Manche Fledermäuse überleben und gedeihen mit einem Blutzuckerspiegel, der für andere Säugetiere tödlich wäre

Der Mensch muss seinen Blutzuckerspiegel regulieren, um gesund zu bleiben und seine Zellen mit Energie zu versorgen. Ein zu niedriger oder zu hoher Blutzuckerspiegel kann zu schwerwiegenden gesundheitlichen Komplikationen führen und ein hoher Blutzuckerspiegel ist ein Kennzeichen der Stoffwechselerkrankung Diabetes. Neue Forschungsergebnisse des Stowers Institute for Medical Research könnten dazu beitragen, mögliche Lösungen für Stoffwechselerkrankungen zu finden, indem sie sich auf die Evolution und Fledermäuse konzentrieren.

Veröffentlicht in Naturökologie und EvolutionDie von Co-Erstautoren, der Postdoktorandin Jasmin Camacho, Ph.D., und der ehemaligen Stowers-Forscherin Andrea Bernal-Rivera vom Labor des Stowers-Forschers Nicolas Rohner, Ph.D., geleitete Studie berichtet über den höchsten natürlich vorkommenden Blutwert Zuckerkonzentrationen, die jemals bei Säugetieren beobachtet wurden, ein Ergebnis, das darauf hindeutet, dass Fledermäuse Strategien entwickelt haben, um mit dieser extremen Eigenschaft zu überleben und sogar zu gedeihen.

„Unsere Studie zeigt Blutzuckerwerte, die in der Natur noch nie zuvor beobachtet wurden, Werte, die bei Säugetieren tödlich wären und zum Koma führen würden, nicht jedoch bei Fledermäusen“, sagte Camacho. „Wir beobachten ein neues Merkmal, von dessen Existenz wir nicht wussten. »

Vor 30 Millionen Jahren ernährte sich die neotropische Riesenfledermaus ausschließlich von Insekten. Seitdem haben sich diese Fledermäuse durch eine Ernährungsumstellung in viele verschiedene Arten diversifiziert. Verschiedene Abstammungslinien spezialisieren sich heute von Insekten auf die Ernährung, die Obst, Nektar, Fleisch und alles dazwischen umfasst, sogar nur Blut.

„Durch die Untersuchung von Tieren, die es schon seit Millionen von Jahren gibt, können wir beginnen, die Veränderungen zu katalogisieren, die während der Evolution stattgefunden haben“, sagte Camacho. „Was neotropische Blattnasenfledermäuse so einzigartig für die Untersuchung macht, ist, dass diese Gruppe aus vielen verschiedenen Arten mit sehr unterschiedlichen Ernährungsgewohnheiten besteht, was es ermöglicht, Antworten auf die Entwicklung der Nahrungsnahrung zu finden.“ Wir hoffen, dieses Verständnis auf andere Säugetiere, einschließlich des Menschen, auszuweiten, wo wir möglicherweise lernen können, unsere eigene Gesundheit besser zu schützen. »

Um herauszufinden, wie Fledermäuse ihre Ernährung diversifizierten, reiste das Team mehrere Jahre lang in die Dschungel Mittelamerikas, Südamerikas und der Karibik, um Feldforschungen durchzuführen. Diese Fang- und Freilassungsexpeditionen konzentrierten sich auf die Durchführung von Glukosetoleranztests (Messung der Blutzuckerkonzentration) an fast 200 wild gefangenen Fledermäusen aus 29 Arten nach einer einzigen Fütterung mit einer von drei Zuckerarten, die mit Insekten, Früchten oder Nektar assoziiert sind Diäten.

„Wir haben gesehen, wie Zucker auf unterschiedliche Weise assimiliert (absorbiert, gespeichert und im Körper verwendet) wird und wie sich dieser Prozess aufgrund unterschiedlicher Ernährungsweisen spezialisiert hat“, sagte Bernal-Rivera.

Der Mechanismus, der den Blutzuckerspiegel in einem engen, gesunden Bereich hält, wird Glukosehomöostase genannt, die normalerweise durch das Hormon Insulin reguliert wird und die Ursache für Diabetes-Funktionsstörungen ist. Verschiedene Arten von Blattnasenfledermäusen weisen ein Spektrum an Anpassungen an die Glukosehomöostase auf, das von Veränderungen in der Darmanatomie bis hin zu genetischen Veränderungen in Proteinen reicht, die Zucker vom Blut zu den Zellen transportieren.

„Flughunde haben ihren Insulinsignalweg perfektioniert, um den Blutzucker zu senken“, sagte Camacho. „Im anderen Extrem können nektarfressende Fledermäuse einen hohen Blutzuckerspiegel tolerieren, ähnlich wie bei Menschen mit unreguliertem Diabetes. Sie haben einen anderen Mechanismus entwickelt, der offenbar nicht von Insulin abhängt. »

Obwohl die genaue Art und Weise, wie nektarfressende Fledermäuse mit Glukose umgehen, noch untersucht wird, haben Forscher potenzielle Hinweise auf alternative Stoffwechselstrategien zur Regulierung von Glukose gefunden. Es wurde beobachtet, dass Fledermäuse, die eine zuckerreiche Ernährung erhielten, längere Darmabschnitte hatten und ihre Darmzellen eine größere Oberfläche hatten, um Nährstoffe aus der Nahrung aufzunehmen, als Fledermäuse, die eine zuckerreiche Ernährung erhielten. Darüber hinaus exprimieren nektarfressende Fledermäuse im Gegensatz zu Flughunden weiterhin ein Gen, das für den Zuckertransport verantwortlich ist, eine Eigenschaft, die auch bei einer Kolibriart beobachtet wurde.

„Diese Studie stellt eine äußerst wichtige Ressource für dieses Gebiet dar“, sagte Nadav Ahituv, Ph.D., Professor für Bioingenieurwesen und Genetik an der University of California, San Francisco. „Es liefert nicht nur Stoffwechselmerkmale verschiedener Fledermausarten mit unterschiedlicher Ernährung, sondern auch deren Darmmorphologie sowie mögliche Genomregionen und Proteinstrukturunterschiede, die Ernährungsanpassungen zugrunde liegen könnten.“ »

„Die Datensätze werden zukünftige Forschungen vorantreiben, die darauf abzielen, Ernährungsunterschiede zwischen Säugetieren zu differenzieren, und könnten die Entwicklung neuer Therapien für eine Vielzahl von Stoffwechselerkrankungen beim Menschen vorantreiben“, sagte Ahituv.