Способность спящих медведей регулировать инсулин связана с восемью белками

Кормление спящих медведей медом помогло исследователям из Университета штата Вашингтон (WSU) найти потенциальные генетические ключи к контролю инсулина у медведей. Это достижение может в конечном итоге привести к разработке лечения диабета у людей.

Ежегодно медведи набирают огромный вес, а затем месяцами почти не двигаются. У человека такое поведение привело бы к диабету, но не у медведей, чей организм может включать и выключать инсулинорезистентность почти как переключатель. В поисках секрета медведей ученые WSU наблюдали тысячи изменений в экспрессии генов во время спячки, но теперь исследовательская группа сузила поиск до восьми белков.

«Похоже, есть восемь белков, которые работают независимо или вместе, модулируя чувствительность и резистентность к инсулину, наблюдаемые у спящих медведей», — сказала Джоанна Келли, эволюционный генетик WSU и автор-корреспондент исследования, опубликованного в iScience. «У всех этих восьми белков есть гомологи у человека. Они не уникальны для медведей. Те же гены есть у людей, а это значит, что, возможно, существует прямая возможность для трансляции».

Исследовательская группа проанализировала изменения в культурах клеток медведя, которые подвергались воздействию сыворотки крови, взятой у гризли из Центра медведей WSU. И клетки, и сыворотка крови были взяты у медведей как в активный сезон, так и в сезон спячки, а также в период прерванной спячки, когда исследователи кормили медведей медовой водой.

В лаборатории исследователи комбинировали разные культуры клеток и сыворотки, например, культуру клеток из сезона спячки с сывороткой из активного сезона, чтобы проанализировать произошедшие генетические изменения.

Во всех комбинациях именно сыворотка из периода кормления в середине спячки помогла больше всего в идентификации ключевых белков.

«Кормление медведей всего две недели во время спячки позволило нам контролировать другие факторы, такие как продолжительность светового дня, температура, а также доступность пищи», — сказала Келли.

Медведи обычно встают и немного двигаются во время спячки, но обычно не едят, не мочатся и не испражняются. Исследователи использовали эти моменты пробуждения, чтобы предложить медведям медовую воду — одно из их любимых лакомств — в рамках другого исследования. Оно показало, что дополнительный сахар действительно нарушал их поведение во время спячки. Затем Келли и ее коллеги использовали образцы из этого периода для своего генетического анализа.

Когда исследователи нанесли сыворотку от медведей с прерванной спячкой на культуру клеток, взятых у медведей в обычной спячке, они обнаружили, что в этих клетках начали происходить изменения в активности генов, аналогичные изменениям в клетках активного сезона.

Далее команда планирует исследовать, как именно эти белки работают, чтобы обратить вспять инсулинорезистентность. Эти исследования в конечном итоге могут привести к разработке способов профилактики или лечения диабета у людей.

«Это шаг к лучшему пониманию того, что происходит на генетическом уровне, и к идентификации конкретных молекул, контролирующих инсулинорезистентность у медведей», — сказал Блэр Перри, соавтор исследования и научный сотрудник WSU.

Инструменты для понимания генетики становятся все более сложными. Недавно Келли, Перри и их коллеги опубликовали обновленную сборку генома бурого медведя, подвидом которого является гризли. Этот более полный, непрерывный геном может помочь получить еще лучшее представление о генетике медведей, включая то, как они управляют спячкой.

«Изучение разнообразия жизни вокруг нас и всех этих уникальных и странных адаптаций имеет внутреннюю ценность», — сказал Перри, который также изучал генетический состав змеиного яда. «Понимая геномную основу этих адаптаций, мы лучше понимаем, что мы разделяем с другими видами и что делает нас уникальными как людей».