Мексиканските риби може да са разработили стратегии, които биха могли да помогнат на хората да оцелеят от епидемична болест

слепите

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

[Бележка на редактора: Тази история е актуализирана на 22 септември 2017 г., за да се посочи, че забележките на генетик Клиф Табин са направени като част от неговата научна беседа.]

Месеци наред рибите, които живеят в тъмни пещери в Мексико, остават без храна. Те са преминали далеч по-дълго - хилядолетия - без светлина, еволюирайки, за да загубят очите и пигментите си по кожата.

Сега изследователите са открили, че тези странни същества имат друга странност. За да оцелеят в оскъдната си храна, рибите са разработили екстремни начини за превръщане на хранителните вещества в енергия. Тези характеристики създават симптоми като големи промени в кръвната захар, които при хората са предшественици на диабет тип 2. Но при рибите тези промени са адаптация, а не болест. Тези пещерни риби водят дълъг и здравословен живот.

Разбирането как рибите остават здрави въпреки тези зловещи симптоми може да доведе до нови терапевтични подходи за лечение на диабет при хората, отбелязва Клиф Табин, генетик от Харвардското медицинско училище. Табин идентифицира тези характеристики и ги описа миналия месец на среща на Панамериканското общество за еволюционна биология на развитието в Калгари. И той и колегите му започват да получават улики за това как пещерните риби извършват този подвиг.

При хората и други бозайници един от първите признаци на риск от диабет тип 2 е лошият контрол на кръвната захар (глюкоза). Това се случва, защото клетките се противопоставят на инсулина, хормона, който сигнализира на клетките да поемат глюкоза от кръвта. Ако проблемите продължат, те прогресират в пълноценен диабет, характеризиращ се с нива на глюкоза в кръвта от 140 милиграма на децилитър или повече, органна недостатъчност, течащи кръвоносни съдове, увредени нерви и повишен риск от инсулт и сърдечни заболявания. Болестта убива 3,4 милиона души по света всяка година. Диетата, лекарствата и инжекциите на инсулин са най-актуалните лечения и твърде често не работят. (Наскоро операцията за отслабване се превърна в друга възможност, но крие рискове от всяка голяма операция.)

Пещерната риба Astyanax mexicanus очевидно е измислила друго решение. Рибите са били измити от реки в пещери преди около милион години. Това беше голяма промяна. Реките бяха пълни с храна, но в пещерите има само това, което се измива от сезонните наводнения - някои малки водни ракообразни, разлагащи се вещества и детрит в калта. Пещерите нямат светлина (следователно, няма растения или фотосинтеза) и малко кислород във водата. Но също така няма рибни хищници. „В пещерите добрата новина е, че никой не иска да те изяде. Лошата новина е, че няма какво да ядете “, каза Табин в речта си.

Тъй като пещерните риби остават много месеци без храна, изследователите предположиха, че са разработили метаболизъм, който ефективно съхранява калориите, които те могат да изгребят като мазнини, подобно на животните, които съхраняват мазнини преди зимата, за да ги преодолеят през постните месеци. За да проверят тази идея, Табин и неговият екип сравняват пещерните риби с речните риби, отглеждани при идентични условия в лабораторията. Те открили, че пещерните риби съхраняват повече висцерална мазнина, отколкото техните речни роднини. Но пещерните обитатели имаха и много по-големи, затлъстели черни дробове, които приличаха на свързана с диабет мастна чернодробна болест при хората. "Но вие не виждате разрушаване на черния дроб при тези момчета", каза Табин. "Много е любопитно."

Откриването на една преддиабетна характеристика при здрави риби накара Табин да разгледа други аспекти на техния метаболизъм. Контролът на кръвната захар беше един. Когато речните риби се хранеха с глюкоза, той видя, че инсулинът се задейства, за да контролира нивата на кръвната си глюкоза. Но в пещерната риба глюкозата в кръвта се увеличи. Тогава, по време на глад, нивата на глюкоза в кръвта на пещерните риби отпаднаха от класациите. „Имаме това, което би било диабетна реакция при хората, но пещерните риби не получават диабет“, каза Табин.

Внимателният поглед върху рибните мускули - основните потребители на глюкоза - показа, че пещерните риби изглеждат устойчиви на инсулин на клетъчно и биохимично ниво. Повърхностните мускулни клетки на рибите поемат повече глюкоза, отколкото мускулите на пещерните риби, като се има същото количество инсулин.

Генетичният анализ разкрива причина за това: рибите имат уникална мутация в гена на инсулиновия рецептор и промяната помага на рибите да наддават на тегло. Табин и неговият екип използваха методи за генно инженерство, за да вкарат инсулиновия рецептор на пещерните риби в нормалната риба зебра. Разбира се, тези риби станаха по-тежки от обикновените риби зебра. „Откриваме, че много гени, подлежащи на селекция в пещерните риби, участват в метаболизма“, казва Сузана Макго от Университета в Минесота, която изучава генетиката на популацията на вида и не е участвала в изследването.

Заедно тези открития предполагат, че пещерните риби са развили изключително „пестелив“ метаболизъм. Но как да избегнат вредните последици от този вид преработка на храни? Рибите „са имали време да се противодействат или да се съосвояват фактори, които им позволяват да отменят проблемите, свързани с лошия контрол на кръвната захар, затлъстяването на черния дроб и инсулиновата резистентност“, казва Николас Ронер, който беше постдокторант в лабораторията на Табин и сега ръководи собствена група в Института за медицински изследвания Stowers.

С други думи, еволюцията при тези пещерни риби се е насочила към потенциалните решения на заболявания като диабет и затлъстяване. Сега изследователите на пещерни риби работят, за да разберат как го правят рибите. "Единствената част от общата спекулация, която ще ви дам, е, че скоростта на метаболизма е по-ниска при пещерните риби", отколкото при техните роднини от речни риби, казва Алекс Кийн от Флоридския университет в Атлантическия океан, който не е бил част от изследването. Може да има нещо в бавното използване на енергия в клетките, което предпазва от диабет, казва той. Установяването, че нещо, подобно на риболова, ще изисква малко търпение.