دانشمندان شناسایی کرده اند که چگونه یک پروتئین در مغز از اطلاعات مربوط به تعادل انرژی بدن برای تنظیم سرعت رشد و شروع بلوغ در کودکان استفاده می کند.
این تحقیق قرار است در 3 نوامبر در مجله منتشر شود طبیعتبا تمرکز بر گیرنده ملانوکورتین 3 (MC3R)، عضوی از خانواده ای از پروتئین ها که مدت هاست نقش اصلی را در متابولیسم و تعادل انرژی ایفا می کنند.
فیزیولوژیست دانشگاه میچیان راجر کون و همکارانش بیش از 20 سال پیش ژن MC3R را کشف کردند و نشان دادند که موش‌های فاقد این پروتئین رشد خطی، کاهش توده بدون چربی و افزایش چاقی را نشان می‌دهند. مطالعات بعدی که توسط گروه Cone منتشر شد همچنین نقش گیرنده را در تنظیم تعامل بین تولید مثل و حالت انرژی، از جمله افزایش تغذیه و افزایش وزن در دوران بارداری نشان داد.
اکنون، یک تیم بین‌المللی از دانشمندان به رهبری سر استفان اوراهیلی در موسسه علوم متابولیک Wellcome-MRC، دانشگاه کمبریج، برای اولین بار نشان داده‌اند که چگونه نقص در MC3R به انسان ترجمه می‌شود – با نتایج کاملاً مشابه یافته ها در موش ها
تیم O’Rahilly شناسایی اولین فرد مبتلا به جهش در هر دو نسخه از ژن MC3R را گزارش می‌کند که باعث می‌شود فرد فاقد MC3R عملکردی باشد. چنین مواردی بسیار نادر هستند و شاید در کمتر از یک میلیارد نفر اتفاق بیفتند. این فرد فنوتیپ ها یا ویژگی های فیزیکی را نشان داد که تقریباً مشابه موش های بدون MC3R بود.
این تیم با استفاده از داده‌های UK Biobank و مطالعه طولی Avon در مورد والدین و کودکان، فنوتیپ‌ها را در داوطلبانی که دارای جهش در یک نسخه از ژن رمزکننده MC3R بودند، تجزیه و تحلیل کردند. این افراد در مقایسه با افرادی که جهش MC3R نداشتند، قد کوتاه‌تر و توده بدون چربی کمتری نشان دادند.
Cone، مدیر مؤسسه UM Life Sciences و نویسنده این مطالعه جدید، گفت: «از نظر ملانوکورتین، هر فنوتیپی که ما در موش مشاهده کرده‌ایم در نهایت در انسان تکثیر شده است. این ارتباط مستقیم بین مدل‌های حیوانی و انسان همیشه صادق نیست؛ اما این تحقیق نشان می‌دهد که موش‌ها مدل تقریباً کاملی برای مطالعه سندرم‌های انسانی مرتبط با گیرنده‌های ملانوکورتین هستند.
علاوه بر این، O’Rahilly یک فنوتیپ جدید را در افراد مبتلا به جهش MC3R کشف کرد: تاخیر طولانی در شروع بلوغ در بیمار فاقد MC3R، و تاخیرهای ظریف اما قابل توجه در داوطلبان از Biobank بریتانیا با جهش تنها در یک نسخه از ژن. با توجه به کشف تنها یک بیمار با از دست دادن هر دو نسخه از ژن MC3R، محققان همچنین از مدل‌های حذف ژن موش برای تایید و درک بیشتر یافته‌ها استفاده کردند.
داده‌های جدید تولید شده توسط آزمایشگاه Cone و همکار ریچارد سیمرلی در دانشکده پزشکی واندربیلت، و در این مطالعه جدید منتشر شده است، این تأثیر را تأیید می‌کند و همچنین استدلال می‌کند که MC3R نقشی در انتقال محرومیت‌های تغذیه‌ای به محور تولید مثل ایفا می‌کند.
هنگامی که موش ها به مدت 24 ساعت ناشتا هستند، MC3R کمبود ذخایر انرژی در بدن را تشخیص می دهد و این اطلاعات را به بخشی از مغز که چرخه های تولید مثل را تنظیم می کند، منتقل می کند. در موش‌های معمولی، چرخه‌های تولید مثل متوقف می‌شود تا زمانی که ذخایر انرژی پس از روزه‌داری به حالت عادی بازگردد. با این حال، در موش‌های بدون MC3R، هیچ تغییری در محور تولیدمثلی پس از روزه‌داری وجود ندارد، که نشان می‌دهد ارتباط در مورد تعادل انرژی متوقف شده است.
Cone که همچنین استاد فیزیولوژی مولکولی و یکپارچه در دانشکده پزشکی UM است، می‌گوید: «این نوع آزمایش‌ها به ما درک جدید مهمی از مسیرهای متابولیک و تولید مثلی بدن می‌دهند، اما واضح است که نمی‌توان آن‌ها را در انسان انجام داد». این تحقیق نقش حیاتی مدل‌های حیوانی را برای مطالعه مبانی فیزیولوژی نشان می‌دهد که می‌تواند به سلامت و بیماری انسان ترجمه شود.
این تحقیق توسط مؤسسه ملی بهداشت (ایالات متحده)، شورای تحقیقات پزشکی بریتانیا، Wellcome و مؤسسه ملی تحقیقات سلامت (بریتانیا) پشتیبانی شد.