巨蟒在饱餐一顿后如何调整心脏

蟒蛇的心脏肌肉增强力量来维持代谢活动，以维持进食期间增加的新陈代谢。

　　

如果一个人一次吃下自己体重的50%，他们的身体可能承受不了。它们的胃会膨胀，它们的心脏会开始拼命泵血，以维持消化这顿饭所需的新陈代谢。但是蟒蛇一次又一次地这样做——在野外，缅甸蟒和球蟒几乎没有遇到食物，可以长达两年不吃东西。所以，它们一有机会就尽可能多吃，有时会吃掉体重的一半。

研究人员现在已经开始研究蟒蛇的器官，特别是心脏，是如何处理这种压力的在一项发表在《美国国家科学院院刊》上的新研究中，研究人员表明，与饥饿的蟒蛇相比，喂食后的蟒蛇的心肌纤维变得不那么僵硬，但仍能产生更大的力量。由于许多心脏疾病的特点是心脏僵硬，因此了解这种极端适应可以为包括人类在内的其他动物的心脏健康提供见解。

科罗拉多大学博尔德分校的分子生物学家、该研究的合著者Leslie Leinwand在2011年首次开始研究蟒蛇是如何适应这些巨大的喂食的。她和她的团队发现，缅甸蟒蛇的心脏在喂食后膨胀起来。Leinwand说：“我们想更深入地了解心脏的这些变化，因为没有任何哺乳动物的行为与这些蟒蛇的行为接近。”

因此，Leinwand的团队获得了球蟒来研究它们的心输出量，即心脏可以泵出多少血，在进食后，心输出量会上升，以维持代谢活动。具体来说，研究小组研究了两组球蟒的心脏肌肉活动：一组被饥饿了28天，另一组在实验前24小时被喂食了大量的老鼠，这些老鼠占了它们体重的25%。

研究人员发现，与饥饿的蟒蛇相比，喂食蟒的心脏输出增加了约四分之一。研究人员使用一种对样本施加力的流变仪，发现吃过食物的蟒蛇的心脏组织比没有吃过食物的蟒蛇的心脏组织更柔软。

接下来，研究小组分离出心肌细胞和细胞内的纤维（肌原纤维），观察这些细胞在大量进食后是如何适应的，并将它们与饥饿的蟒蛇的细胞进行比较。喂食蟒蛇的心肌细胞似乎有更持久的钙流，这是心脏功能的一个关键方面。然后，研究小组测量了心肌纤维产生的力量，方法是将肌原纤维固定在一个装置上，在一种无钙溶液和一种高钙浓度溶液之间切换，用力传感器测量时，高钙浓度溶液会激活肌肉纤维。他们发现被喂食的蟒蛇产生的力更大。王说，通过提高心脏收缩蛋白的功效，蟒蛇就有办法增加血液的泵送量。

Leinwand说：“对于一个动物来说，在24小时或更短的时间内改变心脏的特性是惊人的，无论是在规模上还是在发生的速度上。”为了研究这种情况是如何如此迅速地发生的，研究小组寻找了一些迹象，可以让人们了解基因是如何被翻译的。例如，研究小组发现，与禁食的蟒蛇相比，喂食的蟒蛇表现出更高的调节可及性的酶活性，这可能允许染色质打开以允许翻译。研究小组对肌肉细胞的细胞核进行了染色，并计算了染色质凝聚参数。事实上，饥饿的蟒蛇比喂食的蟒蛇的染色质更紧缩。

接下来，他们研究了喂食过程中基因表达的变化，这可能是导致这些影响的原因。在喂食和未喂食的蟒蛇之间进行的RNA测序显示，喂食导致与内质网过程和蛋白质有关的基因增加。在Leinwand看来，这表明身体增加了蛋白质的生产，使器官，在这个例子中是心脏，变得更大。了解蟒蛇如何在吃了一顿大餐后迅速重塑心脏，使其变得更大更强，可以为使僵硬、患病的人类心脏变得更灵活、更有功能提供新方法。

奥胡斯大学（Aarhus University）的动物生理学家托Tobias Wang表示：“（这项研究）首次提供了一些分子视角，让我们了解心脏在消化等非常长时间和剧烈的需求下是如何运作的。”Wang希望未来的研究能够探究表观遗传和基因表达变化的驱动因素。“它是一种在血浆中循环的因素，还是由于心脏的机械负荷而发生的事情？”“这类实验将非常有趣。”说尽管离实际应用还有很多年，蟒蛇的极端生理适应性提供了一个独特的生物学模型。“如果这可以被利用，并被视为我们可以在人类疾病中操纵的东西，那么蛇就会成为一个灵感。”