Как бирманский питон растет и сжимается после еды

Тело бирманского питона претерпевает масштабную реконструкцию с последующей полной деконструкцией каждый раз после приема пищи. В течение трех дней после еды его органы увеличиваются до двукратного размера, а метаболизм и пищеварительные процессы усиливаются в 10–44 раза. Через десять дней после еды пища переварена, и эти изменения обратимы, позволяя телу сжаться и вернуться в состояние до приема пищи. В новом исследовании, опубликованном в Physiological Genomics, команда американских ученых детально проследила, как эта экстремальная перестройка контролируется изменениями в экспрессии генов.

Экстремальная физиология бирманского питона представляет интерес для изучения, поскольку дает уникальное представление о том, как позвоночные контролируют рост и функцию органов. Хотя форма тела питона отличается от других позвоночных, включая человека, его органы функционируют аналогично. Это означает, что результаты, полученные на змеях, могут быть применены для понимания человеческого тела и потенциальной разработки новых методов лечения заболеваний человека.

В этом исследовании команда сосредоточилась на тонком кишечнике, масса и скорость поглощения питательных веществ в котором удваиваются во время пищеварения. Исследователи обнаружили, что экспрессия как минимум 2000 генов изменилась после того, как змея поела. Удивительно, но большинство изменений произошло вскоре после еды — в течение шести часов. Изменения затрагивали гены, связанные со структурой кишечника и поглощением питательных веществ, делением и гибелью клеток. Паттерны экспрессии генов соответствовали и часто предшествовали физиологическим изменениям в кишечнике. Затем паттерны экспрессии генов, как и структурные изменения, вернулись к состоянию до еды в течение 10 дней после приема пищи, что указывает на тесную связь между дифференциальной экспрессией генов и быстрой циклической физиологической перестройкой кишечника.

По словам исследователей, это первое исследование, которое напрямую связало экстремальные и быстрые изменения кишечника питона, вызванные приемом пищи, с изменениями в экспрессии генов, а также первое, показавшее, насколько быстро меняется экспрессия генов. Исследование также показало, что некоторые из "морфирующих" генов в кишечнике питона, в частности гены сигнального пути WNT, были вовлечены в развитие рака кишечника и других видов рака. Это позволяет предположить, что кишечник питона может представлять ценную модель для изучения взаимодействия метаболизма с регуляцией деления/гибели клеток и сигнализацией WNT, имеющих отношение к онкологическим заболеваниям.

Статья "Rapid changes in gene expression direct rapid shifts in intestinal form and function in the Burmese python after feeding" опубликована в майском выпуске журнала Physiological Genomics Американского физиологического общества (APS).