漲知識！冬眠動(dòng)物中竟藏著(zhù)人類(lèi)的肥胖調控機關(guān)
作者：臨床前線(xiàn)
肥胖癥是一種全球流行病，它能夠影響多種人類(lèi)疾病，包括II型糖尿病、癡呆癥、心血管疾病和癌癥等。影響肥胖的因素很復雜，也包括遺傳風(fēng)險因素。
肥胖是臨床問(wèn)題，也是許多物種的重要適應癥。例如，冬眠的哺乳動(dòng)物也會(huì )變肥胖，產(chǎn)生胰島素抵抗和高胰島素血癥，以此來(lái)儲存脂肪，而體重增加和胰島素抵抗也是人類(lèi)肥胖癥的兩個(gè)特征。但是對于哺乳動(dòng)物來(lái)說(shuō)，與人類(lèi)不同的是這些改變可以很容易地發(fā)生逆轉，它們不會(huì )因之出現任何不健康的癥狀。所以“肥胖”與“冬眠”之間真的有聯(lián)系么？
11月26日，來(lái)自猶他大學(xué)的科研人員在《Cell Reports》上發(fā)表文章，向我們揭示了“冬眠”與“肥胖”之間的關(guān)聯(lián)。
漲知識！冬眠動(dòng)物中竟藏著(zhù)人類(lèi)的肥胖調控機關(guān)
事實(shí)上，科研人員們早就認識到動(dòng)物是具有“超能力”的，一些對人類(lèi)造成生命威脅的條件，可能根本不會(huì )影響動(dòng)物。大象和鯨魚(yú)就是這樣兩個(gè)例子，它們的癌癥風(fēng)險幾乎為零。其他動(dòng)物則幾乎不會(huì )出現像肥胖這樣的新陳代謝問(wèn)題。這究竟是為什么呢？來(lái)自猶他大學(xué)的研究人員Elliott Ferris和Christopher Gregg認為這可能與冬眠有關(guān)。
世界上大多的哺乳動(dòng)物都在寒冷的季節冬眠。冬眠的特征是進(jìn)入類(lèi)似于睡眠的狀態(tài)，動(dòng)物的體溫會(huì )下降，呼吸減慢，心臟跳動(dòng)減慢，所有其他新陳代謝也都會(huì )變慢。這樣，可以很好的幫助冬眠的動(dòng)物在食物稀缺、生活條件艱難的冬季生存。
就像論文中指出的那樣，許多冬眠動(dòng)物在冬眠的過(guò)程中會(huì )增加很多體重，也會(huì )產(chǎn)生胰島素抵抗，這也是人類(lèi)肥胖癥的兩個(gè)特征。但與人類(lèi)不同的是，冬眠的動(dòng)物僅僅是在冬季及時(shí)獲取脂肪。在冬眠過(guò)后，它們可以輕松擺脫多余的體重，而且它們的身體也會(huì )自動(dòng)逆轉胰島素抵抗。除此之外，冬眠哺乳動(dòng)物并不會(huì )引發(fā)高血壓和輕度炎癥等其他影響健康的問(wèn)題。
也正是這些原因，使得Ferris和Gregg認為，某些調節冬眠的遺傳機制可能在肥胖控制中起到了作用。
猶他大學(xué)神經(jīng)學(xué)與解剖學(xué)系副教授Gregg解釋說(shuō)：“冬眠動(dòng)物已經(jīng)發(fā)展出控制自己的新陳代謝的強大能力。新陳代謝影響著(zhù)許多不同的疾病風(fēng)險，包括肥胖，Ⅱ型糖尿病，癌癥和阿爾茨海默氏病。” “我們相信，了解與冬眠有關(guān)的基因組信息將有助于我們學(xué)習控制一些主要疾病的風(fēng)險因素。”
漲知識！冬眠動(dòng)物中竟藏著(zhù)人類(lèi)的肥胖調控機關(guān)
冬眠哺乳動(dòng)物體內平行加速區也存在于人體，且與肥胖基因相關(guān)
此項研究中，科研人員發(fā)現基因組的這些重要部分隱藏在98％的、曾被我們稱(chēng)為“垃圾基因”的基因組非編碼區中。Gregg和Ferris分析了十三排地松鼠、小棕蝙蝠、灰狐猴和小刺猬四種冬眠哺乳動(dòng)物物種的基因組。在比較這些物種的基因組時(shí)，研究人員發(fā)現與非冬眠恒溫哺乳動(dòng)物相比，冬眠動(dòng)物都有一系列短DNA片段發(fā)生了獨立進(jìn)化，研究人員將之稱(chēng)為“平行加速區”(pARs)。
而加速區也存在于人類(lèi)基因組中，但到目前為止，科學(xué)家們所知道只有加速區域屬于非編碼DNA，且在除人類(lèi)外的哺乳動(dòng)物進(jìn)化過(guò)程中變化不大。也就是說(shuō)，在人類(lèi)與靈長(cháng)類(lèi)分離的那段時(shí)間，我們的加速區基因發(fā)生了轉變。
在進(jìn)一步分析數據后，研究人員注意到pARs出現在與人類(lèi)肥胖相關(guān)的基因附近。為了確認加速區域基因與肥胖控制中起作用的基因之間的聯(lián)系，Gregg和Ferris隨后分析了一組非常特殊的基因：引發(fā)人類(lèi)罕見(jiàn)的遺傳病“Prader-Willi綜合征”的基因。此病的特征是食欲過(guò)度，會(huì )導致不健康的體重增加和肥胖。研究人員發(fā)現，與在Prader-Willi綜合征中不起作用的基因相比，Prader-Willi綜合征相關(guān)基因會(huì )更多的與加速區基因有關(guān)聯(lián)，這與此前結果相吻合。
數據整合有望發(fā)現肥胖主調控開(kāi)關(guān)，并對其它代謝相關(guān)疾病進(jìn)行控制
根據上述這些結果，Gregg和Ferris表示冬眠動(dòng)物可能在某些機制方面發(fā)生了進(jìn)化，這使得它們能夠自主“關(guān)閉”某些與肥胖有關(guān)基因的活性，而非冬眠哺乳動(dòng)物不可以。
此外，研究人員還確定了多達364種既可以調節冬眠又可以控制肥胖的遺傳元件。Ferris說(shuō)：“在對數十萬(wàn)人基因組進(jìn)行研究后，我們得到的結果表明，肥胖以及肥胖綜合征性質(zhì)相關(guān)基因附近會(huì )富集冬眠加速區基因。”
此外研究人員還發(fā)現，冬眠動(dòng)物的pARs會(huì )改變保守調控蛋白結合位點(diǎn)的結構，這也提供了控制肥胖的候選基因通路。Ferris補充說(shuō)道：“因此，通過(guò)整合人類(lèi)和冬眠動(dòng)物的基因組數據，我們可以發(fā)現基因組中控制哺乳動(dòng)物肥胖的候選主調控開(kāi)關(guān)。”
研究人員目前正在使用特殊的基因編輯技術(shù)，在小鼠模型中測定這364種遺傳元件的作用。研究人員希望他們的發(fā)現不但可以幫助他們找到控制肥胖的方法，還可以對其他代謝機制有關(guān)疾病進(jìn)行控制。
Christopher Gregg說(shuō)道：“肥胖和新陳代謝會(huì )有影響許多其他不同疾病的風(fēng)險，所以這些基因組信息的發(fā)現很是令人振奮，它會(huì )為許多重要的、新的研究方向奠定基礎。大批新的衰老、癡呆以及新陳代謝綜合癥相關(guān)的研究項目正在涌現。”