У спящих медведей выделен белок, сохраняющий кости от хрупкости во время зимней спячки

Фото Rachel Cash, Flickr

Группа исследователей из университета Колорадо опубликовала научную работу, посвящённую механизму сохранения костей у чёрных медведей (барибалов) во время их зимней спячки. Практическая сторона работы, помимо чисто биологических и химических вопросов, затрагивает и проблему хрупкости костей скелета космонавтов во время их пребывания в невесомости, а также во время возможных дальних космических полётов. Известно, что в условиях микрогравитации неизбежно происходит вымывание кальция из костей, откуда он попадает в кровь, вызывая гиперкальциемию. Работа опубликована в Journal of Experimental Biology и называется «Suppressed bone remodeling in black bears conserves energy and bone mass during hibernation«.

Известно, что в состоянии спячки (гибернации) у медведей уровень их биологических процессов при снижении температуры тела на 10° уменьшается в два раза (пульс снижается с примерно 55 ударов в минуту до примерно 14 ударов). При этом после выхода из спячки, которая длится до шести месяцев, у медведей не наблюдается потерь ни в мышечной, в ни в костной массе, что неизбежно происходит с человеком при долгом отсутствии двигательной активности.

Сценарий длительного космического перелёта практически всегда подразумевает, что космонавты должны будут проводить определённое время в режиме сна. К примеру, NASA рассматривает варианты сравнительно короткого полёта на Марс астронавтов, погружённых в состояние анабиоза, как способ уменьшить расходы на поддержание жизнедеятельности человеческого организма. В 2009 году в NASA выполняли специальное исследование, в ходе которого смогли численно оценить степень потери скелетом кальция у 13 астронавтов, находившихся на орбите Земли от 4-х до 6-ти месяцев. Выяснилось, что прочность бедренных костей у них в среднем снизилась на 14%, а у некоторых этот показатель составил 20-30%, что фактически означает наличие остеопороза.

Ранее считалось, что у медведей во время гибернации происходит примерно аналогичный процесс вымывания кальция из костей. Исследователям для решения этого вопроса пришлось поймать 13 медведей как раз находившихся в состоянии сезонной спячки и взять у них образцы крови и костной ткани. После анализа проб выяснилось, что на самом деле кости медведей не теряют кальций: этот процесс подавляется усиленной выработкой особого протеина CART, концентрация которого во время спячки возрастает в 15 раз. Такая биохимическая регуляция приводит к тому, что медведи, внезапно проснувшись среди зимы, не испытывают проблем с двигательной активностью. Это исследование впервые затронуло млекопитающих, размеры которых сопоставимы с размерами человека. Подвергшихся исследованию животных исследователи отпустили, и они благополучно продолжили свою спячку дальше.