На протяжении шести-восьми месяцев в году тринадцатиполосные суслики не покидают свои маленькие норки под лугами Северной Америки. Они пережидают холодный сезон в спячке — без каких-либо запасов пищи или источника воды.
Ученые из Йельского университета во главе с профессором клеточной и молекулярной физиологии и нейробиологии Еленой Грачевой выясняли, как могут эти зверьки не испытывать жажду так долго. Результаты исследования увидели свет в журнале Science.
Вода, как известно, источник жизни. Но для коричневого суслика на белом снегу она может стать причиной смертельной опасности — попытка вылезти, чтобы попить, может оказаться роковой. «Это увеличит риск нападения хищников. Мы не знаем наверняка, но это логическое объяснение, к которому мы пришли», — говорит Грачева.
Предыдущие исследования в ее лаборатории показали, что концентрация ионов натрия в крови спящих сусликов примерно та же, что у бодрствующих, а область мозга, вырабатывающая подавляющие мочеиспускание гормоны, остается активной, несмотря на низкую температуру тела.
Однако этот физиологический феномен недостаточен для убедительного объяснения отсутствия жажды. Другие вызывающие ее сигналы, связанные, в частности, с сокращением объема кровотока, должны, по идее, требовать жидкости. Тем не менее, когда сусликам в спячке предлагали попить — они отказались.
Конечно, их не будили. Да и спячка — это вовсе не сон в известном нам смысле. Скорее оцепенение с падением температуры тела до 2-4 °C, которое продолжается по 2-3 недели с короткими приступами активности по 1-2 дня. Во время этих пробуждений температура сусликов повышается до нормальной, но из норок они не выходят, не едят и не пьют.
Когда исследователи предлагали сусликам утолить жажду во время этих периодов, те отказались от воды, но с удовольствием отведали физраствора.
Нейробиолог Мадлен Джанкинс сравнила их со спортсменами, которые пьют Gatorade во время нагрузок — изотонический напиток. Восполнять потери жидкости при обезвоживании обычной водой опасно, так как это может привести к критическому нарушению электролитного баланса.
«Мы знаем, что аппетит к натрию и жажда возникают в разных частях мозга, и поэтому мы предсказали, что, возможно, это подавление жажды будет связано со снижением активности нейронов в [определенных] областях мозга», — говорит Джанкинс.
Для изучения этой идеи из мозга суслика извлекли нейроны, отвечающие за потребность в воде, и в чашке Петри воздействовали на них вызывающими жажду гормонами. In vitro клетки активизировались — значит, что-то происходит в мозге, чтобы подавить эту реакцию.
Предстоят годы исследований, чтобы понять, как работает эта тормозная сигнализация. Грачева призналась, что они пока не представляют, какой участок мозга нужно для этого изучать.
Но эти усилия оправданы. Понимание механизмов спячки помогло бы, например, увеличить продолжительность операций на открытом сердце, которые выполняются в состоянии индуцированной гипотермии. Выявление конкретных путей подавления и активации голода и жажды стало бы шагом в поиске клеточных или молекулярных мишеней для лекарств от анорексии. А усовершенствование контроля метаболизма или даже частичная гибернация пригодились бы покорителям дальнего космоса.
Биологи поняли, что происходит в мышцах животных во время зимней спячки — нечто неожиданное
Наука голодать. Как советским солдатам удалось выдержать 50 дней без еды в открытом море