Nguyên nhân tại sao chuột chũi Đông Phi có thể sống sót trong 20 phút mà không cần oxy

Một mức oxy thấp đến mức con người sẽ chết trong vòng có vài phút.

Loài chuột chũi Đông Phi (tên khoa học là Heterocephalus glaber) không phải loài động vật có vú thông thường, chúng có khả năng chống lại ung thư, sống lâu gấp 9 lần những loài chuột khác, có thể sống sót trong gần 20 phút mà không cần có oxy và gần như không cảm thấy đau.

Nhưng theo một nghiên cứu mới đây tiết lộ, những sinh vật không lông này thậm chí còn kỳ lạ hơn những gì mà các nhà khoa học tưởng tượng.

Một nghiên cứu mới đã chỉ ra rằng, khi loài chuột chũi kỳ lạ này bị thiếu oxy, quá trình trao đổi chất của chúng diễn ra giống với những loài thực vật hơn là động vật có vú.

Không giống như những loài có vú khác, khi các tế bào não của chuột chũi Đông Phi bị thiếu oxy, chúng không xảy ra tình trạng hết năng lượng và chết.

Thực tế, chuột chũi Đông Phi có thể sống sót trong 5 giờ với mức oxy cực thấp có thể làm con người chết trong vài phút, và nghiên cứu mới đây đã cho thấy chúng có thể chịu được 18 phút mà hoàn toàn không có oxy bằng cách cho cơ thể rơi vào trạng thái sống thực vật. Chuột bình thường sẽ chết sau 20 giây nếu không có oxy.

Những nghiên cứu trước đây chỉ ra rằng, chuột chũi Đông Phi tiết kiệm năng lượng bằng các làm chậm các chuyển động, giảm tốc độ hô hấp và làm giảm nhịp tim của chúng. Chúng là loài động vật có vú duy nhất được biết đến là có khả năng sống sót mà không có oxy nhờ có phương pháp "bảo lưu" này.

Đã từ lâu, các nhà khoa học vẫn bối rối về cách mà những con chuột chũi này có thể sóng sót trong những điều kiện như vậy mà không bị những tổn thương lâu dài. Thông thường, việc thiếu oxy sẽ gây ra tích tụ các chất chuyển hóa có hại và làm tế bào não chết đi.

Nhưng giờ đây, các nhà nghiên cứu nghĩ rằng họ đã tìm ra được câu trả lời.

Thay vì chỉ dựa vào một hệ thống glucozơ phụ thuộc vào khí oxy, khi chuột chũi Đông Phi bị thiếu oxy, chúng chuyển đổi quá trình trao đổi chất làm cho các tế bào não bắt đầu sử dụng Fructose để tạo ra năng lượng thay vì sử dụng glucozơ.

Fructose có thể được chuyển thành năng lượng vô cơ - có nghĩa là nó không yêu cầu sự có mặt của oxy để tạo thành năng lượng tế bào. Cho đến nay, phương pháp kỵ khí (không cần cung cấp oxy) này được cho là chỉ có trên thực vật.

"Đây là khám phá đáng chú ý mới nhất về chuột chũi Đông Phi - một loài động vật có vú máu lạnh sống thọ hơn cả thập kỷ so với các loài gặm nhấm khác, hiếm khi bị ung thư và không hầu như không cảm thấy đau đớn", Thomas Park, người dẫn đầu nghiên cứu đến từ Đại học Illinois ở Chicago.

Nhóm nghiên cứu đã cho thấy loài động vật có vú này sẽ tiếp tục chuyển hóa fructose trong trạng thái này cho đến khi lượng oxy quay trở về mức bình thường. Lúc đó, chúng đơn giản là "nhún vai" một cái và tiếp tục di chuyển như không có gì xảy ra. Đáng chú ý là quá trình "sống thực vật" này không gây ra bất kỳ tổn thương lâu dài nào cho cơ thể con chuột.

Các nhà nghiên cứu tin rằng chuột chũi Đông Phi đã dùng phương pháp này để sinh tồn trong những hang ổ đông đúc dưới lòng đất, thậm chí có thể lên tới 100 cá thể chuột ngủ cùng nhau để giữ ấm.

Để tìm ra điều này, các nhà nghiên cứu đã thả chuột chũi Đông Phi vào nơi có lượng oxy rất thấp và thấy rằng lượng fructose tăng lên trong máu của chúng. Các loài có vú khác có thể chuyển hóa fructose trong ruột của chúng, nhưng đối với chuột chũi Đông Phi, fructose còn được bơm vào tế bào não.

Khi fructose được cung cấp trực tiếp đến não và tim của chuột chũi, những cơ quan này có thể sử dụng fructose để tạo ra năng lượng mà không cần có oxy. Nếu điều này diễn ra ở những loài chuột khác, tim và não của chúng sẽ chết. Đặc biệt, tim của chuột chũi sử dụng fructose có thể hoạt động bình thường như khi sử dụng glucozơ.

Nghiên cứu này không chỉ quan trọng vì nó đã tiết lộ bản chất sinh học thực sự của sinh vật kỳ lạ này, mà còn làm dấy lên những câu hỏi về việc liệu những tế bào của con người có thể sống sót mà không cần tới oxy?

"Những bệnh nhân bị nhồi máu hoặc đột quỵ sẽ phải chịu những tổn thương lâu dài do việc thiếu oxy trong vài phút", Gary Lewin từ Trung tâm Y học Phân tử Max Delbrück thuộc Hiệp hội Helmholtz. "Theo lý thuyết, có rất ít sự thay đổi cần thiết để áp dụng phương pháp chuyển hóa bất thường này."

Nếu tế bào con người có thể sắp đặt lại quá trình trao đổi chất theo cách này, thì những cơ quan quan trọng trong cơ thể có thể được cứu sống khi xảy ra đột quỵ hoặc nhồi máu cơ tim.

Chuột chũi Đông Phi gần đây cũng đã tiết lộ những bí mật về cách mà chúng không bị ảnh hưởng quá nhiều bởi đau đớn, thứ làm cho các nhà khoa học nghĩ rằng có thể giúp họ phát triển các phương pháp điều trị ít đau đớn hơn ở người.