一些动物的心可以适应没有氧气的生存,科学家们也很感兴趣

在冬季,一些鳄龟喜欢在池塘和湖泊中冬眠。这些淡水匍匐动物平安地躲藏在薄薄的冰层下面,能够存活长达六个月而无需任何氧气。

事实证明,他们的身体如何应对这取决于他们的抚育方式。新的研讨标明,当海龟胚胎暴露于低程度的氧气时,它会使心脏在其他生中愈加顺应这种情况。

从它们存在的一开端,看起来这些令人难以置信的生物就曾经为水生缺氧的生命做好了准备。在水深处的巢穴中发育,它们的胚胎有时能够遭到少至11%的氧气,这能够永世地改动它们的心脏构造和功用。

曼彻斯特大学的心脏生物学家Ilan Ruhr 说: “我们很快乐成为第一个可以经过在发育过程中早期暴露于缺氧状态来改动海龟对低氧环境的耐受水平的办法 。”

缺氧条件下的生存取决于心脏继续保送营养物质和肃清废物的才能。当人类患有心脏病时,他们的心脏通常会因缺氧而受损,心脏移植过程中也会发作同样的事情。

但是像龟和短吻鳄这样的匍匐动物能够抵御这些极端环境并依然坚持其新陈代谢和肌肉功用。为了弄分明在细胞程度上发作了什么,研讨人员研讨了一组幼鱼常见鳄龟(Chelydra serpentina),其中一半在正常氧气条件下发育21%,其中一半在氧气程度仅为10%时发育。

从心脏中别离肌肉细胞,然后使细胞遭到较低程度的氧气,使团队可以丈量pH,细胞内钙(有助于收缩心肌)和化学物质(活性氧物质(ROS))的变化。

即便重新引入氧气,招致哺乳动物大量组织损伤的东西,心脏细胞简直没有明显的损伤。

研讨结果标明,发育中的氧气是翻开和关闭某些基因的重要环境要素,这些基因能够使龟的心脏耐受零氧。

早期暴露不只减少了ROS的量,当组织再次氧合过快时,这种分子会变得有毒,但它也能够维护心肌免受损伤,即便在完整没有氧气的状况下也能正常收缩。

作者总结说: “总的来说,这些结果标明发育缺氧会改动ROS管理中可能维护心脏免受氧化应激的途径。”

有一天,研讨人员希望这种学问能够用来坚持人类的心脏在低氧条件下坚持生机。例如,未来药物可能可以开启相同的机制并维护人类心脏免受氧气剥夺。

“在海龟和人类的心脏细胞在解剖学上十分类似,” 曼彻斯特大学的比拟生理学家Gina Galli 解释道,“因而,假如我们可以学会理解哪些要素可以让他们在无氧环境中生存,我们希望可以将其应用于医疗场景。“

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