A vak barlangi halak visszavetik a cukorbetegség tüneteit, amelyek megölik az embereket

A mexikói halak olyan stratégiákat dolgozhattak ki, amelyek segíthetik az embereket egy járványos betegség túlélésében

visszavetik

"data-newsletterpromo_article-image =" https://static.scientificamerican.com/sciam/cache/file/CF54EB21-65FD-4978-9EEF80245C772996_source.jpg "data-newsletterpromo_article-button-text =" Regisztráció "data-newsletterpromo button-link = "https://www.scientificamerican.com/page/newsletter-sign-up/?origincode=2018_sciam_ArticlePromo_NewsletterSignUp" name = "articleBody" itemprop = "ArticleBody">

[A szerkesztő megjegyzése: Ezt a történetet 2017. szeptember 22-én frissítették annak megállapítására, hogy Cliff Tabin genetikus észrevételeit tudományos előadásának részeként tették.]

A mexikói sötét barlangokban élő halak hónapokig táplálék nélkül mennek el. Sokkal tovább - évezredek - haladtak fény nélkül, fejlődtek, hogy elveszítsék a szemüket és a bőr pigmentjeit.

A kutatók felfedezték, hogy ezeknek a furcsa lényeknek van még egy furcsaságuk. A halak túlélésük érdekében a halak extrém módon fejlesztették ki a tápanyagok energiává alakítását. Ezek a tulajdonságok olyan tüneteket hoznak létre, mint a nagy vércukorszint-ingadozások, amelyek emberekben a 2-es típusú cukorbetegség elődei. De a halakban ezek a változások adaptációk, nem pedig betegség. Ezek a barlangi halak hosszú és egészséges életet élnek.

Annak megértése, hogy a halak egészségesek maradnak-e ezen baljós tünetek ellenére, új terápiás megközelítésekhez vezethet az emberek cukorbetegségének kezelésében - jegyzi meg Cliff Tabin, a Harvard Medical School genetikusa. Tabin azonosította ezeket a jellemzőket és leírta őket a múlt hónapban a Pán-Amerikai Evolúciós Fejlődésbiológiai Társaság Calgary-i ülésén. És kollégáival kezdenek nyomokat kapni arról, hogy a barlangi halak hogyan vonják le ezt a bravúrt.

Emberben és más emlősökben a 2-es típusú cukorbetegség egyik első jele a vércukor (glükóz) rossz kontrollja. Ez azért történik, mert a sejtek ellenállnak az inzulinnak, annak a hormonnak, amely jelzi a sejteknek, hogy glükózt vegyenek be a véráramból. Ha a problémák továbbra is fennállnak, akkor teljes cukorbetegséggé válnak, amelyet 140 milligramm/deciliter vagy annál magasabb vércukorszint, szervi elégtelenség, szivárgó erek, sérült idegek, valamint fokozott a stroke és a szívbetegség kockázata jellemez. A betegség évente 3,4 millió embert ölt meg. A diéta, a gyógyszerek és az inzulininjekciók a jelenlegi kezelések, és túl gyakran nem működnek. (A súlycsökkentő műtét a közelmúltban egy másik lehetőség lett, de magában hordozza minden nagyobb műtét kockázatát.)

Az Astyanax mexicanus barlanghal láthatóan kitalált egy másik megoldást. A halakat mintegy egymillió évvel ezelőtt mossák a folyókból a barlangokba. Nagy változás volt. A folyók tele voltak élelmekkel, de a barlangokban csak az található, amelyet az évszakos árvizek elmosnak - néhány apró vízi rákféle, lebomló anyag és detritus a sárban. A barlangokban nincs fény (ezért nincs növény vagy fotoszintézis), és kevés az oxigén a vízben. De nincsenek ragadozók sem. - A barlangokban a jó hír az, hogy senki sem akar megenni. A rossz hír az, hogy nincs mit enned ”- mondta beszédében Tabin.

Mivel a barlangi halak sok hónapig nélkülözik az ételt, a kutatók feltételezték, hogy olyan anyagcserét fejlesztettek ki, amely hatékonyan tárolja a kalóriákat, amelyeket zsírként felhalmozhat, hasonlóan azokhoz az állatokhoz, amelyek a tél előtt tárolják a zsírt, hogy a sovány hónapokban átdagadják őket. Ennek az ötletnek a kipróbálására Tabin és csapata összehasonlította a barlanghalakat a laboratóriumban azonos körülmények között nevelt folyami halakkal. Megállapították, hogy a barlanghalak több zsigeri zsírt tárolnak, mint folyami rokonaik. De a barlanglakóknak sokkal nagyobb, zsíros májuk is volt, amelyek hasonlítottak az emberek cukorbetegséggel összefüggő zsírmáj betegségére. - De ezekben a srácokban nem látja a máj pusztulását - mondta Tabin. "Nagyon érdekes."

Az egészséges halak egyik prediabetikus tulajdonságának felfedezése arra ösztönözte Tabinet, hogy vizsgálja meg anyagcseréjük más aspektusait. A vércukorszint-szabályozás egy volt. Amikor a folyami halakat glükózzal etették, látta, hogy az inzulin beindította a vércukorszintjüket. De a barlangban a vér vércukorszintje felszaladt. Ezután az éhezés során a barlangi halak vércukorszintje leesett a táblázatokról. "Megvan a cukorbetegség válasza az emberekben, de a barlangi halak nem kapnak cukorbetegséget" - mondta Tabin.

A halak izomzatának alapos vizsgálata - a fő glükózfogyasztók - azt mutatta, hogy a barlangi halak sejtes és biokémiai szinten inzulinrezisztensnek tűnnek. A felszíni halizomsejtek ugyanabban az inzulinmennyiségben több glükózt vesznek fel, mint a barlangi halizmok.

A genetikai elemzés ennek okát tárta fel: A halak egyedi mutációval rendelkeztek az inzulinreceptor génben, és a változás elősegítette a halak súlygyarapodását. Tabin és csapata géntechnológiai módszerekkel illesztette be a barlangi hal inzulinreceptorát a normál zebra halakba. Valóban, ezek a halak nehezebbek lettek, mint a szokásos zebra halak. "Megállapítottuk, hogy a barlangi halakban sok szelekció alatt álló gén vesz részt az anyagcserében" - mondja Suzanne McGaugh, a Minnesotai Egyetem munkatársa, aki a faj populációs genetikáját tanulmányozza, és nem vett részt a kutatásban.

Ezek az eredmények együttesen arra utalnak, hogy a barlangi halak rendkívül takarékos anyagcserét fejlesztettek ki. De hogyan kerülhetik el az ilyen élelmiszer-feldolgozás káros hatásait? A halaknak „volt ideje feloldani vagy együttesen megoldani azokat a tényezőket, amelyek lehetővé teszik számukra a rossz vércukorszint-szabályozással, a zsíros májjal és az inzulinrezisztenciával kapcsolatos problémák elhárítását” - mondja Nicolas Rohner, aki Tabin laboratóriumi posztdoktori munkatársa volt, és most vezeti a Stowers Orvosi Kutató Intézet saját csoportja.

Más szavakkal, ezeknek a barlangi halaknak az evolúciója nullázta a lehetséges megoldásokat olyan betegségekre, mint a cukorbetegség és az elhízás. A barlanghalak kutatói most azon dolgoznak, hogy kiderítsék, hogyan csinálják a halak. "A teljes spekuláció egyetlen darabja, amit megadok, az, hogy az anyagcsere sebessége alacsonyabb a barlangi halakban", mint a folyami halak rokonainál, mondja Alex Keene, a Florida Atlantic University, aki nem volt része a vizsgálatnak. Lehet, hogy van valami a sejtek lassú energiafelhasználásában, amely véd a cukorbetegség ellen - mondja. Annak megállapítása, hogy valami, például a horgászat, némi türelmet igényel.