由Chinta sidharthan.com博士评论，由Lily Ramsey, llm2024年9月2日

　　蟒蛇捕食食用一些大型动物，以避免经常暴露在捕食者或高风险的情况下。除了颚部的各种生理适应使蟒蛇能够吞下大型猎物外，多个器官系统也适应了我的协调大吃大喝之后的新陈代谢调节。

　　在最近发表在《美国国家科学院院刊》上的一项研究中，一组科学家调查了巨蟒在一顿大餐后经历的可逆和快速心脏肥大过程中发生的结构和表观遗传变化、基因表达改变和分子信号传导。

　　研究:蟒蛇的餐后心肌肥厚是由力学、表观遗传和代谢重编程维持的。图片来源:Egoreichenkov Evgenii/Shutterstock.com

　　动物进化出独特的生存机制，以适应极端环境，包括高捕食风险或资源稀缺。了解这些适应的生物学机制可以为人类健康相关应用提供有价值的见解。

　　巨蟒已经进化出了不经常以大型动物为食的能力，这需要各种器官系统协调参与的代谢调节。

　　巨蟒在饱餐一顿后所经历的生理变化之一是心跳加快一倍，心输出量增加，同时耗氧量增加，心脏容量增加或心脏肥大。

　　虽然先前的研究将心输出量的增加归因于许多因素，如血浆中非胆碱能和非肾上腺素能因素的存在，但主要原因似乎是心脏充盈和大餐后心率的增加。

　　了解心肌原纤维的变化可能有助于解释在蟒蛇中观察到的餐后心脏充盈现象，并为心血管治疗的应用提供新的见解。

　　在本研究中，研究人员使用蟒蛇或球蟒来研究喂食后心肌中发生的结构和表观遗传修饰以及基因表达和分子信号的变化。

　　这些适应了环境的蟒蛇被分成两组，一组28天不喂食，另一组禁食28天后喂食相当于其体重四分之一的食物。

　　然后对这些蟒蛇实施安乐死，喂食的那一组在24小时后实施安乐死。测量了安乐死蟒蛇心脏的质量。

　　电镜观察心肌纤维超微结构、大小、肌原纤维含量、a带和肌节长度。

　　科学家们还从两组老鼠的心脏组织中分离出肌原纤维，并测量了它们产生的力量。记录两组心肌原纤维的松弛时间和力的产生，并特别注意松弛期和激活率。

　　此外，从心脏组织分离的心肌细胞中测量钙(Ca2+)瞬态。

　　Ca2+瞬态表明钙离子水平的上升和下降，可以帮助确定摄食对心肌钙动力学的影响。喂食后心肌原纤维对Ca2+敏感性的任何变化也被检查。

　　流变学是一种测量材料在外力作用下变形的方法，它被用来研究禁食蟒蛇和喂食蟒蛇心脏组织硬度的差异。

　　这将有助于了解肌原纤维被动张力的变化是否会影响心脏组织的硬度。

　　通过表观遗传学分析和核糖核酸(RNA)测序，探讨了喂养引起心脏变化的分子机制。

　　分离的心肌细胞检测表观遗传修饰，如组蛋白去乙酰化和染色体凝聚。利用RNA测序技术评估喂食蟒和禁食蟒之间基因表达的差异。

　　此外，研究人员还进行了代谢组学分析，研究饲喂后心脏组织代谢物的变化，并测量了分离心肌细胞中三磷酸腺苷(ATP)的产生率。

　　研究发现，在进食后的24小时内，蟒蛇的心肌细胞大小和心脏质量增加了大约20%，这大约是它们体重的四分之一。

　　然而，肌节结构保持不变。此外，喂食蟒蛇的心肌原纤维在激活动力学没有变化的情况下表现出力产生的增加。

　　分离的心肌原纤维也表现出更长的松弛时间，科学家将其归因于跨桥脱离率的降低，从而在不改变能量消耗的情况下更有效地产生力。

　　Ca2+瞬态水平表明心肌细胞的细胞体积增加，而肌原纤维张力被发现在喂食后降低，降低了心脏组织的整体刚度。这些变化被认为有助于改善心脏充盈和输出量。

　　表观遗传分析显示，心肌组织的颜色可及性以及H3组蛋白的乙酰化程度更高。

　　此外，与代谢活性和蛋白质折叠增加相关的转录因子也显示出增强的活性。代谢组学分析还表明，饲喂后能量和蛋白质合成增加，嘌呤和氨基酸代谢发生显著变化。

　　总的来说，研究发现蟒蛇的心肌和细胞经历了一个协调的反应，包括结构变化、表观遗传修饰、代谢改变和功能适应，以满足心血管系统在大餐后支持有效消化的增加需求。

　　研究人员认为，这些发现提高了我们对其他物种心脏适应性的理解，并提供了可能用于心血管疾病治疗的新见解。