【加拿大研究】非洲裸鼴鼠降低代謝率低氧生存 或有助解決缺氧疾病

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加拿大渥太華大學(University of Ottawa)的研究人員最近發現了裸鼴鼠(naked mole-rats )如何在缺氧情況下節省能量生存,或有助為人類在低氧環境下生存及面對缺氧疾病。他們的研究發表在11月23日《自然溝通》(Nature Communications)期刊網站上。

 

裸鼴鼠(naked mole-rats )圖片來源:shutterstock

裸鼴鼠(學名:Heterocephalus glaber)是一種全身帶有粉色皺皮和與突出牙齒的齧齒目動物。他們群居在地底,主要分布於東非,是一種社會性(eusocial species)哺乳類動物。根據研究人員表示,裸鼴鼠的是缺氧耐受性(hypoxia-tolerant)最好的哺乳類動物之一。而在嚴重缺氧的情況下,它們的代謝率會降低高達 85%。

研究人員在非洲使用熱能感應攝錄機(thermal cameras)以非侵害(noninvasively)式探測裸鼴鼠在日常面對缺氧和非缺氧環境下的熱能(heat)變化,然後使用分子檢測(molecular approaches)去量度棕色脂肪組織( brown adipose tissue)中,重要的線粒體蛋白(mitochondrial proteins)在缺氧前後的情況。結果發現,在進入缺氧環境時,裸鼴鼠的體溫將會下降,直到與環境的溫度相若。

 

圖左:常氧情況下裸鼴鼠的體溫,圖右:缺氧下情況下裸鼴鼠的體溫,圖像越亮代表溫度越高。
圖片來源:渥太華大學

研究人員發現,裸鼴鼠可以快速在肩胛間的棕色脂肪組織(Intrascapular brown adipose tissue)去除第一型解偶聯蛋白(又稱產熱蛋白, uncoupling protein 1, UCP1 )在中度缺氧(moderate hypoxia)的情況下1小時就能完成,而在其他小型囓齒動物中,降低 UCP1 需要 3 天以上的時間。透過這樣的機制,裸鼴鼠在缺氧環境下就能節省能量並調節體溫,以及在線粒體棕色脂肪組織(mitochondrial brown adipose tissue)內關閉產熱代謝(non-shivering thermogenesis,NST),令代謝率下降。低代謝率(hypometabolism )能減少能量使用,對與缺氧耐受性十分重要,減少使用身體所需的能量,可降低因低氧導致的窒息機會率。

研究人員表示,缺氧情況與人類的疾病息息相關,裸鼴鼠研究提供了一道重要線索去解決中風、慢性肺病、肥胖等問題,調節棕色脂肪組織往往和減肥息息相關。

此外,研究人員更發現還有其餘3種群體型(social species)鼴鼠的UCP1也有類似的變化,獨居(solitary species)的鼴鼠則沒有。由於裸鼴鼠像螞蟻、蜜蜂一樣,屬於社會性動物,因此研究人員推斷,產生這種 UCP1的反應可能是小型囓齒類動物透過群體社會結構(colony social structure)所驅動。

Text by Medical Inspire 編輯部

資料來源:Nature Communications , University of Ottawa

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