Perché gli scienziati stanno studiando l'ibernazione per combattere l'obesità
Molti mammiferi aumentano di peso e diventano resistenti all'insulina durante la caduta. Tuttavia, questi cambiamenti sono facilmente reversibili ei mammiferi non svilupperanno ulteriori sintomi malsani. I ricercatori ritengono che la spiegazione di ciò risieda nei meccanismi associati all'ibernazione.
Credito immagine: piccolo pipistrello marrone di Ann Froschauer / Stati Uniti. Fish and Wildlife Service / tramite Wikimedia Commons
I ricercatori hanno riconosciuto il fatto che una vasta gamma di animali ha "superpoteri".
In particolare, le stesse condizioni che colpiscono gli esseri umani, alcune delle quali possono essere pericolose per la vita, potrebbero non influenzare affatto gli animali.
Due di questi esempi sono gli elefanti e le balene, il cui rischio di cancro è praticamente nullo. È improbabile che altri animali sviluppino condizioni metaboliche come l'obesità. Perchè è questo?
I ricercatori Elliott Ferris e Christopher Gregg, dell'Università dello Utah a Salt Lake City, ritengono che l'ibernazione possa avere qualcosa a che fare con questo.
Molti mammiferi in tutto il mondo vanno in letargo nella stagione fredda. L'ibernazione è caratterizzata dall'entrata in uno stato simile al sonno in cui la temperatura corporea scende, la respirazione rallenta, il cuore batte più lentamente e tutti gli altri processi fisiologici (automatizzati e autoregolatori) rallentano.
Ciò consente agli animali in letargo di sopravvivere durante i mesi invernali, quando il cibo scarseggia e le condizioni di vita meno amichevoli.
Come notano Ferris e Gregg nel loro nuovo documento di studio sulla rivista Rapporti sulle celle, molti animali in letargo hanno effettivamente messo su molto peso nell'accumulo di ibernazione. Diventano anche resistenti all'insulina.
Questi sono due aspetti caratteristici dell'obesità. Tuttavia, negli animali in letargo, significano solo che gli animali possono accedere a una riserva di grasso tempestiva durante i mesi invernali.
A differenza di quando gli esseri umani sviluppano l'obesità, gli ibernatori possono in seguito perdere facilmente il peso extra e i loro corpi invertono automaticamente la resistenza all'insulina. Inoltre, a differenza degli esseri umani con obesità, i mammiferi in letargo non sviluppano ipertensione o infiammazione di basso grado, entrambi i quali potrebbero portare a ulteriori problemi di salute.
Per questi motivi, Ferris e Gregg ritengono che alcuni meccanismi genetici coinvolti nella regolazione dell'ibernazione possano anche svolgere un ruolo nel controllo dell'obesità.
Produrre i segreti del DNA non codificante
"Gli ibernatori hanno sviluppato un'incredibile capacità di controllare il loro metabolismo", spiega Gregg, professore associato presso il Dipartimento di Neurologia e Anatomia dell'Università dello Utah.
"Il metabolismo determina i rischi per molte malattie diverse, tra cui l'obesità, il diabete di tipo 2, il cancro e il morbo di Alzheimer", aggiunge. "Riteniamo che la comprensione delle parti del genoma che sono collegate all'ibernazione ci aiuterà a imparare a controllare i rischi per alcune di queste principali malattie".
"Una grande sorpresa del nostro nuovo studio è che queste parti importanti del genoma ci sono state nascoste nel 98% del genoma che non contiene geni - lo chiamavamo 'DNA spazzatura'", afferma Gregg.
Per il loro nuovo studio, Gregg e Ferris hanno analizzato i genomi di quattro specie di mammiferi in letargo: lo scoiattolo terrestre a tredici linee, il piccolo pipistrello marrone, il lemure topo grigio e il riccio minore tenrec.
Confrontando i genomi di queste specie, i ricercatori hanno scoperto che tutte avevano sviluppato - su base indipendente - una serie di brevi sezioni di DNA chiamate "regioni accelerate parallele".
Le regioni accelerate esistono anche negli esseri umani, sebbene gli scienziati ne capiscano molto poco. Ciò che i ricercatori sanno finora è che le regioni accelerate presentano DNA non codificante e che non sono cambiate molto con l'evoluzione dei mammiferi nel corso dei secoli.
Tranne che negli esseri umani, cioè, in cui hanno improvvisamente iniziato a cambiare e spostarsi nel periodo in cui ci siamo separati dai nostri primati "cugini".
Dopo aver analizzato ulteriormente i dati, i ricercatori hanno notato che le regioni accelerate parallele appaiono vicine ai geni legati all'obesità negli esseri umani.
Per confermare il legame tra regioni accelerate e geni che svolgono un ruolo nel controllo dell'obesità, Gregg e Ferris hanno quindi analizzato un insieme molto specifico di geni: quelli che guidano la sindrome di Prader-Willi, una rara condizione genetica nell'uomo.
Tra gli altri sintomi, questa condizione è caratterizzata da un appetito eccessivo, che può portare a un aumento di peso malsano e all'obesità.
Osservando i geni legati alla sindrome di Prader-Willi, i ricercatori hanno scoperto che questi geni sono associati a più regioni accelerate dall'ibernazione rispetto ai geni che non hanno avuto un ruolo in questa condizione genetica.
"Gettare le basi per una nuova ricerca"
A seguito di questi risultati, Gregg e Ferris ora suggeriscono che gli animali in letargo potrebbero aver sviluppato meccanismi che consentono loro di "spegnere" automaticamente l'attività di alcuni geni associati all'obesità. Questo non è il caso dei mammiferi non inibitori.
I ricercatori hanno anche identificato ben 364 elementi genetici che possono aiutare sia a regolare l'ibernazione che a controllare l'obesità.
"I nostri risultati mostrano che le regioni accelerate dall'ibernazione sono arricchite vicino a geni legati all'obesità in studi su centinaia di migliaia di persone, così come vicino a geni legati a una forma sindromica di obesità", dice Ferris.
"Pertanto, riunendo i dati degli esseri umani e degli animali in letargo, siamo stati in grado di scoprire potenziali interruttori regolatori principali nel genoma per il controllo dell'obesità dei mammiferi", aggiunge.
Utilizzando una tecnologia di modifica genetica specializzata, i ricercatori stanno attualmente testando il ruolo di questi 364 elementi genetici nei modelli murini. Sperano che i loro risultati alla fine li aiuteranno a trovare un modo per controllare non solo l'obesità, ma anche altre condizioni legate ai meccanismi metabolici.
“Poiché l'obesità e il metabolismo determinano i rischi per così tante malattie diverse, la scoperta di queste parti del genoma è un'intuizione davvero entusiasmante che getta le basi per molte nuove importanti direzioni di ricerca. Abbiamo nuovi progetti emergenti per l'invecchiamento, la demenza e la sindrome metabolica ".
Christopher Gregg
