Что-то в крови зимующих черных медведей запускает замечательную способность предотвращать мышечную атрофию, несмотря на месяцы бездействия, открыли японские ученые. Но что это, разгадать они пока не смогли. Хотя и сумели передать эту суперспособность человеческим клеткам.
Зимующие медведи могут лежать в своих берлогах 5-7 месяцев в году без еды и питья. Людям достаточно всего трех недель бездействия, чтобы потерять мышечную массу. Продлите его, и это может привести к заболеваниям, связанным с малоподвижным образом жизни, таким как ожирение и диабет, и даже к ранней смерти. Медведи, однако, переживают спячку с ограниченной потерей мышечной массы, минимальной метаболической дисфункцией и неповрежденными физическими функциями.
«Феномен «используй или потеряй» – общепризнанный физиологический принцип для скелетных мышц, которые очень пластичны в ответ на функциональные потребности. Неиспользование обычно приводит к потере скелетных мышц и метаболической дисфункции у многих видов животных, включая людей», объяснил первый автор исследования, доцент Высшей школы биомедицинских наук и здравоохранения Университета Хиросимы Мицунори Миядзаки. «Напротив, животных, впадающих в спячку, вероятно, лучше описывать как находящихся в состоянии «не использовать, но не терять», поскольку у них есть потенциальная устойчивость к мышечной атрофии в условиях длительного неиспользования».
Исследование, проведенное совместно с учеными из Университета Хоккайдо, показало, что сыворотка из крови спящих японских черных медведей ослабляет «механизм разрушения», контролирующий мышечную деградацию. Выводы ученых были опубликованы в журнале PLOS ONE.
Мышечная масса обычно определяется динамическим балансом между «синтезом» и «деградацией» белков. Но поскольку этот баланс нарушается сывороткой зимующих медведей, культивируемые мышечные клетки показали значительный рост белка после 24 часов обработки. Это заметное увеличение содержания белка не наблюдалось в культивируемых мышечных клетках, которым вводили сыворотку, собранную во время активного летнего сезона медведей.
Исследователи объяснили снижение способности «механизма разрушения» мышц подавленной экспрессией MuRF1 (мышечный RING-finger белок-1), переключателя, запускающего измельчение неиспользуемых мышц. По их мнению, вполне вероятно, что подавление экспрессии MuRF1 было опосредовано активацией оси Akt/FOXO3a (протеинкиназа B/Forkhead box class O 3a), ответственной за усиление синтеза белка.
Они также наблюдали повышенный уровень гормона фактора роста IGF-1 (инсулиноподобный фактор роста-1) в сыворотке спящего медведя. Исследователи идентифицировали его как кандидата вышестоящего фактора, который вызывает активацию оси Akt/FOXO3a. В предыдущих исследованиях сообщалось о сезонных колебаниях концентрации ИФР-1 в сыворотке медведя. Эти исследования показали, что концентрации IGF-1 были самыми высокими в течение активного летнего периода и самыми низкими в начале спящего режима, а затем снова увеличивались ближе к концу спящего режима.
Но позже доцент Миядзаки и его коллеги перенаправили свое внимание в другое место, исправив свои расчеты уровней концентрации IGF-1 в сыворотке спящего медведя. Они сказали, что, возможно, более высокие концентрации IGF-1, наблюдаемые в исследовании, были просто связаны с уменьшением содержания воды в сыворотке, вызванным другими причинами, такими как обезвоживание.
«Мы указали, что некоторый фактор, присутствующий в сыворотке спящего медведя, может регулировать белковый обмен в культивируемых клетках скелетных мышц человека и способствовать поддержанию мышечной массы. Однако идентификация этого фактора еще не достигнута», сказал Миядзаки.
Первоначально физиотерапевт, доцент сказал, что ему интересно, почему невозможно нарастить мышцы, которые изначально не ослабевают, а не восстановить изношенные мышцы.
«Я хотел провести исследование, которое привело бы к разработке эффективных методов реабилитации и обучения», рассказал доцент Миядзаки, добавив, что именно поэтому он заинтересовался изучением секретов гибернации. «Выявив этот «фактор» в сыворотке спящего медведя и выяснив неизученный механизм «мышц, которые не ослабевают даже без использования» у спящих животных, можно разработать эффективные стратегии реабилитации людей и предотвратить прикованность к постели в будущем».
