Mengapa para ilmuwan mempelajari hibernasi untuk mengatasi obesitas
Banyak mamalia yang menambah berat badan dan menjadi resisten insulin selama musim gugur. Namun, perubahan ini mudah dibalik, dan mamalia tidak akan mengembangkan gejala yang tidak sehat lebih lanjut. Peneliti percaya bahwa penjelasan untuk ini terletak pada mekanisme yang terkait dengan hibernasi.
Kredit gambar: Kelelawar coklat kecil oleh Ann Froschauer / AS. Layanan Ikan dan Satwa Liar / melalui Wikimedia Commons
Para peneliti telah menyadari fakta bahwa beragam hewan memiliki "kekuatan super".
Secara khusus, kondisi yang sama yang memengaruhi manusia - beberapa di antaranya dapat mengancam nyawa - mungkin tidak memengaruhi hewan sama sekali.
Dua contoh tersebut adalah gajah dan paus, yang risiko kankernya hampir nol. Hewan lain tidak mungkin mengembangkan kondisi metabolisme seperti obesitas. Kenapa ini?
Peneliti Elliott Ferris dan Christopher Gregg, dari Universitas Utah di Salt Lake City, percaya bahwa hibernasi mungkin ada hubungannya dengan itu.
Banyak mamalia di seluruh dunia yang berhibernasi di musim dingin. Hibernasi ditandai dengan memasuki kondisi seperti tidur di mana suhu tubuh turun, pernapasan melambat, jantung berdetak lebih lambat, dan semua metabolisme lainnya (otomatis, proses fisiologis yang mengatur sendiri) melambat.
Hal ini memungkinkan hewan yang berhibernasi untuk bertahan hidup selama bulan-bulan musim dingin, ketika makanan menjadi langka dan kondisi kehidupan kurang bersahabat.
Seperti yang dicatat Ferris dan Gregg dalam makalah studi baru mereka di jurnal Laporan Sel, banyak hewan yang berhibernasi benar-benar menambah beban beratnya dalam proses hibernasi. Mereka juga menjadi resisten terhadap insulin.
Ini adalah dua aspek karakteristik obesitas. Namun, pada hewan yang berhibernasi, itu hanya berarti bahwa hewan tersebut dapat mengakses cadangan lemak tepat waktu selama bulan-bulan musim dingin.
Tidak seperti manusia yang mengalami obesitas, hibernator nantinya dapat dengan mudah menurunkan berat badan ekstra, dan tubuh mereka secara otomatis membalikkan resistensi insulin. Selain itu, tidak seperti manusia dengan obesitas, mamalia yang berhibernasi tidak mengembangkan hipertensi atau peradangan tingkat rendah, yang keduanya dapat menyebabkan masalah kesehatan lebih lanjut.
Untuk alasan ini, Ferris dan Gregg percaya bahwa beberapa mekanisme genetik yang terlibat dalam mengatur hibernasi juga dapat berperan dalam pengendalian obesitas.
Menghasilkan rahasia DNA tanpa kode
"Hibernator telah mengembangkan kemampuan luar biasa untuk mengontrol metabolisme mereka," jelas Gregg, seorang profesor di Departemen Neurologi & Anatomi di Universitas Utah.
“Metabolisme membentuk risiko untuk banyak penyakit yang berbeda, termasuk obesitas, diabetes tipe 2, kanker, dan penyakit Alzheimer,” tambahnya. “Kami percaya bahwa memahami bagian-bagian genom yang terkait dengan hibernasi akan membantu kami belajar mengendalikan risiko beberapa penyakit utama ini.”
“Kejutan besar dari studi baru kami adalah bahwa bagian penting dari genom ini tersembunyi dari kami dalam 98% genom yang tidak mengandung gen - kami biasa menyebutnya 'DNA sampah',” kata Gregg.
Untuk studi baru mereka, Gregg dan Ferris menganalisis genom empat spesies mamalia yang berhibernasi: tupai tanah tiga belas baris, kelelawar cokelat kecil, lemur tikus abu-abu, dan landak tenrec yang lebih rendah.
Saat membandingkan genom spesies ini, para peneliti menemukan bahwa mereka semua berevolusi - secara independen - serangkaian bagian DNA pendek yang disebut "wilayah percepatan paralel".
Wilayah yang dipercepat juga ada pada manusia, meskipun para ilmuwan sangat sedikit yang memahami tentang mereka. Apa yang para peneliti ketahui sejauh ini adalah bahwa daerah yang dipercepat menampilkan DNA tanpa kode, dan bahwa mereka tidak banyak berubah seiring evolusi mamalia selama berabad-abad.
Kecuali pada manusia, yaitu, di mana mereka tiba-tiba mulai berubah dan bergeser saat kita berpisah dari "sepupu" primata kita.
Setelah menganalisis data lebih lanjut, para peneliti menemukan bahwa daerah percepatan paralel tampak dekat dengan gen yang terkait dengan obesitas pada manusia.
Untuk memastikan hubungan antara daerah yang dipercepat dan gen yang berperan dalam pengendalian obesitas, Gregg dan Ferris kemudian menganalisis sekumpulan gen yang sangat spesifik: gen yang mendorong sindrom Prader-Willi, suatu kondisi genetik langka pada manusia.
Di antara gejala lainnya, kondisi ini ditandai dengan nafsu makan yang berlebihan, yang dapat menyebabkan penambahan berat badan yang tidak sehat dan obesitas.
Dalam melihat gen yang terkait dengan sindrom Prader-Willi, para peneliti menemukan bahwa gen ini terkait dengan lebih banyak daerah yang dipercepat hibernator jika dibandingkan dengan gen yang tidak berperan dalam kondisi genetik ini.
'Meletakkan dasar untuk penelitian baru'
Mengikuti hasil ini, Gregg dan Ferris sekarang menyarankan bahwa hewan yang berhibernasi mungkin telah mengembangkan mekanisme yang memungkinkan mereka untuk secara otomatis "mematikan" aktivitas gen tertentu yang terkait dengan obesitas. Ini tidak terjadi pada mamalia nonhibernating.
Para peneliti juga mengidentifikasi sebanyak 364 elemen genetik yang dapat membantu mengatur hibernasi dan mengontrol obesitas.
“Hasil kami menunjukkan bahwa daerah yang dipercepat hibernator diperkaya dekat gen yang terkait dengan obesitas dalam penelitian terhadap ratusan ribu orang, serta gen dekat yang terkait dengan bentuk sindrom obesitas,” kata Ferris.
“Oleh karena itu, dengan mengumpulkan data dari manusia dan hewan yang berhibernasi, kami dapat mengungkap sakelar pengaturan utama kandidat dalam genom untuk mengendalikan obesitas mamalia,” tambahnya.
Dengan menggunakan teknologi pengeditan gen khusus, para peneliti saat ini menguji peran 364 elemen genetik ini dalam model tikus. Mereka berharap temuan mereka pada akhirnya akan membantu mereka menemukan cara untuk mengendalikan tidak hanya obesitas, tetapi juga kondisi lain yang berkaitan dengan mekanisme metabolisme.
“Karena obesitas dan metabolisme membentuk risiko untuk begitu banyak penyakit yang berbeda, penemuan bagian-bagian genom ini adalah wawasan yang sangat menarik yang meletakkan dasar bagi banyak arah penelitian baru yang penting. Kami memiliki proyek baru yang muncul untuk penuaan, demensia, dan sindrom metabolik. "
Christopher Gregg
