Почему открытие кортизола в крови акулы удивило учёных?
У северотихоокеанской колючей акулы (Squalus suckleyi) в крови впервые обнаружили кортизол — гормон, который долгое время считался отсутствующим у всех акул и скатов. Исследователи из Университета Манитобы и Центра морских наук Бамфилда в Канаде зафиксировали его после экспериментов с разбавленной морской водой и антибиотиками, а затем подтвердили результат независимым методом масс-спектрометрии. Работа опубликована в журнале Proceedings of the Royal Society B.
Почему кортизол не находили у акул
Представление о том, что хрящевые рыбы не вырабатывают кортизол, сложилось ещё в 1960–1970-х годах. Тогда учёные выделили у них близкий стероидный гормон — 1α-гидроксикортикостерон, — и предположили, что более ранние измерения кортизола на самом деле фиксировали именно его.
В новом исследовании авторы постарались исключить ошибку. Они разделяли компоненты образцов крови с помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии, а затем измеряли уровень гормонов. Для двух образцов дополнительно провели анализ методом тандемной масс-спектрометрии — и он подтвердил наличие кортизола.
Оказалось, что гормон появляется в крови не постоянно, а отдельными эпизодами. Именно это, по мнению авторов, могло объяснить, почему прежние работы его не замечали.
Эксперимент с морской водой
В одном из опытов акул, пойманных у побережья Британской Колумбии, поместили в разбавленную морскую воду на 48 часов, а затем вернули в обычную. До начала эксперимента кортизол обнаружили только у одной особи из всей группы.
За пятью акулами учёные наблюдали во время восстановления. Через 36 часов гормон был detectable у всех пяти, а через 72 часа — снова только у одной. Средние концентрации статистически значимо не различались между точками измерения, что указывает на нерегулярный характер выбросов.
Кортизол — это глюкокортикоид, который у людей и многих животных регулирует энергетический обмен и помогает организму адаптироваться к меняющимся условиям. Его отсутствие у акул считалось одним из ключевых отличий хрящевых рыб от костистых.
Роль бактерий в межпочечниковой железе
Учёные также исследовали межпочечниковую железу — орган, отвечающий у акул за синтез стероидных гормонов. В ней нашли молекулярные маркеры фермента, участвующего в производстве кортизола. Однако активность самого фермента пока не проверяли, поэтому говорить о полном цикле синтеза рано.
Авторов заинтересовала возможная связь с бактериями. Ранее было показано, что разбавленная морская вода и антибиотики влияют на микробную активность в тканях кишечника акул. Возникла гипотеза: бактерии в межпочечниковой железе могут разрушать кортизол, не давая ему попадать в кровь в заметных количествах.
Чтобы проверить это, акулам вводили через зонд антибиотики или морскую воду ежедневно в течение пяти дней. Через три дня после завершения курса кортизол обнаружили у животных, получавших антибиотики, но не в контрольной группе. Правда, статистически значимого эффекта лечения на концентрацию гормона установить не удалось.
К тому же неопределяемый уровень не обязательно означает полное отсутствие гормона. Бактериальную ДНК в железе нашли, но подтвердить, что именно микробы влияют на уровень кортизола, не вышло: из-за высокого содержания жира в тканях железы не удалось измерить активность микробных ферментов. Анестезия, манипуляции с животными и кормление через зонд тоже могли вызвать гормональный ответ.
Влияние кортизола на уровень сахара
Чтобы понять возможную функцию гормона, команда провела ещё один эксперимент. Шести акулам вживили имплантаты с кортизолом, растворённым в кокосовом масле, а ещё шести — имплантаты только с маслом. Кровь собирали до начала и в течение 72 часов после вмешательства.
У акул с кортизолом уровень глюкозы в крови оказался ниже, чем у контрольной группы. Это позволяет предположить, что гормон участвует в регуляции сахара, хотя различие было статистически значимым не во всех точках измерения.
На солевой и водный баланс крови кортизол почти не повлиял. Исключение — уровень мочевины, которая помогает акулам удерживать воду: он кратковременно повысился через 24 часа после начала эксперимента.
В совокупности результаты указывают на возможную метаболическую роль кортизола у колючей акулы. Но окончательные выводы делать рано: исследование проведено на одном виде, и неизвестно, распространяется ли способность вырабатывать кортизол на других акул и скатов. Авторы планируют продолжить изучение естественных триггеров гормона и его функций в организме.
Открытие ставит перед биологами неожиданный вопрос: если кортизол действительно синтезируется у акул, почему природа сохранила для них альтернативный гормон — 1α-гидроксикортикостерон? Возможно, у хрящевых рыб существует более сложная эндокринная система, чем считалось ранее. Ответить на это смогут только новые эксперименты с другими видами — например, с более крупными акулами, у которых удобнее измерять гормональные колебания в течение длительного времени.
