Tại sao các nhà khoa học đang nghiên cứu chế độ ngủ đông để giải quyết bệnh béo phì
Nhiều loài động vật có vú tăng cân và trở nên kháng insulin trong mùa thu. Tuy nhiên, những thay đổi này có thể dễ dàng đảo ngược và động vật có vú sẽ không phát triển thêm bất kỳ triệu chứng không lành mạnh nào nữa. Các nhà nghiên cứu tin rằng lời giải thích cho điều này nằm ở các cơ chế liên quan đến quá trình ngủ đông.
Tín dụng hình ảnh: Chú dơi nâu nhỏ của Ann Froschauer / U.S. Dịch vụ Cá và Động vật Hoang dã / qua Wikimedia Commons
Các nhà nghiên cứu đã nhận ra thực tế là rất nhiều loài động vật có “siêu năng lực”.
Cụ thể, các điều kiện tương tự ảnh hưởng đến con người - một số có thể đe dọa tính mạng - có thể không ảnh hưởng đến động vật chút nào.
Hai ví dụ như vậy là voi và cá voi, chúng thực tế có nguy cơ ung thư bằng không. Các động vật khác không có khả năng phát triển các tình trạng trao đổi chất như béo phì. Tại sao thế này?
Các nhà nghiên cứu Elliott Ferris và Christopher Gregg, từ Đại học Utah ở Thành phố Salt Lake, tin rằng ngủ đông có thể liên quan đến nó.
Nhiều loài động vật có vú trên thế giới ngủ đông vào mùa lạnh. Ngủ đông được đặc trưng bởi bước vào trạng thái giống như ngủ, trong đó nhiệt độ cơ thể giảm xuống, nhịp thở chậm lại, tim đập chậm hơn và tất cả các quá trình trao đổi chất khác (các quá trình sinh lý tự động, tự điều chỉnh) cũng chậm lại.
Điều này cho phép động vật ngủ đông có thể tồn tại trong những tháng mùa đông, khi thức ăn trở nên khan hiếm và điều kiện sống kém thân thiện hơn.
Khi Ferris và Gregg ghi chú trong bài báo nghiên cứu mới của họ trên tạp chí Báo cáo di động, nhiều động vật ngủ đông thực sự tạo ra rất nhiều trọng lượng trong quá trình tích tụ để ngủ đông. Chúng cũng trở nên kháng insulin.
Đây là hai khía cạnh đặc trưng của bệnh béo phì. Tuy nhiên, ở động vật ngủ đông, chúng chỉ có nghĩa là động vật có thể tiếp cận nguồn dự trữ chất béo kịp thời trong những tháng mùa đông.
Không giống như khi con người phát triển chứng béo phì, những người ngủ đông sau này có thể dễ dàng giảm cân thêm và cơ thể của họ tự động đảo ngược tình trạng kháng insulin. Ngoài ra, không giống như con người bị béo phì, động vật có vú ngủ đông không bị tăng huyết áp hoặc viêm mức độ thấp, cả hai đều có thể dẫn đến những lo ngại về sức khỏe.
Vì những lý do này, Ferris và Gregg tin rằng một số cơ chế di truyền liên quan đến việc điều chỉnh quá trình ngủ đông cũng có thể đóng một vai trò trong việc kiểm soát béo phì.
Vén màn bí mật của DNA không mã hóa
“Những người ngủ đông đã phát triển một khả năng đáng kinh ngạc để kiểm soát sự trao đổi chất của họ,” Gregg, một phó giáo sư tại Khoa Thần kinh & Giải phẫu tại Đại học Utah, giải thích.
Ông cho biết thêm: “Sự trao đổi chất định hình nguy cơ đối với nhiều bệnh khác nhau, bao gồm béo phì, tiểu đường loại 2, ung thư và bệnh Alzheimer. “Chúng tôi tin rằng hiểu được các bộ phận của bộ gen có liên quan đến quá trình ngủ đông sẽ giúp chúng tôi học cách kiểm soát rủi ro đối với một số bệnh chính này.”
Gregg cho biết: “Một điều ngạc nhiên lớn từ nghiên cứu mới của chúng tôi là những phần quan trọng này của bộ gen đã bị chúng tôi che giấu trong 98% bộ gen không chứa gen - chúng tôi thường gọi nó là‘ DNA rác ’.
Đối với nghiên cứu mới của họ, Gregg và Ferris đã phân tích bộ gen của bốn loài động vật có vú ngủ đông: sóc đất mười ba lớp, dơi nâu nhỏ, vượn cáo chuột xám và nhím nhỏ tenrec.
Khi so sánh bộ gen của những loài này, các nhà nghiên cứu nhận thấy rằng tất cả chúng đều đã tiến hóa - trên cơ sở độc lập - một loạt các đoạn DNA ngắn được gọi là “các vùng tăng tốc song song”.
Các vùng tăng tốc cũng tồn tại ở con người, mặc dù các nhà khoa học hiểu rất ít về chúng. Những gì các nhà nghiên cứu biết cho đến nay là các vùng tăng tốc có DNA không mã hóa và chúng không thay đổi nhiều khi động vật có vú tiến hóa qua các thời đại.
Ngoại trừ ở con người, tức là họ đột nhiên bắt đầu thay đổi và thay đổi vào khoảng thời gian mà chúng ta tách khỏi “anh em họ” linh trưởng của mình.
Sau khi phân tích thêm dữ liệu, các nhà nghiên cứu nhận thấy rằng các vùng gia tốc song song xuất hiện gần với các gen liên quan đến bệnh béo phì ở người.
Để xác nhận mối liên hệ giữa các vùng tăng tốc và các gen đóng vai trò trong việc kiểm soát béo phì, Gregg và Ferris sau đó đã phân tích một bộ gen rất cụ thể: những gen gây ra hội chứng Prader-Willi, một tình trạng di truyền hiếm gặp ở người.
Trong số các triệu chứng khác, tình trạng này được đặc trưng bởi cảm giác thèm ăn quá mức, có thể dẫn đến tăng cân và béo phì vô ích.
Khi xem xét các gen liên quan đến hội chứng Prader-Willi, các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra rằng những gen này có liên quan đến nhiều vùng ngủ đông nhanh hơn khi so sánh với các gen không đóng vai trò trong tình trạng di truyền này.
'Đặt nền móng cho nghiên cứu mới'
Sau những kết quả này, Gregg và Ferris giờ đây cho rằng động vật ngủ đông có thể đã tiến hóa các cơ chế cho phép chúng tự động "tắt" hoạt động của một số gen liên quan đến bệnh béo phì. Đây không phải là trường hợp của động vật có vú không ngủ đông.
Các nhà điều tra cũng xác định có tới 364 yếu tố di truyền có thể giúp điều chỉnh quá trình ngủ đông và kiểm soát béo phì.
Ferris cho biết: “Kết quả của chúng tôi cho thấy rằng các vùng tăng tốc của người ngủ đông được làm giàu gần các gen liên quan đến béo phì trong các nghiên cứu trên hàng trăm nghìn người, cũng như gần các gen liên quan đến một dạng hội chứng của bệnh béo phì,” Ferris nói.
Ông cho biết thêm: “Do đó, bằng cách tập hợp dữ liệu từ con người và động vật ngủ đông, chúng tôi có thể phát hiện ra các công tắc quy định ứng viên chính trong bộ gen để kiểm soát chứng béo phì ở động vật có vú.
Sử dụng công nghệ chỉnh sửa gen chuyên biệt, các nhà nghiên cứu hiện đang kiểm tra vai trò của 364 yếu tố di truyền này trong các mô hình chuột. Họ hy vọng rằng những phát hiện của họ cuối cùng sẽ giúp họ tìm ra cách kiểm soát không chỉ bệnh béo phì mà còn cả các tình trạng khác liên quan đến cơ chế trao đổi chất.
“Vì béo phì và sự trao đổi chất hình thành nên nguy cơ đối với rất nhiều bệnh khác nhau, nên việc phát hiện ra các bộ phận này của bộ gen là một hiểu biết thực sự thú vị đặt nền móng cho nhiều hướng nghiên cứu mới quan trọng. Chúng tôi đang có những dự án mới về lão hóa, sa sút trí tuệ và hội chứng chuyển hóa. ”
Christopher Gregg
