用从冬眠的熊获得的血浆处理肌肉细胞刺激了它们的活动和生长,尽管生物学家还不能确定是哪种蛋白质触发了这些过程。
日本生物学家已经证明,从冬眠的熊身上提取的血浆可以增强人体肌肉细胞的新陈代谢,而在正常时期采集的血浆则没有这种作用。科学家们怀疑,在冬眠期间积累的某种蛋白质会阻止导致肌肉组织退化和萎缩的过程。然而,到目前为止,还无法分离出这种“活性物质”。广岛大学的科学家在PLOSONE杂志上发表的一篇文章中写到了这一点。
熊的冬眠期持续5-7个月,而在这段时间里,这些巨大的动物不喝水、不吃东西或移动。然而,随着高温的到来,它们会爬出巢穴并立即去寻找食物。相比之下,在人类中,肌肉退化早在三周不动时就开始了,长时间缺乏活动会导致肥胖、糖尿病和其他严重健康问题的发展。另一方面,熊在冬季冬眠期间保持健康的新陈代谢和良好的肌肉状况,尽管速度急剧减慢。
事实上,在大多数哺乳动物中,骨骼肌遵循“使用它或松开它”的规则。这使身体能够灵活地适应外部条件:没有负荷的肌肉会迅速变弱,而那些经常紧张的肌肉反而会发展。这种效应与相反的生物机制之间的持续竞争有关,其中一种刺激肌肉组织的破坏,另一种刺激其合成。
冬眠的动物不遵循“使用它或失去它”的规则,即使长时间不使用它也能够保留肌肉。这是如何发生的仍然很大程度上未知。这种保护的工具之一可能是尚未确定的蛋白质,它们在血液中循环并适当地影响肌肉组织的破坏和生产。宫崎骏教授团队进行的新实验也证实了这一点。
生物学家从冬眠的日本黑熊身上采集血液并从细胞中纯化,得到富含蛋白质和其他分子的血浆。用“体外”生长的人类肌肉细胞培养物对其进行处理,几个小时后,它们的活性显着增加。与此同时,在正常夏季活动期间,用从熊身上获得的血浆处理的相同细胞继续像以前一样生长。
科学家将熊血浆在冬眠中的积极作用归因于MuRF1蛋白合成的减少,这会引发肌肉萎缩的机制。反过来,这可能与Akt/FOXO3信号通路的激活有关,后者可刺激细胞代谢。然而,目前还无法进一步追踪该链并确定触发这些过程的特定血浆蛋白。
“我们发现,在冬眠期间,熊的血浆中有一种因子可以刺激人体肌肉细胞的新陈代谢,从而维持肌肉质量的保存,”宫崎骏说。“如果我们识别它并找出即使不运动也能保存冬眠动物肌肉的未知机制,那么我们就可以为人类制定有效的康复策略,并在未来不再遭受行动不便的痛苦。”