Why Don’t Fruit Bats Get Diabetes? New Understanding Of How They’ve Adapted To A High-Sugar Diet Could Lead To Treatments For People

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Menschen auf der ganzen Welt essen zu viel Zucker. Wenn der Körper nicht in der Lage ist, Zucker effektiv zu verarbeiten, was zu einem Überschuss an Glukose im Blut führt, kann dies zu Diabetes führen. Nach Angaben der Weltgesundheitsorganisation wurde Diabetes zum neunthäufigste Todesursache im Jahr 2019.

Der Mensch ist nicht das einzige Säugetier, das Zucker liebt. Auch Flughunde fressen bis zu das Doppelte ihres Körpergewichts in zuckerhaltigem Obst pro Tag. Im Gegensatz zum Menschen gedeihen Flughunde jedoch bei einer zuckerreichen Ernährung. Sie können senken ihren Blutzucker schneller als Fledermäuse, deren Hauptnahrungsquelle Insekten sind.

Wir sind ein Team von Biologen Und Bioingenieure. Als wir herausfanden, wie Flughunde sich auf eine zuckerreiche Ernährung spezialisierten, begaben wir uns auf die Suche nach einer ungewöhnlichen Herangehensweise an die Diabetes-Therapie – eine, die uns den ganzen Weg nach Lamanai, Belize, führte Bat-a-thon in Belizeein jährliches Treffen, bei dem Forscher Fledermäuse sammeln und untersuchen.

In unserer neu veröffentlichte Forschungsergebnisse in Nature Communications, wir und Kollegen Seungbyn Baek Und Martin Hemberg verwendeten eine Technologie, die die DNA einzelner Zellen analysiert, um die einzigartigen Stoffwechselanweisungen zu vergleichen, die im Genom des jamaikanischen Flughundes kodiert sind. Artibeus jamaicensismit denen im Genom der insektenfressenden großen braunen Fledermaus, Eptesicus fuscus.

Ungefähr 2 % der DNA besteht aus Genen, bei denen es sich um DNA-Segmente handelt, die die Anweisungen enthalten, die Zellen verwenden, um bestimmte Merkmale zu erzeugen, wie z längere Zunge bei Flughunden. Die anderen 98 % sind DNA-Segmente, die Gene regulieren und das Vorhandensein und Fehlen der von ihnen kodierten Merkmale bestimmen.

Die Autoren Nadav Ahituv (links) und Wei Gordon. (Quelle: Wei Gordon, CC BY-ND)

Um zu verstehen, wie sich Flughunde dazu entwickelten, so viel Zucker zu konsumieren, wollten wir die genetischen und zellulären Unterschiede zwischen Fledermäusen, die Früchte fressen, und Fledermäusen, die Insekten fressen, identifizieren. Konkret untersuchten wir die Gene, regulatorische DNA und Zelltypen in zwei wichtigen Organen, die an Stoffwechselerkrankungen beteiligt sind: der Bauchspeicheldrüse und der Niere.

Dieses Flussdiagramm beschreibt die Studienmethodik der Autoren. (Bildnachweis: Wei Gordon, erstellt mit BioRender.com/Nature Communications, CC BY-ND)

Die Bauchspeicheldrüse reguliert den Blutzucker und den Appetit durch die Ausschüttung von Hormonen wie Insulin, das Ihren Blutzucker senkt, und Glucagon, das Ihren Blutzucker erhöht. Wir haben jamaikanische Flughunde gefunden mehr Insulin produzierende und Glucagon produzierende Zellen als große braune Fledermäuse, zusammen mit regulatorischer DNA, die die Bauchspeicheldrüsenzellen von Flughunden darauf vorbereitet, die Produktion von Insulin und Glucagon zu initiieren. Zusammen sorgen diese beiden Hormone dafür, dass der Blutzuckerspiegel ausgeglichen bleibt, selbst wenn die Flughunde große Mengen Zucker fressen.

Die Niere Filtert Stoffwechselabfälle aus dem Blut, hält den Wasser- und Salzhaushalt aufrecht und reguliert den Blutdruck. Die Nieren von Flughunden müssen in der Lage sein, die großen Wassermengen, die aus Früchten stammen, aus ihrem Blutkreislauf zu entfernen und gleichzeitig die geringen Salzmengen in Früchten zurückzuhalten. Wir fanden heraus, dass jamaikanische Flughunde die Zusammensetzung ihrer Nierenzellen an ihre Ernährung angepasst haben. Verringerung der Anzahl urinkonzentrierender Zellen Daher ist ihr Urin im Vergleich zu großen braunen Fledermäusen stärker mit Wasser verdünnt.


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Warum es wichtig ist

Diabetes ist eine der teuersten chronischen Erkrankungen der Welt. Der Die USA gaben 412,9 Milliarden US-Dollar aus im Jahr 2022 zu direkten medizinischen Kosten und indirekten Kosten im Zusammenhang mit Diabetes.

Die meisten Ansätze zur Entwicklung neuer Therapien für Diabetes basieren auf herkömmlichen Labortieren wie Mäusen, da diese leicht zu reproduzieren und im Labor zu untersuchen sind. Aber außerhalb des Labors gibt es Säugetiere wie Flughunde, die sich tatsächlich so entwickelt haben, dass sie hohen Zuckerbelastungen standhalten. Herauszufinden, wie diese Säugetiere mit hoher Zuckerbelastung umgehen, kann Forschern dabei helfen, neue Ansätze zur Behandlung von Diabetes zu finden.

Durch die Anwendung neuer Zellcharakterisierungstechnologien auf diese Nichtmodellorganismenoder Organismen, die Forscher normalerweise nicht für die Forschung im Labor verwenden, zeigen wir und eine wachsende Zahl von Forschern, dass die Natur genutzt werden könnte, um neuartige Behandlungsansätze für Krankheiten zu entwickeln.

Die Autoren entwirren während des Belize Bata-thon einen Flughund aus einem Netz.


Was noch nicht bekannt ist

Während unsere Studie viele potenzielle therapeutische Angriffspunkte für Diabetes aufzeigte, muss noch mehr Forschung betrieben werden, um zu zeigen, ob unsere Flughund-DNA-Sequenzen dabei helfen können, Diabetes beim Menschen zu verstehen, zu behandeln oder zu heilen.

Einige unserer Erkenntnisse über Flughunde stehen möglicherweise nicht im Zusammenhang mit dem Stoffwechsel oder sind nur für jamaikanische Flughunde spezifisch. Es gibt fast 200 Arten von Flughunden. Die Untersuchung weiterer Fledermäuse wird den Forschern helfen zu klären, welche DNA-Sequenzen von Flughunden für die Behandlung von Diabetes relevant sind.

Unsere Studie konzentrierte sich auch nur auf die Bauchspeicheldrüse und die Nieren von Fledermäusen. Die Analyse anderer am Stoffwechsel beteiligter Organe wie Leber und Dünndarm wird Forschern dabei helfen, den Stoffwechsel von Flughunden besser zu verstehen und geeignete Behandlungen zu entwickeln.

Was kommt als nächstes

Unser Team testet nun die regulatorischen DNA-Sequenzen, die es Flughunden ermöglichen, so viel Zucker zu fressen, und prüft, ob wir damit die Reaktion des Menschen auf Glukose besser regulieren können.

Wir tun dies, indem wir Austausch der regulatorischen DNA-Sequenzen bei Mäusen mit denen von Flughunden und testete ihre Auswirkungen darauf, wie gut diese Mäuse ihren Glukosespiegel kontrollieren.


Wei Gordon ist Assistenzprofessor für Biologie am Menlo College. Nadav Ahituv ist Professor am Department of Bioengineering and Therapeutic Sciences und Direktor am Institute for Human Genetics der University of California, San Francisco. Dieser Artikel wurde erneut veröffentlicht von Die Unterhaltung unter einem Creative Commons License. Lies das originaler Artikel.


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