作者:Jay F. Storz 来源:《科学》 发布时间:2017/4/25 21:14:14
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裸鼹鼠首开哺乳动物无氧存活先河

一群裸鼹鼠   图片来源:Thomas Park/UIC 

裸鼹鼠是实验室里的超级英雄。它们几乎没有衰老的迹象,对某些类型的疼痛具有抵抗力,几乎从来不得癌症。如今,科学家又发现了裸鼹鼠的另一个超级功能:这种动物可以在没有氧气的情况下生存超过18分钟。从本质上说,它们的身体从使用一种“燃料”切换到另一种“燃料”的策略可能带来在人体中抗击中风和心脏病发作的新方法。

并未参与该项研究的加拿大汉密尔顿市麦克马斯特大学比较运动生理学家Grant McClelland表示:“这是哺乳动物的一种特殊专长。”

据美国《科学》杂志4月20日发表的一项新研究,在无氧环境下,裸鼹鼠能活18分钟;而在人类几分钟就死亡的低氧环境中,它能活至少5个小时。

裸鼹鼠是迄今唯一已知能在低氧与无氧情况下长时间存活的哺乳动物。破解其中的秘密,或能帮助开发与缺氧相关病症的新疗法,包括心脏病发作和中风。

除裸鼹鼠外,包括人类在内的哺乳动物缺氧时,脑细胞将耗尽能量死亡。但由美国芝加哥市伊利诺伊大学神经科学家Thomas Park和德国柏林市Max Delbruck分子医学中心生理学家Gary Lewin率领的联合科研小组发现,裸鼹鼠脑细胞能在无氧环境下开始燃烧果糖,产生能量继续活下去,科学家此前只在植物中见过这种代谢方式。

Lewin表示:“这使得裸鼹鼠在没有氧气的情况下,能够用果糖代替葡萄糖。”

换言之,在低氧或无氧环境中,裸鼹鼠有效地变成了“植物”,不再进行有氧呼吸,而是由果糖驱动代谢,并进入假死状态,脉搏和呼吸频率大幅减缓,能量需求降至最低。此后,只要重新接触空气几秒钟,它们就会恢复正常呼吸,没有显示出任何持久伤害。

研究显示,当裸鼹鼠暴露于实验室低氧条件中时,有大量果糖进入它们的血液中,这些果糖又通过一种此前只在哺乳动物肠细胞中发现的蛋白质转运到脑细胞中。

此外,裸鼹鼠在低氧环境下也不会得肺水肿,也就是肺部积液,这是在高海拔地区困扰登山者的一个常见问题。

裸鼹鼠这些特征被认为是对长期地下洞穴贫氧生活的一种适应。与生活在地下的其他哺乳动物不同,裸鼹鼠生活在超级拥挤的环境中,与数百个同伴拥挤在一起,而洞穴密不通风,氧气消耗速度较快。McClelland说:“这是一个很好的例子,表明进化对于相同或类似的环境挑战找到了不同的解决方案。”

加利福尼亚州南旧金山卡里克公司生物学家Rochelle Buffenstein表示:“我迷上了这种葡萄糖—果糖开关。”她强调,“这是一个奇妙的世界,那里有一些疯狂的小动物。”

Park则表示:“如果我们能够激活人体的果糖路径,则可以显著延长人体细胞的时间跨度。”

“这篇论文让我非常兴奋。”Buffenstein说,“我很期待看到接下来会发生什么。”

裸鼹鼠主要生活在非洲,是一种比普通鼠体型小、几乎没有体毛的哺乳动物。此前科学家发现,这种冷血哺乳动物要比其他啮齿类动物多活几十年,几乎不会得癌症,还不怕疼。(来源:中国科学报 赵熙熙)

 
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