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墨西哥洞穴盲眼鱼启发治疗糖尿病新思路

科普小知识2021-09-25 05:52:06
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连续几个月,一条生活在墨西哥黑暗洞穴中的鱼没有食物。在更长的一段时间里——几千年来,它们甚至没有光,所以在进化过程中,它们的眼睛退化并失去了皮肤色素。

研究人员发现这种奇怪的生物还有另一个怪癖。为了在食物匮乏的环境中生存,他们已经进化出极端的方法将营养转化为能量。这些特征形成了诸如血糖大幅度波动的状况,血糖是人类二型糖尿病的先兆。但是在这些洞穴盲鱼中,这种变化是适应性的,而不是疾病。这些穴居鱼长寿健康。

美国哈佛医学院的遗传学家克里夫·塔宾指出,了解这些鱼如何在这些不良症状下保持健康,可能有助于形成一种治疗人类糖尿病的新疗法。塔宾研究了这些特征,并在最近于加拿大西南部城市卡尔加里召开的泛美进化生物学学会会议上做了一份报告。他和他的同事已经获得了洞穴鱼如何拥有这种能力的线索。

在人类和其他哺乳动物中,二型糖尿病的第一个症状是血糖控制不佳。这些疾病每年导致全球340万人死亡。饮食、药物和胰岛素注射是目前的治疗方法,但它们通常不起作用。

墨西哥的一种穴居鱼——荔枝鱼,指出了另一种治疗方法。大约一百万年前,这条鱼从河里被冲入洞穴。这是一个巨大的环境变化。河水中充满了食物,但洞穴中只含有被季节性洪水冲走的食物——一些小型甲壳动物和水生生物,以及土壤中分解的物质和碎片。洞穴里没有光,所以没有植物或光合作用,水中的氧气也很少。但是没有鱼的天敌。“在山洞里,好消息是没有捕食者会吞下你。坏消息是你没东西吃。”塔宾说。

因为这种鱼连续几个月没有食物,研究人员怀疑它们已经进化出一种代谢模式,可以有效地将热量储存为脂肪。为了验证这个想法,塔宾和他的团队将穴居鱼和在实验室相似环境中饲养的河鱼进行了比较。他们发现,这种洞穴鱼的确比它的河表亲储存更多的脂肪。他们也有更大更胖的肝脏,类似于人类糖尿病引起的脂肪肝。“但你不会看到这条鱼的肝脏受损。”塔宾说,“这很奇怪。”

在这些健康的鱼身上发现了糖尿病前期症状,这让塔宾观察到了他新陈代谢的另一个方面。血糖控制是其中之一。当河鱼被喂食葡萄糖时,他看到胰岛素开始控制它们的血糖水平。然而,穴居鱼的血糖水平急剧上升。然后,在饥饿阶段,穴居鱼的血糖水平下降到创纪录的水平。"这可能导致人类患糖尿病,但穴居鱼不会."塔宾说。

对这种鱼的肌肉(消耗大部分血糖)的进一步观察表明,穴居鱼可以在细胞和生化水平上抵抗胰岛素。在给予相同量的胰岛素后,河鱼肌肉细胞比穴居鱼肌肉吸收更多的葡萄糖。

遗传分析表明了原因:这种鱼的胰岛素受体基因有独特的突变,这有助于增加体重。(冯伟伟)

中国科学新闻(2017-09-27第二版国际版)