25/12/2023
0Тромбы, пролежни, потеря костной массы — существует целый ряд заболеваний, которых медведи и другие животные, впадающие в спячку, избегают. Поэтому врачи и ветеринары исследуют их способность к глубокому сну.
(Иллюстрация Эмили Сабенс/The Washington Post; iStock)
Кардиолог Оле Фрёберт (Ole Frøbert) расположился рядом со своим следующим пациентом, осторожно переворачивая наполненные кровью пробирки и помещая образцы в пластиковый пакет.
Но взять кровь оказалось сложнее, чем привык Фрёберт, учитывая жир, шерсть и низкие температуры.
«Проколоть медвежью вену непросто», — сказал он.
Обычно врач, работающий в Университетской больнице Эребру в Швеции и Орхусском университете в Дании, Фрёберт отправился на снегоходах и снегоступах в страну шведских медведей, стремясь ответить на вопрос: как именно медведи переживают долгую зимнюю дремоту, не умирая?
Тромбы, пролежни, потеря костной массы, ухудшение состояния мышц — существует целый ряд заболеваний, которых медведи и другие животные, впадающие в спячку, избегают во время своего оцепенения.
Поэтому врачи и ветеринары по всему миру изучают способность животных к спячке и используют эти знания для разработки лекарств для лечения сердечно-сосудистых и других заболеваний у людей. Работа Фрёберта, направленная на разгадку тайны медвежьей крови, является последней в череде исследований медведей и других животных, впадающих в спячку. Даже космические агентства и военные вкладывают деньги в исследования спячки в надежде использовать открытия, чтобы помочь астронавтам пережить суровые условия космических путешествий и лечить раненых солдат.
«У природы можно многому научиться», — говорит Мануэла Тинель, кардиолог из Мюнхенского университета имени Людвига-Максимилиана, которая работала с Фрёбертом и руководила недавним исследованием медведей, впадающих в спячку. — Гораздо больше, чем мы думаем.
Лапа усыпленного 60-килограммового бурого медведя. (Оле Фрёберт)
С таким количеством испытаний лекарств и других медицинских исследований, сосредоточенных на тестировании методов лечения на лабораторных крысах и мышах, эта работа является частью движения, направленного на животных, которые традиционно не изучались, чтобы получить представление о странных способах работы их тел, в надежде разработать новые лекарства для людей.
«Я был сыт по горло тем, как мы традиционно проводим медицинские исследования», — сказал Фрёберт, начав с болезни и экспериментируя на мышах и крысах, чтобы найти лечение. «С медведем все наоборот», — сказал он.
По его словам, впадающий в спячку бурый медведь – это «животное, которое не болеет, но должно болеть». «Это живая библиотека биологических решений».
Кардиолог Петер Годск Йоргенсен проводит УЗИ сердца бурому медведю, находящемуся под действием седативных препаратов. (Оле Фрёберт)
«Мы что-то задумали»
Бурые медведи серьезно относятся к своему сну. После того, как пушистые гиганты набирают килограммы осенью, они могут впадать в спячку до восьми месяцев.
Тем не менее, независимо от того, насколько устал человек, если он попытается спать так долго, это станет некрасиво: мышцы атрофируются. Кости ослабеют. Кожа покрывалась корками с пролежнями.
Спячка, на самом деле, не является формой «сна» в том виде, в каком люди ее испытывают. Это нечто гораздо более экстремальное: состояние глубокого сохранения энергии, когда частота сердечных сокращений бурого медведя падает ниже 10 ударов в минуту.
Как кардиолога, Фрёберт интересовался кровью. Для людей трансатлантический перелет повышает риск образования тромбов. Но когда медведи выходят из своих берлог после многомесячной дремоты, они бодры и без сгустков.
Шведские бурые медведи в своем вольере в зоопарке NaturundUmweltparkGüstrow в Гюстрове, на северо-востоке Германии. Медведи только что проснулись от зимней спячки. (Бернд Вустнек/AFP/GettyImages)
Чтобы выяснить причину, он и Тинель объединились с исследователями медведей в Швеции. Летом команда преследовала 13 медведей на вертолете, а зимой выслеживала их логовища, чтобы собрать их кровь. Однажды медведь ненадолго проснулся, когда специалист по отлову вытаскивал зверя из ручья.
Поскольку клетки крови быстро разрушаются вне организма, им пришлось доставить центрифуги и другое лабораторное оборудование из Германии в сельский дом в Швеции, чтобы провести анализ. «Если вы работаете с кровью и тромбоцитами, вы должны быть очень быстрыми», — сказал Тобиас Петцольд, еще один кардиолог, участвовавший в проекте.
Работа окупилась открытием. Оказалось, что некоторые белки, в частности, один под названием HSP47, появляются в крови медведя в гораздо меньшим количествем зимой, чем летом. Об этом идет речь в статье, опубликованной ранее в этом году в журнале Science.
Этот белок, который появляется на поверхности тромбоцитов, помогает клеткам крови склеиваться. Когда после пореза образуются тромбы, они останавливают кровотечение в организме и способствуют его заживлению. Но когда кровь сворачивается внутри вен и не растворяется естественным образом, тромбы могут быть смертельно опасными.
Чтобы выяснить, оказывает ли белок такой же эффект на людей, команда обратилась к людям с травмами спинного мозга. У таких пациентов, как и у медведей, впадающих в спячку, не образуется много тромбов, что говорит о том, что их организм нашел способ уменьшить присутствие белка после травмы.
Команда обнаружила, что у этих пациентов гораздо меньше HSP47, чем у здоровых людей. То же самое происходило со свиньями и участниками исследований постельного режима.
«Мы что-то поняли», — сказал Фрёберт.
Только что усыпленный 70-килограммовый бурый медведь во время зимнего отлова. Медведю надевают бандану на глаза для защиты во время забора крови. (Оле Фрёберт)
Глубокий сон
Другие животные доводят спячку до еще больших крайностей, чем медведи.
Каждую осень 13-полосатый суслик зарывается в грязь, сворачивается в крошечный пушистый шарик и засыпает. Но, в отличие от бурых медведей, температура тела этих грызунов, которые живут на Великих равнинах, во время зимней спячки падает до температуры чуть выше нуля. Они стряхивает свою дремоту каждую неделю или две, а затем снова охлаждаются и засыпают.
Это заставило Эшли Зендер, ветеринара-ученого, задаться вопросом: что суслик делает для восстановления своего тела снова и снова после того, как почти замерз до смерти?
Она и ее коллеги из компании Fauna Bio, соучредителем которой она является, изучили образцы сердечной ткани, взятые в разное время во время спячки. Команда обнаружила гены, активируемые в клетках белок, чтобы защищать и восстанавливать сердце при повторном разогреве.
Fauna Bio тестирует соединение, предназначенное для имитации этой реакции у людей, в качестве потенциального препарата, помогающего улучшить работу сердца после повреждения, с целью начала клинических испытаний в ближайшее время.
Тринадцатиполосатые суслики собираются возле девятой лунки на поле для гольфа в Эрине, штат Висконсин (DavidJ. Phillip/AP)
«Определенно все больше и больше людей критически смотрят на то, как мы можем использовать данные о самых разных видах для улучшения здоровья человека», — сказал Цендер.
Крысы и мыши, которых легко купить на заводах по разведению и содержать в неволе, стали отраслевым стандартом для медицинских исследований, причем исследование за исследованием основывалось на одних и тех же животных.
Резкое снижение стоимости секвенирования геномов в сочетании с более широким обменом данными привело к буму в изучении так называемых модельных организмов, таких как лабораторные крысы и другие животные, часто изучаемые в науке. Ранее в этом году, например, более 100 ученых создали и проанализировали геномы 240 млекопитающих, пытаясь понять болезни человека.
Тем не менее, давление, связанное с лабораторными грызунами старой школы, велико. «Я не могу сказать вам, сколько раз те из нас, кто изучает спячку, получали отзывы, в которых говорилось: «Ну, разве вы не можете просто сделать это на мышиной модели?», — сказала Ханна Кэри, почетный профессор Висконсинского университета в Мэдисоне, которая также изучает впадающих в спячку сусликов.
Одна из больших проблем заключается в том, что лабораторные грызуны часто являются инбредными, добавила она. «Насколько близко они будут к дикой ситуации?»
В другой статье, опубликованной в журнале Science в прошлом году, Кэри и ее коллеги обнаружили, что кишечные микробы перерабатывают белок в химические отходы и превращают их в аминокислоты, которые животные используют для поддержания мышечной массы.
Открытие связано с потенциалом пробиотических добавок, которые могут помочь не только пожилым людям, страдающим от истощения мышц, но и позволить астронавтам оставаться сильными в невесомости.
НАСА и другие космические агентства финансировали исследования в области гибернации в надежде ввести космических путешественников в состояние, подобное спячке, для длительных миссий и стойкости космической радиации. Хотя никто точно не знает, почему, спящие животные устойчивы к радиации.
«Это захватывающее время для биологии гибернации», — сказал Кэри. «Люди за пределами традиционного мира спячки хотят прийти и сотрудничать».
Лидер отлова Дэвид Алквист ведет ветеринаров, рейнджеров и биологов в медвежью берлогу в Даларне, Швеция, в феврале. (Оле Фрёберт)
«Сумасшедшие проекты»
Поначалу Фрёберту было трудно получить финансирование для работы с бурым медведем, учитывая «встроенный консерватизм в медицинском исследовательском сообществе». Но, в конечном счете, его команда работала как с НАСА, так и с Немецким аэрокосмическим центром.
Сейчас его команда ищет химическое вещество для разработки нового лекарства для разжижения крови с меньшим количеством побочных эффектов, чем существующие лекарства. Новый препарат может появиться через 5-10 лет, говорят ученые.
«Нам нужно иметь какое-то пространство для этих сумасшедших проектов», — сказал Фрёберт.
Эта статья является частью рубрики «Animalia», посвященной странному и увлекательному миру животных и тому, как мы ценим, подвергаем опасности и зависим от них.
Бурый медведь с радиоприемником и GPS-ошейником летом. (Оле Фрёберт)
https://www.washingtonpost.com/climate-environment/2023/12/23/bear-hibernation-research-health-care/
