Az igazi szuperhősök a föld alatt járnak

A csupasz vakondpatkányok a Föld legkülönösebb élőlényei közé tartoznak. Az Etiópiában, Kenyában és Szomáliában honos, rendkívül bizarr kinézetű állatok föld alatti kolóniákban élik napjaikat, nagyon hasonlóan a hangyákhoz és a méhekhez. Az összes utódot királynőik hozzák világra, akik mindössze néhány kiválasztott hímmel párosodnak.

Emlősöktől szokatlan életmódjukon túl azonban az állatok biológiája is roppant furcsa, élettani sajátosságaiknak ráadásul az emberi orvoslásra is hatásuk lehet. A csupasz vakondpatkányok ugyanis látszólag egyáltalán nem öregednek, extrém hosszú ideig élnek, szinte sosem lesznek rákosak, és nagyon sokáig bírják oxigén nélkül.

Örökifjú földtúrók

Az öregedés matematikáját egy 19. századi tudós, a brit Benjamin Gompertz írta le, aki megállapította, hogy a felnőttkor elérése után minden emlős esetében a korral exponenciálisan növekszik a halál bekövetkeztének esélye. Például az embernél 40 éves kor felett 8 évente a korábbi duplájára nő az elhalálozás kockázata.

A csupasz vakondpatkányok viszont kivételt jelentenek az általánosnak hitt formula alól: akkor sem pusztulnak el nagyobb valószínűséggel fiatalabb társaiknál, ha elérik ivarérett koruk 25-szörösét.

Az állatok ráadásul testméretükhöz képest elképesztően hosszú ideig is élnek. Míg a hozzájuk hasonló nagyságú rágcsálók természetes körülmények között általában 2–3 évig, a kényelmes laborokban pedig 6 évig élnek, a vakondpatkányok a vadonban 17 évig húzzák, fogságban pedig akár a 30 éves kort is megérhetik.

De mibe halnak bele?

Egy nemrég publikált kutatás eredményei alapján a vakondpatkányok mortalitási mintázata Gompertz egyenlete helyett leginkább a radioaktív anyagok bomlására emlékeztet, vagyis a görbe folytonos, monoton csökkenést mutat.

A vizsgálatok szerint az állatok felezési ideje 19 év, vagyis ennyi idő alatt pusztul el egy fogságban tartott, nem szaporodó állatokból álló populáció fele.

A szakértők ezt a számot több mint háromezer állat vizsgálata alapján állapították meg, mintegy 30 év lefolyása alatt. Eredményeik szerint annak esélye, hogy egy állat 1–25 éves kora között, élete bármely napján elpusztul, egységesen egy a tízezerhez. Ami nagyjából ugyanazt jelenti, mintha egy 30 és egy 90 éves embernél egyforma halálozási kockázatot lehetne megállapítani.

Ha az ember testméretei szerint arányosítva annyi ideig élne, mint a csupasz vakondpatkányok, nagyjából 600 év lenne a várható élettartamunk. Persze ezek a rágcsálók sem halhatatlanok, hiszen idővel elpusztulnak, haláluk okának azonban látszólag nincs köze aktuális korukhoz.

Hogy pontosan mibe halnak bele, azonban egyelőre szintén rejtély. A vadonban a ragadozók vagy a táplálékhiány végezhet velük, a laborbeli elhullott állatoknál azonban senki sem tudja, miben pusztulnak el. Többségük általában egyszerűen felhagy az evéssel, és pár nappal később feldobja a talpát.

A szokatlanul hosszú élethez valószínűleg nagyban hozzájárul az is, hogy a többi emlős esetében a korral egyre gyakoribbá váló betegségek sem érintik őket. Hogy ennek mi lehet az oka, azzal kapcsolatban már több ötletük is van már a szakértőknek.

A rugalmasság a hosszú élet titka?

Fontos ténynek tűnik például, hogy a vakondpatkányokban a hialuronsav egy szokatlan, nagy molekulasúlyú változata termelődik. Ez a molekula a sejtek közötti térben található, és nagyon rugalmassá teszi a szöveteket, amire egy szűk járatokon közlekedő állatoknak szükségük is van.

Ez a molekula egy 2013-as vizsgálat szerint a rák terjedését is megakadályozza. A szakértők kísérleteik során igazolták, hogy ha gátolják az állatokban a hialuronsav termelődését, akkor a szöveteikben tumorok fejlődhetnek ki, míg alapállapotban még a daganatos sejtek bejuttatása után sem jelent meg tumor.

Azt persze egyelőre nem tudni, hogy a molekula az emberi szövetekben is hatásos lenne-e a rák vagy más betegségek ellen. Annyi ugyanakkor bizonyos, hogy a hialuronsav emberi változatának termelődése csökken az életkor előre haladtával.

Érdekes lenne tehát látni, hogy pusztán a molekula szinten tartásával, vagy esetleg a vakondpatkányok sajátos változatának bejuttatásával lassíthatók-e az öregedés jelei, és megakadályozható-e az idős korral gyakoribbá váló betegségek kialakulása.

Rák vs. öregedés

Egy új vizsgálat alapján azonban nem a hialuronsav az egyetlen fegyver, amely révén tumormentes örökifjak maradnak a csupasz vakondpatkányok.

A rák és az öregedés kapcsolata általában rendkívül összetett: a tumorsejtek sajátossága, hogy gyakorlatilag halhatatlanok, míg az öregedés legjobb tudásunk szerint éppen a sejtek pusztulása nyomán következik be. A sejtszintű öregedés definíciója pontosan az, hogy a sejt elveszíti osztódási képességét, míg a tumorsejtek az osztódás világbajnokai.

Éppen ezért általában az a helyzet, hogy ami a rák ellen véd, az sajnálatos módon elősegíti az öregedés kibontakozását, illetve fordítva. A csupasz vakondpatkányok viszont minden jel szerint megütötték a főnyereményt: szinte sosem alakulnak ki bennük daganatok, és nem is öregednek.

Ráadásul ezt a sejtek szintjén a tumorsejtekhez nagyon hasonló módon oldják meg. A sejtöregedés egyik ismert oka, hogy bizonyos számú osztódás után a kromoszómák végein található, a kódoló részeket védő régiók, a telomerek túl röviddé válnak.

Így a sejt inkább felhagy az osztódással, minthogy annak során hiányos genetikai adatokat adjon át utódainak. A tumorsejtek úgy hidalják át ezt a problémát, hogy egy enzim segítségével meghosszabbítják telomereiket, így végtelen számú osztódásra képesek.

A csupasz vakondpatkányok a vizsgálatok szerint ugyanezen enzimmel dolgoznak, sejtjeik azonban mégsem válnak tumorsejtekké. Ennek eredményeként sosem lép fel náluk a sejtszintű öregedés ezen típusa.

Sugárvédelem felsőfokon

Az állatokra viszont nagyon is jellemző a sejtöregedés egy másik változata, ami tovább segíti őket abban, hogy elkerüljék a daganatos betegségeket. A vakondpatkányok ugyanis egyszerűen lezárják az osztódást, ha DNS-károsító hatások, például gammasugárzás éri sejtjeiket, vagy rákot kiváltó gének bukkannak fel genomjukban.

Ez a fajta öregedés ugyanakkor nem a megszokott módon zajlik. Míg az egerek egyes sejtjei programozott sejthalállal reagálnak bizonyos szintű sugárzásra, a csupasz vakondpatkányok esetében kétszer akkora sugárdózis hatására is csak az osztódás leállítása történik meg.

A leállás is nagyon specifikus módon történik, ami elősegíti a károsodott részek kijavítását. A sérült fehérjekódoló gének gátlódnak, míg más folyamatok, például a nem megfelelő szerkezetű fehérjék kitakarítását végző funkciók fokozott üzemmódba kapcsolnak.

Oxigén? Minek az?

Ha mindez még nem lenne elég, a csupasz vakondpatkányok még egy meglepő képességgel rendelkeznek: akár 18 percig is kibírják levegő nélkül.

A föld alatti kolóniákban oxigénből gyakran nagyon kevés van, így szakértők egy ideje már sejtették, hogy a rágcsálók elég jól bírják kevés oxigén és sok szén-dioxid mellett. Tavaly azonban egy kutatócsoport nekiállt, és lemérte, hogy pontosan meddig terjed a vakondpatkányok tűrőképessége.

A kísérletek során egereket és vakondpatkányokat helyeztek oxigénmentes környezetbe, és ahogy az várható volt, az egerek egy perc alatt elpusztultak, a vakondpatkányok viszont csak lelassították szívverésüket, majd eszméletüket vesztették. Amikor 18 perc elteltével normál levegőre engedték őket, újra feléledtek, látszólag maradandó problémák nélkül úszva meg a kalandot.

Az állatok trükkje a vizsgálatok szerint a cukor-anyagcseréjükben rejlik.

Az emlősök alapvetően a glükóz bontásából fedezik a szervezet energiaszükségleteit, ehhez viszont oxigénre van szükségük. Ha nincs elég oxigén, a folyamat leáll, és laktát halmozódik fel, amely tovább gátolja a glükózbontást.

Glikolízis hiányában az energiakészletek hamar kimerülnek, és a sejtek haldokolni kezdenek. Az idegrendszer nagy energiaigényű sejtjei az elsők között kezdenek pusztulni, ami azért nagy probléma, mert az idegszövet csak nagyon korlátozottan képes a regenerálódásra. Az oxigénhiány tehát a legtöbb emlősben súlyos, visszafordíthatatlan károkat okoz.

Infarktus és sztrók ellen is jó lehet

A vakondpatkányok viszont oxigén hiányában elkezdenek egy másfajta cukrot, fruktózt bontani, ehhez a folyamathoz pedig nem kell oxigén. Ami azért izgalmas, mert ha hasonló váltásra az emberi szervezetet is rá lehetne venni, megúszhatók lehetnének a súlyosabb keringési problémák következményei.

Egy infarktus vagy egy agyi sztrók esetében az okozza a legtöbb gondot, hogy egy-egy ér elzáródása nyomán az általa ellátott szövetek, például a szívizom vagy az agy egy része, nem kap oxigént, így nem jut energiához, és pár perc alatt elhal.

A fruktózanyagcsere aktiválásával viszont jelentősen megnyújtható lehetne az az időtartam, amely során az ér újbóli megnyitásával még meg lehet menteni az érintett szöveteket.

Hogy ez egyáltalán lehetséges-e, azt persze még senki sem tudja, de a vakondpatkányok módszere kétségtelenül izgalmas terápiás lehetőségeket villant fel ezen a területen is.

Kiemelt kép: Ina Fassbender / DPA