Тринадцатиполосные суслики, обитающие на равнинах Северной Америки, зимуют от шести до восьми месяцев безо всяких запасов пищи и воды. Исследователи из Йельского университета (США) раскрыли, как работает эта необычная способность: зверьки успешно подавляют жизненно важную потребность в жидкости путем снижения нейронной активности в определенных областях мозга. Результаты могут помочь в лечении некоторых заболеваний и, возможно, в подготовке к длительным космическим путешествиям, пишет Naked Science.
Чтобы выжить в неблагоприятных условиях, многие млекопитающие, грызуны и некоторые виды приматов впадают в зимнюю спячку. Этот адаптационный механизм замедляет обмен веществ и другие жизненные процессы организма. Большинство млекопитающих время от времени просыпаются, восполняя водный баланс, а тринадцатиполосные суслики (Ictidomys tridecemlineatus) зимуют в своих норах, игнорируя жажду. До сих пор ученые не понимали, как именно им это удается.
Теперь исследовательская группа под руководством Мадлен Джанкинс (Madeleine S. Junkins) выяснила, что ответ кроется в структурах мозга, ответственных за регулирование баланса жидкости и электролитов, в частности, в циркумвентрикулярных органах мозга — структурах, расположенных по границам третьего желудочка, обеспечивающих связь между центральной нервной и кровеносной системами.
Результаты работы, представленной в журнале Science, указывают на наличие особого механизма в головном мозге животных, который предотвращает передачу сигналов жажды к областям, ответственным за ее ощущение.
Ранее ученые обнаружили, что во время спячки число ионов в крови сусликов поддерживается на уровне, близком к показателям бодрствующих грызунов, позволяя организму сохранить воду и переместить запасы ионов в части тела, где они не попадут в кровоток.
Поскольку главной загадкой была способность тринадцатиполосных сусликов игнорировать жажду, команда изучила нейронную активность, экспрессию белков в мозге и реакцию нейронов на гормоны, которые ее вызывают. При этом суслики отказывались от предложенной воды сразу после выхода из спячки (или во время коротких периодов бодрствования) и не проявляли никакого интереса к жидкости. Правда, во второй раз предложение зверьки все же приняли.
Результаты позволили установить, что области мозга животных, ответственные за баланс жидкости и электролитов в организме (и производство гормонов), оставались такими же активными во время спячки, как у бодрствующих грызунов. Более того, некоторые гормоны действовали как антидиуретики, помогая организму удерживать воду.
Однако активность нейронов в изученных областях существенно снижалась. Это означает, что сигналы о жажде не поступали к ответственным областям, несмотря на гормональные и физические признаки обезвоживания. Полностью раскрыть природу этого механизма специалисты пока не смогли и планируют продолжить исследования.
Авторы научной работы отметили, что полученные результаты имеют важное значение для лучшего понимания физиологии спячки у животных. Дальнейшее изучение способности контролировать жажду и баланс жидкости в организме этих зверьков может пригодиться для разработки новых методов лечения заболеваний, связанных с водным обменом у людей и улучшения исходов при продолжительных хирургических операциях.
Понимание того, как млекопитающие переживают спячку при сниженной температуре тела (у тринадцатиполосных сусликов она может опускаться до нескольких градусов выше нуля), также может оказаться полезным в разработке необходимых для гибернации человека технологий во время длительных космических полетов. Полученные результаты существенно расширяют понимание того, как мозг контролирует жизненно важные для выживания в экстремальных условиях функции.