Канадские ученые из Монреальского университета раскрыли механизм, позволяющий грызунам выживать в состоянии глубокого покоя без пищи на протяжении нескольких месяцев. Исследование под руководством профессора Мэтью Регана, опубликованное в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, показало, что ключевую роль в этом процессе играет микробиом кишечника. Результаты исследования публикует журнал PNAS.
С наступлением холодов животные, впадающие в спячку, сталкиваются с проблемой нехватки углерода. Этот элемент является строительным материалом для клеток, но в период голодания организм не получает его извне и продолжает терять через дыхание. Объектом изучения стали суслики из семейства сурков. Биологи выяснили, что их кишечные микробы способны извлекать углерод из мочевины — продукта жизнедеятельности, который обычно выводится с мочой.
В ходе эксперимента грызунам ввели мочевину с особым изотопом углерода, который легко отследить в организме. Оказалось, что вместо выведения через мочевой пузырь мочевина направляется в кишечник. Там микробы с помощью своих ферментов расщепляют ее и преобразуют углерод в ацетат — важную биомолекулу. Эту молекулу организм животного усваивает и использует для поддержания жизни. Когда исследователи подавили микрофлору антибиотиками, процесс переработки углерода полностью остановился, что подтвердило решающую роль микробиома.
Ранее та же научная группа описала схожий механизм рециркуляции азота, необходимого для сохранения мышечной массы и поддержания функций организма во время спячки. По словам профессора Регана, эта особенность может иметь значение для здоровья человека. Теоретически люди обладают похожей «биологической инфраструктурой», включая клеточные транспортеры и необходимые метаболические пути, однако наша эффективность в этом вопросе гораздо ниже, чем у животных, впадающих в спячку. Интересно, что способность к переработке отходов у белок возрастает постепенно, достигая максимума к моменту весеннего пробуждения.
Понимание этих процессов поможет в борьбе с саркопенией — возрастной, вызванной болезнями или питанием потерей мышечной ткани. Это критически важно для космоса: в невесомости мышцы астронавтов атрофируются, несмотря на тренировки. Изучение защитных механизмов у животных в спячке может подсказать новые способы сохранения мышечной массы на Земле и в дальних полетах. Главный вывод: выживание зависит не от поиска нового, а от умения эффективно перерабатывать имеющиеся ресурсы.
Ранее Наука Mail рассказывала, что американские ученые нашли механизм, который заставляет грызунов действовать в соответствии со своим названием.
