27.02.2020

Как медведям удается пережить спячку без атрофии мышц? Ответ физиологов

Ученые из Центра молекулярной медицины им. Макса Дельбрюка (Германия) выяснили, почему мышцы у медведей гризли во время спячки не атрофируются. В будущем это может помочь прикованным к постели пациентам предотвратить атрофию мышц.

Начиная с поздней осени, медведи гризли впадают в спячку, которая длится до весны. В это время у них снижаются обмен веществ и частота сердечных сокращений, медведи не мочатся и не испражняются, а также становятся устойчивыми к гормону инсулину.

Человек не смог бы остаться здоровым, проведя неподвижно около 4 месяцев или больше. Вероятно, для него это закончилось бы мышечной атрофией или тромбозами, а с точки зрения психики наверняка наблюдались бы серьезные психологические изменения.

Что происходит после выхода из спячки, и чем тут может помочь секвенирование генома

Когда весной медведи просыпаются после зимней спячки, то поначалу они, возможно, слегка вялые, но в целом их физическое состояние хорошее: они способны нормально передвигаться, у них нормализуются сердечный ритм и обмен веществ. Ученых давно интересовала такая удивительная способность адаптации организма медведя к длительному анабиозу, и в конце концов они решили исследовать это свойство детальнее. 

Целью нейрофизиологов под руководством профессора Майкла Готтхардта было выяснить, какие именно гены в мышечных клетках медведя транскрибируются и преобразуются в белки, и как это влияет на клетки.

«Атрофия мышц – это насущная проблема, часто возникающая при различных болезнях. Нашей задачей было установить способ поддержания нормальных функций мышц в таких сложных условиях», – прокомментировал ведущий автор исследования Доуа Мугахид. 

Для исследования ученые отобрали образцы мышц у медведей гризли перед и в процессе зимней спячки. «Сочетая передовые методы секвенирования с масс-спектрометрией, мы хотели определить, какие гены и белки активируются или выключаются перед и в период спячки», – объяснил профессор Готтхардт.

На следующем этапе команда ученых сравнила полученные результаты с данными наблюдений за людьми, мышами и круглыми червями.

Незаменимые аминокислоты обеспечивают рост мышечных клеток

Ученые обнаружили белки, оказывающие большое влияние на метаболизм аминокислот медведя в спячке, вследствие чего в мышечных клетках содержится большое количество некоторых незаменимых аминокислот (НА).

«В экспериментах с мышечными клетками людей и мышей с атрофией мышц рост клеток также может стимулироваться незаменимыми аминокислотами, – прокомментировал Майкл Готтхардт. – Однако из более ранних клинических исследований известно, что введения аминокислот в виде таблеток недостаточно для предотвращения атрофии мышц у пожилых или прикованных к постели людей».

Похоже, мышцы должны сами производить эти аминокислоты, чтобы они попали во все нужные места в организме. Возможно, если заставить мышцу человека самостоятельно вырабатывать НА, активируя соответствующие метаболические пути в течение более длительных периодов отдыха, то атрофия не наступит, полагают ученые.

Какие гены участвуют в синтезе аминокислот

Чтобы выяснить, какие сигнальные пути необходимо активировать в мышцах, Готтхардт и его команда сравнили активность генов у медведей гризли, людей и мышей. Данные были получены от пожилых или прикованных к постели пациентов, а также от мышей с мышечной атрофией – например, в результате ограничения движения после ношения гипсовой повязки.

Ученые нашли целый ряд таких генов и, чтобы убедиться наверняка, провели также эксперименты с нематодными червями. «У червей отдельные гены можно относительно легко деактивировать и быстро отследить, как это влияет на рост мышц», – добавил Майкл Готтхардт.

В  результате экспериментов физиологи определили несколько генов, которые, как они считают, могут быть связаны с синтезом аминокислот. К ним относятся гены Pdk4 и Serpinf1, которые участвуют в метаболизме глюкозы и аминокислот, и ген Rora, способствующий развитию циркадных ритмов. 

Дальнейшие исследования относительно синтеза аминокислот продолжаются, что дает пациентам надежду на разработку стратегии, предотвращающей атрофию мышц при долгих периодах покоя.

Подробнее
telegram

Мнение специалиста

Подпишитесь на еженедельную рассылку наших новостей

Читают также

Случайная статья

Хочешь жить дольше – ешь меньше, утверждают ученые
В американском журнале Cell опубликованы результаты исследования ученых из США, выяснивших, как ограничение калорийности рациона способствует уменьшению уровня воспалительных процессов в организм ...
[ читать далее ]
Загрузка...
Load next
Facebook Twitter Telegram