Als een mens tienduizenden calorieën per dag zou eten, zo rond als een ton zou worden en dan maandenlang amper zou bewegen, zou zijn gezondheid rampzalig verslechteren. Wetenschappers breken zich al lange tijd het hoofd over de vraag waarom hetzelfde gedrag bij grizzlyberen niet leidt tot het ontstaan van diabetes. Maar nu hebben ze mogelijk een antwoord gevonden.
Door beren tijdens hun winterslaap met een beetje honingwater te voeden hebben onderzoekers van de Washington State University (WSU) genetische aanwijzingen gevonden voor de wijze waarop de dieren hun aanmaak van insuline reguleren. De resultaten van het onderzoek – die in het vakblad iScience zijn gepubliceerd – zouden kunnen leiden tot betere behandelingen van diabetes bij mensen.
Insuline is het hormoon waarmee de meeste zoogdieren hun bloedsuikerspiegel reguleren. Zo laat deze stof de lever, spieren en vetcellen weten wanneer ze de bloedsuikers moeten opnemen die deze weefsels van de benodigde energie voorzien. Maar als er te veel bloedsuiker (opgeloste glucose) in de bloedbaan terechtkomt, kunnen de cellen na verloop van tijd ophouden om op insuline te reageren en worden ‘insuline-resistent’. Dat is een van de belangrijkste oorzaken van diabetes mellitus, een ziekte die tot hartaanvallen, beroertes en blindheid kan leiden. Ongeveer één op de tien Amerikanen oftewel zo’n 37 miljoen mensen in de VS lijden aan diabetes mellitus. Maar anders dan mensen kunnen beren resistentie tegen insuline op raadselachtige wijze reguleren, waarbij ze het fenomeen naar believen ‘in’ of ‘uit’ kunnen schakelen.
Om te achterhalen hoe ze dat doen, namen onderzoekers van het ‘berencentrum’ van de Washington State University, een onderzoekcentrum in Pullman, Washington, bij zes grizzlyberen in gevangenschap wat bloedserum af. Ook haalden ze bij de dieren, met leeftijden van 5 tot 13 jaar, wat vetweefsel weg waarmee ze in het laboratorium celculturen konden opkweken. ‘Dat bood ons de mogelijkheid om dingen in het lab te testen die we niet bij een volgroeide beer konden testen,’ zegt Blair Perry, postdoctoraalonderzoeker aan de WSU en medeauteur van het nieuwe onderzoek. (Lees ook hoe tuimelaars diabetes ‘in’ en ’uit’ kunnen schakelen.)
Dankzij het experiment konden de onderzoekers achterhalen met welke geheime ingrediënten de beren de aanmaak van hun insuline reguleren: acht eiwitten die een unieke rol lijken te spelen in de biologie van de dieren en hetzij onafhankelijk van elkaar hetzij tezamen de aanmaak van insuline tijdens de winterslaap van de beren controleren.
Omdat mensen het overgrote deel van hun genen met beren delen, zou het inzicht in de werking van deze eiwitten volgens Perry de wetenschap ook veel kunnen leren over insuline-resistentie bij mensen.
Berenseizoenen
Grizzlyberen leven in delen van de westelijke VS, Canada en Alaska en doorlopen elk jaar drie fases: een actieve fase, een fase van vraatzucht (hyperfagie) en de winterslaap. In het voorjaar en de zomer brengt dit grote zoogdier zijn tijd door met foerageren, paren en het verzorgen van zijn welpen. In de herfst breekt voor de beren een overgangsfase aan waarin ze ‘zo’n beetje al hun energie steken in het verorberen van zoveel mogelijk voedsel,’ zegt Perry. (Lees meer over de fascinerende manieren waarop dieren zich in de herfst voorbereiden.) In deze fase consumeren grizzlyberen dagelijks soms wel 20.000 calorieën en kunnen elke dag ruim drieënhalve kilo aan gewicht toenemen om zich voor te bereiden op de komende winter.
Als de beren bij het invallen van de winter aan hun winterslaap beginnen, zijn ze geheel en al afhankelijk van de aangelegde vetvoorraad om de koude maanden door te komen. Een winterslaap is ‘méér dan alleen maar een diepe slaap,’ zegt Perry. ‘Er treden allerlei fysiologische veranderingen in de dieren op, waardoor beren deze lange en koude periode zonder voedsel kunnen overleven.’ De stofwisseling en hartslag van de beren vertraagt, hun lichaamstemperatuur wordt veel lager en ze worden resistent tegen insuline.
Overwinterende beren worden af en toe wakker en maken van die korte waakperioden gebruik door wat rond te lopen. Maar ze eten helemaal niets. Wanneer de beren in het berencentrum gedurende de onderzoeksperiode van twee weken af en toe ontwaakten, kregen ze van de onderzoekers wat honingwater (hun favoriete lekkernij), waarna een beetje bloed bij de dieren werd afgenomen. Het team had in het voorjaar en de zomer ervóór bij dezelfde beren al bloed afgenomen.
Overwinterende beren worden af en toe wakker en maken van die korte waakperioden gebruik door wat rond te lopen. Maar ze eten helemaal niets. Wanneer de beren in het berencentrum gedurende de onderzoeksperiode van twee weken af en toe ontwaakten, kregen ze van de onderzoekers wat honingwater (hun favoriete lekkernij), waarna een beetje bloed bij de dieren werd afgenomen. Het team had in het voorjaar en de zomer ervóór bij dezelfde beren al bloed afgenomen.
Van alle onderzochte combinaties bleek het serum dat was afgenomen bij beren die met honingwater waren gevoerd het nuttigst voor het identificeren van die acht belangrijke eiwitten die betrokken zijn bij het reguleren van de gevoeligheid voor en resistentie tegen insuline. (Ontdek meer over de veranderingen in het lichaam van beren tijdens de winterslaap.)
Voor Mike Sawaya, een berenbioloog van Sinopah Wildlife Research Associates die niet bij het nieuwe onderzoek was betrokken, is de belangrijkste waarde van dit ‘fascinerende onderzoek’ dat de winterslaap van beren heel veel inzicht zou kunnen bieden in gezondheidsproblemen bij mensen.
‘Het identificeren van die acht eiwitten is een belangrijke stap’ voor het achterhalen van ‘wat er precies wordt in- en uitgeschakeld’ als beren hun insuline-resistentie aanpassen, zegt hij.
Het voorkomen van diabetes?
Hoewel inmiddels veel bekend is over insuline-resistentie en de gevolgen ervan, is de genetica erachter nog onduidelijk. Inzicht in de wijze waarop beren hun insuline-resistentie elk jaar in- en uit kunnen schakelen, zou wetenschappers een ‘unieke kans’ bieden om achter de geheimen van dit fenomeen te komen, zegt Perry. (Lees meer over het verband tussen COVID-19 en beginnende diabetes.)
Door in de toekomst te leren de acht betrokken eiwitten bij mensen te manipuleren, zouden wetenschappers ‘de ontwikkeling van insuline-resistentie bij mensen kunnen omkeren,’ zegt Perry. Zo’n behandeling of ingreep is weliswaar nog lang niet in zicht, maar ‘we komen dichterbij,’ zegt hij.
Ook Sawaya denkt dat deze ontdekking ‘zonder twijfel een van de puzzelstukjes is’ en hoopt dat het ontrafelen van de genetische geheimen van de winterslaap bij beren uiteindelijk zal leiden tot het voorkomen van diabetes bij mensen. Met toekomstig onderzoek hoopt het team precies te kunnen analyseren waarom en hoe de acht geïdentificeerde eiwitten de insuline-resistentie bij beren kunnen in- en uitschakelen.
Dit artikel werd oorspronkelijk in het Engels gepubliceerd op NationalGeographic.com
