Почему птицам не вредит высокий уровень сахара в крови?

Высокий уровень сахара в крови ассоциирован с ускоренным старением и проблемами со здоровьем. Эта связь в основном объясняется гликированием белков, которое приводит к повреждению клеток. Однако авторы препринта в eLife обнаружили у некоторых птиц устойчивость к гликированию белков при высоком уровне сахара в крови, который для них типичен.

Ученые проанализировали уровни глюкозы в крови и гликирование альбумина у 88 видов птиц из 22 отрядов. Они сосредоточились именно на птицах, поскольку у них самый высокий уровень глюкозы в крови среди позвоночных, который, по-видимому, не ускоряет старение. Птицы живут в среднем в три раза дольше, чем млекопитающие с эквивалентной массой тела.

Кровь для анализа собирали у 484 птиц. Показатели глюкозы в крови и гликирования альбумина существенно различались у разных видов. Так, наибольшие уровни глюкозы в крови были в отряде стрижеобразных — среднее значение составило 351,8 мг/дл. За ними следовали воробьинообразные.

Гликирование альбумина определяли методом жидкостной хроматографии с масс-спектрометрией (LC-MS) — золотого стандарта для оценки уровня гликирования белков. Самые высокие средние показатели гликирования были у совообразных (25,6%), стрижеобразных (25,5%) и ракшеобразных (24,5%) — все их представители, взятые авторами в анализ, были наземными хищниками (т.е. не рыбоядными). Самые низкие средние уровни гликирования отмечены в отрядах казуарообразных, или австралийских страусов (10,8%), фламингообразных (11,2%) и олушеобразных (13,8%). Все процентные соотношения рассчитаны по средним для вида значениям. Ученые отмечают, что поправка на внутривидовую изменчивость несколько меняла результат — в случае усреднения по видам связь между филогенией и уровнем глюкозы была слабее, а оценка менее точная, чем для гликирования.

Анализ с учетом внутривидовой изменчивости показал, что различия в уровне глюкозы во многом объясняются вариациями массы тела и продолжительности жизни (как в линейной, так и в квадратичной форме) — среднее содержание глюкозы в крови возрастает с увеличением продолжительности жизни, пока не достигнет плато. Рацион влияния не оказывал, зато он оказался связан с уровнем гликирования альбумина плазмы — у наземных хищных птиц он был выше, чем у, например, всеядных.

Проанализировав корреляцию между гликированием и уровнем глюкозы, авторы обнаружили, что у птиц с более высоким уровнем глюкозы показатели гликирования относительно ниже — иными словами, они обладают повышенной устойчивостью к гликированию.

Считается, что высокий уровень глюкозы у птиц служит адаптацией к полету, обеспечивая быстрый доступ к «топливу» во время интенсивных аэробных нагрузок — например, при взлете. Он также поддерживает более высокую (по сравнению с млекопитающими) скорость метаболизма и температуру тела. Исследователи предполагают, что на этом фоне у птиц развились механизмы, позволяющие избежать вредных последствий постоянно высокой гликемии. Один из возможных способов такой защиты — пониженное содержание гликируемых аминокислотных остатков (например, лизина) или их уменьшенная экспозиция на поверхности белка. Однако этот вопрос, равно как и поиск других факторов, связывающих метаболизм птиц и их старение, требует дальнейших исследований.

Если клетка «думает», что у нее избыток нутриентов, старение организма ускоряется