Proteinele din marsupiul masculului de cal de mare ar putea ajuta la eliminarea deșeurilor toxice din embrioni
Masculii de cal de mare, pești din familia Syngnathidae, au o strategie reproductivă distinctivă: poartă embrionii în dezvoltare într-un marsupiu. Femela transferă icrele într-un marsupiu situat pe partea ventrală a masculului, iar acesta le protejează și este sugerat că le furnizează nutrienți. Pe măsură ce embrionii se dezvoltă, deșeurile metabolice produse de aceștia trebuie eliminate din marsupiul închis. Amoniacul este un produs major al metabolismului azotat la pești și este toxic la concentrații mari, astfel încât eliminarea lui este esențială.
La vertebrate, amoniacul este transportat prin membranele celulare de glicoproteinele rhesus (Rh), care funcționează ca canale pentru gaze. Izofome ale proteinelor Rh au fost identificate și la pești, însă nu era clar dacă aceste proteine sunt exprimate în marsupiul calului de mare și dacă pot contribui la eliminarea amoniacului.
Un studiu condus de profesorul Mari Kawaguchi, de la Departamentul de Științe ale Materialelor și Vieții din cadrul Facultății de Știință și Tehnologie a Universității Sophia din Japonia, a investigat expresia și localizarea proteinelor Rh în marsupiul și branhiile calului de mare. Kawaguchi și colegii săi Hiroki Yamazaki și profesorul Shigeki Yasumasu, din aceeași instituție, au colaborat cu profesorul Junya Hiroi, de la Departamentul de Anatomie al Universității de Medicină St. Marianna din Japonia. Rezultatele au fost publicate în revista Cell and Tissue Research.
Echipa a examinat marsupiul calului de mare Hippocampus abdominalis pentru expresia și localizarea proteinelor Rh, despre care se aștepta să funcționeze ca transportatori de amoniac. Reacția în lanț a transcripției inverse a confirmat expresia genelor RhAG, RhBG și RhCG2 în marsupiu, iar imunohistochimia a relevat localizarea proteinelor corespunzătoare. Hibridizarea in situ și imunohistochimia au arătat că RhBG și RhCG2 erau localizate în epiteliul interior care înconjoară placenta din marsupiu, în timp ce RhAG era prezent în eritrocite și în endoteliul vaselor de sânge din marsupiu și din branhii. RhBG a fost localizat pe partea bazolaterală a epiteliului interior dublu stratificat, iar RhCG2 pe partea apicală a stratului exterior al epiteliului interior.
Pe baza acestor constatări, autorii propun că amoniacul ar putea fi transportat prin proteinele Rh din marsupiu către branhii, prin sistemul sanguin al masculului, înainte de a fi excretat în apa de mare. Din lumenul marsupiului, amoniacul ar putea intra în celulele epiteliului interior prin RhCG2 apical și ar putea traversa celulele prin RhBG bazolateral, ajungând în țesutul conjunctiv subiacent. De aici, amoniacul ar putea trece prin celulele endoteliale care exprimă RhAG în lumenul vascular și ar putea fi preluat de eritrocitele care exprimă RhAG. Eritrocitele încărcate cu amoniac ar ajunge apoi la branhii prin fluxul sanguin, unde amoniacul ar putea trece prin celulele pilon care exprimă RhAG și apoi prin RhBG și RhCG2 din celulele pavimentoase, înainte de a fi eliberat în apa de mare.
Autorii notează că sunt necesare studii suplimentare, inclusiv măsurători directe ale fluxului de amoniac în fluidul din marsupiu, pentru a testa experimental această cale propusă. Kawaguchi subliniază că studiul îmbunătățește înțelegerea modului în care masculii de cal de mare mențin un mediu adecvat pentru embrionii în dezvoltare din marsupiu, oferind cunoștințe importante despre sistemele de schimb de materiale între părinte și urmași. În concluzie, studiul oferă prima dovadă moleculară a unui sistem de eliminare a amoniacului în marsupiul masculului de cal de mare.
