Голі землекопи й майбутнє медицини: інтерв'ю з доктором Крісом Фолксом

Голі землекопи – підземні гризуни, що походять зі Східної Африки. Вони майже не старіють, украй рідко хворіють на рак і здатні тривалий час виживати без кисню. Розшифрування особливостей їхньої біології може привести до появи нових ліків проти раку, інфарктів, хвороби Альцгеймера й навіть залежностей.

Професор Кріс Фолкс із Лондонського університету королеви Марії, один із провідних світових фахівців із цих незвичайних тварин, розповів Altezza Travel, як унікальні властивості африканських гризунів одного дня можуть змінити медицину й підхід до здоров'я людини.

Вони рідко хворіють і майже не виявляють ознак старіння

Як давно ви вивчаєте голих землекопів?

Я працюю з ними з 1986 року. У 1987-му, коли писав докторську дисертацію, поїхав до Кенії – там відбулися мої перші польові дослідження. Відтоді я багато разів бував в Африці.

Паралельно – спершу в Лондонському зоологічному товаристві, а потім у Лондонському університеті королеви Марії, де я працюю нині, – ми всі ці роки утримували в лабораторії репродуктивну популяцію голих землекопів. Завдяки цьому я міг продовжувати їх вивчати, працюючи й над іншими проєктами. Багато з них стосувалися інших африканських видів землекопів і виконувалися разом із моїм давнім колегою, професором Найджелом Беннеттом з Університету Преторії.

Що пробудило ваш інтерес до цих тварин?

На початку мене захопило те, як організоване їхнє суспільство. Голі землекопи живуть майже як бджоли або мурахи: у колонії, що може налічувати до 300 тварин, є 1 самиця-королева і 1–3 самці, які з нею спаровуються. Вона пригнічує розмноження всіх інших, тому більшість особин усе життя працюють і допомагають своїй колонії.

А скільки вони живуть?

Я не впевнений, чи живий той конкретний землекоп сьогодні, але востаннє, коли я говорив із моєю колегою Рошель Баффенстайн**Рошель Баффенстайн – американська біологиня, відома своїми дослідженнями старіння живих організмів., у неї був голий землекоп віком 37 років. Для істоти розміром із мишу це надзвичайно багато. Миші рідко живуть довше ніж 2–3 роки.

І річ не лише в тому, скільки може прожити окрема тварина. Загалом голі землекопи майже ніколи не хворіють і практично не виявляють ознак старіння. Науковці в усьому світі вивчають поведінку, генетику, розмноження та процеси старіння цих гризунів, щоб зрозуміти, як їм вдається жити так довго й залишатися напрочуд здоровими.

Тобто їхній біологічний вік дуже відрізняється від хронологічного?

Саме так.

У дослідженнях старіння відносно недавно з'явилася концепція «епігенетичного годинника». Коли живі організми старіють, на їхній ДНК з'являються дрібні хімічні мітки. З часом їх стає дедалі більше: вони поширюються геномом і впливають на роботу генів. Схоже, це частина природного процесу старіння. Аналізуючи ці мітки, можна оцінити вік тварини або людини.

Зараз ми вивчаємо цей механізм у голих землекопів. Чи накопичення хімічних міток є лише побічним наслідком старіння, чи воно насправді допомагає запускати цей процес? Якщо науковці дадуть відповідь на це питання, ми краще зрозуміємо, чи можливо сповільнити старіння.

Ви маєте на увазі старіння людини?

Так. У майбутньому знання, отримані завдяки голим землекопам, можуть допомогти підтримувати здоров'я людини й подовжити період активного, здорового життя.

Можна навіть сказати, що подовження здорового життя – значно бажаніша мета, ніж просте збільшення його тривалості.

Голі землекопи виявляють стійкість до інфарктів, інсультів, раку й деменції

Погляньмо уважніше на їхні унікальні властивості. Чи правда, що голі землекопи можуть виживати без кисню довше за будь-якого іншого ссавця?

Морські ссавці здатні пірнати й затримувати дихання до 90 хвилин. Утім, вони мають спеціалізовані фізіологічні адаптації, що дозволяють запасати кисень у тканинах, тому протягом усього цього часу вони не перебувають у стані справжнього кисневого голодування.

Натомість голий землекоп може прожити 18 хвилин в умовах повної відсутності кисню. Це справді вражає.

Одного разу ми анестезували тварину, щоб видалити невеликий абсцес. Вона дуже довго засинала, а під час операції перестала дихати. Ветеринар сказав: «Ми його втратили». Я відповів: «Не хвилюйтеся, він прокинеться». Приблизно за 10 хвилин землекоп ожив, підвівся й побіг, ніби нічого не сталося. Ветеринар був приголомшений – раніше він не бачив нічого подібного.

Можете пояснити, як працює цей процес?

Коли кисню бракує, першими страждають серце й мозок – це добре видно на прикладі інсультів та інфарктів. Але в голих землекопів клітини мозку переходять на інший «режим палива»: з глюкози на фруктозу. Це дозволяє підтримувати життєво важливі функції навіть в екстремальних умовах. Такий механізм є адаптацією до їхнього незвичного середовища. У природі голі землекопи живуть у глибоких вузьких підземних тунелях і камерах, де може збиратися понад 100 тварин, а рівень кисню вкрай низький.

Наші дослідження також показали, що метаболізм серця в голих землекопів влаштований зовсім інакше. У їхньому серці міститься багато глікогену – тваринного крохмалю, що швидко розщеплюється для вироблення енергії. У більшості ссавців глікоген зберігається в печінці, а в землекопів його особливо багато саме в серці. Це виняткова особливість.

Плід людини під час вагітності розвивається в амніотичній рідині, але все одно отримує кисень. Чи є тут паралелі?

У плода людини справді є запаси глікогену в серці, але вони зникають одразу після народження, коли дитина починає дихати. У голих землекопів ці запаси зберігаються. Тож коли кисню стає мало, їхній організм може перейти на альтернативний метаболічний режим і використовувати цей глікоген для вироблення енергії. Принаймні такою є наша нинішня гіпотеза.

Ми сподіваємося, що розуміння цих унікальних механізмів із часом допоможе розробити нові методи лікування серцевих захворювань.

Також відомо, що голі землекопи майже ніколи не хворіють на рак. Чому так?

Схоже, причин кілька, і багато з них пов'язані з життям під землею. Один із найкраще вивчених прикладів – їхня незвична форма гіалуронової кислоти, або гіалуронану. Ця речовина є й в інших ссавців, зокрема в людини: вона утримує воду, підтримує зволоженість шкіри, захищає суглоби й допомагає загоєнню ран.

У голих землекопів науковці виявили мутацію в гені, що кодує гіалуронан. Імовірно, ця спеціалізована версія молекули спершу виникла як адаптація до підземного способу життя: вважається, що вона робить їхню шкіру незвично еластичною й допомагає рухатися вузькими, шорсткими тунелями.

Згодом дослідники з'ясували, що змінена структура цієї молекули також перешкоджає утворенню пухлин. І це не єдиний їхній захист. Голі землекопи ефективніше відновлюють пошкоджену ДНК і швидше зупиняють поділ небезпечних клітин.

Чи можна застосувати ці знання в медицині?

Так. Коли дослідники ввели мишам версію цього гена, властиву голим землекопам, модифіковані тварини почали виробляти таку саму форму гіалуронану. У результаті вони жили довше, залишалися здоровішими й виявляли підвищену стійкість до раку.

Ці відкриття, безумовно, допоможуть краще зрозуміти природні механізми стійкості до раку і, можливо, в майбутньому застосувати їх у медицині людини – на це вже вказують ранні дослідження на трансгенних мишах. Хоча ідея вводити людям гени голого землекопа, звісно, є дискусійною.

Схоже, у голих землекопів також не розвивається хвороба Альцгеймера. Чому?

Попри вік, їхній мозок залишається здоровим, хоча в ньому накопичуються ті самі білки, що зазвичай запускають хворобу Альцгеймера. Це бета-амілоїд і тау – речовини, які в людини утворюють шкідливі відкладення. З часом такі відкладення накопичуються, порушують роботу нейронів і руйнують клітини мозку.

У голих землекопів подібні відкладення з віком теж з'являються, але не завдають шкоди. Схоже, ці тварини мають природну стійкість.

Отже, голі землекопи є природною моделлю стійкості до цієї хвороби. Розуміння того, як це працює, має величезне значення для розробки потенційних методів лікування хвороби Альцгеймера в людей.

Крім усього цього, голі землекопи майже не відчувають болю. Чи може їхнє вивчення допомогти створити ефективніші знеболювальні?

Вони напрочуд нечутливі до певних типів болю, особливо спричиненого хімічним подразненням або кислим середовищем. Наприклад, до печіння на слизових оболонках від чилі чи впливу кислих рідин на шкіру або відкриту рану.

І знову причина в модифікаціях генів, пов'язаних із підземним способом життя. Так, ці результати вже використовують для розробки потенційних неопіоїдних знеболювальних, що не спричиняють залежності. 

Відкриття нових видів землекопів у Танзанії

Як я розумію, ви також допомогли ідентифікувати кілька раніше невідомих видів землекопів у Танзанії. Чому ці відкриття важливі?

Відкриття нових видів ссавців має велике значення не лише для Танзанії, адже нових ссавців знаходять не так часто.

Ця історія почалася на початку 1990-х і пов'язана з моїм колегою, професором Найджелом Беннеттом з Університету Преторії. Ми з ним були на конференції в Танзанії, де познайомилися з танзанійським колегою, професором Джорджісом Мгоде. Разом ми вирішили започаткувати проєкт із вивчення землекопів, що живуть у Танзанії, бо на той час про них було відомо дуже мало.

Зразки, які Джорджіс зібрав на горі Хананг і поблизу міста Уджиджі, виявилися генетично відмінними від усього, що ми бачили раніше. Ми припустили, що це можуть бути раніше невідомі види, тож потрібно було повернутися й зібрати додаткові дані.

Зрештою ми офіційно описали й назвали 2 нові види: Fukomys hanangensis, що живе на горі Хананг та навколо неї, і Fukomys livingstoni з Уджиджі.

Тобто ви поїхали до Танзанії саме для пошуку цих видів?

Остання польова експедиція, яку я здійснив із Джорджісом у 2019 році, була особливо успішною. Нам вдалося обстежити територію та відловити тварин на горі Хананг на висоті близько 1 957 метрів. Під час тієї поїздки ми також виявили кілька нових популяцій, зокрема в лісовому заповіднику Ноу неподалік від гори Хананг.

На жаль, невдовзі після цього Джорджіс помер після короткої хвороби, і ми так і не встигли суттєво просунутися у вивченні цих видів.

Чи означає це, що зараз у Танзанії ніхто активно не шукає невідомих землекопів? Чи потребують нововиявлені види охорони?

Ми й досі знаємо дуже мало про землекопів з Уджиджі. Потрібні нові польові дослідження.

Натомість хананзький землекоп є ендеміком: це єдине місце на планеті, де він існує. Саме тому ми змогли розпочати підготовку заявки на статус «ключової території біорізноманіття» для природоохоронних зон Хананг і лісу Ноу.

Такий статус надають експертні наукові групи під егідою міжнародних природоохоронних організацій. Після внесення території до реєстру вона стає пріоритетною для охорони й фінансування. Серед іншого, це допоможе зберегти ліси Хананг і Ноу.

Хочете дізнатися більше про подорожі Танзанією?

Зв'яжіться з нашою командою. Ми добре знаємо всі головні напрямки Танзанії. Наші консультанти з подорожей, що працюють біля Кіліманджаро, поділяться практичними порадами й допоможуть спланувати вашу подорож.

Більше цікавих статей