Дата публикации: 17 января 2020 г.

"Медвежья" спячка в помощь лежачим больным

В журнале Scientific Reports описывается, как группа ученых под руководством Майкла Готтхагдта изучала мышцы медведей гризли во время многомесячной спячки. Медвежьи хитрости могут, кроме прочего, оказаться полезными для предотвращения мышечной атрофии людей.

У медведей только три времени года. Время их бодрствования начинается с марта по май. Где-то в сентябре они начинают отъедаться. И в промежутке между ноябрем и январем отправляются в спячку. Последний период самый неясный с физиологической точки зрения: метаболизм резко замедляется, частота сердечных сокращений снижается. При этом организм животных не выделяет ни мочу, ни непереваренные остатки пищи. Кроме того, количество азота в крови резко возрастает. А еще при спячке вырабатывается устойчивость к инсулину (гормону, подавляющему расщепление гликогена и жиров). 

Человеческому организму непросто было бы уцелеть в подобных условиях за четыре месяца. После такого ему пришлось бы столкнуться с тромбозами или психологическими изменениями. Но прежде всего от длительного бездействия пострадают мышцы. Любой, кто когда-либо несколько недель носил гипс на конечности или, болея, долго лежал в кровати, сталкивался с подобной проблемой. 

У медведей гризли все не так. Хотя они и чуть вялы, выходя из спячки, но в целом чувствуют себя нормально. Многие ученые давно интересуются адаптацией медведей к спячке.  

Группа профессора Майкла Готтхагдта – руководителя отдела нейромышечной и сердечно-сосудистой клеточной биологии Центра молекулярной медицины Макса Дельбрюка в Берлине – изучила то, как мышцам медведей удается оставаться практически невредимыми в процессе спячки. Ученые Берлина, Грайфсвальда и США особенно интересуются тем, какие гены мышц медведей транскрибируются и способствуют образованию белков, и как это влияет на клетки.

«Атрофия мышц человека – проблема, возникающая по разным причинам. Пока мы еще не очень хорошо ее предотвращаем», - говорит ведущий исследователь лаборатории профессора М.Куршнера отделения системной биологии Гарвардской медицинской школы (в Бостоне) доктор Дуаа Мугахид. «Для меня прелесть нашей работы в том, чтобы выяснить, как природа оптимизировала мышечные функции для работы в таких стесненных условиях как спячка», - рассказал Дугахид. «Если мы лучше узнаем эти особенности, то сможем разработать новые и нестандартные методы, которые помогут эффективнее предотвращать и лечить мышечную атрофию». 

Группа Мугахида и Готтхагдта изучила мышечные образцы (предоставленные Университетом штата Вашингтон), взятые у медведей во время и между спячками. М.Готтхагдт пояснил, что совмещая суперсовременные техники сиквенса и масс-спектроскопию, они хотели выявить, какие гены и белки активируются или снижаются во время спячки и в промежутки вне ее. 

Ученый подчеркивает, что такая задача оказалась заковыристой, ведь ни целый геном, ни полный состав всех белков гризли не были известны. На следующем этапе экспериментаторы сравнили данные с результатами, полученными на нематодах, мышах и людях. 

Исследователи обнаружили белки, существенно влияющие на аминокислотный обмен медведей во время спячки. Вследствие чего мышечные клетки животных тоже содержат много заменимых аминокислот.

В экспериментах на людях и мышах, изолированные мышечные клетки, склонные к атрофии, возобновляли рост под действием заменимых аминокислот. Кроме того, из ранних клинических исследований известно, что введение в организм пожилых людей или лежачих больных аминокислот в форме таблеток или порошков недостаточно для предотвращения атрофии мышц. Очевидно, важно, чтобы мышечные клетки сами их синтезировали. В противном случае аминокислоты могут не достичь мест, где они необходимы – предполагают профессионалы. Терапию можно попробовать начать с запуска собственного синтеза заменимых аминокислот мышечной клеткой больного. Для чего, возможно, нужно дольше ждать активации пути метаболизма соответствующими агентами.

Группа Готтхагдта сравнила активность мышечных генов медведей гризли, людей и мышей, чтобы выяснить, чьи сигнальные пути нужно активировать. "Мы хотели выяснить, какие гены регулируются по-разному у животных, которые впадают в спячку, и теми, которые этого не делают", - объясняет Готтхардт.

Однако ученые нашли целые серии таких генов. Для того, чтобы сузить круг возможных кандидатов, которые могли бы оказаться отправной точкой для терапии мышечной атрофии, команда впоследствии провела эксперименты с круглыми червями. "У червей отдельные гены можно деактивировать относительно легко, и быстро увидеть, какое влияние это оказывает на рост мышц", - объясняет руководитель.

С помощью таких экспериментов данная команда на сегодня обнаружила некоторое количество генов, влияние которых собираются дополнительно исследовать в будущих экспериментах на мышах. Это касается генов Pdk4 и Serpinf1, вовлеченных в метаболизм глюкозы и аминокислот. То же можно сказать о гене Rora, который приводит к возникновению циркадных ритмов. «Теперь мы собираемся проверить дезактивацию этих генов. Более того, их можно использовать как терапевтические мишени, если они обладают ограниченными побочными свойствами или их нет вообще», - считает руководитель группы Майкл Готтхагдт.

Источник: phys.org

Гасанбекова Л. А. Оценка эффективности финансово-хозяйственной деятельности государственных унитарных предприятий Практическое пособие / Л. А. Гасанбекова, В. И. Никитина, Б. В. Сошников; под общ. науч. ред. канд. экон. наук О. А. Коробко. – М.: ФГБНУ «Аналитический центр» Минобрнауки России, 2019. – 49 с. (ISBN 978-5-904670-54-2). Доступна электронная версия печатного издания.

Вопросы контроля хозяйственной деятельности и финансового аудита, национальной безопасности, системного анализа и управления Сборник материалов III Всеросс. науч.-практ. конф., г. Москва, 29 декабря 2017. – М.: ФГБНУ «Аналитический центр» Минобрнауки России, 2018. – 200 с. (ISBN 978-5-904670-53-5). Доступна электронная версия печатного издания.

открыть полный список изданий Центра →