Бурые медведи каждую зиму ставят перед учеными сложную задачу. Они проводят до шести месяцев в берлоге, практически не двигаясь. Они ничего не едят и не пьют. Но когда приходит весна и снег тает, звери выходят наружу подтянутыми и сильными. Для человека такой срок неподвижности оборачивается катастрофой. Даже несколько недель в больничной палате после тяжелой операции приводят к слабости. Мышцы теряют объем и силу. Пожилые люди и пациенты с хроническими болезнями после долгого лежания часто уже не могут вернуться к полноценной жизни. Как медведям удается обмануть законы физиологии? Группа ученых решила найти ответ на этот вопрос. Результаты их работы, опубликованные в журнале Acta Physiologica, показывают: дело в том, как устроены энергостанции наших клеток — митохондрии. Ранее мы писали, как на Аляске выбрали самого упитанного медведя.
Чтобы двигаться, дышать и просто жить, нашим мышцам нужна энергия. Ее производят митохондрии. Они перерабатывают питательные вещества в топливо. У человека, который долго лежит без движения, количество таких энергостанций сокращается. Те, что остаются, работают все хуже. Энергии становится мало, мышцы слабеют, и вернуть им былую форму очень трудно.
Зимой в клетках медведей тоже становится меньше митохондрий. Но те, что выживают, начинают трудиться гораздо эффективнее. Организм зверя не дает энергосистеме разрушиться, а перенастраивает ее. Он убирает все лишнее и оптимизирует работу.
Исследование показало, что медведи меняют схему получения энергии. Они переключаются на запасные пути, которые отлично функционируют при низкой температуре тела. Зимой их организм в основном сжигает жиры, накопленные с лета. Но при этом звери сохраняют способность использовать и углеводы, если потребуется. Такая гибкость помогает клеткам оставаться в тонусе.
Температура здесь играет ключевую роль. Когда медведь засыпает, его тело остывает, все химические процессы замедляются. Мышцы не сопротивляются этим переменам, а подстраиваются. Митохондрии меняют свою структуру так, чтобы работать в новых, «холодных» условиях. Это похоже на естественную систему защиты, которая не дает клеткам ломаться от долгого простоя.
Чтобы понять это, ученым пришлось отправиться в леса Швеции. Зимой они выслеживали медведей в берлогах, спрятанных под глубокими сугробами. Вместе с опытными ветеринарами и зоологами исследователи осторожно будили животных, чтобы взять крошечные образцы мышечной ткани. Летом работа была даже опаснее. Сытые и активные медведи бродили по огромной территории. Чтобы найти их, ученые поднимались в небо на вертолетах. С воздуха они высматривали зверей, аккуратно усыпляли их на время, брали пробы и отпускали, когда те приходили в себя. Все образцы нужно было изучить мгновенно. Главный метод исследования работает только со свежими тканями. Он позволяет в реальном времени увидеть, насколько хорошо митохондрии вырабатывают энергию.
Сравнение зимних и летних образцов дало четкую картину. В спячке митохондрий становится меньше, но они работают как часы. Медведи не теряют силу, потому что их организм перестраивает энергообмен, оставляет себе выбор топлива и защищает клетки от повреждений.
Эти выводы важны не только для биологов, изучающих дикую природу. Потеря мышечной массы — бич современной медицины. Пожилые люди, прикованные к постели больные, пациенты после травм — все они сталкиваются с атрофией. Вернуть мышцам силу невероятно сложно. Слабость ведет к падениям, инвалидности и потере самостоятельности.
Сейчас врачи предлагают только два пути: диета и физкультура. Но как заставить тяжелобольного человека делать зарядку? Медведи подсказывают, что можно действовать иначе. Если понять, как заставить наши митохондрии работать в «зимнем» режиме — эффективно и экономно, — можно создать лекарства, которые сохранят мышцы людей из группы риска. У этого открытия есть и космическое будущее. Астронавты на орбите быстро теряют форму. Для долгих перелетов, например, на Марс, нужно научиться поддерживать их тело без тренажеров, которые занимают место и вес.
Биологи: медведи, живущие рядом с деревнями, эволюционировали
Дикие животные боятся не всех людей: биологи выявили закономерности
Читайте «Мою Планету» в Telegram