Сердца питонов перестраиваются, чтобы обеспечить переваривание большого количества пищи

В природе питоны не едят по несколько месяцев, но если встречают подходящую пищу, то могут заглотить ее, даже если она больше их тела. Процесс переваривания длится неделями, за это время тело змеи претерпевает значительные изменения. Так, их пульс становится вдвое чаще, питон потребляет больше кислорода. Международная группа ученых проанализировала адаптации сердца змеи в первые 24 часа после поступления пищи в организм.

Авторы сравнивали свойства организмов двух групп питонов — одни не ели 28 дней, другие поели за 24 часа до анализа (съев 25% своей массы тела). У поевших питонов сердце было на 24,5% больше по массе. Увеличились размеры мышечных волокон, но похоже, это происходило не из-за увеличения содержания миофибрилла. Возрастала максимальная сила сокращения изолированных миофибрилл сытых питонов. Время расслабления миофибрилл также возрастало.

Сердце питонов экспрессирует несколько изоформ миозинов. Экспрессия не меняется при питании: больше всего миозина MYH15, потом MYH7B, MYH6, MYH7, MYH1 и MYH3. Сердца голодных змей экспрессируют очень мало MYH16 (~2%), но через 24 часа после питания эта изоформа вовсе не детектируется.

Далее авторы изолировали кардиомиоциты. У накормленных питонов в кардиомиоцитах были более продолжительные транзиентные кальциевые токи. Но чувствительность миофибрилл к кальцию не менялась. Авторы предположили, что изменение токов может быть связано с повышением объема клеток.

В целом миофибриллы питонов тянутся лучше, чем миофибриллы млекопитающих. Исследователи показали, что у питонов экспрессируется только одна изоформа титина, и что она была длиннее, чем изоформы млекопитающих. Ткани сердца питона были также менее жесткими после кормления, снижался уровень пассивного напряжения.

Возможно, быстрые изменения в сердце питона связаны с эпигенетическими модификациями. Через 24 часа после питания хроматин был более открытым, было больше гистоновых меток, ассоциированных с этим состоянием (ацетилированных гистонов). Прием пищи снижал активность гистоновых деацетилаз.

Авторы выявили 840 дифференциально экспрессируемых генов между сердцами голодных и сытых питонов. Эти гены были связаны с эндоплазматическим ретикулумом и белковым фолдингом. Среди этих генов 226 и 77 были известными мишенями транскрипционных факторов YY1 и NRF1.

Активация метаболизма питона после еды была показана и ранее, в частности, адаптация печени к гиперлипидемии плазмы. YY1 и NRF1 также связаны с метаболизмом. Авторы предположили, что изменение метаболизма сердца требуется для поддержания белкового гомеостаза. У сердец голодных и сытых питонов были отличные метаболические профили. В частности, изменился метаболизм многих аминокислот и пуринов. Через 24 часа после приема пищи кардиомиоциты вырабатывали больше АТФ путем окислительного фосфорилирования, но не гликолиза. Вероятно, повышенная потребность в энергии связана с более частыми сокращениями миофибрилл и более активным синтезом белков.

Таким образом, масса сердца питона и размер клеток повышаются примерно на 20% через 24 часа после приема пищи. После питания возрастала максимальная сила сокращения миофибрилл. Сердце сокращается почти в два раза чаще. При этом экспрессия изоформ миозина не менялась. Пассивное напряжение миофибрилл снижалось, что, вероятно, было связано с посттрансляционной модификацией титина. Питание также способствовало открытию хроматина, в том числе в области транскрипционных факторов YY1 и NRF1, связанных с метаболизмом. Также активируется выработка АТФ с помощью окислительного фосфорилирования, вероятно, в результате переработки пищи.

Слюнные железы легко могут эволюционировать в ядовитые при правильных условиях