Em todo o mundo, as pessoas consomem açúcar em excesso. Quando o corpo não consegue processar o açúcar de forma eficaz, levando ao excesso de glicose no sangue, isso pode resultar em diabetes. De acordo com a Organização Mundial da Saúde, o diabetes se tornou a nona principal causa de morte em 2019.
Os seres humanos não são os únicos mamíferos que adoram açúcar. Os morcegos frugívoros também, comendo até duas vezes o seu peso corporal em frutas açucaradas por dia. Entretanto, ao contrário dos seres humanos, os morcegos frugívoros prosperam em uma dieta rica em açúcar. Eles podem reduzir o nível de açúcar no sangue mais rapidamente do que os morcegos que dependem de insetos como sua principal fonte de alimento.
Somos uma equipe de biólogos e bioengenheiros. A determinação de como os morcegos frugívoros evoluíram para se especializar em uma dieta rica em açúcar nos levou a uma busca para abordar a terapia do diabetes de um ângulo incomum, o que nos levou a Lamanai, Belize, para o Belize Bat-a-thon, um encontro anual em que os pesquisadores coletam e estudam morcegos.
Em nossa pesquisa recém-publicada na Nature Communications, nós e nossos colegas Seungbyn Baek e Martin Hemberg usamos uma tecnologia que analisa o DNA de células individuais para comparar as instruções metabólicas exclusivas codificadas no genoma do morcego frugívoro jamaicano, Artibeus jamaicensis, com as do genoma do morcego marrom grande insetívoro, Eptesicus fuscus.
Aproximadamente 2% do DNA é composto de genes, que são segmentos de DNA que contêm as instruções que as células usam para criar determinadas características, como uma língua mais longa nos morcegos frugívoros. Os outros 98% são segmentos de DNA que regulam os genes e determinam a presença e a ausência das características que eles codificam.
Para entender como os morcegos frugívoros evoluíram para consumir tanto açúcar, queríamos identificar as diferenças genéticas e celulares entre os morcegos que comem frutas e os que comem insetos. Especificamente, analisamos os genes, o DNA regulador e os tipos de células em dois órgãos importantes envolvidos em doenças metabólicas: o pâncreas e o rim.
O pâncreas regula o açúcar no sangue e o apetite por meio da secreção de hormônios como a insulina, que reduz o açúcar no sangue, e o glucagon, que aumenta o açúcar no sangue. Descobrimos que os morcegos frugívoros jamaicanos têm mais células produtoras de insulina e glucagon do que os morcegos marrons grandes, além de DNA regulador que prepara as células pancreáticas dos morcegos frugívoros para iniciar a produção de insulina e glucagon. Juntos, esses dois hormônios trabalham para manter os níveis de açúcar no sangue equilibrados, mesmo quando os morcegos frugívoros ingerem grandes quantidades de açúcar.
O rim filtra os resíduos metabólicos do sangue, mantém o equilíbrio de água e sal e regula a pressão arterial. Os rins dos morcegos frugívoros precisam ser equipados para remover de suas correntes sanguíneas as grandes quantidades de água provenientes das frutas e, ao mesmo tempo, reter as baixas quantidades de sal das frutas. Descobrimos que os morcegos frugívoros jamaicanos ajustaram a composição de suas células renais de acordo com sua dieta, reduzindo o número de células concentradoras de urina, de modo que sua urina é mais diluída com água em comparação com a dos grandes morcegos marrons.
Por que isso é importante
O diabetes é uma das doenças crônicas mais caras do mundo. Os EUA gastaram US$ 412,9 bilhões em 2022 em custos médicos diretos e custos indiretos relacionados ao diabetes.
A maioria das abordagens para o desenvolvimento de novos tratamentos para o diabetes baseia-se em animais de laboratório tradicionais, como camundongos, porque são fáceis de reproduzir e estudar em um laboratório. Porém, fora do laboratório, existem mamíferos, como os morcegos frugívoros, que realmente evoluíram para suportar altas cargas de açúcar. Descobrir como esses mamíferos lidam com altas cargas de açúcar pode ajudar os pesquisadores a identificar novas abordagens para o tratamento do diabetes.
Ao aplicar novas tecnologias de caracterização de células nesses organismos não-modelos, ou organismos que os pesquisadores não costumam usar para pesquisas em laboratório, nós e um grupo crescente de pesquisadores mostramos que a natureza pode ser aproveitada para desenvolver novas abordagens de tratamento para doenças.
O que ainda não se sabe
Embora nosso estudo tenha revelado muitos alvos terapêuticos em potencial para o diabetes, mais pesquisas precisam ser feitas para demonstrar se nossas sequências de DNA de morcegos frugívoros podem ajudar a entender, controlar ou curar o diabetes em humanos.
Algumas das descobertas de nossos morcegos frugívoros podem não ter relação com o metabolismo ou são específicas apenas dos morcegos frugívoros jamaicanos. Existem cerca de 200 espécies de morcegos frugívoros. O estudo de mais morcegos ajudará os pesquisadores a esclarecer quais sequências de DNA de morcegos frugívoros são relevantes para o tratamento do diabetes.
Nosso estudo também se concentrou apenas nos pâncreas e rins dos morcegos. A análise de outros órgãos envolvidos no metabolismo, como o fígado e o intestino delgado, ajudará os pesquisadores a entender de forma mais abrangente o metabolismo dos morcegos frugívoros e a elaborar tratamentos adequados.
O que vem a seguir
Nossa equipe agora está testando as sequências de DNA reguladoras que permitem que os morcegos frugívoros comam tanto açúcar e verificando se podemos usá-las para regular melhor como as pessoas respondem à glicose.
Para isso, estamos trocando as sequências de DNA reguladoras em camundongos pelas dos morcegos frugívoros e testando seus efeitos sobre a maneira como esses camundongos controlam seus níveis de glicose.