U研究開始揭開hagfish的僵尸心中的神秘面紗
Hagfish是粘糊糊的底棲居民,靠死海生物的尸體生活,并在難以獲得氧氣的深水中茁壯成長。事實(shí)上,他們的心臟可以在沒有任何氧氣的情況下繼續(xù)毆打36小時(shí),使得hagfish成為缺氧耐受魚類的冠軍。相比之下,人類心臟在沒有氧氣的情況下幾分鐘后就會永久性地受損。
現(xiàn)在,圭爾夫大學(xué)的研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一條線索,即即使在它們耗盡氧氣的情況下,它們也會如何保持心臟抽吸。通過解開ha魚心臟的奧秘,這項(xiàng)工作可以提供關(guān)于如何在氧氣輸送受損時(shí)保護(hù)人類心臟的新想法,例如在心臟病發(fā)作期間。
“我們希望了解這些魚心臟如何在沒有氧氣的情況下長時(shí)間工作,因?yàn)檫@可能會導(dǎo)致在心肌梗塞或心臟移植過程中保留人體心臟組織的創(chuàng)新策略,”Todd Gillis教授說,他帶領(lǐng)這項(xiàng)研究與最近的碩士學(xué)位畢業(yè)生Lauren Gatrell。
Gillis是綜合生物學(xué)系的教授,也是G的心血管研究中心的創(chuàng)始成員。
Gatrell和Gillis試圖了解當(dāng)hagfish的氧氣耗盡時(shí)是什么。
“我們想知道使用哪種代謝燃料以及他們?nèi)绾问褂盟鼈儯驗(yàn)榇蠖鄶?shù)脊椎動物的心臟在去除氧氣時(shí)會耗盡細(xì)胞能量。這就是導(dǎo)致組織損傷的原因。”
該研究發(fā)表在比較生理學(xué)雜志上,測試了兩種潛在的燃料來源:葡萄糖和甘油。
以前,Gillis發(fā)現(xiàn)在缺氧暴露開始時(shí),hagfish心臟使用糖原作為能量,一種儲存在肌肉中的葡萄糖。但這些糖原儲備不足以在連續(xù)缺氧暴露期間保持心臟泵血,并且一旦糖原耗盡就不清楚燃料接管了什么。
Gatrell將孤立的hagfish心臟暴露于12小時(shí)的缺氧或常氧,在此期間,她向心臟供應(yīng)含有葡萄糖,甘油或無燃料源的鹽水,同時(shí)測量心臟收縮。
“如果你以類似的方式治療哺乳動物的心臟,它會很快停止跳動并永久性受損。你還必須用溫和的電擊來刺激它,以保持它的跳動。但是,hagfish心臟繼續(xù)產(chǎn)生足夠的Gillis說:“它們有點(diǎn)像僵尸般的心臟;它們實(shí)際上只會繼續(xù)跳動??雌饋碚媸翘衿媪?。”在這些實(shí)驗(yàn)過程中,即使沒有氧氣,心臟仍繼續(xù)抽吸。
實(shí)驗(yàn)表明,在缺氧期間為心臟提供甘油可明顯增強(qiáng)心臟的收縮 - 甚至比心臟供應(yīng)葡萄糖更為明顯,而葡萄糖通常是肌肉所喜歡的燃料。
“我們?nèi)栽谂ε宄@意味著什么,”吉利斯說。“這些結(jié)果引發(fā)了許多令人興奮的問題。使用甘油是否有益處?它是一些祖先的異常還是由甘油刺激的進(jìn)化結(jié)果?”
吉利斯懷疑甘油是從肝臟輸送到心臟的。
“我們認(rèn)為它在血液中流過魚,”他說。“我們在肝臟中發(fā)現(xiàn)了非常高水平的甘油,這是甘油產(chǎn)生然后轉(zhuǎn)運(yùn)到組織的地方。”
他說他很著迷,因?yàn)閔agfish的心臟對甘油反應(yīng)如此強(qiáng)烈,并承認(rèn)他發(fā)現(xiàn)它有點(diǎn)奇怪。
“但關(guān)于hagfish的一切都很奇怪。這只是他們能做的另一件奇怪的事情。現(xiàn)在我們需要知道他們是如何以及為什么這樣做的。”
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