Питоны — яркий пример живого организма с экстремальной моделью питания и голодания. Они могут вырастать до размеров телефонного столба, способны проглотить антилопу целиком, обходиться без еды месяцами и даже годами — и все это при сохранении здорового сердца и большой мышечной массы.
После того, как питон проглотил добычу, равную его собственному весу, для обеспечения пищеварения объем большинства органов змеи увеличивается более, чем на 50%, а метаболизм (обмен веществ) ускоряется в четыре тысячи раз. Когда пища переварена, все процессы возвращаются к исходному состоянию и остаются такими на протяжении всего периода голодания.
Группа исследователей из Университета Колорадо в Боулдере, Стэнфордского и Бэйлорского университетов (США) предположила, что экстремальные режимы питания и постпрандиальные реакции (физиологические процессы в организме после приема пищи) питонов отражаются в столь же экстремальных молекулярных реакциях. А поскольку большинство млекопитающих питается небольшими порциями и часто, питоны представляют собой уникальную модель для обнаружения таких молекул.
С этой целью ученые, статья которых опубликована в журнале Nature Metabolism, изучили образцы крови королевских и бирманских питонов, которых кормили раз в 28 дней. Кровь у подопытных брали на анализ сразу после приема пищи.
Исследователи обнаружили в общей сложности 208 метаболитов (продуктов обмена веществ), концентрация которых в крови питонов значительно повышалась после еды. А уровень одного метаболита, пара-тирамин-О-сульфата (pTOS), увеличивался в тысячу раз.
Дальнейшие исследования показали, что pTOS вырабатывают кишечные бактерии питона при переработке аминокислоты тирозина, поступающей с богатой белком пищей.
Когда pTOS отдельно вводили в организм питонов, у них резко возрастала активность нейронов в вентромедиальном ядре гипоталамуса. Этот регион мозга называют центром насыщения, он регулирует энергетический гомеостаз — баланс между сытостью и голодом, притоком и расходом энергии.
При введении высоких доз pTOS тучным лабораторным мышам у них тоже активизировалось вентромедиальное ядро гипоталамуса. Это приводило к снижению аппетита и похудению, причем без желудочно-кишечных проблем, потери мышечной массы или упадка сил.
Все это позволило исследователям сделать вывод, что именно в pTOS заключается секрет метаболических сверхспособностей питонов. Это вещество передает сигналы между кишечником и мозгом, обеспечивая змеям нормальный энергетический гомеостаз в экстремальных условиях — накопление питательных веществ после обильной трапезы, а затем снижение аппетита и мобилизацию внутренних энергетических резервов в условиях отсутствия пищи.
В организме мышей pTOS не вырабатывается, чего нельзя сказать о человеческом организме — в среднем, уровень этого метаболита в крови повышается после еды в два-пять раз. В планах исследователей — выяснить, как работает pTOS у людей. Не исключено, что это вещество станет основой для нового подхода к лечению ожирения.
Кроме того, команда планирует определить функции других метаболитов, уровень которых у питонов существенно, на 500–800%, повышается после приема пищи.