Способность медведей гризли впадать в спячку на срок до четырех месяцев без каких-либо побочных эффектов может быть ключом к предотвращению астрофавтов и медицинских пациентов от изнурительной атрофии мышц. Международная команда во главе с Майклом Готтхардтом из Центра молекулярной медицины Макса Дельбрюка (MDC) в Берлине ищет генетические подсказки, чтобы узнать больше о секретах спящих медведей.
Если бы человек попытался подражать зимующему медведю гризли, результаты были бы разрушительными для его здоровья, если не смертельными. Когда медведь впадает в спячку после приема пищи, чтобы накопить жировые отложения, он может месяцами спать или пребывать в состоянии оцепенения без вредных последствий и просыпаться весной гораздо худее, но в остальном здоровым. Но человек в аналогичных условиях будет страдать от кровообращения и психологических проблем, а также от потери костной массы и атрофии мышц.
Одна из причин, по которой гризли так хорошо работает, заключается в том, что его метаболизм полностью переключается. Частота сердечных сокращений падает, животное становится резистентным к инсулину, перестает выводить из организма шлаки, поглощает аминокислоты из мочи и резко повышается уровень азота в крови. Но особый интерес представляет то, как он сохраняет свои мышцы почти нетронутыми.
Чтобы понять механизм сохранения мышц, команда Готтхардта стремилась раскрыть гены в мышечных клетках медведя, которые транскрибируются и преобразуются в белки – что трудно, потому что не все белки медведя гризли, называемые протеом, ни его полный геном, известны.
Для исследования команда взяла пробы у медведей гризли во время и между зимней спячкой. Затем их сравнивали с наблюдениями за пожилыми или лежачими людьми, мышами и нематодами. Нематоды были особенно полезны, потому что их гены можно относительно легко отключить, чтобы увидеть их влияние на рост мышц, что помогло сузить гены-кандидаты.
«Комбинируя передовые методы секвенирования с масс-спектрометрией, мы хотели определить, какие гены и белки активируются или отключаются как во время, так и между периодами зимней спячки», — говорит Готтхардт.
Одна вещь, которую команда обнаружила, заключалась в том, что неосновные аминокислоты (NEAAs), которые являются аминокислотами, производимыми организмом, а не из пищи, играют важную роль в предотвращении атрофии мышц, изменяя метаболизм медведя.
«В экспериментах с изолированными мышечными клетками людей и мышей, которые проявляют мышечную атрофию, рост клеток может также стимулироваться NEAA», — говорит Готтхардт. «Однако из более ранних клинических исследований известно, что введение аминокислот в форме таблеток или порошков недостаточно для предотвращения атрофии мышц у пожилых или прикованных к постели людей. Очевидно, что для мышц важно производить эти аминокислоты самостоятельно – в противном случае аминокислоты могут не достичь тех мест, где они необходимы.»
В настоящее время команда изучает набор генов у мышей, которые контролируют циклические колебания, чтобы лучше понять, как превратить то, что они узнали, в эффективную терапию.
«Теперь мы рассмотрим эффекты деактивации этих генов», — говорит Готтхардт. «В конце концов, они подходят только в качестве терапевтических мишеней, если есть либо ограниченные побочные эффекты, либо их нет вообще.»
Исследование было опубликовано в .
Источник:
