Ser un teleadicto humano puede aumentar en gran medida la acumulación de grasa, acelerar la aparición de los síntomas de diabetes tipo II, provocar una química sanguínea perjudicial y cambios cardiovasculares y, finalmente, provocar la muerte.
Sin embargo, los hibernadores grandes como los osos han evolucionado para adaptarse y revertir los estresores metabólicos similares a los que se enfrentan cada año antes y durante la hibernación para volverse esencialmente inmunes a estos efectos nocivos.
La nueva investigación genética basada en la secuenciación de ARN realizada en el Centro de Investigación, Educación y Conservación del Oso de la Universidad Estatal de Washington muestra que los grizzlies expresan una mayor cantidad de genes en preparación y durante la hibernación para hacer frente a tales estresores, que cualquier otra especie estudiada.
El superlativo de conmutación del rey del gen incluso es válido cuando uno corrige los diferentes tamaños de muestra utilizados en otros estudios de hibernación.
El trabajo se llevó a cabo en Pullman, Washington, hogar de la única población de osos grizzly cautivos con base universitaria en el mundo. Se publicó el 13 de septiembre en Biología de las comunicaciones , una publicación de Springer Nature. Los científicos de WSU hicieron una biopsia de tejido muscular, hepático y graso para el estudio.
Comienza con las maravillas de la hibernación
Durante siglos, la gente ha estado fascinada con varias especies que se sabe que hibernan. Los escritores de ciencia ficción describen fantásticos viajes espaciales y estados de hibernación empleados con humanos. Los comas inducidos médicamente en humanos los superan estados traumáticos o patológicos extraordinarios, los órganos se enfrían para el almacenamientoy transporte, y los científicos continúan preguntándose si la hibernación podría ser inducida como una herramienta terapéutica. Se ha estudiado una amplia variedad de especies, incluidas las que 'hibernan' en los meses más cálidos y las que hibernan en invierno y cuya temperatura corporal a veces puede bajara punto de congelarse. Pero no a los osos. Los osos parecen ser más como humanos.
A diferencia de lo que algunos suponen que es un sueño equivalente, la hibernación es un estado metabólico muy especializado que varía según la especie y el entorno donde hibernan. El mecanismo de hibernación en todas las especies estudiadas está controlado por su expresión génica.
"Los osos y otros hibernadores tienen ciclos de sueño y vigilia, pero estos difieren tanto en el tipo de sueño como en la frecuencia con que ocurren", dijo la profesora Heiko Jansen, autora principal del artículo.
Con los grizzlies, los detalles observables de la hibernación son asombrosos. Durante la hibernación durante casi cinco meses, los grizzlies solo mantienen una temperatura corporal ligeramente baja y esencialmente no comen, orinan ni defecan. Sin embargo, dan a luz y producen leche y todomientras que no pierden masa ósea o muscular significativa. En términos metabólicos, durante la hibernación son los recicladores finales de los productos de desecho que los mamíferos generalmente tienen que eliminar o sufrir con la toxicidad de su acumulación.
Los estudios realizados con humanos muestran que incluso tan poco como 24 horas de ayuno y confinamiento en una cama puede conducir a cambios medibles en la glucosa en la sangre y en la química y a la pérdida ósea y muscular. Sin embargo, los Grizzlies mantienen un nivel de glucosa en sangre casi normal durante la hibernación.Al disminuir su sensibilidad a la insulina, los osos pueden conservar la glucosa que producen.
Los estudios cardíacos de Grizzly realizados previamente en WSU muestran que durante la hibernación, la frecuencia cardíaca de los osos puede disminuir a 5 latidos por minuto, con un promedio de 12 a 15, mientras que la consistencia de su sangre se asemeja a la salsa espesa. Su corazón ahorra energía.esencialmente limitando su bombeo a dos de sus cuatro cámaras. Sin embargo, asusta a un oso pardo hibernando, y puede acelerar su corazón hasta 100 latidos por minuto en solo segundos.
Los Grizzlies han desarrollado este conjunto único de adaptaciones para sobrevivir a los inviernos ásperos cuando la comida escasea. Al hibernar, gastan poca energía y sobreviven, dan a luz y amamantan hasta que la comida vuelva a ser abundante.
La expresión génica en osos hibernando es notable
Si bien otros estudios en otras especies han analizado la expresión génica en los tejidos antes y durante la hibernación, el trabajo hasta ahora nunca se ha realizado con los grizzlies. Los resultados de WSU, aunque algo esperados, excedieron con creces el nivel de expresión genética diferente visto anteriormente.
"El número de genes expresados diferencialmente es sorprendente", dijo la profesora asociada de WSU, Joanna Kelley.
Mediante la secuenciación de ARN, el equipo analizó la hiperfagia [pronunciado HY-per-fay-gee-uh] y la hibernación posterior en seis osos. Hiperfagia significa el período justo antes de la hibernación cuando los osos comienzan a comer en exceso para almacenar energía en forma de grasaLos osos en esta época del año serían considerados obesos mórbidos según los estándares humanos.
Entre los descubrimientos fue que los tres tejidos estudiados tuvieron cambios dinámicos en la expresión génica que ocurrieron durante la hibernación. Quizás lo más importante, descubrieron que había un subconjunto de los mismos genes en los tres tejidos haciendo los mismos cambios al mismo tiempo.
La grasa es el tejido que alimenta la hibernación y probablemente orquesta la preservación de otros tejidos. Pero, a pesar de la ingesta de calorías y la acumulación de grasa, los osos no sufren los mismos efectos negativos que las personas. Además, invierten el proceso al activar y desactivar los genes.apagado según la temporada.
Ayunar a un oso durante la temporada activa como si fuera el momento de hibernar no hace que los mismos genes se enciendan y apaguen como lo haría a fines del otoño. Alimente a un oso en hibernación, y los genes tampoco pueden ser engañados;la hibernación continúa.
"Muchas personas asumieron que a medida que los osos pasan por la hiperfagia, la grasa simplemente se acumula y se queda allí como un depósito de combustible", explicó Jansen. "De hecho, nuestros estudios han demostrado que el tejido graso está lejos de ser inerte. La grasa es realmentemuy activo metabólicamente, impulsado por la expresión de más de 1000 genes únicos en la grasa durante la hibernación en comparación con el nivel de expresión observado durante las actividades estacionales normales.
"El papel de la grasa en el proceso general de hiperfagia e hibernación sigue siendo un área emocionante para seguir explorando"
Jansen continuó explicando que durante el período activo y la hiperfagia posterior, la expresión genética varió entre los tejidos estudiados. Si bien muchos genes en la grasa se expresaban de manera diferencial, no había genes expresados así en el tejido muscular y solo tres eranexpresado diferencialmente en el tejido hepático.
La expresión diferencial de genes también significa que los genes pueden estar regulados al alza oa la baja según el gen, como un panel de interruptores de luz encendidos o apagados. De los genes expresados en el tejido graso, más de 2000 estaban regulados al alza y aproximadamente 1800 estaban regulados negativamente enhibernación en comparación con la temporada activa.
"Ver los mismos conjuntos de genes en diferentes tejidos que se regulan al alza o a la baja que mejor sirven al animal al mismo tiempo sugiere que puede haber un mecanismo de control común para el proceso que hace que esta sea más una regulación 'a pedido'"Dijo Kelley
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Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Washington . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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