Istraživači su identifikovali gen koji omogućava ćelijama sisara da prežive dugi period na ekstremno niskim temperaturama, koje životinje doživljavaju tokom hibernacije.
Temperatura tela ispod 10 stepeni Celzijusa brzo se pokazuje fatalnom za ljude i mnoge druge sisare, jer dugotrajni stres od hladnoće uzrokuje da ćelije akumuliraju štetne slobodne radikale — posebno radikale lipidnog peroksida — što dovodi do smrti ćelije i otkazivanja organa. Ali nekoliko vrsta sisara može preživeti hladni stres hibernacijom.
Hibernacija kod mnogih malih sisara uključuje cikluse od dana do nedelja duboke omamljenosti u kojima životinje prestaju da se kreću i njihova telesna temperatura pada na izuzetno niske nivoe, ispresecane kratkim periodima normalne telesne temperature i aktivnosti.
Sada je studija koju su vodili docent Masamitsu Sone i profesor Jošifumi Jamaguči sa Univerziteta Hokaido, Japan, identifikovala ključni gen koji pomaže hibernirajućim sirijskim hrčcima (zlatni hrčci, Mesocricetus auratus) da izbegnu smrt izazvanu hladnoćom. Nalazi su objavljeni u časopisu Cell Death and Disease.
Da bi identifikovali gen, istraživači su prvo konstruisali ljudske ćelije raka osetljive na hladnoću da nose gene iz ćelija hrčaka otpornih na hladnoću, a zatim su izložili ljudske ćelije ponavljanju dugotrajnih hladnih uslova i zagrevanju od hladnoće.
Analizom genoma ljudskih ćelija koje su preživele ovo izlaganje hladnoći i stres za ponovno zagrevanje, tim je mogao da identifikuje gene hrčaka koji su ugrađeni u genom ljudskih ćelija i omogućili im da prežive hladnoću.
Ova analiza je otkrila verovatnog kandidata: gen koji kodira glutation peroksidazu 4 (Gpk4), jedan iz porodice proteina za koje je već poznato da smanjuju uticaj reaktivnih vrsta kiseonika u ćelijama sisara.
Kada je aktivnost ovog gena bila potisnuta u ćelijama hrčaka, bilo konstruisanjem nokaut verzije ili hemijskim suzbijanjem njegove aktivnosti, ćelije su mogle da prežive samo kraće periode izlaganja ekstremnoj hladnoći – dva dana, umesto pet – pre nego što su umrle zbog nakupljanja lipidnog peroksida.
Gpk4 se izražava u ćelijama čoveka i hrčka, ali samo hrčci mogu da hiberniraju, pa je istraživački tim ispitao da li se Gpk4 i hrčak Gpk4 ponašaju drugačije. Zanimljivo je da su otkrili da čak i ljudski Gpk4 može da pruži zaštitu od hladnoće kada je prekomerno izražen u ljudskim ćelijama.
„Još uvek je otvoreno pitanje zašto su ćelije koje nisu u stanju hibernacije mnogo podložnije hladnom stresu nego ćelije hibernacije iako su nivoi ekspresije Gpk4 proteina uporedivi“, kaže Sone.
Ova otkrića su prvi korak ka konačnom razumevanju misterije o tome kako su neki sisari u stanju da bezbedno prezimljuju kroz ekstremnu hladnoću. Ovo otkriće moglo bi da ima potencijalnu primenu za ljudsko zdravlje, kao što je poboljšanje dugoročnog očuvanja organa za transplantaciju uz pomoć niskih temperatura, ili u upotrebi hipotermije kao terapeutskog sredstva.
