בעלי חיים שמצב שינה הם עמידים להפליא. הם יכולים לבלות חודשים ללא מזון או מים, שרירים מסרבים להתנוונות, טמפרטורת הגוף יורדת כמעט לקפוא כאשר חילוף החומרים שלהם ופעילות המוח שלהם איטים לזחילה. כאשר הם יוצאים ממצב שינה, הם מתאוששים משינויים בריאותיים מסוכנים הדומים לאלה שנראו בסוכרת מסוג 2, מחלת אלצהיימר ושבץ מוחי.
מחקרים גנטיים חדשים מראים כי מעצמות העל של בעלי החיים של בעלי החיים יכולים להיות מוסתרים ב- DNA שלנו-ומספקים רמזים כיצד לפתוח אותם, ולפתוח את הדלת ליום אחד פיתוח טיפולים שיכולים להפוך את התנוונות העצבים והסוכרת.
שני מחקרים המתארים את התוצאות מתפרסמים ב מַדָע.
הגנטיקה של חילוף החומרים והשמנת יתר
החוקרים מצאו כי אשכול גנים שנקרא "מסת השומן והשמנת יתר (FTO)" באופן מסקרן, לבני אדם יש גנים אלה גַם. "מה שמדהים באזור זה הוא שמדובר בגורם הסיכון הגנטי החזק ביותר להשמנה אנושית", אומר כריס גרג, PhD, פרופסור לנוירוביולוגיה, אנטומיה וגנטיקה אנושית באוניברסיטת יוטה בריאות ומחבר בכיר למחקרים. אולם נראה כי Hibernators מסוגלים להשתמש בגנים במתחם ה- FTO בדרכים חדשות לטובתם.
הצוות זיהה אזורי DNA הספציפיים ל- Hibernator שנמצאים בקרבת לוקוס ה- FTO וזה מווסת את פעילותם של גנים שכנים, מכוונן אותם למעלה או למטה. החוקרים משערים כי ההתאמה פעילותם של גנים שכנים, כולל אלה שבמקום ה- FTO או בסמוך לה, מאפשרת להייברטורים לארוז על הקילוגרמים לפני שהם מתמקמים בחורף, ואז להשתמש לאט לאט לשמורות השומן שלהם לאנרגיה לאורך כל שינה.
אכן, האזורים הרגולטוריים הספציפיים להברנאטור מחוץ למתחם ה- FTO נראה מכריע לחילוף החומרים לצבוט. כאשר החוקרים הוטלו את אותם אזורים ספציפיים להברנט בעכברים, הם ראו שינויים במשקל העכברים ובמטבוליזם של העכברים. מוטציות מסוימות הוצאו או האטו את העלייה במשקל בתנאים תזונתיים ספציפיים; אחרים השפיעו על היכולת לשחזר את טמפרטורת הגוף לאחר מצב דמוי שינה או קצב חילוף החומרים הכללי מכוון למעלה או למטה.
באופן מסקרן, אזורי ה- DNA הספציפיים להברנאטור החוקרים זיהו לא היו גנים עצמם. במקום זאת, האזורים היו רצפי DNA המגעים עם הגנים הסמוכים ומפנים את הביטוי שלהם למעלה או למטה, כמו מנצח תזמורת מכוונן את הכרך של מוזיקאים רבים. משמעות הדבר היא כי מוטלת אזור ספציפי לשידור שינה יש השפעות רחבות היקף המשתרעות הרבה מעבר למתחם ה- FTO, מסבירה סוזן שטיינוואנד, מדענית המחקר בנוירוביולוגיה ואנטומיה ב- U של U Health ו- First Super באחד המחקרים. "כשאתה מפיל את אחד האלמנטים האלה-אזור DNA זעיר, לכאורה, לא חשוב,-הפעילות של מאות גנים משתנה", היא אומרת. "זה די מדהים."
החוקרים אומרים כי הבנת הגמישות המטבולית של Hibernators עלולה להוביל לטיפולים טובים יותר להפרעות מטבוליות אנושיות כמו סוכרת מסוג 2.
אם היינו יכולים לווסת את הגנים שלנו קצת יותר כמו Hibernators, אולי נוכל להתגבר על סוכרת מסוג 2 באותה צורה שבה היברטור חוזר ממצב שינה חזרה למצב מטבולי רגיל. "
אליוט פריס, מ.ס
חשיפת ויסות השינה
מציאת האזורים הגנטיים שעשויים לאפשר שינה היא בעיה הדומה לחפירת מחטים מערימת חציר DNA מסיבית. כדי לצמצם את האזורים המעורבים, החוקרים השתמשו במספר טכנולוגיות גנום שלמות עצמאיות כדי לשאול אילו אזורים עשויים להיות רלוונטיים למצב שינה. לאחר מכן, הם התחילו לחפש חפיפה בין התוצאות מכל טכניקה.
ראשית, הם חיפשו רצפי DNA שרוב היונקים חולקים אך לאחרונה השתנו בהיברטורים. "אם אזור לא משתנה הרבה ממינים למינים במשך למעלה ממאה מיליון שנה, אך אז משתנה במהירות ובדרמטית בשני יונקים מתרוצצים, אז אנו חושבים שזה מצביע עלינו למשהו שחשוב לשינה, באופן ספציפי", אומר פריס.
כדי להבין את התהליכים הביולוגיים העומדים בבסיס שינה, החוקרים בדקו וזיהו גנים המופיעים או למטה במהלך צום בעכברים, מה שמעורר שינויים מטבוליים הדומים לשרעת שינה. בשלב הבא הם מצאו את הגנים הפועלים כרכזים מרכזיים, או "רכזות", של שינויים אלה הנגרמים על ידי צום בפעילות הגנים.
נראה כי רבים מאזורי ה- DNA שהשתנו לאחרונה ב- Hibernators היו מקיימים אינטראקציה עם גני הרכזת המרכזיים המתאמים המרכזיים הללו. מסיבה זו, החוקרים צופים כי התפתחות שינה מצריכה שינויים ספציפיים בבקרות הגנים של הרכזת. בקרות אלה כוללות רשימה קצרה של אלמנטים של DNA שהם דרכים לחקירה עתידית.
מעוררת פוטנציאל אנושי
נראה כי מרבית השינויים הקשורים למצב של Hibernator בגנום "שוברים" את הפונקציה של חתיכות DNA ספציפיות, במקום להעניק פונקציה חדשה. זה רומז כי ייתכן ששיבורים איבדו אילוצים שאחרת ימנעו גמישות קיצונית ביכולת לשלוט במטבוליזם. במילים אחרות, יתכן ש"תרמוסטט "האנושי נעול למגוון צר של צריכת אנרגיה רציפה. עבור Hibernates, המנעול הזה עשוי להיעלם.
שינים יכולים להפוך את התנוונות העצבים, להימנע מניוון שרירים, להישאר בריאים למרות תנודות משקל מאסיביות ולהראות שיפור הזדקנות ואורך חיים. החוקרים חושבים שהממצאים שלהם מראים שבני אדם עשויים כבר להיות עם הקוד הגנטי הדרוש כדי לקבל מעצמות-על דמויי שינהור דומים-אם נוכל לעקוף כמה מהמתגים המטבוליים שלנו.
"לבני אדם כבר יש את המסגרת הגנטית", אומר שטיינוואנד. "אנחנו רק צריכים לזהות את מתגי הבקרה עבור תכונות היבטור אלה." על ידי לימוד כיצד, החוקרים יכולים לעזור להעניק חוסן דומה לבני אדם.
גרג אומר כי "יש פוטנציאל הזדמנות בהבנה של המנגנונים הקשורים למצב שינה אלה בגנום כדי למצוא אסטרטגיות להתערב ולעזור במחלות הקשורות לגיל". "אם זה מוסתר בגנום שכבר יש לנו, היינו יכולים ללמוד מהיברטורים כדי לשפר את הבריאות שלנו."
התוצאות מתפרסמות ב מַדָע כ"הסכמים ללא קידוד ללא קידוד הקשורים למצב של שינה מווסתים התאמות מטבוליות והתנהגותיות בעכברים "ו"התכנסות גנומית ביונקים שינה מבהירים את הגנטיקה של ויסות מטבולי בהיפותלמוס."
המחקר נתמך על ידי המכונים הלאומיים לבריאות (מענק מספר T32HG008962), כולל גם המכון הלאומי להזדקנות (מספרי מענקים R01AG064013 ו- RF1AG0777201), המכון הלאומי לבריאות הנפש (מענק R01MH109577), הספרייה הלאומית של הרפואה (Grant of T15124. תוכן הוא רק באחריות הכותבים ואינו בהכרח מייצג את השקפותיהם הרשמיות של מכוני הבריאות הלאומיים.
הצהרת ניגוד עניינים: כריס גרג הוא מייסד משותף, יועץ ו/או יש לו אינטרסים כספיים ב- Storyline Health Inc., Depoiq Inc., Primordial AI Inc., ו- Rubicon AI Inc.; אליוט פריס הוא יועץ עם אינטרסים פיננסיים ב- Primordial AI Inc.; ג'ארד אמרי הוא עובד עם אינטרסים פיננסיים ב- Storyline Health Inc.
