Суслики, насчитывающие тринадцать полос и живущие на равнинах Северной Америки, впадают в спячку на срок от шести до восьми месяцев, не запасая ни еды, ни воды. Ученые из Йельского университета (США) выяснили механизм этой уникальной способности: животные подавляют потребность в жидкости, уменьшая активность нейронов в определенных участках мозга. Полученные данные могут пригодиться в разработке методов лечения некоторых болезней и, возможно, в подготовке к длительным космическим миссиям.
Для выживания в сложных условиях многие млекопитающие, грызуны и некоторые виды приматов используют зимнюю спячку. Этот адаптивный механизм приводит к снижению скорости метаболизма и замедлению других жизненных функций организма. В большинстве случаев млекопитающие периодически просыпаются, чтобы восстановить водный баланс, в то время как тринадцатиполосые суслики (Ictidomys tridecemlineatus) проводят зиму в своих норах, не испытывая жажды. До недавнего времени ученые не знали, каким образом это возможно.
Теперь исследовательская группа под руководством Мадлен Джанкинс (Madeleine S. Junkins) установила, что объяснение заключается в структурах мозга, которые регулируют баланс жидкости и электролитов, а именно в циркумвентрикулярных органах мозга — комплексах, находящихся на границах третьего желудочка и обеспечивающих взаимодействие между нервной и сосудистой системами.
Результаты работы, представленной в журнале Science, данные результаты свидетельствуют о наличии специфического механизма в головном мозге животных, который блокирует передачу сигналов жажды к областям, отвечающим за восприятие жажды.
Ранее ученые обнаружили, в спячке концентрация ионов в крови сусликов остается практически такой же, как у активных животных, что способствует сохранению воды и перераспределению ионов в области тела, где они не будут попадать в кровоток.
Чтобы разгадать тайну способности тринадцатиполосных сусликов не испытывать жажды, исследователи проанализировали активность их нервных клеток, экспрессию белков в мозге и реакцию нейронов на гормоны, провоцирующие жажду. Существа отказывались от воды сразу после пробуждения от спячки или во время коротких периодов бодрствования, демонстрируя полное отсутствие интереса к жидкости. Однако, при повторном предложении, животные все же приняли воду.
Анализ показал, что участки мозга, контролирующие водно-электролитный баланс и выработку гормонов у животных, сохраняли прежний уровень активности во время спячки, аналогичный таковому у бодрствующих грызунов. При этом отдельные гормоны проявляли антидиуретическую функцию, способствуя удержанию воды в организме.
Замечено, что активность нейронов в исследованных областях значительно уменьшалась. Это говорит о том, что сигналы, указывающие на жажду, не достигали соответствующих участков мозга, несмотря на наличие гормональных и физиологических признаков обезвоживания. Специалистам пока не удалось до конца выяснить, как работает этот механизм, и они намерены продолжить исследования.
Полученные результаты, по мнению авторов научной работы, имеют большое значение для углубления знаний о физиологии спячки у животных. Изучение механизмов контроля жажды и водно-солевого баланса у этих животных может способствовать созданию инновационных подходов к терапии нарушений водно-солевого обмена у людей, а также повысить эффективность при длительных хирургических вмешательствах.
Изучение механизмов, позволяющих млекопитающим впадать в спячку при значительно сниженной температуре тела (например, у тринадцатиполосых сусликов, у которых она может достигать нескольких градусов мороза), может способствовать созданию технологий, необходимых для индуцирования гибернации у человека во время продолжительных космических путешествий. Это позволяет значительно углубить знания о том, как мозг управляет важнейшими функциями, обеспечивающими выживание в условиях экстремальных температур.