Modificările în producția de colesterol duc la tra

Modificările în producția de colesterol duc la tra

imagine: Octopus bimaculoides
vedere Mai mult

Credit: Tom Kleindinst, Laboratorul de biologie marine

Cu toată inteligența lor neobișnuită și abilitățile aparent supranaturale de a-și schimba culoarea și de a regenera membrele, caracatițele suferă adesea o moarte tragică. După ce o caracatiță mamă depune o pușcă de ouă, ea renunță să mănânce și irosește; până când ouăle eclozează, ea este moartă. Unele femele aflate în captivitate chiar par să accelereze acest proces în mod intenționat, mutilându-se și răsucindu-și brațele într-o mizerie încurcată.

Sursa acestui comportament matern bizar pare să fie glanda optică, un organ asemănător glandei pituitare la mamifere. Timp de ani de zile, modul în care această glandă a declanșat spirala înfiorătoare a morții a fost neclar, dar un nou studiu realizat de cercetători de la Universitatea din Chicago, Universitatea din Washington și Universitatea Illinois din Chicago (UIC) arată că glanda optică din caracatițele materne este supusă o schimbare masivă a metabolismului colesterolului, ducând la schimbări dramatice ale hormonilor steroizi produși. Modificările metabolismului colesterolului la alte animale, inclusiv la oameni, pot avea consecințe grave asupra longevității și comportamentului, iar autorii studiului cred că acest lucru dezvăluie asemănări importante în funcțiile acestor steroizi în regnul animal, atât la cefalopode cu corp moale, cât și la vertebrate.

„Știm că colesterolul este important din perspectivă alimentară și, de asemenea, în cadrul diferitelor sisteme de semnalizare din organism”, a spus Z. Yan Wang, PhD, profesor asistent de psihologie și biologie la Universitatea din Washington și autorul principal al studiului. „Este implicat în orice, de la flexibilitatea membranelor celulare la producția de hormoni de stres, dar a fost o mare surpriză să văd că joacă un rol și în acest proces ciclului de viață”.

Hormoni de autodistrugere

În 1977, psihologul de la Universitatea Brandeis Jerome Wodinsky a arătat că dacă a îndepărtat glanda optică din caracatița cu două puncte din Caraibe (Caracatița hummelincki) mame, și-au abandonat gheața de ouă, au reluat hrănirea și au mai trăit luni de zile. La acea vreme, biologii cefalopodelor au ajuns la concluzia că glanda optică trebuie să secrete un fel de hormon de „autodistrugere”, dar exact ce era și cum a funcționat nu era clar.

În 2018, Wang, pe atunci student absolvent la Universitatea din Chicago, și Clifton Ragsdale, PhD, profesor de neurobiologie la UChicago, au secvențiat transcriptomul ARN al glandei optice de la mai multe caracatițe cu două puncte din California (Caracatița bimaculoides) în diferite stadii ale declinului lor matern. ARN-ul poartă instrucțiuni de la ADN despre cum să producă proteine, astfel încât secvențierea este o modalitate bună de a înțelege activitatea genelor și ce se întâmplă în interiorul celulelor la un moment dat. Pe măsură ce animalele au început să rapid și să scadă, au existat niveluri mai mari de activitate în genele care metabolizează colesterolul și produc steroizi, prima dată când glanda optică a fost legată de altceva decât de reproducere.

În noua lucrare, publicată săptămâna aceasta în Biologie actuală, Wang și Ragsdale au dus studiile lor un pas mai departe și au analizat substanțele chimice produse de glanda optică a caracatiței materne. Ei au lucrat cu Stephanie Cologna, dr., profesor asociat de chimie la UIC, și Melissa Pergande, o fostă studentă absolventă la UIC, care se specializează în spectometrie de masă, o tehnică care analizează compoziția chimică a probelor biologice. Deoarece cercetările anterioare ale lui Wang au indicat o activitate crescută a genelor care produc steroizi, acestea s-au concentrat asupra colesterolului și a moleculelor aferente din țesutul glandei optice.

Ei au descoperit trei căi diferite implicate în creșterea hormonilor steroizi după reproducere. Unul dintre ei produce pregnenolonă și progesteron, doi steroizi asociați în mod obișnuit cu sarcina. Un altul produce colestanoizi materni sau componente intermediare pentru acizii biliari, iar al treilea produce niveluri crescute de 7-dehidrocolesterol (7-DHC), un precursor al colesterolului.

Noua cercetare arată că glanda optică maternă suferă modificări dramatice pentru a produce mai mult pregnenolon și progesteron, colestanoizi materni și 7-DHC în timpul etapelor de declin. În timp ce hormonii de sarcină sunt de așteptat, aceasta este prima dată când ceva asemănător componentelor acizilor biliari sau colesterolului este legat de spirala morții materne a caracatiței.

Unele dintre aceste căi sunt folosite pentru producerea colesterolului și la șoareci și la alte mamifere. „Există două căi majore pentru crearea colesterolului care sunt cunoscute din studiile la rozătoare, iar acum există dovezi din studiul nostru că acele căi sunt probabil prezente și în caracatițe”, a spus Wang. „A fost foarte interesant să văd asemănarea dintre animale atât de diferite.”

Nivelurile crescute de 7-DHC sunt toxice la om; Este semnul distinctiv al unei tulburări genetice numită sindromul Smith-Lemli-Opitz (SLOS), care este cauzată de o mutație a enzimei care transformă 7-DHC în colesterol. Copiii cu această tulburare suferă de consecințe grave asupra dezvoltării și comportamentului, inclusiv auto-rănirea repetitivă care amintește de comportamentele de la sfârșitul vieții caracatiței.

Mici și subapreciate

Descoperirile sugerează că întreruperea procesului de producție a colesterolului la caracatițe are consecințe grave, la fel ca și la alte animale. Până acum, ceea ce Wang și echipa ei au descoperit este un alt pas în secvența de autodistrugere a caracatiței, semnalând mai multe schimbări în aval care duc în cele din urmă la comportamentul ciudat și la moartea mamei.

„Ceea ce este izbitor este că trec prin această progresie a schimbărilor în care par să înnebunească chiar înainte de a muri”, a spus Ragsdale. „Poate că sunt două procese, poate sunt trei sau patru. Acum, avem cel puțin trei căi aparent independente către hormonii steroizi care ar putea explica multitudinea de efecte pe care aceste animale le arată.

În această vară, Wang va studia la Laboratorul de biologie marine (MBL), afiliat la UChicago, ca parte a Grass Fellowship, înainte de a se alătura facultății de la Universitatea din Washington. O atracție majoră a MBL este programul lor extins de cercetare pentru cefalopode, în special un nou model de animal, caracatița cu dungi din Pacific (Ocotopus chierchiae). Printre alte caracteristici utile, cum ar fi dimensiunea sa mică și ușor de gestionat, caracatița cu dungi nu se autodistruge după reproducere, așa cum le-au studiat animalele Wang și Ragsdale până acum. Wang plănuiește să examineze glandele optice ale caracatiței dungate și să le compare cu noile ei rezultate pentru a căuta indicii cu privire la modul în care evită spirala tragică a morții caracatiței.

„Glanda optică există în toate celelalte cefalopode cu corp moale și au astfel de strategii de reproducere divergente”, a spus ea. „Este o glandă atât de mică și este subapreciată și cred că va fi interesant să explorezi modul în care contribuie la o diversitate atât de mare de traiectorii istoriei vieții la cefalopode”.

Studiul, „Homonii steroizi ai sistemului de autodistrugere a caracatiței”, a fost susținut de Fundația Națională de Știință, Universitatea din Illinois din Chicago, Consiliul pentru Învățământul Superior din Illinois și Laboratorul de Biologie Marină.


Leave a Comment

Adresa ta de email nu va fi publicată.