Суслики, которые живут на севере Евразии и Северной Америке, могут пережить суровые зимы и холода, оставаясь без еды в течение восьми месяцев. Большую часть времени они проводят в спячке и «существуют на грани и смерти, и мы не до конца понимаем, как это работает», – говорит Сара Райс, биохимик из Университета Аляски в Фэрбенксе. Теперь исследователи лучше понимают, что происходит в их организме в процессе этого. Питательные вещества, полученные в результате разрушения мышц, помогают животным выжить во время спячки, сообщают Райс и ее коллеги в исследовании, которое было опубликовано в журнале Nature Metabolism.
С осени до весны американские суслики (в России их зовут евражками) впадают в спячку, которая выражается в приступах глубокого оцепенения. В состоянии, близком к анабиозу, суслики дышат всего один раз в минуту, а их сердца бьются пять раз в минуту. Каждые две-три недели евражки немного пробуждаются от глубокого сна и «оживают» примерно на 12-24 часа: температура их тела повышается, животные начинают подергиваться во сне во сне, но по-прежнему не едят, не пьют и не испражняются. Чтобы контролировать химию тела животных, исследовательница «работала в темных, холодных камерах – в полной тишине – в окружении впадающих в спячку евражек», – рассказывает Райс. Периодически она аккуратно забирала кровь из трубки, вставленной в их кровеносные сосуды. Во время спячки сусликов Райс и ее команда заметили химический сигнал, показывающий, что скелетные мышцы животных медленно разрушаются. В результате этого процесса высвобождаются соединения, содержащие азот – элемент, важный для образования белков, содержащихся в мышцах. Поэтому ученые задались вопросом, накапливают ли евражки новые запасы белка во время спячки, и если да – каким образом?
Отслеживание потока азота в телах животных дало подсказки. Исследователи дали животным коктейль из химикатов, помеченных изотопами – формами элементов, имеющих разную массу. Это показало, что азот в организме сусликов превращается в аминокислоты – строительные блоки белков. Эти аминокислоты образуются в мышцах животных, а также в легких, почках и других частях тела в короткие периоды «пробуждения» между приступами оцепенения.
По словам члена команды Келли Дрю, нейрохимика из Университета Аляски в Фэрбенксе, перерабатывая питательные вещества из своих мышц, евражки поддерживают свою жизнь, а также избегают токсичных последствий разрушения мышц. В противном случае во время гибернации азот превратится в аммиак, который может достигать потенциально смертельного уровня. По ее словам, вместо этого суслики превращают азот в новые полезные молекулы. Секреты метаболизма животных во время гибернации когда-нибудь могут помочь медицине. Такие животные, как эти суслики, гораздо более устойчивы к вреду, который может возникнуть, когда органы не получают необходимый кровоток и кислород. Использование методов, подобных погружению в спячку, может оказаться полезным в тех случаях, когда замедленный метаболизм будет полезен – от рутинных хирургических операций до длительных путешествий в космос.
