Хочешь быть здоров? Впадай в спячку
Известно, что во время зимней спячки организм теплокровных животных обладает повышенной устойчивостью к инфекциям, нарушениям в сердечно-сосудистой системе и развитию рака. Изучая действие «гормонов спячки», ученые надеются найти пути к предотвращению этих заболеваний. Смена времен года — неотъемлемая часть нашей жизни. В животном и растительном мире смена сезонов сопровождается изменениями в поведении и физиологии живых организмов. Для многих теплокровных наступление зимних холодов влечет за собой недостаток кормов. Некоторые виды, включая грызунов, летучих мышей и медведей, приспособились выживать в холода, впадая в спячку на несколько месяцев.
С научной точки зрения, сезонная спячка представляет собой один из наиболее интересных и мало изученных биологических феноменов. Во время зимней спячки температура тела теплокровного животного иногда опускается до 0 градусов, при этом внутренние органы полностью защищены от фатальных воздействий низких температур, недостатка кислорода и бактериальных инфекций. Каким образом организм млекопитающих ежегодно преодолевает такие резкие изменения в метаболизме? Ученые считают, что разгадка кроется в присутствии специальных белков — гормонов, которые подготавливают организм к наступлению периода спячки.
На первый взгляд сезонная спячка напоминает продолжительный сон, однако эти два процесса отличаются по многим биологическим параметрам. Наступление сна регулируется гормоном мелатонином, биосинтез которого варьирует в зависимости от времени суток. Сезонная же спячка управляется внутренними биоритмическими часами, скоординированными с продолжительностью светового дня и температурой окружающей среды.
В статье японских ученых, опубликованной в апрельском выпуске журнала Cell, описан ряд экспериментов с азиатскими бурундуками Tamias sibiricus, показавших, что сибирские бурундуки, помещенные в лабораторные условия (в темноту и холод), сохраняли способность к циклическим изменениям температуры тела на протяжении всего жизненного периода (который у бурундуков составляет приблизительно 10 лет). Примечательно, что каждое конкретное животное впадало в спячку в соответствии со своим индивидуальным расписанием. Норияки Кондо с соавторами выделили из крови бурундуков специфический комплекс белков — НР20, который,по их мнению, и является ключевым гормоном, подготавливающим организм к наступлению спячки. Гормон НР20 синтезируется в клетках печени, секретируется в кровеносную систему и доставляется в головной мозг. Там белковый комплекс диссоциирует на два компонента — НР20с и НР55.
Японские биологи предположили, что распад комплекса приводит к функциональной активации его отдельных компонентов. Они измеряли температуру тела бурундуков каждые полчаса и составили графики изменения этой температуры в зависимости от уровня «гормона спячки», а также в ответ на введение антител, блокирующих действие этого гормона. Появление НР20с в тканях головного мозга в ответ на низкую температуру окружающей среды совпадало с наступлением спячки у бурундуков. А добавление специфических антител блокировало биологическую активность НР20с и приводило к существенному сокращению периода спячки. НР20, по-видимому, является ключевым, но далеко не единственным гормональным комплексом, подготавливающим организм теплокровного животного к наступлению спячки. Лептины — другой класс гормонов — информируют головной мозг об уровне жировых резервов организма. Повышение уровня лептинов в тканях головного мозга сигнализирует о готовности организма к наступлению периода спячки.
По словам Норияки Кондо, азиатские бурундуки живут в 4-5 раз дольше таких же по размеру, но не впадающих в зимнюю спячку крыс. Так что изучение гормонов спячки поможет не только проникнуть в тайны иммунитета, но и, возможно, откроет путь к долголетию.
