Обработка мышечных клеток плазмой, полученной у медведей в гибернации, стимулировала их активность и рост, хотя биологам так и не удалось определить, какой именно белок запускает эти процессы.
©Edmund, Flickr
Японские биологи показали, что плазма крови, полученная у медведей в спячке, усиливает метаболизм мышечных клеток человека, а плазма, забранная в обычный период, такого действия не оказывает. Ученые подозревают, что некий белок, который накапливается в период гибернации, останавливает процессы, ведущие к деградации и атрофии мышечной ткани. Однако пока выделить это «действующее вещество» не удается. Об этом ученые из Университета Хиросимы пишут в статье, опубликованной в журнале PLOS ONE.
Гибернация у медведей длится 5-7 месяцев, и все это время огромные животные не пьют, не едят и не двигаются. Однако с наступлением тепла они вылезают из берлог и тут же отправляются на поиски пищи. Для сравнения, у людей деградация мускулов начинается уже через три недели неподвижности, а нехватка активности на более долгих сроках чревата развитием ожирения, диабета и других серьезных проблем со здоровьем. Медведи же сохраняют здоровый, хотя и резко замедленный, метаболизм, и хорошее состояние мускулатуры месяцами зимней спячки.
В самом деле, у большинства млекопитающих скелетная мускулатура следует правилу «используй или потеряешь» (use it or loose it). Это позволяет организму гибко адаптироваться к внешним условиям: мышцы, которые не нагружаются, быстро ослабевают, а те, которые напрягаются регулярно, наоборот, развиваются. Такой эффект связан с постоянной конкуренцией между противоположными биологическими механизмами, один из которых стимулирует уничтожение мышечной ткани, а другой – ее синтез.
У животных, впадающих в спячку, правило «используй или потеряешь» не действует, и они способны сохранять мускулатуру, даже не используя ее значительное время. Как это происходит, до сих пор во многом остается неизвестным. Одним из инструментов такой защиты могут служить пока еще неидентифицированные белки, которые циркулируют в крови и нужным образом влияют на разрушение и производство мышечной ткани. Это подтвердили и новые эксперименты, поставленные командой профессора Мицунори Миязаки (Mitsunori Miyazaki).
Биологи забирали кровь у находящихся в гибернации японских черных медведей и очищали ее от клеток, получая плазму, полную белков и других молекул. Ею обрабатывали культуры мышечных клеток человека, которые выращивались «в пробирке», и уже через несколько часов те демонстрировали существенное увеличение активности. При этом такие же клетки, обработанные плазмой, полученной у медведей в период нормальной летней активности, продолжали расти как прежде.
Ученые объясняют положительные эффекты плазмы медведей в гибернации уменьшением синтеза белка MuRF1, который запускает механизмы мышечной атрофии. Это, в свою очередь, может быть связано с активацией сигнального пути Akt/FOXO3, который стимулирует клеточный метаболизм. Однако проследить цепочку дальше и определить конкретный белок плазмы, запускающий эти процессы, пока не удалось.
«Мы выяснили, что в период гибернации в плазме крови медведей присутствует некий фактор, который способен стимулировать метаболизм мышечных клеток человека и поддерживать сохранение массы мускулатуры, – говорит Миязаки. – Если мы его идентифицируем и выясним неизвестный механизм, благодаря которому мускулы у животных в гибернации сохраняются даже без нагрузок, то сможем разработать эффективные стратегии реабилитации для людей и перестанем страдать от нехватки подвижности в будущем».
