Apesar de acumular grandes quantidades de gordura antes da hibernação, os ursos pardos não experimentam as complicações de saúde exibidas por pessoas com obesidade. Os pesquisadores esperam alavancar o conhecimento adquirido examinando a fisiologia do animal para criar novas terapias para tratar pacientes com distúrbios metabólicos.
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Quando Heiko Jansen Juntou -se à Faculdade de Medicina Veterinária da Universidade Estadual de Washington (WSU), ele pretendia continuar seu trabalho na investigação das mudanças sazonais no cérebro de ovelhas que regulam seus ciclos reprodutivos anuais. No entanto, uma oportunidade acidental de examinar o cérebro de um urso pardo redirecionou seu foco de pesquisa. Agora, a equipe de Jansen nos estudos do WSU Bear Research, Education and Conservation Center oferece fisiologia durante a hibernação para obter mais informações sobre a saúde e a doença humana.
Ao examinar como os ursos pardos regulam o metabolismo e a sensibilidade à insulina durante a hibernação, Heiko Jansen e sua equipe esperam entender melhor as doenças humanas.
Faculdade de Medicina Veterinária da Universidade Estadual de Washington
Como o estudo da fisiologia do urso contribui para a compreensão e tratamento de doenças humanas?
Os ursos pardos passam por mudanças metabólicas sazonais. Comparados à estação ativa, os ursos diminuem sua taxa metabólica em aproximadamente 75 % durante a hibernação. Acho que analisar como os animais facilitam essas alterações podem melhorar a compreensão dos cientistas de algumas doenças humanas e ajudar a descobrir possíveis opções de tratamento. Por exemplo, se pudéssemos encontrar uma abordagem que aumente a taxa metabólica em humanos, poderíamos aplicar essa terapia a pacientes com distúrbios metabólicos, como o diabetes tipo 2.
Além disso, os ursos acumulam uma quantidade considerável de gordura ao se preparar para a hibernação. Mas os animais não exibem as características patológicas observadas em humanos com obesidade, mesmo que os animais se tornem resistente à insulina Durante a hibernação.1 Ao contrário de pessoas com diabetes tipo 2, os ursos pardos podem reverter essa resistência na estação ativa. Usando a cultura de células, determinamos que os adipócitos coletados dos ursos de hibernação se tornam sensíveis à insulina quando cultivados no soro de urso obtidos durante a estação ativa. Isso indica que existem fatores circulantes que se ressetam as células à insulina. Ainda estamos rastreando no nível celular o que genes e proteínas são responsáveis por fazer essa transição e descobrimos milhares de genes candidatos e várias proteínas potenciais circulantes.2
Como os ursos pardos se comparam a modelos animais mais tradicionais?
Durante a hibernação, os ursos não diminuem sua temperatura corporal tão drasticamente quanto os hibernadores de roedores, como marmotas e esquilos no solo. Essa é uma vantagem para nós, pois os ursos experimentam temperaturas corporais mais semelhantes às dos seres humanos. Consequentemente, acho que os ursos são um modelo mais tratável para traduzir nossas descobertas para os seres humanos.
Devido ao seu tamanho grande, os ursos também nos fornecem amostras amplas de sangue e tecido. Os ursos pardos no WSU Bear Center fornecem voluntariamente o sangue e os recompensamos com mel como um reforço positivo. Além disso, adquirimos o tecido adiposo, fígado e muscular através de biópsias anestesiadas.
No entanto, temos apenas 11 ursos na instalação. Como resultado, temos muito menos flexibilidade em termos de projeto experimental em comparação aos pesquisadores usando ratos ou ratos. Minha equipe se orgulha de construir experimentos muito cuidadosamente projetados para obter dados estatisticamente viáveis.
Como você estuda células de urso durante a hibernação?
Minha equipe coleciona adiposo e amostras de sangue dos ursos pardos durante a estação ativa e a hibernação.3 Em seguida, criamos os pré-adipócitos e mantemos o soro separado em armazenamento ultra-frio. Ao executar um ensaio, expandimos as células e induzimos sua diferenciação em adipócitos na presença do soro. Ao congelar as células, não precisamos realizar procedimentos invasivos nos animais continuamente. Além disso, essa configuração nos permite comparar diretamente as células das duas estações do mesmo experimento, incluindo o exame de diferenças nos adipócitos ‘ Taxas de consumo de oxigênio e acidificação extracelular ou expressão gênica.4,5
Quais são seus objetivos de longo prazo para esta pesquisa?
Quando iniciamos esse trabalho há 10 anos, pensamos que, uma vez identificamos esses sensibilizadores de insulina, poderíamos potencialmente criar novas abordagens terapêuticas para tratar o diabetes e obesidade tipo 2. Atualmente, o desenvolvimento de medicamentos peptídeos-1 (GLP-1) do tipo glucagon (GLP-1) levou a vanguarda. No entanto, ainda estamos muito interessados em entender os mecanismos por trás das alternativas sazonais de sensibilidade à insulina nos ursos, porque acho que esse processo é diferente de como os medicamentos existentes funcionam. Os médicos poderiam então usar um novo medicamento baseado apenas nesta pesquisa ou em conjunto com análogos do GLP-1. Por fim, não há escassez de metas que podemos descobrir neste trabalho, mas levará tempo para desenvolver uma terapia.
Apesar da redução na taxa metabólica, também observamos que a exposição de Hibernating Grizzly Bears ritmos circadianos ativos.5 Isso foi surpreendente, porque eles são energeticamente caros de produzir. Como resultado, os ritmos circadianos devem ser importantes para a fisiologia do animal, e planejamos continuar explorando como esses ciclos se relacionam com seu metabolismo.
Esta entrevista foi condensada e editada para clareza.