Лежати постійно, не витрачаючи м’язів. Чому сплячка несеться так важливо для досліджень?
Багато ведмедів зимують. Дивно, наскільки вони підтягнуті згодом. Висновки про їх тілесні процеси мають бути використані для майбутньої терапії у людей.
6 лютого 2020 - 07:09, Керстін Вірінг
Берлін Цей шатенкий пацієнт, мабуть, клав би піт на лоб будь-якому сімейному лікарю. Тому що ви навряд чи можете собі уявити нездоровий спосіб життя. Мало того, що восени хлопець з’їв величезну зайву вагу. Ні, він також припинив усі спортивні заходи і лежав на ледачій шкірі місяцями.
Чудово підходить і струнка від сплячки
Проблеми з серцево-судинною системою, втрата м’язів та кісткової тканини, діабет, хворі місця - перелік загрозливих захворювань довгий. Але нічого подібного не відбувається. Через кілька тижнів пацієнт знову встане, трохи потягнеться і без проблем повернеться на правильний шлях. Значно стрункіший і у верхній формі. Подібно до того, як це робили покоління бурих ведмедів, коли вони прокинулись від сплячки.
"З медичної точки зору сплячка ведмедів є дуже цікавою темою дослідження", - говорить Томас Руф, який у Віденському університеті ветеринарної медицини розкриває секрети сезонної перерви. Однак кошлаті хижаки не готові так легко розкрити свій рецепт успіху. У вашому організмі відбуваються дуже складні процеси, які захищають вас від негативних наслідків набору ваги та ліні. Дослідники лише поступово виявляють, як це все працює.
Погода Глобальне потепління не позбавлене наслідків для зими
Команда під керівництвом Майкла Готхардта з Центру молекулярної медицини імені Макса Дельбрюка (MDC) у Берліні та Дуа Мугахід з Гарвардської медичної школи в Бостоні, наприклад, цікавиться, як ведмеді отримують свої м'язи взимку без шкоди. Для людей про це не могло бути й мови.
Той, хто хоч раз провів кілька тижнів у лікарні або мусив носити гіпсову пов’язку, знає, що м’язи швидко втрачають масу та об’єм. Після трьох місяців постільного режиму можна втратити половину сил. Змінити це можна лише за допомогою важкої реабілітаційної підготовки.
По слідах генів ведмедя Грізлі
"Витрата м'язів - справжня проблема у людей, - каже Дуа Мугахід. - І ми все ще не дуже добре це можемо запобігти". Вона та її колеги хочуть навчитися у ведмедів грізлі, як зробити краще.
Ви вивчали діяльність м’язових клітин чотириногих північноамериканців у різні пори року. "Ми хотіли визначити, які гени та білки регулюються або вимикаються під час сплячки та поза нею", - говорить Майкл Готхардт.
Під час цих досліджень вчені стикалися з білками, які мають сильний вплив на метаболізм амінокислот. Вони гарантують, що м’язові клітини містять більшу кількість деяких незамінних амінокислот під час сплячки. Насправді ці речовини також можуть змусити ізольовані м’язові клітини рости в лабораторії. Однак простого прийому їх у вигляді порошку або таблеток недостатньо.
У клінічних дослідженнях такі препарати не могли запобігти втраті м'язів у літніх або лежачих пацієнтів. "Очевидно, що важливо, щоб м'язи самі виробляли ці амінокислоти", - говорить Майкл Готхардт. "Інакше вони можуть не дістатися до тих місць, де вони потрібні".
Повільне серцебиття і втрата ваги
спальний. Чим далі на південь живе ведмідь, тим рідше він зимує. Це також пов’язано з продовольчим забезпеченням. Деякі тварини на півночі Скандинавії відступають у печеру або нору на термін до семи місяців.
Заповідники. Коли вони впадають в сплячку, бурі ведмеді не тільки обходяться без їжі та води, вони також майже не викидають кал або сечу. Місяцями вони харчуються лише своїми запасами жиру. Самці худнуть щонайменше на 20 відсотків.
Заощаджувати енергію. У самок, які народжують своїх дитинчат взимку, втрата ваги може становити до 40 відсотків. З метою економії енергії серце сплячих тварин б'ється лише десять замість 75 разів на хвилину, а між ними воно повністю зупиняється на 20 секунд.
Ми шукаємо активний інгредієнт, який спеціально стимулює вироблення цих важливих речовин у м’язах. Однак, щоб його знайти, спочатку потрібно знати точні шляхи виробництва амінокислот. Тож дослідники далі розглянули, які гени по-різному регулюються у гризлі, лежачих людей та мишей. Зараз команда має на увазі деяких з них як можливих кандидатів на лікування втрати м’язів.
Сюди входять гени, які беруть участь у метаболізмі глюкози та амінокислот, але також ген, який пов’язаний із внутрішнім годинником. Зараз команда хоче використовувати мишей, щоб перевірити, що відбувається, коли ці гени вимикаються. "Звичайно, вони підходять лише як вихідні точки для терапії, якщо вони не мають або мають лише кілька побічних ефектів", - говорить Майкл Готхардт.
Тромбоцити та інсулін
Але у ведмедів, здається, є й інші побічні ефекти, коли вони лежать без діла під контролем. Таким чином, ви можете запобігти утворенню у ваших венах зрадницьких згустків крові без будь-яких ліків або компресійних панчіх. Для цього вони змінюють властивості своїх тромбоцитів у крові, які взимку майже не такі липкі, як в інші пори року. В результаті вони вже не можуть так швидко закрити рани, але також не можуть тромбозувати.
Берлінський зоопарк Великий вигляд для близнюків-панд
Інший рецепт успіху пов’язаний з гормоном інсуліном, який виробляється в підшлунковій залозі і регулює рівень цукру в крові. Люди з надмірною вагою ризикують, що в певний момент їх клітини перестануть бути такими чутливими до інсуліну, як зазвичай. Такий опір може призвести до широко поширеної цивілізаційної хвороби. Ті, хто страждає на діабет 2 типу, можуть зіткнутися з цілим рядом проблем зі здоров'ям через постійно високий рівень цукру в крові.
Хитрість, яку хочуть наслідувати медичні працівники
З іншого боку, ведмеді, схоже, знайшли чудовий спосіб обійти це. Перш ніж відійти до сплячки, вони масово отримують прибуток. Але на відміну від людей, яким загрожує цукровий діабет, у крові тоді циркулює менше вільних жирних кислот. Ваші клітини стають більш чутливими до інсуліну.
Взимку вони також виробляють стійкість до цього, але вони все ще не стають діабетиками. Оскільки наступного літа вони просто знову підвищують чутливість своїх клітин. Лікарі також хотіли б наслідувати цей фокус. Але поки що ніхто точно не знає, як це працює. Те саме стосується ведмежих рецептів остеопорозу або наслідків порушення функції нирок.
Подорож на Марс - сплячка може бути рішенням
Космічні фахівці також цікавляться ведмедями. "Європейське космічне агентство ESA розглядає ведмедів як перспективних модельних тварин, яких можна використовувати для дослідження сплячки та її можливої передачі людям", - говорить Томас Руф. Людські учасники, можливо, найкраще пережили б довгу подорож до Марса, якщо б їх також можна було перевести в своєрідну сплячку на цьому шляху. Однак як це можна зробити на практиці, незрозуміло.
У будь-якому випадку, віденський дослідник не вважає за хорошу ідею охолоджувати тіло майже до точки замерзання, як це роблять їжаки та інші маленькі зимові шпали. Це дуже небезпечно і може призвести до зупинки серця. "Однак, як ви можете бачити з ведмедів, це не є абсолютно необхідним", - говорить Томас Руф.
Тому що великі хижаки придушують свій метаболізм так само масово, як і інші зимові шпали. Але вони підтримують температуру тіла більше 30 градусів. Однак пройде багато часу, поки астронавти навіть не подумають використовувати це як модель.