生活在黑暗洞穴中的洞穴魚只能偶爾獲得食物，其癥狀與糖尿病相似，但似乎沒有任何健康問題。由美國遺傳學(xué)會主辦的2016年聯(lián)合遺傳學(xué)會議(TAGC)上發(fā)表的新研究結(jié)果揭示了洞穴魚如何適應(yīng)極端環(huán)境的遺傳基礎(chǔ)，這些信息有朝一日可能導(dǎo)致新的糖尿病治療方法和其他疾病。

“我們發(fā)現(xiàn)洞穴魚體內(nèi)脂肪含量非常高，對饑餓具有很強的抵抗力，并且會出現(xiàn)糖尿病和非酒精性脂肪肝等人類疾病的癥狀，”Stowers醫(yī)學(xué)研究所的第一作者Nicolas Rohner博士說。研究。“然而，魚類仍然健康，沒有任何明顯的健康問題，就像我們在人類身上看到的那樣。解開負(fù)責(zé)這些適應(yīng)的分子機制或遺傳學(xué)可能會對人類疾病產(chǎn)生新的見解。”

Rohner的研究小組正在研究墨西哥某些地區(qū)的魚類Astyanax mexicanus。這種魚的一種形式，被稱為洞穴魚，生活在完全黑暗的石灰?guī)r洞穴中，而同一種魚的另一種形式生活在洞穴附近的地表河流中。通過進(jìn)化，洞穴魚已經(jīng)失去了它們在黑暗中不需要的特征，如視覺和色素沉著，并且已經(jīng)獲得了其他特性，可以幫助它們在這些黑暗的洞穴中生存，而且食物供應(yīng)很少。

Rohner的研究重點是洞穴魚新陳代謝的變化，讓它們在沒有食物的情況下存活很長時間。研究人員認(rèn)為，大約每年一次的洪水會給洞穴帶來食物。當(dāng)食物存在時，洞穴魚吃了很多，大大增加了它們的脂肪含量。然后，他們在這些肥胖商店吸取能量，直到他們再次進(jìn)食。

該團隊此前表明，當(dāng)實驗室每天喂食洞魚和表面魚的量相同時，洞魚魚體內(nèi)脂肪的積累量是其表面魚類的10倍。在沒有食物的時期，洞穴魚也保留了比表面魚更多的脂肪。

在他們最近的一項研究中，研究小組發(fā)現(xiàn)，洞穴魚的肝臟含有高水平的脂肪，這種疾病類似于一種叫做非酒精性脂肪性肝病的人類疾病。雖然在人類中這種情況可導(dǎo)致組織瘢痕形成，炎癥，細(xì)胞死亡，并最終導(dǎo)致肝功能衰竭，但脂肪肝的洞穴魚并未出現(xiàn)任何這些問題。

研究人員還發(fā)現(xiàn)，洞穴魚在進(jìn)食后表現(xiàn)出非常高的血糖水平，而在沒有食物時則表現(xiàn)出非常低的水平。這些血糖波動與未經(jīng)治療的2型糖尿病患者相似，但它們似乎不會對洞穴魚產(chǎn)生負(fù)面影響。

“我們認(rèn)為，像冬眠動物在秋季獲得額外的體脂以度過冬季，洞穴魚會成為胰島素抵抗，這是他們獲取高體脂水平的策略的一部分，”Rohner說。“同樣，在沒有食物的時候，他們可能會使用更高的體脂水平來抵抗饑餓。”

研究人員將基因突變確定為洞穴魚胰島素抵抗的來源。“這不是像冬眠動物那樣的監(jiān)管或季節(jié)性機制，”羅納說。“洞穴魚經(jīng)常對胰島素有抵抗作用，這使得論證更加強烈，這是他們用來獲得更高體脂水平的一種策略。魚類必須獲得補償機制，即使這些高脂肪水平也能保持健康。 “

像Rohner這樣的新方法可以幫助產(chǎn)生關(guān)于糖尿病的新見解，糖尿病是一種可能涉及許多基因和許多生物途徑的復(fù)雜疾病。

“我們的方法，即比較生理學(xué)或進(jìn)化醫(yī)學(xué)，利用了許多生物體適應(yīng)非常特定環(huán)境的事實，”Rohner說。“這是一種新興的方法，旨在嘗試使用自然變異作為發(fā)現(xiàn)其他類型研究中可能遺漏的新分子途徑的替代方法。”

羅納指出，這項研究可能需要幾十年才能實現(xiàn)針對患者的特定治療。“然而，我們可以指出洞穴魚用于保持健康的候選基因和途徑，”他說。“這是一種獨特的進(jìn)化策略，也是我們無法發(fā)明的。一旦我們確定了基因和途徑并了解它們，那么潛在的研究人員就可以開發(fā)出可能對患者有益的藥物。”

Rohner將于7月15日星期五上午9:15在佛羅里達(dá)州奧蘭多市奧蘭多世界中心萬豪酒店的大宴會廳舉行的Allied Genetics Conference上展示“洞穴魚進(jìn)化為代謝性疾病的自然模型”。