Beschränkt Sauerstoff in der frühen lebensentwicklung führen könnten dauerhafte Schädigungen des Herzens, die für viele Lebewesen, aber nicht für die Alligatoren. Zu wenig Sauerstoff tut nicht weh, Ihr Herz; es macht Sie stärker.
Nun, University of Guelph Forscher beginnen zu verstehen, warum, aufzeigen, wie alligator Herzen profitieren Sie von harten frühen Bedingungen im ei, in einer neuen Studie in Scientific Reports.
Es ist Grundlagenforschung, die ein signifikantes Potenzial für den Menschen zugute kommen.
Alligatoren, wie viele Eidechsen und Schildkröten, beginnen das Leben als Eier vergraben in der Tiefe Nester, mit denen begraben tiefste erhalten die geringste Menge an Sauerstoff.
„Zu wenig Sauerstoff in diesem frühen Stadium des Lebens wirkt sich auf den normalen Wachstums-und Entwicklungsprozessen, vor allem im Herzen. In der Plazenta der Säugetiere, so wie wir, diese änderungen negativ sind und bis in das Erwachsenenalter andauern. Aber in Alligatoren sehen wir etwas anderes: diejenigen, die am wenigsten Sauerstoff im nest, könnte in der Tat gedeihen,“ sagte Sarah Alderman, außerordentlicher professor in der U-G-s-Abteilung der Integrativen Biologie, der die Studie leitete.
Die Alligatoren entwickeln, dass unter niedrigen Sauerstoff-Bedingungen—oder Hypoxie—entstehen aus dem nest mit Herzen, die sind größer und stärker als Ihre Geschwister, die hatten Zugang zu mehr Luft als Embryonen. Ihre Herzen auch eine bessere Leistung während der Belastung, die möglicherweise Ihnen helfen, halten Sie Ihren Atem mehr oder ertragen durch eine Verfolgungsjagd.
Was Alderman und Ihre Mitarbeiter verstehen wollte, war, welche Veränderungen auftreten, die erstellen diese stärker, effizienter Herzen. So machten Sie sich zu identifizieren, was protein-Unterschiede Kennzeichnen den hypoxischen gator Herzen.
Ein team von der Rockefeller Wildlife Refuge in Louisiana abgerufen alligator-Eier von der Hütte Feuchtgebiete und schickte Sie an Kollegen an der University of North Texas. Es, einige der Eier gehalten wurden in Inkubatoren mit Hypoxie während der rest angehoben wurden in Inkubatoren mit normalen Konzentrationen von Sauerstoff.
Die U G-team erhielt Proben von der alligator Herzen und mit Finanzierung von den Naturwissenschaften und Engineering Research Council of Canada (NSERC), analysiert die Proteine, in diese Herzen mit einer Methode, bekannt als „shotgun proteomics.“
Sie fanden Anzeichen dafür, dass die zu wenig Sauerstoff in das ei induziert eine Verschiebung in der fülle der bestimmte Schlüssel-Moleküle, die das Herz verwendet für die Herstellung von Herz-Proteinen, die für die Integration dieser Proteine in die Zellen, und für schnell abnehmen und recycling beschädigte Proteine.
„Im wesentlichen, diese Alligatoren Hochlauf der Maschinen, die Sie benötigt für diese Prozesse,“ Alderman sagte.
Die meisten änderungen, die Sie in der embryo-Herzen waren noch deutlich zwei Jahre später in die Herzen der juvenile Alligatoren auch aufgewachsen in Hypoxie.
Wie gut, Schöffe gefunden der hypoxischen Herz hatte mehr Proteine, die in der Aufschlüsselung der Lipide oder Fette, für Energie.
„Herzen am wirksamsten sind, wenn Sie brennen Fette für Energie,“ Alderman sagte, feststellend, dass die Athleten die Herzen sind besonders gut darin. „Aber beim Menschen, wenn das Herz schreitet in Herzinsuffizienz, wechselt Sie in den brennenden Zucker.“
Die Tatsache, dass alligator-Herzen aus Embryonen aufgewachsen in Hypoxie entwickeln, die eine erhöhte Fähigkeit mit Lipiden für Energie in späteren Leben könnte der Schlüssel sein, warum die Hypoxie ist nicht schädlich, da ähnliche Bedingung gewesen wäre, zu einem sich entwickelnden menschlichen Herzen.
Während die Texas-team konnte die Studie die Alligatoren nur, bis Sie drei Jahre alt waren—“Danach wird es ein wenig gefährlich zu halten Alligatoren in einem Labor,“ Alderman bemerkt—alle Zeichen deuten auf diese änderungen in der Proteinexpression in den Herzen wird dauerhaft.
Prof. Todd Gillis, professor in der Abteilung der Integrativen Biologie, sagt diese Forschung zeigt, wie wichtig Umweltbedingungen während der embryonalen Entwicklung die spätere Gesundheit des Erwachsenen.
„Klar, Stressoren, die auftreten, in diesem frühen Stadium langfristige Folgen haben, weil, wie wir hier sehen, es verändert die Biologie des Tieres“, sagte er.
Gillis, der ein Gründungsmitglied der U G s Zentrum für Herz-Kreislauf-Untersuchungen, sagt der nächste Schritt ist, zu identifizieren, was löst diese wichtigen Veränderungen in der Proteinexpression. Wenn identifiziert werden kann, es öffnet sich ein Weg, die Anwendung der Erkenntnisse auf den Menschen mit einem geschwächten Herzen, Gillis sagte.
„Wenn Sie könnte einen Weg finden, schalten Sie diese Wege und dann behaupten, das könnte eine Möglichkeit zur Verbesserung der Herzfunktion und halten das Herz gesund.“
Das research-team erhielt vor kurzem Finanzierung von der National Science Foundation in den USA, diese Arbeit fortzusetzen. Stadtrat freut sich auf die nächste phase der Forschung, darauf hingewiesen, dass die Alligatoren sind faszinierend zu studieren.