Кишечные бактерии сусликов пригодятся космонавтам

Многие животные, впадающие в зимнюю спячку, такие как суслики и медведи, вынуждены месяцами существовать за счет одних жировых запасов организма. Обычно продолжительное голодание значительно снижает массу тела и функцию мышц, но не у этих животных. Ученые долго время пытались понять, в чем кроется секрет их успеха.

Еще в 1980 году была предложена идея о «получении азота из мочевины», предполагающая, что суслики используют кишечных бактерий для переработки мочевины. Это конечный продукт белкового обмена, который у млекопитающих выводится вместе с мочой. Мочевина содержит азот, и ученые считали, что суслики могут использовать его повторно для синтеза белков во время спячки. Теперь исследователи из Университета Монреаля подтвердили эту гипотезу и представили доказательства в журнале Science.

Открытие имеет огромное значение для поддержания здоровья космонавтов, поскольку гравитация подавляет синтез белка, и люди во время космического полета, как суслики во время спячки, сталкиваются с потерей мышечной массы. Усиление синтеза белка с использованием азота мочевины могло бы значительно улучшить состояние космонавтов.

Во время экспериментов ученые вводили в кровь подопытных сусликов Ictidomys tridecemlineatus мочевину, помеченную изотопами. Они заменили обычный для живых организмов изотоп углерод-12 на углерод-13, а азот-14 — на азот-15. Это позволило проследить судьбу таких атомов в организме сусликов на всех этапах переработки мочевины.

Оказалось, из крови мочевина попадает в кишечник, где расщепляется живущими там бактериями. Выделенный из нее азот встраивается в метаболиты и потом появляется уже в составе тканевых белков. Этот процесс не наблюдался у сусликов с истощенным кишечным микробиомом, что еще раз подтверждает роль бактерий.

Активнее всего включение азота из мочевины в белки происходило в конце зимы. Как правило, большинство физиологических реакций, напротив, замедляются к выходу из спячки. Однако поддержание этого процесса позволяет сусликам просыпаться в хорошей физической форме, что крайне важно, так как сезон размножения у них начинается сразу после спячки.

Открытие актуально не только для космических полетов. Более 805 миллионов человек по всему миру страдают от недоедания и истощения мышц. Снижение мышечной массы на 30-50% наблюдается и у пожилых людей. Поэтому результаты работы помогут в разработке новых способов улучшения здоровья людей, которые по тем или иным причинам столкнулись со снижением мышечной массы. Один из вариантов — создание таблеток, содержащих необходимые для переработки мочевины бактерии.