Estudiar la hibernación para entender la obesidad

Para enfrentarse a las fuertes condiciones adversas del invierno algunas especies de mamíferos reducen su temperatura corporal y su actividad metabólica en un proceso conocido como hibernación. Una de las estrategias de estos mamíferos para sobrevivir al largo periodo de hibernación es acumular grasa corporal, una acción poco saludable y cercana a la obesidad, que proporcionará la energía necesaria para hacer frente al duermevela y al ayuno.

A partir del estudio de diferentes especies diferentes de mamíferos que hibernan y no hibernan un equipo de investigadores de la Universidad de Utah ha identificado algunos de los elementos del programa genético de la hibernación que podrían ser relevantes para el estudio de las bases genéticas de la obesidad.

La entrada y salida de la hibernación requieren que los animales controlen de forma precisa su metabolismo y lo adapten a cada estación. Para ello, necesitan un programa genético que garantice que los genes implicados se expresen en el momento y en la cantidad necesarios. Para identificar parte de este programa, los investigadores analizaron el genoma de cuatro especies que han evolucionado de forma separada hacia utilizar la hibernación como estrategia para hacer frente al invierno, en paralelo con los genomas de otros mamíferos que no hibernan, como el elefante o el ser humano.

“Los hibernantes han evolucionado hacia una increíble capacidad para controlar su metabolismo”, señala Christopher Gregg, profesor asociado en el Departamento de Neurología y Anatomía de la Universidad de Utah, y uno de los autores del trabajo. “El metabolismo moldea los riesgos de muchas enfermedades diferentes, como la obesidad, la diabetes tipo 2, el cáncer o la enfermedad de Alzheimer. Creemos que entender las partes del genoma que están ligadas a la hibernación nos ayudará a aprender a controlar los riesgos para algunas de estas importantes enfermedades”. El investigador destaca que la principal sorpresa del estudio ha sido encontrar que las partes del genoma implicadas en la hibernación se localizan en la región del genoma que no codifica proteínas.

A partir de diversas aproximaciones bioinformáticas genómicas, los investigadores identificaron regiones no codificantes conservadas en los genomas de las diferentes especies que muestran señales de evolución acelerada en los mamíferos que hibernan. Estas regiones del genoma se encuentran predominantemente cerca de genes que confieren susceptibilidad a la obesidad en humanos, entre ellos el gen FTO.

Concretamente, las señales de evolución acelerada se encuentran en regiones de unión de proteínas que intervienen en la regulación de la expresión génica, regiones que los investigadores consideran puntos de regulación candidatos a intervenir en la obesidad humana.

Para reforzar la conexión de la hibernación con la obesidad, los investigadores analizaron cómo se expresan los genes de pacientes con Síndrome de Prader Willi (en el que uno de los síntomas más representativos es la obesidad y pérdida del control del apetito) y personas control en el hipotálamo. Esta región cerebral regula, entre otras funciones, el control del peso y el comportamiento respecto a la ingesta de alimentos. En este caso, los investigadores encontraron que los genes implicados en el síndrome de Prader Willi también muestran un enriquecimiento en regiones de evolución acelerada asociadas a la hibernación.

A partir de los resultados obtenidos, los investigadores plantean que los animales que hibernan han desarrollado mecanismos para inactivar los elementos reguladores del genoma que controlan la actividad de los genes relacionados con la obesidad.

“Nuestros resultados muestran que las regiones aceleradas presentes en los animales que hibernan están enriquecidas cerca de genes relacionados con la obesidad en estudios de cientos de miles de personas así como cerca de genes asociados a una forma sindrómica de obesidad”, destaca Elliot Ferris, investigador en el laboratorio de Gregg y autor del trabajo. “Por lo tanto, uniendo los datos de humanos y animales que hibernan fuimos capaces de revelar interruptores candidatos a maestros de la regulación en el genoma que controlen la obesidad en mamíferos”.

Referencia: Ferris E, et al. Parallel Accelerated Evolution in Distant Hibernators Reveals Candidate Cis Elements and Genetic Circuits Regulating Mammalian Obesity. Cell Reports. 2019. Doi: https://doi.org/10.1016/j.celrep.2019.10.102

Fuente: Hibernating mammals arouse hope for genetic solutions to obesity, metabolic diseases. https://www.eurekalert.org/pub_releases/2019-11/uouh-hma112119.php