Лъжа за постоянно без загуба на мускули Защо хибернацията на мечките е толкова важна за изследванията
Много мечки зимуват. Удивително е колко са годни след това. Откритията за техните телесни процеси трябва да се използват за бъдещи терапии при хора.
6 февруари 2020 г. - 7:09 ч., Керстин Виринг
Берлин Този кафяв пациент вероятно би поставил мъниста пот на челото на всеки семеен лекар. Защото едва ли можете да си представите нездравословен начин на живот. Не само, че през есента човекът изяде огромно наднормено тегло. Не, той също спря всички спортни дейности и лежеше на мързелива кожа в продължение на месеци.
Отгоре и тънък от хибернация
Сърдечно-съдови проблеми, загуба на мускули и кости, диабет, възпалени места - списъкът със застрашени заболявания е дълъг. Но нищо подобно не се случва. След няколко седмици пациентът ще стане отново, ще се разтегне малко и ще се върне на пистата без проблеми. Значително по-тънък и в топ форма. Точно както поколения кафяви мечки преди него, когато се събудиха от зимен сън.
„От медицинска гледна точка хибернацията на мечките е много интересна изследователска тема“, казва Томас Руф, който от Университета по ветеринарна медицина във Виена се занимава с тайните на сезонната почивка. Рошавите хищници обаче не са готови да разкрият толкова лесно рецептата си за успех. В тялото ви протичат много сложни процеси, които ви предпазват от негативните последици от напълняването и мързела. Изследователите едва постепенно откриват как работи всичко.
Времето Глобалното затопляне не е без последствия за зимата
Екип, ръководен от Майкъл Готард от Центъра за молекулярна медицина на Макс Делбрюк (MDC) в Берлин и Дуа Мугахид от Медицинското училище в Харвард в Бостън, например се интересува от това как мечките добиват мускулите си през зимата без щети. За хората това би било изключено.
Всеки, който някога е бил в болница от няколко седмици или е трябвало да носи гипс, знае, че мускулите бързо губят маса и обем. След три месеца почивка в леглото, половината от силите ви могат да бъдат загубени. Това може да бъде обърнато само чрез тежко обучение по рехабилитация.
По следите на гените на мечката гризли
„Изхабяването на мускулите е истински проблем за хората - казва Дуа Мугахид. - И все още не сме много добри в предотвратяването му.“ Тя и нейните колеги искат да се научат от мечките гризли как да се справят по-добре.
Изучавали сте дейностите на мускулните клетки на четириноги северноамериканци по различно време на годината. „Искахме да определим кои гени и протеини се регулират или изключват по време на хибернация и извън нея“, казва Майкъл Готард.
По време на тези проучвания изследователите се натъкват на протеини, които оказват силно влияние върху метаболизма на аминокиселините. Те гарантират, че мускулните клетки съдържат по-големи количества някои несъществени аминокиселини по време на хибернация. Всъщност тези вещества също могат да накарат изолираните мускулни клетки да растат в лабораторията. Простото приемане на прах или таблетки обаче не е достатъчно.
В клинични проучвания такива препарати не могат да предотвратят загубата на мускулна маса при пациенти в напреднала възраст или на легло. „Очевидно е важно мускулът сам да произвежда тези аминокиселини“, казва Майкъл Готард. „В противен случай те може да не стигнат до местата, където са необходими.“
Бавен пулс и загуба на тегло
спящ. Колкото по-на юг живее мечка, толкова по-рядко зимува. Това е свързано и с доставките на храни. Някои животни в Северна Скандинавия се оттеглят в пещера или се норят до седем месеца.
Резерви. Когато изпаднат в хибернация, кафявите мечки не само се справят без храна и вода, но и почти не отделят изпражнения или урина. Месеци наред те се хранят само с мастните си запаси. Мъжките отслабват с поне 20 процента.
Пестя енергия. При женските, които раждат малките си през зимата, загубата на тегло може да достигне до 40 процента. За да спести енергия, сърцето на спящите животни бие само десет вместо 75 пъти в минута, като междувременно спира напълно за до 20 секунди.
Търсим активна съставка, която специално стимулира производството на тези важни вещества в мускулите. За да го намерите обаче, първо трябва да знаете точните производствени пътища на аминокиселините. След това изследователите разгледаха кои гени се регулират по различен начин при гризли, прикован на легло човек и мишки. Сега екипът има някои от тях в полезрението си като възможни кандидати за лечение на загуба на мускули.
Това включва гени, които участват в метаболизма на глюкозата и аминокиселините, но също така и ген, който е свързан с вътрешния часовник. Сега екипът иска да използва мишки, за да тества какво се случва, когато тези гени бъдат изключени. „Разбира се, те са подходящи като отправни точки за терапия само ако нямат или имат само няколко странични ефекти“, казва Майкъл Готард.
Тромбоцити и инсулин
Но мечките изглежда имат и други странични ефекти от това да лежат бездейно под контрол. По този начин можете да предотвратите образуването на вероломни кръвни съсиреци във вените без никакви лекарства или компресионни чорапи. За целта те променят свойствата на кръвните си тромбоцити, които през зимата не са толкова лепкави, колкото през останалите периоди от годината. В резултат на това те вече не могат да затворят рани толкова бързо, но също така не могат да тромбозират.
Берлински зоопарк Голяма поява за близнаците панда
Друга рецепта за успех е свързана с хормона инсулин, който се произвежда в панкреаса и регулира нивата на кръвната захар. Хората с наднормено тегло рискуват в даден момент клетките им вече да не са толкова чувствителни към инсулина, колкото обикновено. Подобна съпротива може да доведе до широко разпространена цивилизационна болест. Тези, които страдат от диабет тип 2, могат да изпитат редица здравословни проблеми поради трайно високо ниво на кръвната захар.
Трик, който медицинските специалисти искат да имитират
От друга страна, мечките изглежда са намерили чудесен начин да заобиколят това. Преди да се оттеглят в хибернация, те печелят масово. Но за разлика от хората, които са изложени на риск от диабет, по-малко свободни мастни киселини след това циркулират в кръвта им. Вашите клетки стават по-чувствителни към инсулина.
Въпреки че развиват устойчивост към него през зимата, те все още не стават диабетици. Защото следващото лято те просто отново повишават чувствителността на клетките си. Лекарите също биха искали да имитират този трик. Но засега никой не знае как точно работи. Същото се отнася и за мечките рецепти за остеопороза или последствията от нарушена бъбречна функция.
Пътуване до Марс - хибернацията може да бъде решението
Космическите специалисти също се интересуват от мечките. „Европейската космическа агенция ESA разглежда мечките като обещаващи животни-образци, които могат да бъдат използвани за изследване на хибернацията и възможното й предаване на хората“, казва Томас Руф. Човешките участници евентуално биха могли да оцелеят в дългото пътуване до Марс най-добре, ако могат да бъдат вкарани в един вид хибернация по пътя. Не е ясно обаче как това може да стане на практика.
Във всеки случай виенският изследовател не смята за добра идея тялото да се охлажда до точката на замръзване, както правят таралежите и други малки зимни траверси. Това е много опасно и може да доведе до спиране на сърцето. "Както можете да видите от мечките, това обаче не е абсолютно необходимо", казва Томас Руф.
Тъй като големите хищници дроселират метаболизма си също толкова масово, колкото другите зимни спящи. Но те поддържат телесната си температура над 30 градуса. Ще мине обаче много време, преди астронавтите дори да си помислят да използват това като модел.