Ученые впали в спячку

Спячка –
особая форма приспособления животных к сезонным изменениям условий существования, прежде всего к низкой температуре окружающей среды. «Изобрести» спячку животных вынудили невозможность функционирования организмов при отрицательных температурах и недоступность беспозвоночных, употребляемых ими в пищу. Из холоднокровных животных в зимнюю спячку впадают многие рыбы, все амфибии и рептилии, обитающие в высоких и умеренных широтах, из теплокровных – многие млекопитающие (например, ежи, жабы, медведи, нетопыри, сони, сурки) и один вид птиц (калифорнийский козодой). Как правило, не впадают в спячку обитатели тундры и Арктики, а также представители отрядов, которым свойственны сезонные миграции (китообразные, ластоногие, все копытные), за исключением летучих мышей.

Японцы обнаружили гормон, который (по их данным) отвечает за бездеятельность, состояние покоя и сезонную адаптацию. Как пишет 7 апреля журнал Cell, именно от этого гормона может зависеть до сих пор загадочный механизм впадения в спячку, позволяющую выживать в неблагоприятных условиях самым разным животным – от медведя до грызунов. К тому же исследование пригодится клинической медицине, считают авторы открытия.

Замирание всех жизненных процессов гарантирует животным выживание в условиях, которые иначе оказались бы смертельными: замедление метаболизма позволяет обойтись ограниченными энергетическими ресурсами. Подобный механизм (прежде его связывали с деятельностью гормона адреналина), когда удастся полностью его идентифицировать, оказался бы крайне полезен и для людей – например, для тех, кто пытается справиться с повышенной нагрузкой на сердечно-сосудистую систему или c кислородным голоданием. Кроме того, зимняя спячка млекопитающих имеет много общего с еще менее изученным таинственным состоянием анабиозa при замерзании, а летняя – с анабиозом при обезвоживании.

В предыдущих опытах исследователи Канагавской академии науки и технологий в Японии уже выяснили, что концентрация специфического протеинового комплекса HPc (hibernation-specific protein complex) уменьшается в крови зимующих бурундуков.
Теперь та же команда сумела доказать, что

уровень HPc в мозге 20 участвовавших в экспериментах бурундуков увеличивается на начальном этапе спячки вне зависимости от тех или иных изменений температуры тела. А поступление в организм веществ, которые блокируют деятельность HPc в мозге животных, прерывают спячку.

Также установлено, что количество гормона в мозге и в крови обратно пропорционально друг другу. При снижении уровня HPc в крови уровень гормона в спинномозговой жидкости резко возрастает, и наоборот.

В целом спячка бурундуков подчинена довольно строгому внутреннему ритму, имеющему примерно годичный цикл. Он сохраняется даже в условиях постоянно низких температур. Концентрация HPc в крови начинала уменьшаться еще до начала спячки и оставалась на низком уровне вплоть до ее окончания.

Гормон HPc может играть определяющую роль в сезонных изменениях поведения разных видов животных, в том числе и не впадающих в спячку, а также человека, предполагают исследователи. Возможно, он управляет репродуктивными возможностями сезонно мигрирующих птиц и сезонно размножающихся млекопитающих. У людей от него могут зависеть сезонные эмоциональные расстройства вроде сезонной депрессии, а также усиленное желание спать, увеличение потребления пищи и веса зимой.

По словам автора исследования Такеши Охтсу, ученые в течение многих десятилетий безуспешно пытались разгадать механизм «любопытнейшего биологического явления» и идентифицировать вещества, необходимые для сезонного впадения в спячку, в крови и органах зимующих животных. Но только теперь удалось обрести какую-то почву под ногами. Функции HPc нуждаются в дополнительном изучении, но, как убежден Охтсу, последние данные неоспоримо свидетельствуют:

гормон HPc участвует в регулировании энергетического обмена веществ и (или) биологической обороне организма во время спячки, позволяя вынести серьезнейшее физиологическое испытание.

Трудно переоценить значение открытия для клинической медицины, говорят японцы. Так, если получится увязать способность тканей справиться с нагрузками и окислительными воздействиями и механизм впадения в спячку, то такая защитная программа могла бы использоваться в сердечно-сосудистой хирургии и трансплантологии. Скажем, фантазирует Охтсу, «летаргическая терапия» могла бы эффективно обеспечивать сохранность донорских органов многие недели и месяцы.

Спячка, как полагают, защищает животных от самого широкого спектра биологических угроз – от мышечной атрофии до рака. Открытие фактора спячки со временем позволит создать лекарственные препараты, предотвращающие ряд опаснейших заболеваний у людей – ишемическую болезнь сердца, бактериальные инфекции, ту же мышечную атрофию – и препятствующие развитию опухолей.
И наконец, японские успехи открывают новые перспективы для развития криохирургии сердца и мозга – совокупности хирургических методов лечения, основанных на локальном замораживании тканей. Гипотермия успешно препятствует ишемическому повреждению мозга и способна разрушать патологические ткани вроде опухолевых. А отсюда уже недалеко и до анабиоза.