Insulinresistenta grottfiskar med utmärkt hälsa

I ett tidigare inlägg skrev jag om diabetes-1. Den varianten av diabetes är mer genetisk än diabetes-2, som tycks mer beroende av miljö. Kanske kan fiskar ge nya ledtrådar om hur miljön påverkar diabetes-2 och insulinresistens.

Mexikanska grottfiskar

I Mexiko lever två typer av grottetra (Astyanax mexicanus). Den ena är silvergrå med stora ögon. Den lever i näringsrika vatten med mycket mat. Den andra är nästan färglös och lever i mörka näringsfattiga grottor. De är helt blinda, eftersom evolutionen är effektiv på att spara resurser. Deras hjärnor har krympt med 15 procent. De är blinda, färglösa och knubbiga. Deras hjärnor och metabolism har programmerats om för att överleva i den extrema miljön.

Mexikansk tetra. Bild wikipedia.

Grottfisken är dessutom insulinresistent, ett tillstånd som föregår diabetes. Men grottfiskar lider inte av det. De är inte som människor. Varför?

Diabetes typ 2

Efter en god måltid stiger blodsockret och bukspottkörteln frigör insulin som ser till att cellerna tar upp glukos från blodet. Mellan måltiderna portionerar levern sedan ut glukos i blodet.

Vid diabetes-2 produceras inte tillräckligt med insulin eller så känner kroppen inte igen det insulin som det producerar. Det senare kallas insulinresistens, vilket ger höga blodsockernivåer under längre tid. Det leder en rad hälsoproblem.

Blind grottfisk. Bild wikipedia.

Grottfiskarnas anpassningen till en mörk, näringsfattig miljö har gett dem lägre syreförbrukning och de lagrar mer fett. Dessutom har de extremt höga blodsockervärden, men det verkar inte drabba deras hälsa.

I en ny studie fann forskarna att grottfisken har en genetisk mutation som leder till insulinresistens. När forskarna parade grottfisk med havsfisk visade det sig att mutationen vägde mer oavsett matintag. För grottfisken är förmodligen ökad vikt värdefullt i en näringsfattig miljö.

Det mest uppseendeväckande fyndet var att grottfisken hade utmärkt hälsa trots insulinresistens. Forskarna tror att det skett en evolutionär avvägning "där fysiologisk hälsa offras för att dra nytta av svälttolerans." 

Den insulinresistenta, "fastande" grottfisken lever ungefär dubbelt så länge som sin mer bortskämda tvilling och verkar till och med åldras bättre. De fiskar som lever i näringsrikt vatten får med åren trasiga fenor, knölig och gropig hud, medan grottfisken ser fin ut hela livet.

Röjer i skogen

Den här veckan blev det två lugna löppass och ett längre löppass. Det första löppasset kändes tungt, men andra gången gick det bättre och idag på långpasset hade jag pigga ben. 

Det blev en del skogsarbete också. Vinterstormarna ger alltid en del att ta hand om. Det är slitsamt men mest roligt. Jag sågar, drar, släpar, lyfter, hugger och klyver. Det är allsidig träning.

Hjärnor som krymper

I nordöstra Mexiko lever två varianter av den mexikanska grottetran (Astyanax mexicanus). Den ena är silvergrå, har stora ögon och lever i näringsrika floder med mycket mat. Den andra är nästan färglös, saknar ögon och lever i mörka näringsfattiga grottor.

Grottetror. Från Wikipedia.

Vid något tillfälle tillbaka långt tillbaka i tiden fastnade några grottetror i en kalkstensgrotta i nordöstra Mexiko. Det fanns inget sätt att ta sig tillbaka till floden, så fiskarna tvingades att anpassa sig för att överleva. I mörker finns inga färger, så fiskarna tappade färgen. De förlorade även sin syn, och ögonen krympte och försvann till slut helt och hållet. Efter några tusen år hade de anpassats till sina respektive livsmiljöer. Ett bevis för att evolutionen är något som pågår hela tiden.

Hur de grottlevande fiskarna förlorade sina ögon har inte haft något riktigt bra svar. Men nu har kanske några forskare hittat svaret. Eftersom det finns två varianter av samma art - samt en hybridform - kunde forskarna jämföra deras energikostnad. De isolerade fiskarnas hjärnor och ögon och mätte syreförbrukning. De visade sig att de flodlevande fiskarna med ögon använde 15 procent av sin totala energiomsättning till att bearbeta synintryck. Deras hjärnor var dessutom 30 procent tyngre. Hybriderna låg mittemellan.

Den grottlevande grottetran förlorade färg och ögon - samt mellanhjärnan där synbarken sitter - för att säkerställa sin överlevnad i underjorden. Den blev istället mer beroende av lukt och smak och utvecklade en mer avancerad förmåga att upptäcka förändringar i vattenrörelser. De saknade även dygnsrytm, vilket sparar energi. Allt detta gjorde att de klarar sig med en hjärna som nästan är en tredjedel mindre.

Sammantaget står hjärnan för cirka 23% av ämnesomsättning hos de flodlevande fiskarna, jämfört med bara 10% hos de grottlevande fiskarna.

Krymper även våra hjärnor?
Människans hjärna har också anpassat sig till nya omständigheter. De första hominiderna hade en hjärna som inte var större än 600 kubikcentimeter. Nu - några miljoner år senare - är en hjärna i snitt 1350 kubikcentimeter. Men för 10 000 år sedan var en hjärna i snitt 1500 kubikcentimeter. Våra hjärnor har alltså krympt med 10%, ungefär jämförbart med en tennisboll. Vad beror det på? Beror det på att livet som jordbrukare är mer förutsägbart jämfört med att vara jägare och samlare? Vi behövde inte längre lika mycket hjärnkraft när arbetet, maten och miljön blev alltmer lika och förutsägbara? En jägare och samlare måste hålla reda på tusentals växter och djur och lagra all kunskap i minnet.

Vad betyder det nu att vi lägger alltmer av våra minnen på externa diskar som finns i moln omkring oss? Vi återkallar minnen genom att se fotografier och vi försöker inte minnas det vi har på tungan - det som kallas för att gubbgoogla - utan googlar direkt efter svar. Det kanske finns utrymme för att minska våra hjärnor ytterligare?

Hjärnan gillar variation
När man springer riktigt extrema ultralopp minskar hjärnans storlek med 6%. Det visar en studie där forskare följt 44 löpare som sprungit Trans Europe Foot Race - ett 4500 km långt lopp. Forskarna tror att hjärnan krymper som ett sätt att anpassa sig till minskade intryck. Löparna ser bara väg och asfalt så långt ögat når - dag efter dag i två månader. Efter målgång återhämtar hjärnorna sig och växer ikapp. Men det finns människor som lever som om de sprang efter en lång väg dag efter dag. De förlorar inte synen, men kanske tappar de förmågan att se allt de skulle kunna se.



Läs mer om hjärnan och löpning på Hjärnfysikbloggen ...