Nøgenrotten er et pattedyr med lavt stofskifte og stor tolerance overfor iltmangel. Den udvikler nærmest aldrig cancer og virker ret resistent overfor mange andre sygdomme. Disse egenskaber er interessante at studere i laboratoriet.
Et særpræget forsøgsdyr
Nøgenrotten bruges som forsøgsdyr, fordi den på en række punkter adskiller sig fra mennesket – ofte ved at besidde nogle egenskaber, som man gerne vil kunne gøre brug af i lægevidenskaben. Forskerne fik dog først øje på nøgenrotten som forsøgsdyr for blot 20-40 år siden. På trods af sit lidt sølle udseende har nøgenrotten en interessant biologi, som vi vil se lidt nærmere på i denne oversigtsartikel.
Nøgenrottens naturhistorie
Den lille hårløse nøgenrotte (Heterocephalus glaber) lever i lange gangsystemer under jorden i de østafrikanske højsletter. De ekstreme forhold under jorden kræver særlige fysiologiske tilpasninger, som gør den i stand til at leve af en beskeden mængde føde i de ofte iltfattige og hyperkapniske gange, hvor der også er ret høje temperaturer.
Nøgenrotten er en hårløs gnaver (se boksen), men den har sensoriske hår fordelt på kroppen, som den bruger til at orientere sig med i de mørke underjordiske gangsystemer. Den er den nærmest blind (kan kun skelne lys fra mørke). Forrest har den sine karakteristiske fortænder, som bruges til at grave (modsat muldvarpen, der bruger sine store poter). Tænderne sidder udenfor munden, hvilket modvirker, at den får jord i munden. Tunnelgravning foregår i et samarbejde, hvor den forreste nøgenrotte graver, mens de bagerste fjerner jorden. Gravearbejdet er omkostningsfuldt, og musklerne i kæberne udgør omkring 25 procent af den samlede muskelmasse.
Nøgenrotten er et socialt dyr, der lever i såkaldte eusociale kolonier – ligesom myrer og bier. Kolonierne på 20-300 nøgenrotter styres af en dominerende dronning (i sjældne tilfælde to dronninger), mens ”arbejderne” har forskellige opgaver, blandt andet forsvarer soldaterne kolonien, mens andre skaffer føde, vedligeholder boet eller passer ungerne. Dronningen er typisk større end de andre medlemmer af kolonien, og foruden at sætte afkom i verden, undertrykker hun de øvrige hunner, således at de ikke reproducerer. Ved dronningens død vil nogle af hunnerne kæmpe indbyrdes om at overtage rollen som den nye dronning.
Medlemmerne af kolonien genkender hinanden på lugten, og de kommunikerer desuden gennem høje lyde – der er identificeret mindst 18 forskellige lyde med hver sin betydning.
Lavt stofskifte og variabel kropstemperatur
Nøgenrotten har et lavt stofskifte sammenlignet med andre pattedyr, hvilket formentlig er en tilpasning til at der er sparsomt med føde. Modsat de fleste andre pattedyr har nøgenrotterne en lav og variabel kropstemperatur; ofte kaldet poikilothermi, hvilket er afledt af græsk, hvor poikilos betyder varierende. Kropstemperaturen ligger som regel omkring 32-33oC, men falder, når omgivelsernes temperatur sænkes. Selvom de har noget brunt fedt, er de altså ret dårlige til at holde kropstemperaturen. Nøgenrotter tilpasser således deres kropstemperatur efter omgivelsernes temperatur i intervallet 12-37oC, hvilket er et ekstremt stort spænd for et pattedyr. I praksis kan nøgenrotter dog øge kropstemperaturen ved at de klumper sammen.
Stor ilttolerance
Vi mennesker kan ikke leve ret længe uden ilt, fordi vores væv (særligt hjernen) tager skade allerede efter få sekunders iltmangel. Anderledes forholder det sig med nøgenrotten, som er ekstrem tolerant overfor iltmangel. Adskillige laboratorieundersøgelser viser således, at de kan overleve flere timer i 3 % ilt og i flere uger ved 10 % ilt. Den store tolerance for lavt ilt-niveau er formentlig en tilpasning til et underjordisk liv, hvor iltindholdet undertiden menes at kunne blive ret lavt (2-9 %), mens kuldioxid-indholdet er tilsvarende højt. Den store tolerance overfor iltmangel skyldes delvist nøgenrottens lave stofskifte, som yderligere reduceres, når ilttilgængeligheden nedsættes, og at nøgenrottens blod har en meget høj affinitet for ilt, hvilket betyder, at blodet kan mættes med ilt selv under svær hypoksi.
Nøgenrotten adskiller sig også fra andre hypoksi-tolerante dyr ved at den forbliver aktiv i svær hypoksi – omend graden af fysisk aktivitet nedsættes for blandt andet at spare på energiomsætningen. Nøgenrotterne har også enorm tolerance for høj CO2, og kan overlevere eksponering til 80 % CO2 hvilket ville slå andre dyr ihjel med det samme.
Bliver gamle og bevarer den samme dødelighed
Levealderen følger generelt stofskiftet, således at små pattedyr som regel ikke bliver lige så gamle som store dyr. Laboratorie-rotten bliver således kun omkring et par år gammel, men også her adskiller nøgenrotten sig fra de andre små gnavere ved at blive ekstrem gammel. Således vides nøgenrotter at kunne leve i over 30 år, hvilket utvivlsomt hænger sammen med deres lave stofskifte, men muligvis også udvikling af andre mekanismer, der beskytter cellerne.
Også nøgenrotternes dødelighed adskiller sig fra andre dyr. Dødeligheden stiger med alderen hos de fleste pattedyr (kaldet Gompertz-Makeham Law of Mortality) – eksempelvis fordobles menneskets dødelighed hvert ottende år fra 30-års alderen. Men dette er ikke tilfældet for nøgenrotten, hvor dødeligheden ikke ændres med alderen.
Hvad enten nøgenrotten lige er blevet kønsmoden, eller den er 25 gange ældre, er risikoen for, at den dør næste dag den samme. En af årsagerne menes at være, at nøgenrotter er ekstremt gode til at udbedre DNA-fejl i deres genom. Samtidigt udvikler de ikke de samme aldersrelaterede lidelser, som man kender fra andre pattedyr. Disse egenskaber hos nøgenrotter gør de naturligvis interessant i et lægevidenskabeligt perspektiv.
Modstandsdygtige overfor cancer og flere andre sygdomme
En bemærkelsesværdig egenskab ved nøgenrotterne er, at de tilsyneladende ikke udvikler cancer, eller kun gør det meget sjældent. I hvert fald er de langt mere modstandsdygtige end andre gnavere, særligt deres høje levealder taget i betragtning. Ligeledes udviser de også modstandsdygtighed imod at udvikle en række andre kroniske aldersbetingede sygdomme, såsom osteoporose, hjertekarsygdomme og neurodegenerative lidelser. Selv infektioner synes de modstandsdygtige overfor, om end der dog er beskrevet nogle infektionssygdomme, der specifikt rammer nøgenrotter.
Føler ikke visse former for smerte
En sidste mærkværdighed, der skal nævnes her, ved nøgenrotter er, at den tilsyneladende ikke føler visse specielle former for smerte. Blandt andet er det rapporteret, at nøgenrotten ikke føler smerte ved udsættelse for syre, hvilket muligvis skyldes, at et højt kuldioxid-indhold i gangsystemet ellers ville aktivere receptorerne, når der dannes kulsyre ved kontakt med vand. Denne manglende nociception tilskrives genetiske ændringer i genet, der koder for ion-kanalen NaV1.7 i visse neuroner, således at ionkanalen inaktiveres af netop syre. Selvom nøgenrotterne ikke kan føle visse former for smerter, så finder der dog andre smertetyper, som de kan mærke.
Opstaldning og pasning
Opstaldningen af nøgenrotter foregår noget anderledes, end hvordan man opstalder de fleste andre forsøgsdyr. Således er det almindeligt i laboratorier at forbinde bure med rør, således at en hel familie har mulighed for at løbe i ”gangene” mellem deres forskellige huler. Det er ganske underholdende at se dem løbe aktivt rundt i rørene. I naturen lever nøgenrotten af næsten alt, hvad den kan finde under jorden, og i laboratoriet fodres den typisk med rodfrugter og lignende plantemateriale. Nøgenrotter kan avles i laboratoriet.
Nøgenrotten bliver ved med at forbløffe forskere
Nøgenrotten er et meget specielt dyr. De seneste årtiers forskning har derfor også både forbløffet og fascineret forskere, der beskæftiger sig med dem. Ikke kun har nøgenrotten en række utrolige egenskaber, der potentielt kan være interessante i et lægevidenskabeligt perspektiv, men nøgenrotten har også givet indblik i de evolutionære tilpasninger, som nøgenrottens fysiologi har undergået, og som har gjort den i stand til at leve under ekstreme forhold.
Aage Kristian Olsen Alstrup1,2, Heidi Meldgaard Jensen3 & Tobias Wang3
1Afdeling for Nuklearmedicin og PET, Aarhus Universitetshospital, Aarhus.
2Institut for Klinisk Medicin, Aarhus Universitet, Aarhus.
3Sektion for Zoofysiologi, Aarhus Universitet, Aarhus.
