Oksijensiz 18 dakika yaşayabilen olağanüstü canlı: Çıplak kör fareler (Bunu nasıl başarabiliyor?)

Çıplak kör fareler, laboratuvar hayvanlarının süper kahramanlarıdır. Birkaç yaşlanma belirtisi gösterirler, bazı ağrı türlerine karşı dayanıklıdırlar ve neredeyse hiç kansere yakalanmazlar. Şimdi, bilim adamları başka bir süper güç keşfettiler: Hayvanlar oksijensiz 18 dakikadan fazla yaşayabilirler. Bunu, vücutlarını bir yakıttan diğerine kullanmalarını sağlayarak yaparlar - bu da insanlarda inme ve kalp krizleriyle mücadele etmenin yeni yollarını işaret edebilir.

“Bu bir memeli için olağanüstü bir başarıdır,” diyor, çalışmaya dahil olmayan Kanada’daki McMaster Üniversitesi’nden Grant McClelland.

Çıplak kör fareler, yüksek seviyelerde karbondioksit veya az oksijen içeren havaya alışılmadık derecede dirençlidir. Fare büyüklüğünde tüysüz memeliler, oksijenin az olduğu yer altındaki yeraltı yuvalarında 300 kişiye kadar kolonilerde yaşamaktadır.

Ne kadar az oksijene ihtiyaç duyduklarını öğrenmek için Chicago Üniversitesi’nden Illinois Üniversitesi’nde bir nörobilimci olan Thomas Park ve Max Delbrück Berlin Moleküler Tıp Merkezi’nde fizyolog Gary Lewin, çıplak kör fareler ve farelere oksijeni vermeyi kestik. Fareler bir dakikadan daha kısa sürede öldü. Çıplak mol fareleri için öyle değil. Kalp atışları dakikada 200’den 50 vuruşa yavaşladı ve hızla bilinç kaybettiler. Ancak, odadaki 18 dakika sonra bile, normal havaya maruz kaldıklarında tamamen iyileştiler.

Hile, çıplak kör farelerinin şekeri nasıl metabolize ettiği ile ilgili olabilir. İnsanlar ve diğer memeliler, glikoliz adı verilen çok adımlı bir işlemde enerji üretmek için şeker glikozunu yıkarlar. Bu süreç oksijen gerektirir; bu olmadan, glikolizin ilk adımlarını engelleyen laktat birikimi gibi yan ürünler ve enerji üretimi durur. Enerji depoları, özellikle beyinde hızla tükenir ve hücreler ölmeye başlar.

Oksijenden yoksun çıplak kör farelerindeki kimyasal değişimleri araştıran araştırmacılar, kandaki iki şekerin, fruktoz ve sukrozun (fruktoz ve glükozdan oluşan bir molekül) keskin bir şekilde daha yüksek seviyelerini buldular. Ve diğer memelilerle karşılaştırıldığında, bu kör fareler, hem fruktozu hücrelere taşıyan bir molekül olan hem GLUT5’in hem de fruktozu glikoliz içine girebilen bir forma dönüştüren bir enzimin vücudunda daha yüksek seviyelere sahipti. Lewin, “Bu, çıplak kör farelerinin oksijen olmadığında glikoz yerine fruktoz kullanmasına izin verir” diyor Lewin.

Fruktoz daha sonraki bir aşamada glikolize girdiği için, oksijen mevcut değilse ve glikolizin ilk adımları bloke edilirse enerji üretimi devam edebilir. McClelland’a göre, oksijen olmadan uzun süre ayakta kalabilen balıklar veya kaplumbağalar bile bu şekilde glikoliz modifiye etmemişlerdir. “Aynı veya benzer çevresel zorluklar için farklı çözümler bulmanın mükemmel bir örneği,” diyor.

“Bu glikozdan fruktoz anahtarına hayran kaldım,” diyor California San Francisco’daki bir araştırma şirketi Calico’da biyolog olan Rochelle Buffenstein. Buffenstein 30 yıldan uzun bir süredir çıplak mol fareleri üzerinde çalışmaktadır ve hayvanların onu şaşırtmayı başardığını söylüyor. Araştırmacılar, düşük oksijenli ortamlardaki diğer hayvanların bu şekilde fruktoz kullanmak için evrimleşmiş olup olmadıklarına bakmaya başlamalıdır, diyor ki, “orada harika, çılgın eleştirmenler dünyası var” diyor.

Yine de, fruktoza geçişin hayvanların hayatta kalması için ne kadar önemli olduğu net değildir, Oslo Üniversitesi’nde karşılaştırmalı bir fizyolog olan Göran Erik Nilsson’a dikkat çeker. Metabolizmayı yavaşlatmak gibi diğer mekanizmalar da rol oynamaktadır, tıpkı fare sıçanlarının olağandışı düşük vücut ısısı gibi, serin 30 ° C’dir.

Köstebeğin enerji değişimini daha iyi anlamak, insanlara yardım etmek için bir şekilde kullanma umudu için anahtar olacaktır. Örneğin bir inme ya da kalp krizi sırasında, beyne oksijen akışı kesilir ve beyin hücreleri birkaç dakika içinde ölmeye başlar. “Fruktoz yolunu aktive edebilirsek, bu zaman dilimini önemli ölçüde uzatabiliriz” diye tahmin ediyor.

Buffenstein, “Bu yazıda çok heyecanlıyım” diyor. “Sonra ne olacağını görmek için sabırsızlanıyorum.”