Dì quello che vuoi sui ratti-talpa nudi, ma i loro corpi hanno un trucco che consente loro di sopravvivere, Roland Gockel/Max Delbruck Centro di Medicina Molecolare hide caption
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Roland Gockel/Max Delbruck Centro di Medicina Molecolare
Dite quello che volete su naked mole-ratti, ma i loro corpi hanno un trucco che permette loro di sopravvivere a periodi di privazione di ossigeno.
Roland Gockel/Max Delbruck Center for Molecular Medicine
Gli animali, specialmente i mammiferi, hanno bisogno di ossigeno per mantenere il loro corpo e il loro cervello canticchiando.
Ma lascia che sia la talpa nuda africana a bucare questa tendenza., I roditori sono bizzarri in quasi tutti i modi. Sono glabri, terrestri e a sangue freddo nonostante siano mammiferi. Ora, gli scienziati riportano sulla rivista Science che gli animali sono in grado di sopravvivere alla privazione di ossigeno.
“Si sono evoluti in un ambiente così diverso che è come studiare un animale da un altro pianeta”, afferma Thomas Park, neuroscienziato presso l’Università dell’Illinois a Chicago.
Lui e i suoi colleghi sapevano che i corpi nudi di talpa-ratto funzionano in modo diverso rispetto a quelli di altri mammiferi.,
Ad esempio, invece di generare il proprio calore, regolano la temperatura corporea spostandosi in tunnel più caldi o più freddi, il che riduce la quantità di energia di cui hanno bisogno per sopravvivere. Sono anche noti per avere ciò che Park chiama “emoglobina appiccicosa”, che consente loro di estrarre ossigeno dall’aria molto sottile. E poiché vivono sottoterra in grandi gruppi sociali, sono abituati a respirare aria a basso contenuto di ossigeno e ad alto contenuto di anidride carbonica.
Park e i suoi colleghi si chiedevano se gli animali avessero un altro trucco per le loro (inesistenti) maniche per gestire condizioni così estreme.,
“Stavamo pensando,’ Gee, se si mettono tutte queste cose a sopportare il problema di sopravvivere in basso ossigeno, fino a che punto si può andare?'”dice Park. “E le talpe nude hanno sorpreso tutti, credo.”
Per iniziare, lui ei suoi colleghi testato quanto bene la talpa-ratti cavata in una camera con solo il 5 per cento di ossigeno, che è circa un quarto dell’ossigeno nell’aria che respiriamo, e può uccidere un topo in meno di 15 minuti.
Hanno guardato da vicino, pronti a tirare fuori i ratti talpa al primo segno di difficoltà.
” Quindi li mettiamo nella camera e dopo cinque minuti, niente., Nessun problema”, dice Park. Un’ora dopo, non c’erano ancora problemi.
Cinque ore dopo, i ricercatori erano stanchi e affamati e pronti a tornare a casa, ma i ratti talpa avrebbero potuto continuare a sbuffare.
“Oh, penso di sì”, dice Park. “Avevano più resistenza rispetto ai ricercatori.”
Gli animali avevano rallentato un po’, dice, ma erano svegli, in giro e anche socializzare.
“Sembravano completamente a posto”, dice.
Successivamente, i ricercatori hanno deciso di vedere come i ratti talpa hanno affrontato lo zero percento di ossigeno.
“E anche questa è stata una sorpresa”, dice.,
Tali condizioni possono uccidere un mouse in 45 secondi.
I quattro ratti-talpa coinvolti in questa parte dello studio sono svenuti dopo circa 30 secondi, ma i loro cuori hanno continuato a battere e — ben 18 minuti dopo — i ratti-talpa si sono svegliati e hanno ripreso la vita come al solito quando sono stati ri-esposti all’aria normale. (I tre ratti talpa che sono stati esposti per 30 minuti, tuttavia, sono morti.)
Secondo Park e colleghi in tre continenti, i roditori hanno un trucco nelle maniche.,
La maggior parte dei mammiferi, inclusi gli umani, funziona con il glucosio, che è uno zucchero che il sistema digestivo ottiene dal nostro cibo e si trasforma in energia per mantenere i nostri corpi caldi e il nostro cervello in esecuzione. Ma il processo di prendere quello zucchero e trasformarlo in energia richiede ossigeno. Senza ossigeno, il corpo non può creare energia, e senza energia, le cellule muoiono.
Quando i ricercatori hanno esaminato campioni di tessuto prelevati dai ratti talpa in vari momenti durante la privazione di ossigeno, hanno notato un picco nei livelli di un altro zucchero, fruttosio, circa 10 minuti.,
“Non lo stavamo cercando, ma bang, il fruttosio sale nel sangue e poi sale negli organi e viene usato dal cuore e dal cervello”, dice Park.
I ratti talpa nudi sembrano avere la possibilità di passare dai carburanti al glucosio, che richiede ossigeno per creare energia, al fruttosio, che non lo fa.
(È lo stesso “fruttosio” di quello nello “sciroppo di mais ad alto fruttosio”, un ingrediente implicato in una serie di problemi di salute negli esseri umani. “Normalmente pensiamo che sia una brutta cosa”, dice Park.,)
Gli esseri umani sono in grado di immagazzinare e utilizzare il fruttosio nel fegato e nei reni, ma come spiega Park, non abbiamo abbastanza dell’enzima corretto per creare energia direttamente dal fruttosio. Né abbiamo abbastanza proteine necessarie per spostare le molecole di fruttosio nelle cellule degli organi vitali. Le nostre cellule devono convertirlo in glucosio per usarlo.
Le cellule del cervello, del cuore, del fegato e dei polmoni dei ratti talpa nudi sono tutte dotate di proteine che spostano il fruttosio nelle cellule e con l’enzima giusto per creare energia da esso.,
“Hanno una struttura sociale come gli insetti, sono a sangue freddo come i rettili, e ora abbiamo scoperto che usano il fruttosio come una pianta”, dice Park.
Alcuni pesci e tartarughe riescono a sopravvivere senza ossigeno per mesi, sigillati in stagni e laghi ghiacciati.
Ma Jay Storz, un fisiologo evolutivo presso l’Università del Nebraska che studia come gli animali si adattano a condizioni estreme, dice che quelle creature usano ancora il glucosio per alimentarsi. Riducono drasticamente i loro bisogni energetici.,
La capacità del ratto talpa nudo di passare le tracce a un diverso combustibile metabolico è davvero sorprendente. “Stanno facendo qualcosa che in realtà non è stato descritto prima per nessun animale vertebrato”, dice Storz. “Stanno fondamentalmente usando un carburante alternativo.”
Una domanda per la ricerca futura, dice, è come gli animali riescono a sbarazzarsi di lattato, una molecola che si accumula durante il metabolismo anaerobico e può alterare la chimica del sangue.,
Park e Storz sperano che la scoperta sui ratti talpa nudi possa un giorno aiutare a sviluppare un modo per aiutare i pazienti che soffrono di privazione di ossigeno da qualcosa come un infarto o un ictus.
“Sarebbe bello se potessimo rinforzare la via del fruttosio in quei pazienti ed estendere la quantità di tempo che devono arrivare a una situazione sanitaria”, afferma Park.
Storz immagina che i ratti talpa non siano gli unici animali estremi con potenziali indizi per alleviare i problemi medici umani.,
“Probabilmente ci sono molti altri animali là fuori che stanno facendo cose altrettanto bizzarre”, dice Storz. “C’è molta ricerca e sviluppo che l’evoluzione ha fatto, e dobbiamo solo capire come capitalizzarlo.”
Ma questo, dicono, è un lavoro per gli scienziati in un altro campo.
