Het voeren van honing aan overwinterende beren hielp onderzoekers van de Washington State University om de potentiële genetische sleutels te vinden voor de insulinecontrole van de beren, een vooruitgang die uiteindelijk zou kunnen leiden tot een behandeling voor menselijke diabetes.

Elk jaar komen beren enorm aan in gewicht, waarna ze maandenlang nauwelijks bewegen, gedrag dat diabetes zou betekenen bij mensen, maar niet voor beren wiens lichaam de insulineresistentie bijna als een schakelaar kan in- en uitschakelen. In de jacht op het geheim van de beren observeerden wetenschappers van WSU duizenden veranderingen in genexpressie tijdens de winterslaap, maar nu heeft een onderzoeksteam dat teruggebracht tot acht eiwitten.

"Er lijken acht eiwitten te zijn die onafhankelijk of samen werken om de insulinegevoeligheid en -resistentie die wordt waargenomen bij winterslaap te moduleren", zegt Joanna Kelley, een evolutionair geneticus van de WSU en corresponderend auteur van de studie gepubliceerd in iScience ik> . "Al deze acht eiwitten hebben menselijke homologen. Ze zijn niet uniek voor beren. Dezelfde genen zitten in mensen, dus dat betekent dat er misschien een directe mogelijkheid voor vertaling is."

Het onderzoeksteam analyseerde veranderingen in berencelculturen die werden blootgesteld aan bloedserum afkomstig van grizzlyberen die gehuisvest waren in het WSU Bear Center. Zowel de cellen als het bloedserum zijn afkomstig van de beren tijdens actieve seizoenen en winterslaap, evenals van een onderbroken winterslaap waarin onderzoekers de beren honingwater gaven.

In het lab combineerden de onderzoekers verschillende celculturen en serums, zoals een celcultuur uit een winterslaapseizoen met serum uit het actieve seizoen, om de genetische veranderingen die zich voordeden te analyseren.

Door alle combinaties was het het serum uit de voedingsperiode halverwege de winterslaap dat het meest hielp bij het identificeren van de belangrijkste eiwitten.

"Door de beren tijdens de winterslaap slechts twee weken te voeren, konden we andere zaken regelen, zoals daglengte en temperatuur en voedselbeschikbaarheid," zei Kelley.

Beren staan ​​meestal op en bewegen een beetje tijdens de winterslaap, maar ze eten, plassen of poepen meestal niet. De onderzoekers gebruikten deze wakkere momenten om de beren honingwater aan te bieden, een van hun favoriete lekkernijen, als onderdeel van een ander onderzoek, waaruit bleek dat de extra suiker hun winterslaapgedrag verstoorde. Kelley en haar collega's gebruikten vervolgens de monsters uit die onderzoeksperiode om hun genetische analyse uit te voeren.

Toen de onderzoekers het serum van de verstoorde winterslaap op een celcultuur van beren die regelmatig in winterslaap waren, stopten, ontdekten ze dat die cellen veranderingen in genactiviteit begonnen te vertonen die vergelijkbaar waren met die van actieve seizoenscellen.

Vervolgens is het team van plan te onderzoeken hoe die eiwitten specifiek werken om de insulineresistentie om te keren, onderzoek dat uiteindelijk zou kunnen leiden tot de ontwikkeling van manieren om diabetes bij de mens te voorkomen of te behandelen.

"Dit is een vooruitgang in de richting van een beter begrip van wat er op genetisch niveau gebeurt en het identificeren van specifieke moleculen die de insulineresistentie bij beren beheersen", zegt Blair Perry, de co-eerste auteur van de studie en een postdoctoraal onderzoeker van de WSU.

De hulpmiddelen voor het begrijpen van genetica worden steeds geavanceerder en onlangs publiceerden Kelley, Perry en hun collega's een bijgewerkte genoomassemblage voor bruine beren, waarvan grizzlyberen een ondersoort zijn. Dit meer complete, aaneengesloten genoom kan helpen om nog beter inzicht te krijgen in de berengenetica, inclusief hoe ze de winterslaap beheren.

"Er is inherente waarde aan het bestuderen van de diversiteit van het leven om ons heen en al deze unieke en vreemde aanpassingen die zijn ontstaan", zei Perry, die ook de genetische samenstelling van slangengif heeft bestudeerd. "Door de genomische basis van deze aanpassingen te begrijpen, krijgen we een beter begrip van wat we delen met andere soorten en wat ons uniek maakt als mens."

Andere onderzoekers van deze studie zijn co-eerste auteur Michael Saxton samen met co-auteurs Brandon Evans Hutzenbiler, Shawn Trojahn, Alexia Gee, Anthony Brown, Omar Cornejo, Charles Robbins en Heiko Jansen allemaal van WSU evenals Michael MacCoss, Gennifer Merrihew en Jea Park van de Universiteit van Washington. + Verder verkennen

Beren hebben winterslaapkracht in hun bloed, maar identiteit van 'superheld'-componenten nog steeds een mysterie