Большинство рептилий не выделяют жидкую мочу для избавления от азотсодержащих отходов. Вместо этого они выводят их в виде кристаллических твердых веществ, известных как ураты. Считается, что эта система является эволюционной адаптацией, направленной на сохранение воды в организме. Однако данный механизм ставит биологический вопрос: как рептилиям удается избегать вреда, который подобные кристаллические отложения наносят другим животным?
У людей накопление таких кристаллов приводит к двум серьезным заболеваниям. Одним из них является подагра, которую описывают как отложение «мучительных осколков в суставах». Другое — образование камней в почках и мочевыводящих путях. Рептилии же эволюционно выработали способ безопасного выведения подобных веществ, что привлекло внимание ученых.
Новое исследование, посвященное анализу «мочевых кристаллов» рептилий, было опубликовано 22 октября в научном журнале Journal of the American Chemical Society. Группу исследователей возглавила химик из Джорджтаунского университета Дженнифер Свифт. Цель работы — найти новые подходы к улучшению здоровья человека.
Мотивация исследования, по словам Дженнифер Свифт, заключалась в «желании понять, какими способами рептилии могут безопасно выводить этот материал, в надежде, что это может вдохновить на новые подходы к профилактике и лечению заболеваний».
С помощью микроскопических и рентгеновских методов визуализации команда изучила образцы уратов, полученные от более чем 20 видов змей и ящериц. Ученые обнаружили, что по крайней мере три вида производят ураты с уникальной и стабильной структурой, не похожей на простые кристаллы.
К этим видам относятся королевские питоны (Python regius), ангольские питоны (Python anchietae) и мадагаскарские древесные удавы (Sanzinia madagascariensis). Их ураты состоят из текстурированных микросфер размером от 1 до 10 микрометров в ширину. Эта сферическая форма предотвращает образование острых кристаллов, которые могли бы повредить ткани.
Рентгеновский анализ показал, что эти микросферы, в свою очередь, состоят из еще более мелких нанокристаллов. В состав этих нанокристаллов входят мочевая кислота и вода. Такая сложная иерархическая структура является ключом к безопасному выведению отходов.
Исследование предполагает ранее непризнанную физиологическую функцию мочевой кислоты у рептилий. Она помогает преобразовывать накопленный в организме токсичный аммиак в менее токсичную твердую форму, которую можно безопасно вывести. Эта структура эффективно изолирует опасное вещество.
В выводах исследования говорится: «Важно отметить, что это указывает на ранее непризнанную физиологическую функцию мочевой кислоты, а именно на способность связывать аммиак путем его преобразования в твердое вещество».
Команда теоретизирует, что мочевая кислота в правильных количествах и форме может играть защитную роль и в организме человека, вопреки ее нынешней репутации вещества, вызывающего заболевания. Понимание эволюционного решения рептилий открывает новые перспективы.
Это открытие может привести к разработке новых методов лечения осложнений, связанных с накоплением кристаллов у людей, таких как подагра и камни в почках. Изучение механизма формирования безопасных микросфер может стать основой для создания препаратов, которые будут препятствовать росту опасных кристаллов в суставах и мочевыводящих путях. Для применения этих выводов в медицине человека потребуются дальнейшие исследования.
Изображение носит иллюстративный характер
У людей накопление таких кристаллов приводит к двум серьезным заболеваниям. Одним из них является подагра, которую описывают как отложение «мучительных осколков в суставах». Другое — образование камней в почках и мочевыводящих путях. Рептилии же эволюционно выработали способ безопасного выведения подобных веществ, что привлекло внимание ученых.
Новое исследование, посвященное анализу «мочевых кристаллов» рептилий, было опубликовано 22 октября в научном журнале Journal of the American Chemical Society. Группу исследователей возглавила химик из Джорджтаунского университета Дженнифер Свифт. Цель работы — найти новые подходы к улучшению здоровья человека.
Мотивация исследования, по словам Дженнифер Свифт, заключалась в «желании понять, какими способами рептилии могут безопасно выводить этот материал, в надежде, что это может вдохновить на новые подходы к профилактике и лечению заболеваний».
С помощью микроскопических и рентгеновских методов визуализации команда изучила образцы уратов, полученные от более чем 20 видов змей и ящериц. Ученые обнаружили, что по крайней мере три вида производят ураты с уникальной и стабильной структурой, не похожей на простые кристаллы.
К этим видам относятся королевские питоны (Python regius), ангольские питоны (Python anchietae) и мадагаскарские древесные удавы (Sanzinia madagascariensis). Их ураты состоят из текстурированных микросфер размером от 1 до 10 микрометров в ширину. Эта сферическая форма предотвращает образование острых кристаллов, которые могли бы повредить ткани.
Рентгеновский анализ показал, что эти микросферы, в свою очередь, состоят из еще более мелких нанокристаллов. В состав этих нанокристаллов входят мочевая кислота и вода. Такая сложная иерархическая структура является ключом к безопасному выведению отходов.
Исследование предполагает ранее непризнанную физиологическую функцию мочевой кислоты у рептилий. Она помогает преобразовывать накопленный в организме токсичный аммиак в менее токсичную твердую форму, которую можно безопасно вывести. Эта структура эффективно изолирует опасное вещество.
В выводах исследования говорится: «Важно отметить, что это указывает на ранее непризнанную физиологическую функцию мочевой кислоты, а именно на способность связывать аммиак путем его преобразования в твердое вещество».
Команда теоретизирует, что мочевая кислота в правильных количествах и форме может играть защитную роль и в организме человека, вопреки ее нынешней репутации вещества, вызывающего заболевания. Понимание эволюционного решения рептилий открывает новые перспективы.
Это открытие может привести к разработке новых методов лечения осложнений, связанных с накоплением кристаллов у людей, таких как подагра и камни в почках. Изучение механизма формирования безопасных микросфер может стать основой для создания препаратов, которые будут препятствовать росту опасных кристаллов в суставах и мочевыводящих путях. Для применения этих выводов в медицине человека потребуются дальнейшие исследования.
