Krvavý polibek: Vazorelaxační vlastnosti slin upířího netopýra / Habr
Koho lze nazvat jedním z nejslavnějších klasických monster v literatuře a kinematografii? Samozřejmě Dracula – hrabě z Transylvánie, na hemoglobinové dietě a trpící alergií na sluneční světlo a česnek. Ať už se toto stvoření zdá jakkoli mytické, má historického předka – Vlada III. Napichovače. Byl to temperamentní muž, neměl rád lži a miloval napichování svých nepřátel na kůl. Taková krvavost se stala hlavním důvodem k jeho zařazení mezi „pekelné potomky“. Ale v divočině, dávno předtím, než se Dracula narodil, existovala rodina, jejíž vášeň pro krev byla realitou, nikoli folklórní fikcí – upíří netopýři.
V dnešní době nám tito malí okřídlení upíři nevyvolávají žádný prvotní strach, ale spíše živý zájem. Dnes se seznámíme se studií, ve které vědci zkoumali jed upířích myší (ano, nejenže pijí krev, ale jsou také jedovaté, ale ne doslova), což se může stát základem pro vývoj nových způsobů léčby různých nemocí u lidí. Proč vědci obrátili svou pozornost k upírům, co je dělá tak výjimečnými a jak lze tyto vlastnosti uplatnit v medicíně – na tyto a další otázky najdeme odpovědi ve zprávě výzkumníků. Pojďme na to.
Chiropterologie (nezaměňovat s chiromantií)
Upíří netopýři nejsou ani čeledí, ale podčeleď netopýrů listonosých, kteří dostali tak neobvyklé jméno díky přítomnosti nosního listu na tlamě u většiny druhů.
Kalifornský netopýr listovonosý.
Upíři se nemohou chlubit rozmanitostí a počtem druhů, existují pouze tři: obyčejní upíři, bělokřídlí a chlupatonozí.
Roztomilé tváře: netopýři upíři s bílými křídly a chlupatýma nohama (zleva doprava).
Navenek upíří myši také nevzbuzují velký strach (pokud samozřejmě netrpíte chiroptofobií): velikost těla není větší než 9 cm, hmotnost je asi 40 g a rozpětí křídel je až 35 cm. To se nedá srovnávat s kaloňskou liškou – dalším zástupcem řádu netopýrů (tělo – 40 cm, rozpětí křídel – 1.5 m). Díky evoluci tito obři jedí ovoce.
Roztomilost: Mládě kaluže.
Upíří netopýři žijí v tropických a subtropických oblastech Střední a Jižní Ameriky. Přes den se schovávají před sluncem a v noci jsou vzhůru. Za zmínku stojí, že samice upířích netopýrů jsou velmi starostlivé, protože se o svá mláďata (a samice rodí pouze jedno ročně) starají asi 9 měsíců, déle než všechny ostatní druhy netopýrů.
Často slýcháme o tom, jak skvělí noční lovci jsou netopýři – jsou to hbití létavci a mají echolokaci. Upíří netopýři díky své neobvyklé stravě nepotřebují silný „radar“, ale velmi dobře slyší a podle dýchání určují přesnou polohu spící oběti. Jsou také vynikajícími běžci, dosahují rychlosti až 1.2 m/s (4.32 km/h).
Nejvýraznějším rysem upířích myší, jak jsme si asi mohli z názvu domyslet, je jejich strava zvaná hematofagie. Jednoduše řečeno, živí se krví jiných zvířat. Za temné noci upíří myš, která najde spící oběť, na ni přistane nebo vedle ní a poté ji „skenuje“ svým infračerveným senzorem – receptory, které umožňují určit oblast na těle, kde je kůže nejtenčí a nejméně srsti, peří nebo chlupů. Poté upír kousne kůži ostrými tesáky a kousnutí je pro oběť prakticky nepostřehnutelné díky anestetiku ve slinách.
Krátké video o tom, jak upíři pijí krev.
Zatím je shrnutí tohoto malého parazita poněkud vágní: pije krev, má infračervené receptory, útočí na spící lidi, rychle běhá a dokonce i létá. Už jen tento seznam stačí scenáristům a spisovatelům k tomu, aby začali psát další hororové příběhy. Upíří myši jsou ale vynikající matky a jsou velmi taktní, protože neruší sladký spánek svých obětí. Ale žerty stranou, byla to právě strava upířích myší, co vědce přitahovalo, respektive způsob stravování.
Upíří sliny také obsahují antikoagulační enzymy, které zabraňují srážení krve. Upíří večeře netrvá déle než půl hodiny a jeho kousnutí na těle oběti může díky těmto enzymům krvácet dalších 8 hodin. Poté už se komáři nezdají tak otravní, že?
Právě tyto enzymy a jejich složení se staly předmětem pozornosti výzkumníků. Proto se od zoologie přesuneme k biochemii.
Výzkumná základna
Pro začátek stojí za zmínku, že hlavní postavou této studie byl specifický druh upířích myší, konkrétně Desmondus rotundus (obyčejný upír).
Sliny běžných upírů (dále jen upíři) obsahují určité látky s antikoagulačními vlastnostmi, které podporují aktivaci vazodilatačního účinku, který je doprovázen rozšiřováním cév.
Obrázek č. 1
Vědcům se podařilo identifikovat a analyzovat chemickou sloučeninu (vKGRP, kde v je upír) upířího jedu, který je svou aminokyselinovou sekvencí velmi podobný lidskému neuropeptidu zvanému peptid související s genem kalcitoninu (KGRP). Tento peptid (vCGRP) způsobil během experimentů u potkanů endotelově nezávislou relaxaci malých mezenterických tepen.
Pokud jde o jeho vazodilatační účinek, vCGRP působí v podstatě stejně jako CGRP, uvolňuje hladké svaly arteriol, což umožňuje upírům živit se nepřetržitým proudem krve z rány oběti.
Hladké svaly* — kontraktilní tkáň bez příčného pruhování, která reguluje průtok krve v orgánech a tkáních.
Arterioly* – malé tepnice před kapilárami.
Předchozí studie již zjistily, že upíří jed obsahuje dva antikoagulační toxiny, které jsou pro jejich způsob krmení velmi důležité: drakulin a DSPA (aktivátor plazminogenu slinných žláz).
Drakulin je glykoprotein, který se nevratně váže na faktory IXa a X a inhibuje přeměnu protrombinu na trombin, což brání dalšímu procesu – přeměně fibrinogenu na fibrin. Výsledkem je, že krev oběti upíra se nesráží.
Tímto způsobem upíři zajišťují nepřetržitý tok potravy (krve). Kromě toho složky DSPA ničí krevní sraženiny rozrušením fibrinové síťky (tvořené na cévách, aby se zabránilo ztrátě krve).
Vědci poznamenávají, že podobné mechanismy, které brání srážení krve u obětí, jsou vlastní i jiným organismům. Komáři tak mají peptidy podobné tachykininům, štěnice nitrosylhemoproteiny, mouchy mají vazodilatační látku působící prostřednictvím receptoru PAC1 a ovádi disintegrin, který vede k tvorbě krevních sraženin, podobně jako jedy některých hadů.
Složení jedu upířích myší je třeba podrobněji prostudovat, abychom lépe pochopili mechanismus jeho účinku na cévy a krev. Vědci poznamenávají, že vCGRP je silný vazodilatátor působící prostřednictvím receptoru CGRP1 na cévní endoteliální buňky nebo buňky hladkého svalstva. Výzkumníkům se podařilo prokázat úspěšný účinek CGRP na rezistentní tepny za použití stejné metody jako CGRP, ale s větší selektivitou.
Výsledky výzkumu
Obrázek č. 2
V malých mezenterických tepnách potkanů vykazoval vCGRP silné vasorelaxační vlastnosti (pEC50 = 9.47 ± 0.32 logM, Rmax = 94.6 ± 2.4 %) s molární ligandovou aktivitou a účinností podobnou peptidu souvisejícímu s genem kalcitoninu u potkanů (pEC50 = 9.16 ± 0.17 logM, Rmax = 93.8 ± 2.6), jak je znázorněno na grafu. 2А.
Rmax* — označení maximální relaxace.
pEC50 (−logM)* — označení koncentrace antagonisty receptoru, která vede k padesátiprocentní relaxaci.
Molární aktivita ligandu* — míra aktivity látky potřebné k dosažení požadovaného klinického výsledku.
V přítomnosti antagonisty receptoru CGRP1 u potkanů, CGRP8-37, se molární aktivita ligandu a účinnost vCGRP snížily 6krát a kKGRP (kde k je krysa) – 5krát. Zároveň se indikátor Rmax nezměnil (2V).
Obrázek č. 3
Po podání 100 μM (1 μM = 10−6 mol/L) methylesteru L-NG-nitroargininu (L-NAME) se vasorelaxace (vazodilatace) vyvolaná vCGRP nezměnila (3А). Molární aktivita ligandu kCGRP se však snížila 5krát a maximální relaxace zůstala stejná (3D).
Také použité inhibitory cytosolické (rozpustné) guanylylcyklázy ODQ (10 μM) nebo adenylátcyklázy SQ22536 (10 μM) neměly žádný vliv na relaxační indexy prostřednictvím vCGRP/cCGRP.
Obrázek č. 4
Zvýšení extracelulární koncentrace K+ na 30 mM (1 mM = 10⁻³ mol/l) významně oslabilo relaxační účinek vCGRP (4А).
Účinnost vCGRP byla snížena 30krát blokováním napěťově závislých K+ kanálů pomocí 1 mM 4-aminopyridinu (C5H6N2). Současně podání 10 μM glibenklamidu (inhibitor ATP-senzitivních draslíkových kanálů) nebo 1 mM TEA (inhibitor draslíkových kanálů závislých na vápníku) vůbec nemění vazorelaxaci (4B).
Pro seznámení se s detaily a nuancemi studie doporučuji nahlédnout do zprávy výzkumné skupiny.
V budoucnu vědci plánují podrobněji studovat mechanismus, kterým vCGRP indukuje relaxaci zprostředkovanou endotelem. Data z této studie ukázala, že zvýšení koncentrace extracelulárního K+ na 30 mM významně oslabuje relaxaci způsobenou vCGRP. To naznačuje, že tento peptid moduluje relaxaci malých mezenterických tepen potkanů částečně prostřednictvím aktivace draslíkových kanálů.
V budoucnu vědci plánují provést podobné studie se dvěma dalšími druhy netopýrů upířích a druhem netopýra, který se nekrmí krví, aby porovnali data.
Vědci také poznamenávají, že selektivita působení vCGRP pouze na buňky hladkého svalstva cév může hrát důležitou roli při vytváření nových způsobů boje proti onemocněním ledvin, hypertenzi, srdečnímu selhání atd.
Pochopení detailů mechanismu vasorelaxace, ke které dochází působením určitých složek upířího jedu na určité složky tkání oběti, může hrát důležitou roli nejen v medicíně, ale také v pochopení hematofágních organismů.
Upíři jsou spojováni s horory, spícími rakvemi, dlouhými róbami, osikovými kůly a strachem z česneku. A to vše díky umění, literatuře a filmu. Skuteční upíři ale nejsou tak děsiví. A tato studie z nich také dělá možné „lékaře“ budoucnosti.
A samozřejmě páteční mimo téma:
„Říkám ti naposledy, žádný Ozzy se ti neschovává ve skříni.“ (Dám ti nápovědu, který Ozzy je Black Sabbath)
Díky za přečtení, buďte zvědaví a mějte skvělý víkend, kluci.
Děkujeme, že s námi zůstáváte. Líbí se vám naše články? Chcete vidět více zajímavého obsahu? Podpořte nás objednávkou nebo doporučením přátelům, 30% sleva pro uživatele Habr na unikátní obdobu entry-level serverů, kterou jsme pro vás vymysleli: Celá pravda o VPS (KVM) E5-2650 v4 (6 jader) 10GB DDR4 240GB SSD 1Gbps od 20 USD aneb jak správně sdílet server? (možnosti dostupné s RAID1 a RAID10, až 24 jader a až 40 GB DDR4).
VPS (KVM) E5-2650 v4 (6 jader) 10 GB DDR4 240 GB SSD 1 Gb/s zdarma do jara Při platbě na dobu šesti měsíců a více můžete objednávat zde.
Netopýři patří do řádu savců chiroptera. Známý asi 50 milionů let a rozšířený po celém světě s výjimkou polárních oblastí. V Rusku žije asi 50 druhů, z nichž 14 je chráněno v přírodní rezervaci Kavkaz. Všechny jsou uvedeny v červených knihách různých stavů. Důvodem je rostoucí rozsah rozvoje netopýřích refugií: starých lesů a jeskyní. Kolonie jsou nejzranitelnější v zimě.
Netopýři jsou aktivní za soumraku a v noci a jsou převážně hmyzožraví. Na rozdíl od zažitého stereotypu o upírech se z 1,2 tisíce druhů známých na světě pouze 3 živí krví a nežijí mezi námi.
Netopýři žijí v dutinách, někdy v lidských budovách, některé druhy žijí v obrovských koloniích v jeskyních. Kvůli nedostatku hmyzu se v zimě ukládají k zimnímu spánku. K tomu vyhledávají spolehlivé úkryty, hlavně jeskyně, jejich tělesná teplota klesá na teplotu vzduchu v jeskyni. Mohou spát 5-6 měsíců. Navzdory jejich malé velikosti je délka života netopýrů v průměru 10-12 let nebo více. Díky kroužkování se podařilo zjistit, že někteří jedinci se dožívají i 40 let!
Důvodem pro „Červený seznam“ netopýrů je jejich nízká plodnost. Samice přináší především 1 mládě. Děti se začínají samostatně krmit až v 1,5 měsíci. Až do tohoto okamžiku, kdy matky odletí nakrmit, zůstávají v jeskyni samy, zcela bezmocné. Netopýři si proto pečlivě vybírají pro chov místa, která jsou těžko odhalitelná.
Nejdůležitějším biotopem pro netopýry jsou vápencové masivy s mnoha podzemními úkryty, kam se člověk nedostane. V Lagonaki tak byly zaregistrovány 3 druhy netopýrů. Je možná domovem netopýra Bechsteinova, který je zařazen do Červeného seznamu IUCN. Výskyt druhu byl registrován na území rezervace také ve městě Achishkho. Pouze z okolí Kišského kordonu jsou známy lokality v rezervaci netopýra tříbarevného a pipistrella koženého, známého v Rusku z 5 spolehlivých nálezů. Jejich hlavní stanoviště jsou s největší pravděpodobností omezena na vápencové masivy Bolshoy a Maly Tkhachey a na lužní lesy regionu. Krasový reliéf masivu Tryu-Yatyrgvarta poblíž kordonu Chernorechye využívá řada druhů netopýrů se statutem Červené knihy. Bylo zjištěno, že zde žije vrápenec velký a vrápenec malý, netopýr obecný, netopýr širokouchý, vrápenec menší a 4 druhy netopýrů.
V jeskyních vápencových útesů v řece. Khosta objevil 3 druhy netopýrů, nalezené v Rusku pouze na Kavkaze. K naší velké lítosti se nepodařilo zachovat kolonii vrápence jižního, který žil v zimostrázovém háji tisu – jednom ze dvou v Rusku známých biotopů tohoto druhu. Zmizela před více než 50 lety, nejspíš kvůli úzkosti.
Narušit klid netopýrů a ovlivnit jejich budoucí život je pro člověka celkem snadné. Pokud se tedy vydáte na speleologickou exkurzi, pamatujte na jednoduchá pravidla:
- Nejprve se seznamte s možností výskytu netopýrů v jeskyni. Abyste minimalizovali dopad na ně, můžete si nechat poradit od specialistů. Cenné materiály jsou obsaženy na webových stránkách Ruské pracovní skupiny pro Chiroptera http://zmmu.msu.ru/bats/rbgrhp/rbrg.htm
- Pokud najdete velkou kolonii netopýrů, opusťte jeskyni a určitě to nahlaste specialistům. Takové nálezy jsou jedinečné.
- Vyhněte se používání tepla nebo jasného světla v jeskyních. To narušuje teplotní rovnováhu, zvyšuje úzkost a může vést k úhynu nejen netopýrů například v zimě, ale i jiných zvířat. Plodinové jeskyně jsou nejzranitelnější.
- Pamatujte, že netopýři se mohou aktivně bránit a přenášet vzteklinu. Vyhněte se kontaktu s nimi! Při setkání se snažte tiše odejít co nejdál od nich nebo opustit jeskyni.
Umění. vědecký zaměstnanec Eskin T.G.
