Acum, cercetătorii de la Universitatea din Guelph încep să înțeleagă de ce, identificând modul în care inimile de aligator beneficiază de condițiile dificile de la începutul vieții în ou, într-un nou studiu publicat în Scientific Reports.
Este o cercetare fundamentală care are un potențial semnificativ de a aduce beneficii oamenilor.
Aligatorii, la fel ca multe șopârle și broaște țestoase, își încep viața sub formă de ouă îngropate în cuiburi adânci, cele îngropate cel mai adânc primind cea mai mică cantitate de oxigen.
„Nivelul scăzut de oxigen în această etapă timpurie a vieții afectează procesele normale de creștere și dezvoltare, în special în inimă. La mamiferele placentare, ca noi, aceste modificări sunt negative și durează până la vârsta adultă. Dar la aligatori observăm ceva diferit: cei care au cel mai puțin oxigen în cuib ar putea, de fapt, să prospere”, a declarat Sarah Alderman, profesor adjunct în cadrul Departamentului de Biologie Integrativă al U of G, care a condus studiul.
Aligatorii care se dezvoltă în condiții de oxigen scăzut – sau hipoxie – ies din cuib cu inimi mai mari și mai puternice decât frații lor care au avut acces la mai mult aer în calitate de embrioni. Inimile lor sunt, de asemenea, mai performante în timpul efortului, ceea ce i-ar putea ajuta să își țină respirația mai mult timp sau să reziste în timpul unei urmăriri.
Ceea ce Alderman și colaboratorii săi au vrut să înțeleagă a fost ce schimbări apar care creează aceste inimi mai puternice și mai eficiente. Așa că și-au propus să identifice ce diferențe proteice marchează inima de aligator hipoxic.
O echipă de la Rockefeller Wildlife Refuge din Louisiana a recuperat ouă de aligator din zonele umede ale refugiului și le-a trimis colegilor de la University of North Texas. Acolo, unele dintre ouă au fost ținute în incubatoare cu hipoxie, în timp ce restul au fost crescute în incubatoare cu niveluri normale de oxigen.
Echipa de la U of G a primit mostre de inimi de aligator și, cu finanțare de la Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada (NSERC), a analizat proteinele din interiorul acestor inimi folosind o metodă cunoscută sub numele de „shotgun proteomics”.”
Au găsit semne că oxigenul scăzut din ou a indus o schimbare în abundența anumitor molecule cheie pe care inima le folosește pentru a produce proteine cardiace, pentru a integra aceste proteine în celulele lor și pentru a elimina și recicla rapid orice proteine deteriorate.
„În esență, acești aligatori au accelerat mașinăria de care aveau nevoie pentru aceste procese”, a spus Alderman.
Majoritatea schimbărilor pe care le-au găsit în inimile embrionilor erau încă evidente doi ani mai târziu în inimile aligatorilor tineri crescuți, de asemenea, în hipoxie.
De asemenea, Alderman a descoperit că inimile hipoxice aveau mai multe proteine implicate în descompunerea lipidelor, sau a grăsimilor, necesare pentru energie.
„Inimile sunt cele mai eficiente atunci când ard grăsimile pentru energie”, a spus Alderman, menționând că inimile sportivilor sunt deosebit de bune la acest lucru. „Dar la oameni, atunci când inima progresează spre insuficiență cardiacă, trece la arderea zaharurilor.”
Faptul că inimile de aligator de la embrionii crescuți în hipoxie dezvoltă o capacitate crescută de a folosi lipidele pentru energie până mai târziu în viață ar putea fi cheia pentru care hipoxia nu le este dăunătoare, așa cum o condiție similară ar fi fost pentru o inimă umană în curs de dezvoltare.
În timp ce echipa din Texas a putut să studieze aligatorii doar până la vârsta de doi ani – „După aceea, devine puțin periculos să ții aligatori într-un laborator”, a remarcat Alderman – toate semnele indică faptul că aceste schimbări în expresia proteinelor din inimă sunt permanente.
Prof. Todd Gillis, profesor în cadrul Departamentului de Biologie Integrativă, spune că această cercetare arată cât de importante sunt condițiile de mediu din timpul dezvoltării embrionare pentru sănătatea ulterioară a adultului.
„În mod clar, factorii de stres care apar în acest stadiu timpuriu au consecințe pe termen lung, deoarece, așa cum vedem aici, schimbă biologia animalului”, a spus el.
Gillis, care este membru fondator al Centrului de Investigații Cardiovasculare al U of G, spune că următorul pas este de a identifica ceea ce declanșează aceste schimbări importante în expresia proteinelor. Dacă acest lucru poate fi identificat, se deschide o cale de a aplica descoperirile la oamenii cu inimi slăbite, a spus Gillis.
„Dacă ați putea găsi o modalitate de a activa aceste căi și apoi de a menține acest lucru, aceasta ar putea fi o modalitate de a îmbunătăți funcția cardiacă și de a menține inima sănătoasă.”
Această echipă de cercetare a primit recent finanțare de la National Science Foundation din SUA pentru a continua această lucrare. Alderman așteaptă cu nerăbdare următoarea fază a cercetării, menționând că aligatorii sunt fascinanți de studiat.
„Aligatorii au umblat pe această planetă cu mult mai mult timp decât oamenii și nu s-au schimbat prea mult în acest timp – așa că, indiferent ce face inima lor, o face foarte bine.”
.