Një harabel i vogël ka më shumë të përbashkëta me ne sesa mund të mendoni, të paktën kur bëhet fjalë për zemrën.
Shkencëtarët kanë krijuar atlasin e parë të qelizave të një zemre zogu të egër, duke analizuar më shumë se 200.000 qeliza dhe bërthama qelizore nga harabelë aziatikë (Passer montanus), si të porsalindur ashtu edhe të rritur.
Ajo që zbuluan është një model kardiak jashtëzakonisht i ruajtur gjatë evolucionit.
Lloje themelore të ngjashme qelizash, modele të aktivitetit gjenetik dhe rrugë biologjike të lidhura me sëmundjet të përbashkëta mes specieve që janë ndarë nga njëra-tjetra prej 300 milionë vitesh evolucioni.
Studimi u drejtua nga studiues të Institutit të Zoologjisë pranë Akademisë Kineze të Shkencave.
Shkencëtarët krahasuan qelizat e zemrës së harabelëve që jetojnë në nivelin e detit, në Cangzhou (10 metra lartësi), me ato të harabelëve që jetojnë në lartësi të mëdha, në Pllajën Tibetiane, në Gahai (3.400 metra lartësi).
Ekipi, i drejtuar nga Yan Hao, Xiang Zhou dhe Qingshuo Zhao, sekuencoi 168.634 qeliza neonatale dhe 33.694 bërthama qelizore të individëve të rritur.
Të njëjtat pjesë, përmasa të ndryshme
Në zemrat e harabelëve u identifikuan njëmbëdhjetë lloje kryesore qelizash kardiake. Këto përfshijnë kardiomiocitet, fibroblastet, qelizat endoteliale, qelizat e muskulaturës së lëmuar dhe qelizat imunitare.
Kjo është e ngjashme me atë që gjejmë te minjtë dhe njerëzit. Megjithatë, përmasat e këtyre llojeve të qelizave ndryshojnë ndjeshëm ndërmjet fazave të jetës.
Kardiomiocitet, pra qelizat muskulore të zemrës, përbënin 22% të kampionit neonatal dhe 11% të kampionit të individëve të rritur.
Qelizat endoteliale, të cilat veshin enët e gjakut, përbënin 13% të kampionit neonatal dhe 31% të kampionit të individëve të rritur.
Zemra e zogjve të porsalindur është e ndërtuar për rritje të shpejtë. Ndërsa zemra e individëve të rritur është e ndërtuar për qëndrueshmëri – me një rrjet të dendur që siguron qarkullimin e gjakut dhe furnizimin me oksigjen edhe gjatë kërkesave të vazhdueshme të organizmit.
Një kapsulë kohore gjenetike
Duke përdorur një mjet llogaritës të quajtur CAME, studiuesit krahasuan qelizat e zemrës së harabelëve me ato të minjve dhe njerëzve. Përqindjet e përputhjes varionin nga 86,7% deri në 99,5%.
Kardiomiocitet ishin lloji qelizor më i ruajtur ndërmjet specieve, me korrelacione të shprehjes së gjeneve nga 0,57 deri në 0,62. Ky është një nivel i lartë përputhjeje për kafshë, paraardhësi i përbashkët i të cilave ka jetuar përpara zhdukjes së dinosaurëve.
Fibroblastet dhe qelizat endoteliale ishin më specifike për secilën specie, me korrelacionet ndërmjet njerëzve dhe harabelëve që zbritën në 0,23–0,24.
Kjo ka kuptim nga pikëpamja biologjike. Qelizat muskulore të zemrës duhet të përmbushin kërkesa shumë të rrepta për transmetimin e sinjaleve elektrike dhe tkurrjen.
Qelizat mbështetëse, si fibroblastet, kanë më shumë mundësi për t’u përshtatur me mjedisin mekanik karakteristik të secilës specie.
Lidhja me sëmundjet
Ekipi nuk u ndal vetëm te katalogimi i llojeve të qelizave. Studiuesit kërkuan të zbulonin nëse gjenet e ruajtura ndërmjet specieve janë gjithashtu ato që pësojnë ndryshime në rastet e sëmundjeve të zemrës te njerëzit.
Përgjigjja ishte një po e fuqishme. Në zemrat e individëve të rritur, gjenet e lidhura me patologji të njohura kardiake te njerëzit shfaqën korrelacione të larta të shprehjes gjenetike ndërmjet harabelëve dhe si minjve, ashtu edhe njerëzve.
Korrelacionet ndërmjet harabelëve dhe njerëzve (0,53 deri në 0,66) ishin statistikisht të krahasueshme me korrelacionet ndërmjet minjve dhe njerëzve (0,52 deri në 0,72).
Ky është një zbulim i jashtëzakonshëm. Ngjashmëritë sugjerojnë se harabelët mund t’i ndihmojnë studiuesit të hetojnë rrugët biologjike të përfshira në sëmundjet e zemrës te njerëzit.
Zemra më të mëdha te harabelët e maleve
Harabelët që jetojnë në lartësinë 3.400 metra përballen me mungesë të vazhdueshme të oksigjenit, një gjendje e njohur si hipoksi kronike.
Zemrat e tyre janë më të mëdha dhe kanë më shumë enë gjaku, një përshtatje tipike për jetën në lartësi të mëdha.
Në nivel qelizor, këto përshtatje ndryshojnë ndjeshëm sipas moshës. Kardiomiocitet e harabelëve të rritur që jetojnë në lartësi të mëdha shfaqën 191 gjene me shprehje të ndryshuar, kryesisht të lidhura me zhvillimin e muskulaturës së zemrës.
Ndërsa kardiomiocitet e harabelëve të porsalindur shfaqën vetëm 22 gjene të tilla, të përqendruara kryesisht te metabolizmi i energjisë. Vetëm dy gjene ishin të përbashkëta mes të dy grupeve.
Ndërsa zemrat e zogjve të porsalindur në lartësi të mëdha duket se i japin përparësi metabolizmit të energjisë në kushtet e oksigjenit të kufizuar, zemrat e individëve të rritur theksojnë ndryshimet strukturore. Kjo do të thotë se ato reagojnë ndryshe ndaj të njëjtit faktor stresues, në varësi të fazës së jetës.
Një gjen, pasoja të mëdha
Ndër gjenet e lidhura me përshtatjen ndaj lartësisë, njëri spikati veçanërisht: IGF1R. Ai kodon një receptor në rrugën e faktorit të rritjes të ngjashëm me insulinën dhe ndodhet në një pikë qendrore që lidh sinjalizimin MAPK, organizimin e citoskeletit dhe tkurrjen e muskulaturës së zemrës.
Dihet tashmë se ky gjen nxit zmadhimin e zemrës te minjtë dhe njerëzit. Studiuesit zbuluan se ai ishte gjithashtu i shprehur në nivele më të larta në kardiomiocitet e harabelëve që jetojnë në lartësi të mëdha.
Për të testuar nëse ai shkakton realisht hipertrofi te zogjtë, studiuesit rritën artificialisht shprehjen e gjenit IGF1R në kultura laboratorike të kardiomiociteve të pulës.
Qelizat u rritën ndjeshëm në madhësi, duke shfaqur gjithashtu nivele të rritura të shënuesve të hipertrofisë NPPA dhe ACTA1.
Ndryshimet në aktivitetin e gjeneve ishin në përputhje me përfshirjen e rrugës PI3K-AKT-mTOR.
Gjenet që nxisin rritjen, si BDNF, BCL2 dhe MYC, shfaqën rritje të aktivitetit.
Kufizimet e studimit dhe kuptimi më i gjerë i zbulimit
Studimi përdori teknologji të ndryshme sekuencimi për zogjtë e porsalindur dhe individët e rritur, gjë që mund të sjellë artefakte teknike gjatë krahasimit të fazave të ndryshme të jetës.
Eksperimentet me gjenin IGF1R u kryen në kultura qelizore dhe jo te zogj të gjallë. Prandaj, ky gjen është një faktor i mundshëm që kontribuon në rritjen e zemrës në lartësi të mëdha, por ende nuk është konfirmuar si shkaktar i drejtpërdrejtë në organizmat e gjallë.
Gjithashtu, megjithëse korrelacionet gjenetike ndërmjet harabelëve dhe njerëzve janë mbresëlënëse, ato ishin disi më të dobëta në zemrat neonatale. Kjo sugjeron se trajektoret e zhvillimit ndryshojnë më shumë sesa rezultatet përfundimtare të arritura në moshën e rritur.
Kuptimi më i gjerë i këtij studimi lidhet me atë që zemrat e specieve të ndryshme kanë të përbashkët, edhe pas 300 milionë vitesh evolucioni të ndarë.
Zogjtë dhe gjitarët kanë evoluar në mënyrë të pavarur zemra me katër dhoma, si dhe aftësinë për të ruajtur një temperaturë trupore relativisht konstante (endoterminë). Tani rezulton se ata i kanë ndërtuar këto sisteme duke përdorur mekanizma molekularë jashtëzakonisht të ngjashëm.
Kjo logjikë e përbashkët rregulluese sugjeron se harabelët mund të bëhen një model i dobishëm për studimin e sëmundjeve kardiovaskulare te njerëzit./Earth.com
