Bị tiểu đường nhưng vẫn sống khỏe, những con cá mù này đang thách thức hiểu biết của chúng ta

Một lần tới Mexico, bạn có thể bắt gặp những con cá tetra bé nhỏ, lấp lánh vây bạc bên bờ sông. Thực sự thì chúng cũng bình thường và chẳng có gì đáng chú ý. Đáng tiếc, những con cá tetra Mexico nổi tiếng nhất lại là loại bạn không dễ mà gặp được.

Chúng sống trong các hang động tối tăm và được gọi là cá hang mù. Cũng là cá tetra, nhưng môi trường sống khắc nghiệt, thiếu ánh sáng và thức ăn đã tước đi đôi mắt của những con cá này. Chúng trông mập phì, da vảy trắng xen lẫn màu hồng lợt lạt như bị bạch tạng.

Chưa dừng lại ở đó, một bài báo khoa học mới trên tạp chí Nature còn phát hiện những con cá hang mù này đều mắc tiểu đường. Tiến hóa và gen di truyền đã khiến chúng phát triển sự đề kháng insulin, tình trạng gây ra rất nhiều thiệt hại sức khỏe ở con người.

Thế nhưng, điều đặc biệt là những con cá hang mù có thể sống khỏe với bệnh tiểu đường của chúng. Kháng insulin không khiến cá hang mù bị tổn thương mô giống với người mắc tiểu đường. Và chúng vẫn có thể sống thọ hơn 14 tuổi, cùng tuổi thọ với cá tetra bình thường ở sông.

Tác giả của nghiên cứu, nhà di truyền học Harvard, Misty Riddle muốn đào sâu các đột biến di truyền của cá hang mù để hiểu về những bí ẩn trong con đường chuyển hóa của chúng. Nghiên cứu này có thể giúp chúng ta hiểu nhiều hơn về bệnh tiểu đường và tìm cách quản lý những tổn hại mà nó gây ra với cơ thể.

Cá tetra ở Mexico, sống ở sông (trên) và trong hang tối (dưới)

Đường huyết và điều hòa sự sống

Điều chỉnh lượng đường trong máu là một quá trình rất cần thiết cho cơ thể sống hoạt động bình thường. Ở người, quá trình này được thực hiện bởi một mạng lưới các cơ quan phức tạp, với trung gian là các hooc-môn và phân tử dẫn truyền thần kinh.

Bắt đầu từ sau bữa ăn, nồng độ glucose trong máu tăng lên, tế bào β trong tụy sẽ tiết ra hooc-môn insulin. Insulin liên kết với các thụ thể của nó trên bề mặt gan, cơ bắp và tế bào chất béo, kích thích chúng lấy glucose trong máu. Nhờ vậy, nồng độ đường huyết giảm trở lại mức bình thường.

Ngược lại, khi lượng đường trong máu giảm, chẳng hạn như thời điểm giữa các bữa ăn, tế bào α trong tụy giải phóng hooc-môn glucagon, kích thích gan phân giải glycogen, một dạng dự trữ của glucose. Glycogen bị phân giải thành glucose đi vào máu sẽ kéo đường huyết tăng lên mức bình thường.

Xáo trộn trong sự phối hợp giữa các cơ chế này có thể dẫn đến hội chứng chuyển hóa nghiêm trọng, ví dụ như tiểu đường, tình trạng glucose cao trong máu gây ra rất nhiều tác hại. Trong bệnh tiểu đường type I, sự xáo trộn xảy ra khi tế bào β bị phá hủy bởi các tế bào miễn dịch, khi đó, cơ thể mất khả năng sản xuất insulin.

Trong bệnh tiểu đường type II, insulin vẫn được sản xuất, nhưng nồng độ của nó quá thấp hoặc không được nhận diện bởi mô mục tiêu khiến quá trình rút nó ra khỏi máu bị gián đoạn. Sự đáp ứng insulin kém này được gọi là kháng insulin.

Tiểu đường là bệnh rất nguy hiểm ở người, nhưng có vẻ như nó lại là chìa khóa cho sự sống còn của một loài vật khác. Những con cá hang mù ở Mexico có thể sống khỏe với tình trạng tiểu đường vì kháng insulin và các nhà khoa học đang tìm hiểu nghịch lý trong cuộc sống dưới đáy nước của chúng.

Tetra Mexico (Astyanax mexicanus) bao gồm hai quần thể riêng biệt. Những con cá sống ở mặt nước, tiếp xúc với ánh sáng mặt trời thì có mình màu xám bạc và có mắt. Nhưng những con tetra sống trong hang động thì có máu hồng lợt, béo và mắt bị tiêu biến.

Bởi sống trong điều kiện bóng tối và khan hiếm oxy, cá hang mù không có nhịp sinh học trao đổi chất và chúng tiết kiệm được 27% năng lượng so với cá tetra ở mặt sông. Những con cá hang mù tích trữ nhiều lipid khiến chúng béo hơn mặc dù ở trong môi trường khan hiếm thức ăn.

Ngoài ra, Riddle và các đồng nghiệp của cô thậm chí còn phát hiện ra một sự kỳ lạ trong chuyển hóa của loài cá này. Theo đó, mức đường huyết của cá hang mù rất cao. Một đột biến di truyền đã làm thay đổi các thụ thể insulin khiến cá hang mù kháng hooc-môn quan trọng này.

Nếu đột biến ấy xảy ra ở con người, nó sẽ dẫn đến một hội chứng nguy hiểm gọi là Rabson-Mendenhall. Nhưng kì lạ là những con cá hang mù vẫn sống khỏe.

Những con cá hang mù sống khỏe dù bị kháng insulin

Nghịch lý của những con cá hang mù

Để tìm ra những gì đã xảy ra với đột biến này ở cá, Riddle và các đồng nghiệp của cô đã phối giống cá hang mù với những con tetra ở sông. Họ theo dõi sự phát triển của những con lai thể hệ đầu tiên và phát hiện những con cá mang đột biến thì béo hơn bình thường.

Cá ngựa vằn cũng được mang ra thử nghiệm. Các nhà khoa học chỉnh sửa gen của chúng để tạo ra các đột biến. Cuối cùng, chúng đã bị thừa cân và kháng insulin.

Đó là một kết quả kỳ lạ, bởi vì insulin là một hooc-môn tăng trưởng. Ở động vật có vú, kháng insulin dẫn đến tình trạng chất béo thấp. Đối với cá hang mù, trọng lượng cao hơn có lẽ là một điều tốt cho việc sống trong những môi trường khan hiếm thực phẩm. Nhưng không rõ tại sao cá và động vật có vú lại có phản ứng khác nhau như vậy đối với cùng một đột biến.

Không có sự tương ứng hoàn hảo giữa đột biến và kháng insulin. Một số con cá mang đột biến không có lượng đường trong máu cao. Điều này gợi ý còn có những biến đổi di truyền khác tham gia vào quá trình kháng insulin.

Kiểm tra 2 quần thể cá hang mù ở 2 địa điểm khác nhau, các nhà khoa học thấy một quần thể mang đột biến còn 1 quần thể thì không, nhưng chúng vẫn bị kháng insulin. Điều này tiết lộ có một con đường khác ngoài đột biến có thể gây ra kết quả tương tự.

Nhưng dù thế nào đi chăng nữa, điều đáng ngạc nhiên nhất vẫn là sức khỏe tuyệt vời của những con cá hang mù. Bị kháng insulin và có lượng đường trong máu cao, nhưng những con cá này vẫn sống thọ tương đương cá tetra ở sông.

Các nhà nghiên cứu ban đầu phỏng đoán rằng đã có một sự bù đắp tiến hóa, "trong đó, sức khỏe sinh lý bị hy sinh để bù vào những lợi ích giúp chống lại môi trường sống nghèo đói". Nhưng không, cá hang mù kháng insulin thậm chí còn sống tốt hơn cá trên sông. Và một lần nữa, không giống như con người, tiểu đường không khiến chúng bị tổn thương mô.

Tại thời điểm này, các nghiên cứu về bệnh tiểu đường thường được thực hiện trên động vật có vú. Nhưng điều kỳ lạ ở những con cá hang mù có thể gợi mở những hướng nghiên cứu mới liên quan đến insulin và bệnh tiểu đường.

Tham khảo Nature, Arstechnica, ScienceAlert