De ce liliecii cu fructe nu fac diabet? O nouă înțelegere a modului în care s-au adaptat la o dietă bogată în zahăr ar putea duce la tratamente pentru oameni

Oamenii din întreaga lume mănâncă prea mult zahăr. Atunci când organismul nu este capabil să proceseze eficient zahărul, ceea ce duce la exces de glucoză în sânge, acest lucru poate duce la diabet. Potrivit Organizației Mondiale a Sănătății, diabetul a devenit a noua cauză de deces în 2019.

Oamenii nu sunt singurele mamifere care iubesc zahărul. Liliecii de fructe mănâncă și ei de două ori greutatea lor corporală în fructe dulci pe zi. Cu toate acestea, spre deosebire de oameni, liliecii cu fructe se dezvoltă cu o dietă bogată în zahăr. Ei pot scad mai repede glicemia de la lilieci care se bazează pe insecte ca principală sursă de hrană.

Suntem o echipa de biologi și industrial. Determinarea modului în care liliecii cu fructe au evoluat pentru a se specializa într-o dietă bogată în zahăr ne-a condus la o încercare de a aborda tratamentul diabetului dintr-un unghi neobișnuit – unul care ne-a trimis până la Lamanai, Belize, pentru Belize Bat-a-thono adunare anuală în care cercetătorii adună și studiază liliecii.

Autorii Nadav Ahituv, stânga, și Wei Gordon.
Way Gordon, CC BY-ND

La noi cercetare publicată recent în Nature Communications, noi și colegii Seungbyn Baek și Martin Hemberg a folosit o tehnologie care analizează ADN-ul celulelor individuale pentru a compara instrucțiunile metabolice unice codificate în genomul liliecilor din Jamaica, Artibeus jamaicensiscu cei din genomul marelui liliac maro mâncător de insecte, Eptesicus fuscus.

Aproximativ 2% din ADN este alcătuit din gene, care sunt segmente de ADN care conțin instrucțiunile pe care celulele le folosesc pentru a crea anumite caracteristici, cum ar fi limba mai lungă la liliecii de fructe;. Celelalte 98% sunt segmente de ADN care reglează genele și determină prezența și absența trăsăturilor pe care le codifică.

Pentru a înțelege cum au evoluat liliecii cu fructe pentru a consuma atât de mult zahăr, am vrut să identificăm diferențele genetice și celulare dintre liliecii care mănâncă fructe și liliecii care mănâncă insecte. Mai exact, am examinat genele, ADN-ul de reglare și tipurile de celule din două organe importante implicate în bolile metabolice: pancreasul și rinichiul.

Patru lilieci masculi *Artibeus jamaicensis* și patru lilieci masculi *Eptesicus fuscus* au fost hrăniți cu fructe sau, respectiv, viermi, sau fără mâncare înainte ca celulele și genele lor de rinichi și pancreas să fie analizate.

Această diagramă descrie metodologia de studiu a autorilor.
Wei Gordon, creat cu BioRender.com/Nature Communications, CC BY-ND

Pancreasul reglează glicemia și pofta de mâncare secretând hormoni precum insulina, care îți scade glicemia și glucagonul, care crește glicemia. Am descoperit că liliecii cu fructe jamaicani au mai multe celule care produc insulină și glucagon de la lilieci maro mari, împreună cu ADN-ul de reglementare care stimulează celulele pancreatice de lilieci de fructe pentru a începe să producă insulină și glucagon. Împreună, acești doi hormoni funcționează pentru a menține nivelul de zahăr din sânge echilibrat chiar și atunci când liliecii din fructe mănâncă cantități mari de zahăr.

Rinichiul filtrează deșeurile metabolice din sânge, menține echilibrul de apă și sare și reglează tensiunea arterială. Rinichii liliacului de fructe trebuie să fie echipați pentru a elimina din sângele lor cantitățile mari de apă derivată din fruct, menținând în același timp cantitățile scăzute de sare din fruct. Am descoperit că liliecii din Jamaica și-au adaptat compoziția celulelor renale în funcție de dieta lor, scăderea numărului de celule care colectează urina Deci, urina lor este mai diluată cu apă în comparație cu liliecii mari, maro.

Pentru că contează

Diabetul este una dintre cele mai scumpe boli cronice din lume. The SUA au cheltuit 412,9 miliarde de dolari în 2022 pentru costurile medicale directe și costurile indirecte legate de diabet.

Cele mai multe abordări pentru dezvoltarea de noi tratamente pentru diabet se bazează pe animale tradiționale de laborator, cum ar fi șoarecii, deoarece sunt ușor de crescut și de studiat în laborator. Dar în afara laboratorului, există mamifere precum liliecii de fructe care au evoluat pentru a rezista la încărcături mari de zahăr. Înțelegerea modului în care aceste mamifere se confruntă cu încărcături mari de zahăr poate ajuta cercetătorii să identifice noi abordări pentru tratarea diabetului.

Prin aplicarea noilor tehnologii de caracterizare a celulelor acestora organizaţii non-modelsau organisme pe care cercetătorii nu le folosesc de obicei pentru cercetări de laborator, noi și un număr tot mai mare de cercetători demonstrăm că natura ar putea fi valorificată pentru a dezvolta noi abordări de tratament pentru boli.

Scriitorii descurcă un vas cu fructe dintr-o plasă în timpul Baiei-a-thon din Belize.

Ceea ce încă nu se știe

În timp ce studiul nostru a dezvăluit multe potențiale ținte terapeutice pentru diabet, sunt necesare mai multe cercetări pentru a demonstra dacă secvențele ADN ale liliecilor pot ajuta la înțelegerea, gestionarea sau tratarea diabetului la oameni.

Unele dintre descoperirile noastre de lilieci cu fructe pot să nu aibă legătură cu metabolismul sau pot fi specifice liliecilor cu fructe din Jamaica. Sunt aproape 200 de specii din lilieci cu fructe. Studierea mai multor lilieci va ajuta cercetătorii să clarifice care secvențe de ADN de lilieci de fructe sunt relevante pentru tratarea diabetului.

De asemenea, studiul nostru s-a concentrat doar pe pancreasul și rinichiul liliecilor. Analiza altor organe implicate în metabolism, cum ar fi ficatul și intestinul subțire, va ajuta cercetătorii să înțeleagă mai pe deplin metabolismul liliecilor de fructe și să conceapă tratamente adecvate.

Ce urmeaza

Echipa noastră testează acum secvențele de ADN de reglementare care le permit liliecilor din fructe să mănânce atât de mult zahăr și testează dacă le putem folosi pentru a regla mai bine modul în care oamenii răspund la glucoză.

Facem asta de la prin schimbul de secvenţe de ADN reglator la șoareci cu cele ale liliecilor de fructe și testarea efectelor acestora asupra cât de bine își gestionează acești șoareci nivelul de glucoză.

The Scurtă cercetare este o scurtă perspectivă a lucrărilor academice interesante.

Leave a comment