Kış uykusuna yatan memeliler, metabolizmalarını bu eşsiz, düşük enerjili duruma girdiklerinde ayarlamak için belirli genlere güvenirler. İnsanlar da aslında aynı kış uykusuyla ilgili DNA'yı taşırlar. Bilim insanları, bu özel DNA'dan yararlanmanın insanlardaki tıbbi durumları tedavi etmeye yardımcı olabileceğini belirtiyor.
Kış uykusu, "biyometrik olarak önemli bir dizi süper güç" sunuyor. Örneğin, yer sincapları kış uykusundan önce hızla kilo almak için tersine çevrilebilir insülin direnci geliştirebilirler. Bu durumun nasıl işlediğini daha iyi anlamak, tip 2 diyabetin karakteristiği olan insülin direnciyle mücadelede faydalı olabilir.
Kış uykusuna yatan hayvanlar ayrıca, kan akışındaki ani değişikliklerden kaynaklanabilecek hasara karşı sinir sistemlerini korurlar. Kış uykusundan uyandıklarında beyinleri kanla yeniden doldurulur. Bu durum, genellikle felç gibi hasara yol açabilir, ancak bu hayvanlar bu hasarı önlemenin yollarını geliştirmişlerdir.
Araştırmacılar, insanlardaki kış uykusuyla ilgili genlere erişim sağlayarak benzer faydalar elde etmeyi umuyorlar.
Kış Uykusu Genlerinin Bir "Merkezi"
Yapılan iki çalışmada, araştırmacılar kış uykusuyla ilgili genleri kontrol eden anahtar mekanizmaları belirlediler. Bu mekanizmaların kış uykusuna yatan ve yatmayan hayvanlar arasında nasıl farklılık gösterdiğini ortaya koydular. Laboratuvar deneylerinde ise bu mekanizmaların laboratuvar farelerindeki etkilerini incelediler.
Fareler kış uykusuna yatmasa da, en az altı saat aç kaldıktan sonra metabolizma, hareket ve vücut sıcaklığının azaldığı, genellikle bir günden az süren uyuşuk bir durum olan geçici baygınlık (torpor) durumuna girebilirler. Bu, fareleri bu etkileri incelemek için uygun bir genetik model haline getiriyor.
CRISPR adı verilen gen düzenleme tekniğini kullanarak, bilim insanları beş korunan kodlanmayan cis elementten (CRE) birini etkisiz hale getirerek (devre dışı bırakarak) fareler geliştirdiler. Bu CRE'ler, biyolojik işlevleri yerine getiren proteinleri kodlayan genleri kontrol eden kaldıraçlar olarak görev yaparlar.
Çalışmada hedeflenen CRE'ler, insanlarda da bulunan "yağ kütlesi ve obeziteyle ilgili lokus" veya FTO lokusu adı verilen bir gen kümesinin yakınında yer alır. Bu küme içinde bulunan gen varyantları, obezite ve ilgili durumlar için artan bir riskle ilişkilendirilmiştir. Genel olarak, FTO lokusunun metabolizmayı, enerji harcamasını ve vücut kütlesini kontrol etmede önemli olduğu bilinmektedir.
CRE'leri etkisiz hale getirerek, araştırmacılar farelerin kilo, metabolizma hızları ve yiyecek arama davranışlarını değiştirebildiler. Bazı değişiklikler kilo alımını hızlandırırken veya yavaşlatırken, diğerleri metabolizma hızını etkiledi ve bazıları ise farelerin geçici baygınlık sonrası vücut sıcaklıklarının ne kadar hızlı iyileştiğini etkiledi.
Bu bulgu "son derece umut verici", özellikle FTO lokusunun insan obezitesinde bilinen bir rolü olduğu göz önüne alındığında. Bir CRE'nin (E1 olarak adlandırılan) dişi farelerde devre dışı bırakılması, yüksek yağlı bir diyetle karşılaştırıldığında daha fazla kilo almalarına neden oldu. Farklı bir CRE'nin (E3 olarak adlandırılan) silinmesi ise hem erkek hem de dişi farelerin yiyecek arama davranışlarını değiştirdi.
Araştırmacılar, bu bulguların kış uykusuna yatan ve yatmayan hayvanlar arasında yiyecek arama ve karar verme süreçlerinde önemli farklılıklar olabileceğini ve keşfedilen CRE'lerin bu süreçlerde rol oynayabileceğini düşündürüyor.
Cevaplanması Gereken Bilinmeyenler
Çalışmanın yazarları, temel genlerin memeliler arasında çok fazla farklılık göstermemesi nedeniyle sonuçlarının insanlar için de geçerli olabileceğini belirtti. Genleri ne zaman, ne kadar süreyle ve hangi kombinasyonlarda açıp kapattıklarının türleri şekillendirdiğini ifade ediyorlar.
Ancak, bu çalışmaya dahil olmayan uzmanlar, bu değişikliklerin insan DNA'sına aynı şekilde aktarılmasının o kadar da basit olmadığını belirtiyorlar. İnsanlar, farelerin kullanıldığı bu çalışmaların nedeni olan açlıkla tetiklenen geçici baygınlık durumuna giremiyorlar. Gelecekteki çalışmaların, geçici baygınlık durumuna giremeyen hayvanları içermesi ve silinen CRE'lerin tüm olası etkilerini ortaya çıkarmaya odaklanması öneriliyor.
Farelerdeki geçici baygınlığın açlıkla tetiklendiği, ancak gerçek kış uykusunun hormonal ve mevsimsel değişiklikler ile iç saatler tarafından tetiklendiği de vurgulanıyor. Bu nedenle, çalışmada tanımlanan CRE'lerin ve genlerin açlığa yanıt veren metabolik bir "araç setinin" kritik parçaları olması muhtemel olsa da, kış uykusunu açıp kapatan bir "anahtar" olmayabilirler.
Buna rağmen, bir fare gibi ulaşılabilir bir modelde bu temel mekanizmaları ortaya çıkarmanın gelecekteki araştırmalar için değerli bir basamak taşı olduğu belirtiliyor.
Araştırmacılar, bazı değişikliklerin etkilerinin dişi farelerde neden erkek farelerden farklı olduğunu veya farelerde görülen yiyecek arama davranışı değişikliklerinin insanlarda nasıl ortaya çıkabileceği gibi hala bilinmeyen pek çok şey olduğunu vurguluyorlar. Ekip ayrıca, bir veya daha fazla kış uykusuyla bağlantılı CRE'yi aynı anda farelerde silerse ne olacağını da araştırmayı planlıyor.
Uzun vadede, bu gen aktivitesinin faydalarını (nöroproteksiyon gibi) hastaların gerçekte kış uykusuna yatmasına gerek kalmadan elde etmek için ilaçlarla insanlardaki "kış uykusu merkezi genlerinin" aktivitesini ayarlamanın mümkün olabileceğini düşünüyorlar.
