冬眠听起来可能是一种极端的生活方式:动物会迅速增重,然后大幅减缓新陈代谢,以消耗储存的能量度过漫长而寒冷的几个月。
但尽管如此,冬眠对健康的影响却令人惊讶地好,以至于研究人员现在正在探索人类是否也携带了与熊、土拨鼠和其他冬眠动物相同的休眠基因开关,这些开关能让它们在不损害健康的情况下经历极端的生理变化。
在《科学》杂志上发表的两项配套研究中,来自犹他大学健康中心的研究团队发现了可能有助于人类变得更像冬眠动物的分子通路——至少在对健康和疾病预防最重要的方面。
冬眠与我们的新陈代谢
在第一项研究中,该团队调查了一个与冬眠相关的基因簇,以及它的调控如何影响新陈代谢。他们专注于一个被称为脂肪量和肥胖(FTO)位点(locus)的区域,该区域也存在于人类中。犹他大学健康中心教授、资深作者Chris Gregg在一次新闻发布会上解释说,值得注意的是,该区域是我们肥胖最强的遗传风险因素。
研究人员发现,冬眠动物特有的DNA区域可以调控FTO位点,上调或下调附近基因的活性,这很可能是为了支持冬眠前的快速增重,以及随后的长期禁食。
为了验证他们的理论,他们在小鼠(一种不自然冬眠的动物)中编辑了这些冬眠动物特有的DNA区域。结果是:新陈代谢和行为发生了类似冬眠动物的变化,包括体重调节、体温控制和觅食本能的改变。
共同作者Susan Steinwand在新闻声明中说:“当你敲除其中一个这样的元素——这个微小、看似无关紧要的DNA区域——数百个基因的活性都会发生变化。“这非常令人惊叹。”
冬眠动物的基因开关
在第二项研究中,研究人员探讨了冬眠动物如何调控大脑中的这些基因反应。他们专注于下丘脑,这是大脑中在调节新陈代谢方面起核心作用的一个区域。
通过分析禁食和进食小鼠的基因表达,并将其与冬眠物种的基因谱进行比较,他们确定了充当禁食反应协调者的关键基因。
该团队推测,经过漫长的进化过程,这些基因变成了基因“开关”,根据冬眠是否有利而开启或关闭。理论上,这些相同的开关有一天可以在人类身上用于治疗目的。
拥有新陈代谢的超级能力
所有这些都表明,人类的新陈代谢可能比冬眠动物的新陈代谢更为僵化,迫使我们持续消耗能量才能生存。但好消息是,我们可能已经拥有了新陈代谢灵活性的遗传框架;我们只是还没有学会如何获取它。
为什么我们想要这样做?尽管冬眠动物忍受着极端条件,但它们仍然保持着 remarkable 的健康。它们能逆转神经退行性疾病,在体重快速增加的情况下避免2型糖尿病,保持肌肉质量,并整体上更健康地衰老。
Gregg说:“通过理解基因组中这些与冬眠相关的机制,我们有可能找到干预和帮助治疗与衰老相关的疾病的策略。“如果这隐藏在我们已经拥有的基因组中,我们可以从冬眠动物那里学习来改善我们自身的健康。”
本文不提供医疗建议,仅供参考。
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