Пережить голод пещерным рыбам помогла резистентность к инсулину
Пещерные рыбки-тетры приспособились к длительным периодам голодания. Ученые обнаружили у них резистентность к инсулину — способность поддерживать высокий уровень глюкозы в крови и эффективно накапливать и сохранять жир,
. При этом им удается избежать преждевременного старения, связанного с повреждением тканей при гипергликемии.
Мексиканская тетра (Astyanax mexicanus) — небольшая рыбка, встречающаяся в речных (поверхностных) и пещерных популяциях. Существует около 30 уникальных популяций тетры, живущих в глубоких пещерах, которые утеряли остроту зрения и даже сами глаза. Из-за отсутствия фотосинтезирующих растений и водорослей пещерные тетры должны выдерживать длительные периоды голодания, поэтому у рыб, видимо, есть мутация, позволяющая эффективно накапливать и сохранять жир.
Для того, чтобы понять, как рыбы выдерживают долгие периоды голодания, ученые сравнили уровень глюкозы в крови у поверхностных и пещерных рыб. Они обнаружили, что после кормления пещерные рыбы имеют значительно более высокий уровень глюкозы в крови, чем поверхностные (в среднем 77 мг/дл против 47 мг/дл). Авторы исследовали динамику содержания глюкозы в крови во время краткосрочного и длительного голоданий. Уровень глюкозы в крови после 24 часов голодания у пещерных рыб был значительно выше (в среднем 89 мг/дл против 59 мг/дл). Однако через 21 день уровень глюкозы у пещерных рыб снизился сильнее, чем у речных.
Кроме того, авторы сравнили гены, кодирующие белки-рецепторы инсулина, и обнаружили, что пещерные тетры имеют мутацию в локусе insra. Это приводит к уменьшению связывания инсулина и способствует гипергликемии. У людей идентичная мутация в рецепторе инсулина приводит к тяжелой форме резистентности к инсулину (диабет второго типа), мешает расти и набирать вес. Чтобы проверить, влияет ли мутация insra на вес, исследователи сравнили вес гибридов мужского пола пещерных и речных рыб. Гибридных самцов одного возраста регулярно и одинаково кормили, в результате самцы с мутацией весили в среднем на 27% больше, чем гибриды без мутации в этом локусе.
Авторы исследования выяснили, что пещерные рыбы устойчивы к голоду и теряют меньшую часть своего веса, когда пищи нет, по сравнению с поверхностными рыбами, при этом повышенное содержание жира в организме и снижение скорости метаболизма способствуют устойчивости к голоданию. Мутация insra способствует как повышенному весу, так и резистентности к инсулину. Результат неожиданный, учитывая, что у млекопитающих подобные мутации связаны с замедленным ростом и более низким уровнем жира в организме. Механизмы этого явления требуют дальнейшего изучения.
У людей резистентность к инсулину и гипергликемия характерны для диабета второго типа. Можно было бы предположить, что рыбы жертвуют здоровьем, чтобы увеличить устойчивость к голоду. Однако, в возрасте около 15 лет, признаки старения (впалые участки кожи, растрепанный хвост, сгорбленная спина) в большей степени выражены у поверхностных рыб. Пещерные тетры, возможно, разработали компенсаторные механизмы, позволяющие им оставаться здоровыми, несмотря на потенциально вредные метаболические изменения. Чрезмерное гликирование белков крови у людей вызывает повреждение тканей и сердечно-сосудистые заболевания — частые проблемы пациентов с диабетом. Пещерные рыбки могут иметь механизмы для снижения гликирования белка, которые делает их неуязвимыми для повреждающих эффектов гипергликемии.
Пещерные рыбы несколько лет назад нашлись на всех континентах. В таких условиях обитания животные по-разному адаптируются к окружающей среде — тараканы передвигаются на летучих мышах, летучие мыши борются с грибами, а некоторые рыбы даже научились лазать по стенам.
Александра Кочеткова
Благодаря воздействию на факторы транскрипции
Экстракт Mallotus furetianus значительно подавляет увеличение массы тела и жировой ткани и снижает риск развития жировой болезни печени у мышей. Как сообщается в журнале Food Science and Nutrition, экстракт in vitro подавлял экспрессию факторов транскрипции, которые участвуют в ранней дифференцировке преадипоцитов, из-за чего было снижено производство и накопление триацилглицеринов. Ученые по всему миру ищут средства терапии и профилактики ожирения, которое выступает основным фактором риска развития различных хронических заболеваний, особенно связанных с образом жизни. Подробнее об этих поисках можно прочитать в материале N + 1 «Больше не ешь». Внимание исследователей привлекают и растительные препараты, которые показывали свой эффект для снижения массы тела и жировой ткани. В частности, это происходило за счет влияния на факторы транскрипции или сигнальные пути, которые происходят на ранних стадиях развития и дифференцировки жировой ткани — адипогенеза. В частности, сообщалось, что ресвератрол из красного вина снижает активность адипогенеза за счет подавления активности фактора некроза опухоли-α в преадипоцитах. Однако подробные механизмы подавления дифференцировки адипоцитов остаются неясными. Акико Кодзима-Юаса (Akiko Kojima-Yuasa) с коллегами из Столичного университета Осаки исследовали эффекты Mallotus furetianus — вида тропического растения семейства молочайных, произрастающего на острове Хайнань в Китае, который традиционно используют в народной медицине при заболеваниях желчного пузыря. Также сообщалось, что экстракт листьев этого растения оказывает антиатеросклеротический и антистеатозный эффект. Сначала они кормили несколько групп мышей высококалорийной или обычной диетой с добавлением 0,24-процентного экстракта Mallotus furetianus или без него. Масса тела мышей, получавших высококалорийную диету, была значительно выше по сравнению с мышами, которые получали обычную диету. Однако масса тела мышей, получавших высококалорийную диету с экстрактом, была значительно ниже, чем масса мышей, получавших только высококалорийную диету. Такие же закономерности ученые нашли для массы жировой ткани придатка яичка и забрюшинного жира. Размер адипоцитов у мышей, получавших высококалорийную диету, был значительно больше по сравнению с контрольными мышами. Однако у мышей, получавших дополнительно с высококалорийной диетой экстракт Mallotus furetianus, размер адипоцитов был значительно меньше. Кроме того, у мышей с ожирением в гепатоцитах накапливались липидные капли, что указывало на развитие стеатоза печени. Этого не наблюдалось у мышей, получавших растительный экстракт. Затем ученые обнаружили, что экстракт снижает активность биосинтеза и накопление триглицеридов. Поскольку известно, что на ранних стадиях дифференцировки адипоцитов экспрессируется фактор транскрипции C/EBPβ, ученые исследовали, как экстракт влияет на его экспрессию через 48 часов после инициации дифференцировки преадипоцитов. Оказалось, что уровень экспрессии гена C/EBPβ оставался неизменным даже при добавлении экстракта, однако снизилась концентрация самого фактора в клетке. В адипоцитах повышенная экспрессия C/EBPβ приводит к индукции других факторов транскрипции — PPARγ и C/EBPa, — которые являются главными регуляторами дифференцировки адипоцитов. Добавление экстракта Mallotus furetianus снижало как уровень экспрессии гена, так и уровень белков PPARγ и C/EBPa. То есть экстракт подавляет экспрессию C/EBPβ посредством посттрансляционных модификаций, что приводит к подавлению транскрипции PPARγ и C/EBPa. Дополнительные анализы показали, что экстракт подавляет фосфорилирование внеклеточных сигнально-регулируемых киназ и снижает уровень экспрессии гена SENP2, потенциально влияя на стабильность и активность белка C/EBPβ. Потенциально экстракт Mallotus furetianus может стать эффективным лекарством для лечения ожирения у людей, однако для этого необходимо проверить профиль его безопасности. Врачи находят у ожирения неожиданные негативные эффекты на здоровье. Например, недавно британские ученые выяснили, что у людей с ожирением значительно снижается продолжительность защитного эффекта вакцин от ковида.