Снижение кислорода в раннем возрасте может привести к длительному повреждению сердца у многих существ, но не для аллигаторов. Низкое содержание кислорода не вредит их сердцу, а наоборот, делает их сильнее. Результаты исследования опубликованы в научном журнале Scientific Reports.
Введение
Ученые из Университета Гвельфа (University of Guelph) пришли к выводу, что сердца аллигаторов извлекают выгоду из тяжелых условий, находясь в яйце. Это фундаментальное исследование, которое имеет значительный потенциал и может принести пользу людям.
Актуальность исследования
Аллигаторы, как и многие ящерицы и черепахи, созревают в яйцах, закопанные в глубоких гнездах, и те, что закопаны глубже, получают наименьшее количество кислорода.
«Низкий уровень кислорода на этой ранней стадии жизни влияет на нормальный рост и процессы развития, особенно сердце. У плацентарных млекопитающих, как и у нас, эти изменения отрицательны и отражаются во взрослой жизни. Но у аллигаторов мы видим что-то другое: наименьшее количество кислорода делает их сердце сильнее», – говорит Сара Алдерман (Sarah Alderman).
Аллигаторы, которые развиваются в условиях низкого содержания кислорода или гипоксии, появляются из гнезда с сердцем, которое больше и сильнее, чем у их братьев и сестер, которые имели доступ к большему количеству кислорода. Их сердца также лучше функционируют во время физической нагрузки, что может помочь им задержать дыхание или выдержать погоню.
Олдерман с соавторами решили понять, какие изменения происходят, создавая эти более сильные, более эффективные сердца. Поэтому ученые попытались определить, какие различия в белках отмечают гипоксическое состояние сердца.
Материалы и методы исследования
Ученые из Рокфеллеровского заповедника (Rockefeller Wildlife Refuge) в Луизиане совместно с исследователями из Университета Северного Техаса (University of North Texas) обследовали яйца аллигаторов с водно-болотных угодий. Некоторые яйца содержались в инкубаторах с гипоксией, а остальные были выращены в инкубаторах с нормальным уровнем кислорода.
Ученые получили образцы аллигаторов и проанализировали белки сердца, используя метод, известный как «панорамная протеомика».
Результаты научного исследования
Авторы исследования обнаружили признаки того, что низкий уровень кислорода в яйце вызвал изменение количества определенных ключевых молекул, которые сердце использует для продукции сердечных белков, для интеграции этих белков в свои клетки и для быстрого удаления и рециркуляции любых поврежденных белков.
«По сути, эти аллигаторы нарастили оборудование, необходимое для этих процессов», – говорит Олдерман.
Большинство изменений, которые ученые обнаружили в сердцах эмбрионов, все еще проявлялись через два года в сердцах юных аллигаторов, также рожденных в условиях гипоксии.
Олдерман также обнаружила, что в сердцах, рожденных в условиях гипоксии, содержится больше белков, участвующих в расщеплении липидов или жиров, необходимых для энергии.
«Сердце наиболее эффективно, когда оно сжигает жиры для получения энергии. Но у людей, когда сердце переходит в состояние сердечной недостаточности, оно переключается на сжигание сахара», – говорит Олдерман.
Тот факт, что сердца аллигаторов от эмбрионов, выращенных при гипоксии, развивают повышенную способность использовать липиды для получения энергии в дальнейшей жизни, может быть ключевой причиной, почему гипоксия не вредна для них, поскольку подобное состояние было бы губительным для развивающегося человеческого сердца.
Следующий шаг – определить, что вызывает эти важные изменения в экспрессии белка. Если это можно будет идентифицировать, это откроет способ применить полученные данные к людям с ослабленным сердцем.
Авторы другого исследования утверждают, что кровь аллигаторов имеет антибактериальные свойства.
