Cercetătorii din Harvard, statul NC și alte cinci universități au găsit un comutator genetic on-off specific asociat cu obezitatea atât la șoareci, cât și la oameni, crescând posibilitatea pe termen lung de a dezvolta noi tratamente pentru obezitate. Ca parte a studiului, cercetătorii statului NC au trebuit să dezvolte o nouă tehnică de evaluare a absorbției caloriilor la animale mici de laborator, care poate fi utilizată în studiile viitoare ale metabolismului.

tehnică

În discuție este o proteină numită Mrap2, care activează genele prin conectarea la receptori pe acele gene - ca o cheie într-o încuietoare. Cercetătorii au descoperit că la animalele în care Mrap2 nu mai este capabil să activeze gene (adică, cheia nu mai funcționează), animalul câștigă o greutate semnificativă. Studiul a constatat că acest lucru este adevărat atât la șoareci, cât și la oameni.

În partea studiului care a evaluat rolul Mrap2 la șoareci, cercetătorii au descoperit că două lucruri se întâmplă atunci când Mrap2 nu funcționează normal. În primul rând, șoarecele începe să-și stocheze mai multe calorii ca grăsimi, ceea ce îl determină să se îngrașe. În al doilea rând, după 50-60 de zile, partea din creierul șoarecelui care îi spune în mod normal când a mâncat suficient nu mai funcționează corect. Drept urmare, animalul mănâncă mai mult, exacerbând creșterea în greutate.

În timpul studiului, cercetătorii de la Harvard au vrut să știe de ce animalele se îngrașă în perioada înainte de a începe să mănânce mai mult. Șoarecii cu proteine ​​Mrap2 care nu funcționau corect au consumat aceeași cantitate ca și alți șoareci, dar au câștigat în greutate. Oare pentru că șoarecii obezi absorb mai multe calorii din alimente? Sau absorbeau același număr de calorii, dar foloseau energia diferit?

Cercetătorii de la Harvard l-au contactat pe Dr. Peter Ferket, expert în nutriția și metabolismul păsărilor de curte la NC State. Ca parte a cercetărilor sale, Ferket evaluează în mod regulat cantitatea de energie (sau calorii) din furaje și modul în care această energie este utilizată de păsările de curte. „Densitatea energetică” din furaje sau excremente se măsoară în termeni de calorii pe gram. Ferket poate da o cantitate specifică de furaj unui pui și apoi poate evalua caloriile pe gram de deșeuri corporale ale puiului. Diferența dintre ceea ce intră și ceea ce iese se numește energie metabolizabilă. Cercetătorii de la Harvard au dorit ca Ferket să facă ceva similar cu hrana și deșeurile de la șoarecii lor de laborator.

Dar aceasta a reprezentat o provocare interesantă pentru Ferket, deoarece păsările și mamiferele excretă deșeurile în mod diferit. Păsările își elimină toate deșeurile împreună, în timp ce mamiferele elimină fecalele și urina separat - ceea ce face dificilă colectarea tuturor deșeurilor și evaluarea energiei metabolizabile. Deci, în schimb, Ferket a optat pentru evaluarea energiei digerabile, care este diferența dintre aportul de hrană și producția fecală. Acest lucru ar oferi cercetătorilor o perspectivă cheie asupra bilanțului energetic al animalului și despre cauza creșterii în greutate la șoarecii ale căror proteine ​​Mrap2 nu funcționau normal.

Cu toate acestea, când cercetătorii de la Harvard au trimis mostre Ferket de fecale de șoarece, a apărut o problemă. Cantitatea de probă fecală pe șoarece a fost atât de mică încât metodele tradiționale de evaluare a valorii calorice au fost inadecvate. Așa că Ferket a trebuit să creeze o nouă metodă.

Metoda standard pentru determinarea densității calorice a deșeurilor de pui folosește o mașină numită calorimetru bombă. Puneți un gram de deșeuri într-un cilindru metalic, inundați cilindrul cu oxigen și apoi aprindeți deșeurile cu un fir sigur. Deoarece cilindrul este un mediu saturat de oxigen, deșeurile ard complet. Cercetătorii pot măsura creșterea rezultată a temperaturii pentru a determina densitatea calorică a deșeurilor - fiecare grad Celsius de creștere a temperaturii este egal cu o calorie.

Dar fecalele de șoarece de laborator au venit în pelete de mărimea boabelor de orez care cântăreau miligrame - nici măcar aproape de dimensiunea eșantionului de un gram necesară pentru un calorimetru bombă.

Pentru a rezolva problema, Ferket a folosit făină de grâu. El a măsurat densitatea calorică exactă a făinii de grâu și, folosind o cantitate specifică de făină pentru a mări dimensiunea eșantionului, a putut calcula densitatea calorică a fecalelor de șoarece.

„De exemplu, presupunem că un gram de făină conține 4.000 de calorii”, spune Ferket. „Așadar, dacă am combina 950 de miligrame de făină și 50 de miligrame de fecale, iar proba combinată ar produce 3.900 de calorii în calorimetrul bombei, am putea folosi matematica simplă pentru a calcula densitatea calorică a fecalelor la 2.000 de calorii pe gram.

„Am dezvoltat această tehnică din necesitate și am validat-o de către un laborator extern, dar acum poate fi utilizată de oricine pentru studii viitoare privind dieta și metabolismul - de fiecare dată când aveți o dimensiune limitată a eșantionului.”