Slanger har en usædvanlig evne til at sætte gang i kroppens proteinsyntese, allerede inden fordøjelsen er startet. Forskere mistænker, at et endnu ukendt tarmhormon er afgørende i processen, og da de fleste tarmhormoner er fælles på tværs af dyrearter, kan viden om dette måske være brugbar for mennesket.

Af Kristian Sjøgren, videnskabsjournalist.

Når en slange vrider kæberne af led for at sluge en mus eller en stor rotte, kan det være mange måneder siden, at den sidst fik noget at æde. I den periode har mange af slangens kropsfunktioner og fysiologiske processer været i dvale, for at slangen ikke skulle forbrænde en masse energi, som den ikke havde.

I takt med, at musen glider gennem slangens fordøjelsessystem, sker der dog noget helt unikt inde i alle slangens celler. Den slumrende proteinsyntese knirker i gang igen. Fra at have stået på vågeblus, mens slangen fastede, skal proteinsyntesen på dupperne igen. Musen skal fortæres, og indholdet af proteiner, fedtstoffer, vitaminer osv. skal fordeles ud i alle afkroge af slangens krop fra snuden til halespidsen. Men allerede inden musen overhovedet er fordøjet, har slangen sat gang i proteinsyntesen, selvom der endnu ikke er noget at lave proteiner af. Det viser en ny dansk opdagelse, der både overraskede forskerne selv og har sat gang i en masse tanker om, hvad det kan have af betydning for ikke bare slanger, men også for mennesker.

»Vores opdagelse viser, at indtag af føde udløser en hurtig form for signalering i slangen, således at den sætter gang i proteinsyntesen, allerede inden den har optaget aminosyrer fra byttet. Det kan være årsagen til det fænomen, som alle, der har med slanger at gøre, kender, nemlig at slanger, der ikke har spist i mange måneder, kan risikere at dø, når de endelig æder. Årsagen kan meget simpelt være, at de sætter gang i proteinsyntesen for at kunne fordøje måltidet, men at den energetiske omkostning ved nedbrydning og genopbygning af egne proteiner simpelthen slår slangen ihjel,« forklarer en af forskerne bag opdagelsen, professor Tobias Wang fra Biologisk Institut ved Aarhus Universitet.

Proteinsyntesen er helt essentiel for alle levende organismer. Det gælder fra de encellede mikrober i en spildevandsprøve til elefanterne på savannen eller for den sags skyld for egetræerne i Marselisborg Skovene. I slangen – og i alle andre levende organismer – er det proteinsyntesen, der sørger for, at den indtagne føde kan omdannes til nye proteiner og dermed vækst af muskler og andre organer. Når en slange spiser ét kilo mus, bliver det til cirka 500 gram ekstra slange, men først skal hele musen fordøjes, og alle musens proteiner skal nedbrydes for så at blive genopbygget som slangeproteiner.

Til sammenligning omdanner pattedyr som os næsten alt det, vi spiser, til energi, og kun meget lidt bliver arkiveret i musklerne.

I studierne af slangens fordøjelse har forskerne fra Aarhus Universitet undersøgt, hvordan slangers proteinsyntese reagerer i perioden umiddelbart efter indtag af føde. Forskerne injicerede et stof, der hedder puromycin, i slangens blodbane, og efter et par timer udtog de vævsprøver fra slangens organer. Puromycin sætter sig på de nyproducerede proteiner. Ved at måle mængden af puromycin-mærkede proteiner i de forskellige væv kunne forskerne derfor få overblik over, hvor meget gang der var i proteinsyntesen i netop den periode, hvor puromycinen cirkulerede rundt i blodet. Målingerne blev foretaget på fastende slanger, før, under eller efter slangerne åd en mus.

Tobias Wangs kollega, postdoc Emil Rindom, stod for forsøgene og analyserne, og da han præsenterede forsøgsprotokollen for professoren, blev Tobias Wang lettere irriteret over, at den unge kollega havde brugt de dyrebare ressourcer på at undersøge slangerne, allerede tre timer efter de havde ædt. Den gamle professor vidste jo, at føden på det tidspunkt stadig ligger helt ufordøjet i maven. Der var derfor ingen grund til at spilde tid på de målinger.

»Jeg var overbevist om, at der ikke kunne være sket noget med proteinsyntesen allerede efter tre timer. Musen er jo slet ikke fordøjet på dette tidspunkt, så hvordan i alverden skulle der kunne være gang i proteinsyntesen? Men Emils målinger viste, at der var meget store stigninger, og så måtte vi jo finde en forklaring på det,« forklarer Tobias Wang.

Studierne med puromycin viste, at der i alle slangens organer og væv kommer gang i proteinsyntesen, allerede inden musen er fordøjet. Der må altså blive udsendt et signal et eller andet sted inde i slangen, og det signal sætter gang i proteinsyntesen med en forventning om, at der lige om lidt vil være aminosyrer nok til produktionen af alle de proteiner, som slangen skal bruge. Forskerne kunne også se, at når de afsnørede mavesækken fra tarmen, stoppede signalet, og proteinsyntesen forholdt sig i ro. Det fik forskerne til at konkludere, at musene faktisk har meget lidt at gøre med igangsætningen af proteinsyntesen, men at det skyldes noget andet – måske signalet fra et tarmhormon.

»Tarmhormonerne er en oplagt mulighed, men vi ved ikke, hvilket tarmhormon der eventuelt kan have den stimulerende effekt på proteinsyntesen. Det undersøger vi selvfølgelig nærmere,« siger Tobias Wang.

Til gengæld er det vist, at når proteinsyntesen går i gang, er det med en intention om vækst. Da der endnu ikke er en forsyning af nye aminosyrer fra musen til at bygge slangeproteiner, gør slangen for det første det, at den nedbryder sine egne proteiner for at have nogle aminosyrer at bygge noget som helst med. For det andet suger cellerne aminosyrer ud af blodet, så koncentrationen af aminosyrer i blodet falder. Alt det kunne forskerne se i deres analyser.

»Det nye her er, at der sker en meget hurtig omrokering af proteiner, allerede inden aminosyrerne optages fra byttet. Vi havde forventet, at proteinsyntesen ville stige under fordøjelsen, fordi så mange fysiologiske processer igangsættes, men den kolossale omrokering af protein tidligt i fordøjelsen var en overraskelse. Den anden nye opdagelse er, at det ikke bare gælder for maven, tarmen og de associerede organer, men også i skeletmuskulaturen, der ligeledes øger proteinsyntesen, allerede inden aminosyrerne optages fra føden,« forklarer Tobias Wang.

Tobias Wang fortæller, at en amerikansk forskningsgruppe faktisk tidligere har plæderet for konceptet “pay before pumping”, altså at slanger har en stor energetisk omkostning tidligt i fordøjelsesprocessen, før de kan optage næringsstoffer fra føden. Den danske forskningsgruppe har tidligere afvist teorien igennem en række elegante studier, men må nu erkende, at der ser ud til at være noget om snakken.

»Vi tror, de amerikanske forskere har ret, om end af de forkerte grunde,« kommenterer Tobias Wang lakonisk.

Opdagelsen af den meget tidlige igangsættelse af proteinsyntesen har store implikationer for forståelsen af fordøjelse hos slanger, men kan også vise sig at være vigtig for mennesker.

Starter vi med slangerne, så antyder resultaterne, at hvis en slange æder efter langvarig faste, er den nødsaget til at nedbryde nogle af sine egne proteiner, før den kan få adgang til proteinerne og aminosyrerne i føden. Den omkostning kan blive så omfattende, at slangen dør af det.

»Det ved alle, der har slanger, omend det ikke er særligt veldokumenteret i den videnskabelige litteratur.

Det er således velkendt, at det er farligt for slanger at få for meget at æde, hvis de ikke har ædt længe. Det er også et fænomen, som vi gerne vil undersøge lidt nærmere i naturen, og som vi har igangsat et forskningsarbejde i Afrika for at undersøge,« siger Tobias Wang.

Fænomenet i slanger kan også være relevant for mennesker. Der findes i den sundhedsfaglige verden et begreb, der kaldes for “refeeding syndrome”, hvor mennesker, der har været voldsomt udsultede i lang tid, bliver endnu dårligere eller dør, når de endelig får noget at spise – præcist som man ser det med slanger. Fænomenet blev observeret i slutningen af anden verdenskrig, da russiske soldater befriede fanger fra koncentrationslejre i Østeuropa. Her døde en del af de udsultede kz-fanger, så snart de fik noget at spise. Der findes lignende beskrivelser fra hungersnød i Nordafrika og i forbindelse med ekstrem anoreksi.

Tobias Wang advarer dog om at tro, at observationen fra slanger kan forklare det hele.

»Det er et kompliceret syndrom, for der er også forstyrrelser i vandbalancen, ionbalancen og kaliumbalancen. Det skyldes ikke kun omkostningen ved at øge stofskiftet i forbindelse med at spise. Det er ikke så simpelt, men omrokering af proteiner er formentlig en del af forklaringen,« siger han.

Er der den formodede kobling, kan den til gengæld have klinisk relevans for mennesker.

En interessant betragtning ved slangernes fordøjelse er nemlig, at de begynder at syntetisere muskelproteiner, allerede inden musen er fordøjet. Sådan er det ikke med mennesker eller med andre pattedyr. Hos os skal der være fysisk aktivitet, for at musklerne kan vokse. Det ved alle, der gerne vil være speedo-klar til sommerferien. Vi kan ikke bare spise os til store muskler.

Når vi ikke er fysisk aktive, forsvinder vores muskler derimod i rasende fart. Det ser man blandt andet hos personer, der er sengeliggende i lang tid. Deres muskler forsvinder, på trods af at de selv som sengeliggende formentlig bevæger sig meget mere end slangen, der får større muskler uden at gøre noget som helst udover at æde.

Faktisk behøver mennesker ikke at være sengeliggende for at miste muskelmasse. Det gør vi alene ved at blive ældre. Vi mister også ofte muskelmasse i forbindelse med sygdom, eksempelvis kræft. Selve tabet af muskelmasse i forbindelse med kræftsygdom er i sig selv prognostisk for sygdomsforløbet. Kræftpatienter, der inden diagnosen var veltrænede med større muskler, klarer sig nemlig generelt meget bedre end kræftpatienter, der inden diagnosen var utrænede.

Her bliver koblingen mellem slangers fordøjelse og mennesker rigtig interessant. Tobias Wang og Emil Rindom håber nemlig, at der er en mulighed for i slanger at identificere det eventuelle tarmhormon, som aktiverer proteinsyntesen og opbygger musklerne uden fysisk aktivitet. Kan forskerne identificere tarmhormonet, er det overvejende sandsynligt, at det også findes i mennesker. De fleste tarmhormoner er nemlig velbevaret på tværs af alle dyrearter. De bliver blot udtryk stærkere i nogle dyr end i andre.

Tobias Wang formulerer det således, at alle dyr render rundt med den samme “værktøjskasse” af proteiner. Nogle dyr har en stor sav, men en mindre svensknøgle, mens andre dyr har en lille sav og en stor svensknøgle. Pointen er, at alle dyrene har de samme værktøjer. Deres effekt er den del, som varierer fra art til art.

»Det er ikke sådan, at der ligger noget helt andet i slangens værktøjskasse, som ikke findes i vores. Derfor kan vores opdagelse vise sig at være særdeles spændende. Kan vi identificere det tarmhormon i slanger og derefter i mennesker, kan vi også finde ud af, hvordan vi muligvis kan stimulere protein syntesen hos sengeliggende og/eller kræftsyge patienter, så vi kan forhindre tabet af muskelmasse. På den måde vil mange patienter kunne klare sig bedre gennem sygdomsforløbet,« forklarer han. Faktisk har Tobias Wang og Emil Rindom netop nu modtaget en større bevilling fra Novo Nordisk Fonden til at undersøge reguleringen af proteinsyntese og muskelfunktion i både fordøjende slanger og patienter sammen med forskere på Aarhus Universitetshospital.