Proč může netopýr sníst hromady cukru, a přesto netrpí diabetem?

Kdo jsou „ovocní netopýři“?

Milovníci příběhů Terryho Pratchetta z fantastické „Zeměplochy“ nejspíš vědí, že většina se jich odehrává ve „století ovocného netopýra“. Tento pozoruhodný živočich se však nezrodil v hlavě oblíbeného spisovatele, nýbrž má svůj předobraz v našem světě − a aktuální výzkum ukazuje, že je proč se o něj zajímat i z pohledu biologie, respektive lékařské vědy.

Listonos je druh netopýra, který se živí převážně ovocem, nektarem, květy, výhonky a kůrou stromů a keřů. Ve zbylém čase není nijak přehnaně aktivní a po opulentní hostině prospí i 20 hodin. Při podobném stravování by u lidí dříve nebo později došlo ke vzniku diabetu. Vzhledem k inzulinové rezistenci nebo jeho nedostatečné produkci je udržování koncentrace glukózy v krvi ve fyziologických mezích problematické. U listonosů však nebyly pozorovány případy narušení metabolismu sacharidů.

Buněčné složení, exprese a regulace genů

Zmíněná studie se tudíž zaměřila na genovou expresi u 2 druhů netopýrů – frugivorního listonosa plodožravého (Artibeus jamaicensis) a hmyzožravého netopýra hnědého (Eptesicus fuscus) – a sledovala nejen genovou expresi, tedy počty „zapnutých“ či „vypnutých“ genů, ale i regulační DNA, jež expresi genů řídí. 

U hmyzožravých netopýrů bylo přítomno více buněk schopných rozkladu proteinů a vezikul pro uchování buněčné vody. Oproti tomu u netopýra na ovocné dietě bylo zjištěno, že ve slinivce se oproti netopýru hnědému nachází významně více buněk produkujících inzulin či glukagon.

V ledvinách listonosů bylo pozorováno snížení počtu buněk, jež tvoří Henleovu kličku, zvýšení počtu buněk sběrných kanálků, odlišně aktivní geny a regulační prvky zapojené do rovnováhy tekutin a elektrolytů. Slinivka listonosa vykazuje zvýšení počtu endokrinních (α-buňky a β-buňky) a snížení počtu exokrinních buněk a rozdíly v genech a regulačních elementech zapojených do inzulinové regulace. V okolí slinivky byly ve zvýšené míře exprimované geny odpovědné za zvýšenou inzulinovou sekreci nebo například inzulinovou a glukagonovou regulaci metabolismu.

Sledování změn v DNA 

V rámci experimentu bylo také provedeno jednobuněčné sekvenování (scRNA-seq – single-cell RNA sequencing a scATAC-seq – assay for transposase-accessible chromatin using sequencing) v ledvinách a slinivce obou netopýrů a ukázalo se, že uspořádání DNA kolem genů pro inzulin a glukagon se u nich značně liší. Sekvence DNA v okolí genů byly dříve považovány za nadbytečné, ovšem data poukazují na to, že právě tato regulační DNA pravděpodobně pomáhá listonosům reagovat na náhlé zvýšení nebo snížení koncentrace glukózy v krvi.

Některé molekulární charakteristiky ledvin a slinivek listonosa byly podobné lidskému diabetu. Zvýšená exprese určitých genů se projevovala zvýšenou resorpcí sodíku a sekrecí draslíku, glukoneogenezí a resorpcí glukózy v ledvinách a dále hyperinzulinémií a hyperglykémií. 

Studium netopýrů pro lidské zdraví 

Netopýři jsou četnou a druhově bohatou podčeledí savců se specifiky ve stravování i fungování imunitního systému. Pokud bychom porozuměli metabolismu s vysokým obsahem sacharidů jako je tento, poznatky by mohly být využity pro terapeutické účely a mohly by pomoci navrhnout lepší terapii a management kontroly a regulace glykémie. U netopýrů živících se ovocem se totiž vyvinula i řada protektivních mechanismů, které je chrání před diabetickým poškozením tkání.

(lexi)

Zdroj: Gordon W. E., Baek S., Nguyen H. P. et al. Integrative single-cell characterization of a frugivorous and an insectivorous bat kidney and pancreas. Nat Commun 2024 Jan 9; 15 (1): 12, doi: 10.1038/s41467-023-44186-y.