Pastaraisiais metais kelios tyrimų grupės atskleidė realybę, kuri, tiesą sakant, kelia šiurpą: Vis daugiau randama į krantą įstrigusių delfinų, kurių smegenų pažeidimai primena žmonių Alzheimerio ligą.Tai, kas kažkada buvo tik pavienis įtarimas, dabar patvirtina genetiniai tyrimai, toksinų analizė ir išsamios šių jūros žinduolių autopsijos Floridoje, Škotijoje ir kitose pasaulio dalyse.
Toli gražu ne vien mokslinis kuriozas, Šie atradimai sujungia tris pagrindines to paties dėlionės dalis: klimato kaitą, vandens taršą ir neurodegeneracines ligas.Delfinai veikia kaip tikri jūros „sargybiniai“, ir stebėdami, kas vyksta jų smegenyse, daugelis ekspertų svarsto, ar nematome ankstyvo įspėjimo apie tai, kas gali nutikti ir mūsų rūšiai.
Delfinai, turintys Alzheimerio ligai būdingų bruožų: kas iš tikrųjų buvo atrasta
Vienas geriausiai ištirtų atvejų yra iš Floridos rytinės pakrantės, Indijos upės lagūnos – estuarijos, kurią šildo klimatas ir kurioje gausu maistinių medžiagų iš žemės ūkio trąšų ir nuotekų. Beveik dešimtmetį… Majamio universiteto mokslininkai išanalizavo 20 įstrigusių afalinų (Tursiops truncatus) smegenis šioje lagūnoje., vietovė, deja, garsėjanti pasikartojančiais melsvabakterų ir toksiškų mikrodumblių žydėjimais.
Šiems gyvūnams buvo nustatytas labai specifinis neurotoksinas: 2,4-diaminosviesto rūgštis (2,4-DAB) – natūrali aminorūgštis, kurią gamina tam tikri dumbliai ir bakterijosŠi medžiaga jų smegenų audiniuose kaupėsi pernelyg dideliu kiekiu, ypač šiltuoju metų laiku, kai toksiškų dumblių žydėjimo pikas pasiekia piką. Kai kuriais atvejais 2,4-DAB koncentracija smegenyse pasiekė 2.900 kartų didesnis žydėjimo laikotarpiu, o ne laikotarpiu be jų.
Delfinai prarijo toksiną per užterštos žuvys ir moliuskaiPanašiai kaip kiti gyvūnai (įskaitant žmones) yra veikiami „raudonųjų potvynių“ išskiriamų junginių, ši biomagnifikacija mitybos grandinėje verčia delfinus Pakrančių ekosistemų būklės kontrolinės rūšysnes jie savo kūnuose koncentruoja tai, kas metų metus cirkuliuoja jūros aplinkoje.
Labiausiai nerimą keliantis atradimas buvo padarytas, kai tyrėjai, be toksinų matavimo, gilinosi į smegenų molekulinę biologiją. Analizuodami smegenų žievės transkriptomą (aktyviai ekspresuojamus genus), jie rado daugiau nei 500 genų su pakitusia raiška delfinuose, paveiktuose toksiškų žiedųDaugelis jų yra tie patys, kurie, atrodo, yra sutrikę žmogaus smegenyse, sergančiame Alzheimerio liga.
Pakeitimai neapsiribojo tik mažu regionu: Neuroninių takų lygmeniu tai yra labai svarbu; šių delfinų smegenys pradėjo „kalbėti ta pačia kalba“ kaip ir žmonių, sergančių demencija.Žurnale „Communications Biology“ (Nature) paskelbtame tyrime pirmą kartą iškelta tvirta mintis, kad jūrų žinduolis gali parodyti genetinius parašus, beveik identiškus žmogaus ligos parašams.
Cianobakterijų žydėjimas ir neurotoksinas 2,4-DAB
Cianobakterijų ir kitų toksiškų mikrodumblių, angliškai žinomų kaip, žydėjimas Kenksmingas dumblių žydėjimas (HAB) tampa vis dažnesniu reiškiniu pakrantėse ir šilto vandens lagūnose. Visuotinis atšilimas ir perteklinės maistinės medžiagos (azotas ir fosforas) iš žemės ūkio ir nuotekų sukuria puikią terpę šioms „žaliosioms sriuboms“ augti..
Tokiose vietose kaip Indijos upės lagūna, „Superžydėjimai“ pasitaiko beveik kiekvieną vasarąJie smarkiai sumažina deguonies kiekį vandenyje, dusina žuvis ir naikina jūros žolių pievas, nuo kurių priklauso kitos rūšys. Be šio matomo poveikio, jie išskiria toksinų kokteilį, kuris kaupiasi visame mitybos tinkle: žuvų, moliuskų, jūros paukščių, sausumos žinduolių ir, žinoma, delfinų bei žmonių, kurie vartoja jūros gėrybes arba įkvepia užterštus aerozolius.
2,4-DAB, Floridos tyrimo objektas, istoriškai buvo laikomas neurolatirogeniniu junginiu, o tai reiškia galintis pažeisti nervines skaidulas ir pakeisti neuronų elektrinę pusiausvyrąJi veikia kaip sužadinanti aminorūgštis, kuri ūmaus poveikio metu gali sukelti padidėjusį dirglumą, drebulį, traukulius ir kitus neurologinius simptomus.
Naujų darbo vietų raktas yra tas, kad 2,4-DAB yra vienodai pavojingas esant lėtiniam, vidutinio stiprumo ir sezoniniam poveikiui.Kiekviena intensyviai žydinti vasara veikia kaip smūginė banga, palikdama molekulinį „randą“ delfinų smegenyse. Su kiekvienu šiltuoju metų laiku kaupiasi genų raiškos, pagrindinių baltymų ir neuronų struktūros pokyčiai, tarsi aplinka kauptų sunkiai atitaisomus pažeidimų sluoksnius.
Šis modelis yra toks aiškus, kad mokslininkai patvirtino tiesioginį ryšį: Kuo daugiau iš eilės einančių metų delfinas gyveno toksiško žydėjimo metu, tuo didesnė buvo pastebėta genetinė žala.Blogėjimas neatsirado staiga, o vystėsi palaipsniui, sezonas po sezono, o jūros temperatūra ir tarša veikė kaip kuras.
Delfino smegenys, imituojančios žmogaus Alzheimerio ligos pėdsakus
Išsamiai tyrinėdami, kurie genai pasikeitė delfinų smegenyse, tyrėjai nustatė pakitusius 536 transkriptominiai parašai, susiję su esminėmis neuronų funkcijomisIš šių genų daugiau nei 400 parodė padidėjusį aktyvumą, o daugiau nei 100 patyrė dalinį arba beveik visišką išsijungimą.
Tarp labiausiai paveiktų buvo genai, susiję su GABAerginė neurotransmisijaGABA yra pagrindinis slopinamasis centrinės nervų sistemos neuromediatorius, būtinas smegenų per dideliam sužadinimui slopinti. Delfinams, veikiamiems 2,4-DAB, nustatytas reikšmingas fermentų lygio sumažėjimas. glutamato dekarboksilazė (GAD)atsakingas už glutamato (sužadinančio) pavertimą GABA (slopinančiu). Šis disbalansas pakreipia sistemą link padidėjusio jaudrumo, slidžios traumų, psichikos sutrikimų ir neurodegeneracinių procesų rizikos.
Žmogaus Alzheimerio ligos atveju jau yra žinomas [kažko] raiškos sumažėjimas. GAD1 ir GAD2Tyrimas rodo, kad 2,4-DAB buvimas gali paspartinti delfinų populiacijos mažėjimą. stumia neuroninį tinklą į lėtinio streso būsenąTuo pačiu metu buvo pastebėti pokyčiai genuose, kurie sudaro smegenų kraujagyslių pamatinę membraną, labai svarbią smegenų kraujagyslių vientisumui. kraujo smegenų barjeraskuris veikia kaip apsauginis filtras nuo kraujyje esančių toksinių medžiagų.
Kita pakitusių genų grupė veikia klasikinius žmogaus Alzheimerio ligos rizikos veiksnius. Ypač verta paminėti padidėjusį geno [geno pavadinimas] aktyvumą. APOEAPOE, laikomas vienu iš pagrindinių genetinių jautrumo šiai ligai žymenų žmonėms. Kai kurių delfinų APOE raiška padidėjo 6,5 karto. Tuo tarpu tokie genai kaip NRG3gyvybiškai svarbūs sinapsių formavimuisi ir palaikymui, jų aktyvumas smarkiai sumažėjo, dar labiau apsunkindamas neuronų pusiausvyrą.
Tyrėjai taip pat aptiko su uždegimu ir programuota ląstelių mirtimi susijusių genų peraktyvavimą, pvz. TNFRSF25Ši uždegiminė audra, kartu su eksitotoksiškumu ir hematoencefalinio barjero disfunkcija, sukuria sprogstamąjį derinį nerviniam audiniui, labai panašų į tą, kuris stebimas žmonių, sergančių pažengusia Alzheimerio liga, smegenyse.
Lyg to būtų negana, Floridoje ir kituose ankstesniuose tyrimuose buvo rasti delfinų audiniai. beta-amiloido plokštelės, hiperfosforilinto tau baltymo raizginiai ir TDP-43 intarpaiŠie trys baltymų pakitimai yra būdingiausi patologiniai žmonių Alzheimerio ligos ir kai kurių susijusių demencijų požymiai. Šis sutapimas neatrodo esąs tik atsitiktinumas: viskas rodo, kad šių jūros žinduolių smegenys degeneruoja labai panašiu keliu kaip ir mūsų.
Kiti cianobakterijų toksinai: BMAA ir jos izomerų vaidmuo
2,4-DAB nėra vienintelis cianobakterijų neurotoksinas, kuris kelia nerimą mokslo bendruomenei. β-N-metilamino-L-alaninas (BMAA) ir keli jo izomerai buvo identifikuoti kaip junginiai, labai toksiški neuronams., galintis sukelti panašias į Alzheimerio ligą patologijas ir kognityvinius sutrikimus laboratoriniuose gyvūnų modeliuose.
Guamo salos žmonių populiacijų tyrimai parodė, kad lėtinis sąlytis su cianobakterijų toksinais per maistą Tai gali sukelti neurologinius sutrikimus, turinčius Alzheimerio ligos ir kitų degeneracinių ligų požymių. Šios medžiagos kaupiasi mitybos grandinėje taip pat, kaip ir 2,4-DAB, ypač labai eutrofikuotose jūrų ir ežerų ekosistemose.
Delfinų atveju, Specialus 20 Indijos upės lagūnoje įstrigusių afalinų tyrimas atskleidė BMAA ir kelių jos izomerų buvimą smegenyse.įskaitant jau minėtą 2,4-DAB. Mėginiuose, kurie žuvo per didžiausią melsvabakterinių bakterijų žydėjimo sezoną, buvo aptikta milžiniška 2,4-DAB koncentracija – iki 2.900 kartų didesnė nei gyvūnuose, išmatuotuose nežydėjimo laikotarpiu.
Šių delfinų neuropatologija apėmė β-amiloido plokštelės, hiperfosforilinto tau raizginiai ir TDP-43 sankauposŠie rezultatai kartu su 536 genetiniais pakitimais, susijusiais su žmogaus Alzheimerio liga, aptiktais žydėjimo metu, sustiprina idėją, kad… Kalbame ne apie paprastus pavienius sužalojimus, o apie sudėtingą degeneracinę būklę, kurią skatina aplinkos toksinai..
Naujausios apžvalgos tokiuose žurnaluose kaip Toksinai y Europos žurnalas neurologijos Jie atkreipia dėmesį, kad ilgalaikis šių aplinkos neurotoksinų poveikis sukelia neuronų per didelis sužadinimas, sumažėjęs fermentų, tokių kaip glutamato dekarboksilazė, kiekis ir sinapsinė disfunkcijaVisi šie procesai laikomi pagrindiniais neurodegeneracinių patologijų vystymosi elementais, todėl delfinų tyrimų rezultatai atitinka tai, kas jau buvo pastebėta gyvūnų modeliuose ir kai kuriuose žmonių kontekstuose.
Įstrigimas, dezorientacija ir „sergančio lyderio“ hipotezė
Be skaičių, pasekmės pakrantėje akivaizdžios. Vienas skaudžiausių vaizdų bet kuriam jūros mylėtojui yra rasti paplūdimyje mirštantį delfiną ar banginį.Tokiais atvejais jūrų biologai ir savanoriai paprastai sudrėkina jų odą kibirais jūros vandens, uždengia šlapiomis antklodėmis, kad išvengtų dehidratacijos, ir stengiasi padėti jiems grįžti į vandenį kylant potvyniui.
Už daugelio šių scenų slypi pasikartojantis klausimas: Kodėl tiek daug banginių šeimos gyvūnų įstringa ir miršta krante? Pastaraisiais metais buvo svarstomos kelios hipotezės: nuo susidūrimų su laivais ir žmonių keliamo povandeninio triukšmo iki infekcijų, srovių pokyčių ar grobio persekiojimo sekliuose vandenyse.
Amerikiečių tyrėjų grupė pasiūlė nepatogesnę, bet labai įtikimą idėją: Kaip ir kai kurie demencija sergantys žmonės pasiklysta toli nuo namų, taip ir tam tikri delfinai gali prarasti orientaciją dėl neurodegeneracinių procesų, panašių į Alzheimerio ligą.Jei sutrinka gyvūno echolokacijos ir navigacijos sistema, jis gali atsidurti netinkamose vietose, todėl kyla didelė rizika ištrūkti į krantą.
Jungtinėje Karalystėje atlikti 22 dantytųjų banginių (odontocetų) pomirtiniai tyrimai, įskaitant Afalinos, baltasnapės delfinai, jūrų kiaulės, ilgapelekiai pilotiniai banginiai ir trumpapelekiai pilotiniai banginiaiTrijuose senesniuose egzemplioriuose jie aptiko smegenų ypatybių, praktiškai identiškų žmogaus Alzheimerio ligai: beta-amiloido sankaupų plokštelėse, tau baltymo raizginių ir glijos ląstelių, susijusių su smegenų uždegimu, proliferacijos.
Šis sutapimas suteikė stiprybės vadinamajam „Sergančio lyderio“ teorijaPagal šią idėją, dantytųjų banginių grupės, keliaujančios bandomis, gali sekti pagyvenusį individą, kuris dėl demencijos ar panašaus kognityvinio sutrikimo pasiklysta ir išplaukia į seklius vandenis. Kiti gyvūnai, atrodytų, sveiki, seka paskui dėl socialinės sanglaudos ir galiausiai taip pat įstringa krante.
Nors mokslininkai negali visiškai užtikrintai patvirtinti, kad šie gyvūnai kenčia nuo tokių pačių kognityvinių sutrikimų kaip ir Alzheimerio liga sergantis asmuo, Neuropatologinės paralelės yra tokios aiškios, kad sunku patikėti, jog jų elgesys nepakinta.Didžiausias iššūkis yra tas, kad, skirtingai nei žmonių, jų atminties ar orientacijos negalima įvertinti per visą gyvenimą naudojant neurologijoje naudojamus standartizuotus testų rinkinius.
Klausos praradimas, elgesys ir smegenų sveikata
Kitas aspektas, kuris padidina problemos sudėtingumą, yra klausa. Delfinų ir kitų banginių šeimos gyvūnų Echolokacija, pagrįsta garsu, yra labai svarbi orientacijai, maisto paieškai ir socialinės sanglaudos palaikymui.Bet koks jų klausos sutrikimas gali visiškai sutrikdyti jų kasdienį gyvenimą.
Ankstesni tyrimai parodė, kad bent jau . Pusė į krantą įstrigusių delfinų turi sunkų arba visišką klausos praradimą.Nors pagrindinis tyrimas Indijos upės lagūnoje neapėmė audiometrijos visuose mėginiuose, smegenų transkriptomo analizė atskleidė kai ką stulbinančio: su klausa susijusių genų, tokių kaip MYO1F, STRC ir SYNE4Tai buvo koreliuojama su 2,4-DAB ekspozicija, žydėjimo sezonu ir iškritimo metais.
Žmonėms yra žinoma, kad Klausos praradimas yra demencijos rizikos veiksnys ir gali paskatinti arba paspartinti Alzheimerio ligos atsiradimą.Tai, kad delfinai rodo neurodegeneracijos požymius, yra veikiami melsvabakterių toksinų ir pakitę klausos genuose, rodo, kad toksiška aplinka gali vienu metu paveikti kelias jautrias sistemas, palikdama gyvūną be pagrindinių orientacijos ir sąveikos įrankių.
Šiame darbe dalyvavę jūrų biologai pabrėžia, kad Neurotoksiškumo ir jutimo sutrikimų derinys keičia elgesį, trukdo navigacijai ir silpnina socialinius ryšius. delfinų grupėse. Tai žymiai padidina masinio išmetimo į krantą tikimybę, ypač kai tai sutampa su itin didelėmis karščio bangomis ar taršos pikais.
Iš tiesų, tyrimas, paskelbtas m. PLoS ONE Jau 2019 m. buvo įrodyta, kad Delfinų iškritimų į krantą ir neurologinių problemų padaugėja toksiško žydėjimo metu.Tai patvirtina neseniai Floridoje ir kituose regionuose atlikti tyrimai, nustatant tą pačią sezoninę koreliaciją tarp neurotoksinų, elgesio pokyčių ir mirties pakrantėje.
Bendra genetika: kas vienija delfinų ir žmonių smegenis
Viena iš priežasčių, kodėl šie atradimai sulaukė tiek daug dėmesio, yra ta, kad Delfinai turi stebinančius molekulinius panašumus su žmonėmis, susijusius su Alzheimerio liga.Ne tik tai, kad jų smegenys didelės ir sudėtingos, ar kad jie pasižymi pažangiu socialiniu elgesiu; baltymų ir genų lygmenyje panašumai dar didesni.
Ankstesni darbai parodė, kad Kelių delfinų rūšių beta-amiloido peptido aminorūgščių seka yra identiška žmonių sekai.Amiloido pirmtako baltymas (APP) buvo klonuotas ir sekvenuotas delfinuose, tokiuose kaip Stenella coeruleoalba, Tursiops truncatus ir Globicephala melas (Risso delfinas), patvirtinant, kad pagrindinė izoforma yra apie 95 % panaši į 770 aminorūgščių žmogaus APP.
Be to, šie žinduoliai ekspresuoja pagrindinius baltymus, dalyvaujančius APP apdorojime, kad susidarytų amiloidinis peptidas: beta sekretazė (BACE) ir presenilinai 1 ir 2, pagrindiniai gama sekretazės komplekso komponentaiKitaip tariant, delfinų smegenyse yra praktiškai tokia pati molekulinė sistema kaip ir mūsų, skirta beta amiloidui gaminti ir kaupti.
Šis panašumas tai ir daro Amiloidinių plokštelių atsiradimas vyresnio amžiaus delfinuose biologiniu požiūriu nėra toks stebinantis.tačiau tai labai svarbu norint suprasti, kaip ilgaamžiškumas ir ilgalaikis aplinkos poveikis gali sukelti panašius neurodegeneracinius procesus skirtingose rūšyse.
Atsižvelgiant į ilgą jų gyvenimo trukmę ir aukštą vietą mitybos grandinėje, Banginių šeimos gyvūnai per dešimtmečius kaupia cheminius teršalus, sunkiuosius metalus ir biologinius toksinus.Jei tai derinama su klimatu, kuris skatina pasikartojančius toksiškus žydėjimus, sudėtingų patologijų, tokių kaip Alzheimerio liga, atsiradimo scenarijus tampa daug labiau tikėtinas.
Poveikis žmonių sveikatai ir klimato kaitai
Viena iš ekspertų kartojamų žinučių yra ta, kad nors Negalima vienareikšmiškai teigti, kad 2,4-DAB ar kiti cianobakterijų toksinai sukelia Alzheimerio ligą žmonėms.Delfinų molekulinės ir patologinės paralelės yra pernelyg ryškios, kad būtų galima jas ignoruoti.
Afalinos dažnai laikomos afalinomis antras protingiausias gyvūnas planetojeJie tam tikrais gebėjimais atsilieka nuo mūsų ir lenkia didžiąsias beždžiones. Jie geba atpažinti save veidrodyje, išmokti sudėtingų bendravimo sistemų ir perduoti kultūrinį elgesį, pavyzdžiui, naudoti kempines snukiams apsaugoti ieškant maisto. Nuostabu, kad gyvūnas, turintis tokį protinio išprusimo lygį, rodo tokius panašius į mūsų smegenų degradacijos modelius. Tai atveria nemalonų veidrodį apie aplinkos ir neurologinės sveikatos ryšį..
Tokiose vietovėse kaip Majamio-Deido apygarda, kurioje 2024 m. užfiksuotas didžiausias Alzheimerio ligos paplitimas Jungtinėse ValstijoseKai kurie tyrėjai svarsto, ar lėtinis cianobakterijų žydėjimo poveikis netoliese esančiose ekosistemose gali būti papildomas rizikos veiksnys, ypač populiacijose, pažeidžiamose dėl amžiaus, genetikos ar kitų sveikatos problemų.
Realybė yra ta, kad Raudonieji potvyniai ir kiti toksiški žydėjimai jau lėmė paplūdimių uždarymą, masines žuvų žūtis ir kvėpavimo takų problemų epizodus žmonėms. kurie Floridoje ir daugelyje kitų pasaulio šalių įkvepia užterštų jūros aerozolių. Jei prie to pridėsime galimą ilgalaikį poveikį smegenims, poreikis toliau tirti šių aplinkos toksinų vaidmenį neurodegeneracinėse ligose tampa kaip niekad neatidėliotinas.
Pagrindinių tyrimų autoriai tvirtina, kad vis dar būtina aiškiai atskirti koreliaciją nuo priežastingumo. Suprasti ląstelių ir genetinius mechanizmus, kurie paprastą žydėjimą paverčia grėsme smegenų sveikatai Tai labai svarbu norint įvertinti riziką, parengti prevencines priemones ir priimti aplinkosaugos valdymo sprendimus, pagrįstus tvirtais įrodymais.
Tuo tarpu delfinai išlieka geriausiu mūsų „informatoriumi“ apie tai, kas vyksta po paviršiumi. Jų ilgaamžiškumas, jautrumas toksinams ir molekulinis panašumas į mus daro juos privilegijuota sargybos rūšimi.Jei klimato streso ir taršos veikiamose ekosistemose pradeda rodyti Alzheimerio ligos požymius, galbūt jūra mums sako kažką, ko neturėtume ignoruoti.
Sudėjus visus šiuos elementus – vis ilgesnius ir intensyvesnius melsvabakterių žydėjimus, mitybos grandinėje besikaupiančius neurotoksinus, tokius kaip 2,4-DAB ir BMAA, į krantą išmestus delfinus su Alzheimerio ligai būdingais smegenų pažeidimais ir žmonių populiacijas, gyvenančias ir plaukiojančias toje pačioje pakrančių aplinkoje – Išryškėja vaizdas, kad vandenynas žiauriai atspindi mūsų veiklos poveikį planetos sveikatai ir mūsų pačių smegenims..