju insulinsku osetljivost. To sugeriše da je „mehanika“ metaboličke fleksibilnosti već prisutna i kod ljudi — razlika je u načinu na koji su regulatorni prekidači postavljeni i aktivirani.

Ako naučnici nauče kako bezbedno modulovati te regulatorne elemente, moguće su sledeće koristi:

• Poboljšanje sposobnosti tela da prelazi između metaboličkih stanja
• Pojačavanje insulinske osetljivosti u fazi oporavka
• Smanjenje štete izazvane produženim metaboličkim stresom
• Oponašanje zaštitnih efekata posta bez ekstremnih dijeta

Gregg naglašava: cilj nije da ljudi postanu hibernanti, već da se iskoriste mehanizmi bezbednog gašenja i ponovnog pokretanja metabolizma kako bi se zaštitili organi tokom stresa — kod dijabetesa, gojaznosti, starenja ili tokom operacija — i kako bi se unapredila biološka fleksibilnost i neurozaštita.

Zaključak: Studije otvaraju put za nove terapijske strategije zasnovane na finom podešavanju postojećih DNK regulatora. Iako su potrebna dodatna istraživanja i testovi, koncept da ljudi već nose „hibernacione“ prekidače u DNK čini se naučno utemeljenim i medicinski obećavajućim.