Слепые пещерные рыбы развили инсулинорезистентность, чтобы не умереть от голода

Исследователи из Гарвардской медицинской школы (HMS) обнаружили, что слепые пещерные рыбы (Astyanax mexicanus) из Мексики имеют ту же генетическую мутацию, что и люди с наследственной формой тяжелого диабета. Несмотря на диабетоподобные скачки и падения уровня сахара в крови после еды и инсулинорезистентность, рыбы остаются полностью здоровыми. Исследование опубликовано в Nature.

Уникальная адаптация к экстремальным условиям

Рыбы обитают в полной темноте пещер, где пища доступна лишь периодически — во время весенних паводков. Мутация, вредная для человека, помогает рыбам накапливать жир в периоды изобилия. Медленный метаболизм позволяет им жить за счет этих запасов до следующего паводка.

В новом исследовании ученые обнаружили, что у рыб также развилась инсулинорезистентность: их клетки плохо реагируют на гормон, призывающий поглощать глюкозу после еды. У людей это состояние — предшественник диабета 2 типа, ведущий к повреждению нервов и сосудов из-за хронически высокого уровня сахара в крови.

Однако у пещерных рыб, несмотря на постоянно повышенный сахар в крови, нет признаков такого повреждения. "Белки в нашей крови, постоянно пропитанные сахаром, перестают нормально функционировать, потому что они, по сути, покрываются сахаром. У пещерных рыб высокий уровень сахара в крови, но нет таких "засахаренных" белков. Как они это делают?" — задается вопросом соавтор исследования Мисти Риддл.

Доказательства через эксперименты

Поскольку пещерные рыбы — нестандартная модель для изучения метаболизма, ученым пришлось разработать новые протоколы, включая рыбный аналог теста на толерантность к глюкозе.

• Сравнение трех популяций пещерных рыб с их поверхностными сородичами показало, что, несмотря на инсулинорезистентность, пещерные рыбы живут столько же.
• Скрещивание пещерных и поверхностных рыб показало, что гибриды с мутацией пещерных рыб весили больше и имели более высокий уровень сахара в крови.
• Трансплантация мутации пещерных рыб в zebrafish (данио-рерио) подтвердила, что она способствует как инсулинорезистентности, так и увеличению веса.

Перспективы для медицины

Ученые полагают, что у рыб есть другие, пока неизвестные мутации, которые защищают их от вреда, обычно причиняемого нарушением регуляции сахара в крови. Их изучение может привести к разработке новых методов лечения диабета и связанных с ним осложнений у людей.

"Эволюция опробовала множество вариантов генов за миллионы лет, и я думаю, что это умнее всего, что мы можем придумать, даже с помощью машинного обучения. Было бы глупо не посмотреть", — считает соавтор Николя Ронер.

Исследователи продолжают поиск других генов, формирующих метаболизм пещерных рыб, надеясь, что эта модель станет новым полезным инструментом для изучения человеческого метаболизма.