Was Naked Mole-Rats Lehren Uns Über Das Menschliche Leben

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Es gibt nicht viele Tiere, die hässlicher als die nackt Maulwurf-Ratte. Es ist so hässlich, dass einige Leute finden es Niedlich. Es hat sogar zu einem star in der beliebten Zeichentrickserie Kim Möglich. Aber anscheinend haben die Götter hatten Mitleid mit diesem seltsamen Tier, und stattete es mit einer ungewöhnlichen Eigenschaft: Es kann überleben ohne Sauerstoff, ein Zustand bekannt als Anoxie.

Wenn Sie ausgesetzt sind eine gewöhnliche Maus an Sauerstoffmangel, sterben innerhalb einer minute, und sogar re-Exposition gegenüber der normalen Atmosphäre Sauerstoffgehalt von 20% wird nicht wiederzubeleben. Wenn Sie das gleiche tun, um die nackt Maulwurf-Ratte, wird er das Bewusstsein verlieren, aber es wird wieder—auch nach 18 Minuten kompletter Anoxie—wenn re-ausgesetzt, die normale Atmosphäre. Wir konnten nur Datei entfernt, dieses factoid „interessant“, und bewegen Sie auf, oder wir könnten Fragen: Wie auf der Erde kann Sie das tun? Dies ist nicht nur eine wissenschaftliche Neugier, sondern können von Bedeutung für die Menschen. Herzstillstand und Schlaganfall führen können komplette Gehirn Sauerstoffmangel. Gibt es etwas, was wir lernen können aus der naked-mole-Ratte, das könnte den Menschen helfen, zu erholen?

 

Curiouser und curiouser

Nackt Maulwurf-Ratten Leben in unterirdischen Höhlensysteme und kaum jemals das Licht des Tages sehen. Eine weitere merkwürdige Eigenschaft von Ihnen ist, um Ihre Langlebigkeit. Sie können länger Leben als 30 Jahre, die längste gemeldet Lebensdauer von jedem nagetier. Vergleichen Sie diese mit der Maus von einem ähnlichen body-mass-lebt, die bis zu 4 Jahre, und man merkt, dass die Biologie dieses merkwürdige Tier hat wertvolle Geheimnisse zu offenbaren, wenn wir nur darauf zu achten. Diese Ratten haben auch ungewöhnliche Resistenz gegen Krebs. Nicht nur nicht, Sie Krebs bekommen, aber wenn der Krebs Zellen werden implantiert in Ihnen, Sie sterben einfach aus.

Aber kommen wir zurück auf die erste Neugier beschrieben: Ihre unglaubliche Widerstandsfähigkeit gegen Sauerstoffmangel. Wie Einstein sagte einst, in einem anderen Zusammenhang, “Gott spielt nicht Würfel mit dem Universum“. Oder, wie Darwin gesagt hätte, „es muss einen überlebensvorteil.“

In der Tat. Diese sozialen Tiere Leben in einer matriarchalen Gesellschaft, die ständig Graben und die Erweiterung Ihrer tunnel-system. Alle diese gesellschaftlichen Leben und eine ständige Aktivität eine Umwelt-Folge: Die Atmosphäre im tunnel enthält 5% Sauerstoff und hohen Kohlendioxid. Kein anderes säugetier überleben könnte sehr lange unter diesen Bedingungen, doch scheinen Sie zu gedeihen.

Warum sollte es von praktischem Interesse? Ich erwähnte bereits, das Gehirn ist abhängig von einer kontinuierlichen Versorgung mit Sauerstoff, und das Schicksal erfüllt sich in Fällen von Herzstillstand und Schlaganfall. Aber solide Tumoren sind auch relativ hypoxischen. Und so sind die diabetischen Ulcera, verursacht durch Durchblutung Insuffizienz; kurz, Hypoxie ist von großem medizinischen Interesse.

 

Wie die naked mole-Ratten, die es tun?

Die meisten Säugetiere, einschließlich uns, abgestimmt auf low-Sauerstoff-Umgebungen durch „basteln rund um den Rand“, der Modifikation bestehender Anlagen. Zum Beispiel, Inka-Indianer Leben in den Anden machen Sie einfach mehr Hämoglobin, so dass Ihr Blut kann mehr Sauerstoff binden. Dies ist der Grund, warum wettbewerbsorientierten Langstreckenläufer Zug in den Bergen vor einer Veranstaltung. Aber Nackte Ratte-Maulwürfe entwickelte sich eine viel radikalere Lösung. Lassen Sie mich erklären (dort hängen, haben wir ein bisschen von der Biochemie zu überprüfen, aber ich verspreche ich mache es kurz und schmerzlos).

Wir brauchen Sauerstoff, um zu überleben, weil wir es verwenden, um Glukose oxidieren und somit in form von ATP, das die Energie, die benötigt wird, um den Brennstoff biochemische Reaktionen. Wenn wir, und jede andere aerobe Tier, ausgesetzt sind Bedingungen, in denen es nicht genug Sauerstoff zu befriedigen, den Körper zu erfüllen, früher oder später werden wir verlangsamen oder ganz zu stoppen. Tatsächlich, die ersten Schritte für die Glukose-Metabolismus, genannt anaerobe Glykolyse, produzieren ein paar (2-4) Moleküle von ATP ohne Sauerstoff. Aber das ist nicht genug für eine nachhaltige Tätigkeit. Versuchen Sie, führen Sie auf Ihre volle Geschwindigkeit und es ist garantiert, dass Ihnen „die Puste aus“. Vergleichen Sie das mit den 32 ATP-Moleküle, die wir aus oxidierenden Glukose mithilfe von Sauerstoff.

Wie also kann man die naked mole-rats Erhaltung Ihrer Aktivität in 5 – % – Sauerstoff? Park et al. entdeckt, die Sie verwenden, fructose als Energiequelle eher als Glukose. Ja, die gleiche verleumdet Molekül, das in high-fructose-Sirup sowie in vielen Früchten. Also, warum können wir nicht die gleichen Stoffwechsel-trick? Denn anders als die nackt Maulwurf-Ratte, die nur so sind wir in der Lage zu nutzen, dass fructose ist durch die Umwandlung zu glucose. Die clevere kleine Maulwurf-Ratte, auf der anderen hand, einen Weg gefunden zu verstoffwechseln fructose direkt ohne Umwandlung zu glucose. Dies erlaubt es, zu entziehen, ein regulatorisches Enzym PFK, eine Art Verkehrspolizist, der verlangsamt der Glykolyse, wenn Sauerstoff ist Mangelware. Ohne, dass die Verordnung, die nackt Maulwurf-Ratte ist in der Lage, beschleunigte anaerobe Glykolyse, so dass es für den Betrieb in einer low-Sauerstoff Umwelt sind, und genügend ATP für seinen seltsamen lebensstil.

 

Was das hat zu tun mit dem Menschen?

Zum Ausgleich für das fehlen des metabolischen Einfallsreichtum der nackt Maulwurf-Ratte, die Menschen haben etwas, das noch wertvoller ist: den menschlichen Einfallsreichtum. Nun, dass diese neuartige Stoffwechsel-trick hat sich geklärt, es eröffnet die Möglichkeit der Entwicklung von Medikamenten erlauben, fructose eingeben hypoxischen Zellen des Gehirns, Herz-Zellen, und diabetische Geschwüre und-bypass-die PFK Verordnung dringend benötigten ATPs, um Gewebe in der not.

Weiter vermute ich, dass die mole-Ratten, die Anpassung an das Leben in sauerstoffarmen, Resistenz gegen Krebs und außerordentlich lange Lebensdauer sind nicht nur Zufälle. Hohe Aktivität von einem anderen Molekül IGF1, insulin-rezeptor, der steuert die zellulären glucose-Stoffwechsel, ist im Zusammenhang mit Krebserkrankungen wie Brust -, Prostata -, Pankreas und colon. Umgekehrt, niedrige Aktivität von IGF1 ist verbunden mit einer längeren Lebensdauer. Vielleicht studieren IGF1 in naked mole-rats könnte ein Schlüssel dafür sein, die nackt Maulwurf-Ratte ist andere ungewöhnliche Eigenschaften?

Obwohl auf den ersten Blick mag es weit hergeholt zu denken, dass das Studium dieser bizarre kleine Kreatur hätte tiefgreifende Folgen für die Menschen, aber, wie wir gesehen haben, gibt es in der Tat, können wir sehr viel lernen. So dort haben Sie es: Von einem seltsamen Tier, mit einem bizarren lebensstil, erfuhren wir etwas, das uns helfen konnte, Leben zu retten und vielleicht Leben etwas länger. Wer hätte das gedacht?

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