Тринадцатиполосные суслики, живущие на равнинах Северной Америки, зимуют шесть до восьми месяцев без запасов пищи и воды. Учёные из Йельского университета выяснили механизм этой способности: животные подавляют потребность в воде, снижая активность нейронов в определённых областях мозга. Эти результаты могут быть полезны для лечения некоторых заболеваний и подготовки к длительным космическим полётам.
В условиях холода многие млекопитающие, грызуны и отдельные виды приматов впадают в зимнюю спячку. Механизм адаптации замедляет обмен веществ и другие процессы жизнедеятельности. Большинство млекопитающих время от времени просыпаются для восполнения запасов воды, а тринадцатиполосные суслики (Ictidomys tridecemlineatus) проводят зиму в норах, не испытывая жажды. Как им удаётся это делать до сих пор остаётся загадкой для учёных.
Группа исследователей под руководством Мадлен С. Джанкинс обнаружила, что причина кроется в структурах мозга, отвечающих за баланс жидкости и электролитов. циркумвентрикулярных органах мозгаСтруктуры, находящиеся по краям третьего желудочка, связывают центральную нервную и кровеносную системы.
Результаты работы, представленной в журнале ScienceСуществующий механизм в головном мозге животных блокирует передачу сигналов жажды в зоны, отвечающие за ее восприятие.
Ранее ученые обнаружилиВо время зимней спячки количество ионов в крови сусликов остается близким к уровню у бодрствующих грызунов. Это позволяет организму сохранять воду и перемещать запасы ионов в отделы тела, недоступные кровотоку.
Исследователи изучили нейронную активность, экспрессию белков в мозге и реакцию нейронов на гормоны, вызывающие жажду, поскольку главная загадка заключалась в способности тринадцатиполосных сусликов игнорировать ее. После выхода из спячки (или во время коротких периодов бодрствования) суслики отказывались от предложенной воды и не проявляли к ней интереса. Второй раз предложение они приняли.
Эксперименты показали, что у дремавших грызунов участки мозга, отвечающие за баланс жидкости и электролитов, а также гормональную активность, функционировали так же активно, как и у бодрствующих. Вместе с тем, некоторые гормоны выполняли роль антидиуретиков, способствуя удержанию воды организмом.
Активность нейронов в исследованных областях заметно снижалась. Это указывает на то, что сигналы о жажде не доходили до ответственных участков, хотя присутствовали гормональные и физические признаки обезвоживания. Специалисты пока не смогли полностью определить природу этого механизма и собираются продолжить исследования.
Результаты исследования важны для более глубокого понимания физиологии спячки у животных. Изучение способности регулировать жажду и водный баланс может помочь в разработке новых методов лечения заболеваний, связанных с водным обменом у людей, а также улучшить исходы после длительных хирургических операций.
Изучение спячки у млекопитающих при пониженной температуре тела (у тринадцатиполосных сусликов она может опускаться до нескольких градусов выше нуля) может быть полезным для разработки технологий гибернации человека во время длительных космических полетов. Полученные результаты существенно расширяют понимание, как мозг контролирует жизненно важные функции в экстремальных условиях.