Зимующие белки подсказали, как помочь космонавтам во время их путешествий

Зимой, когда медведи и белки впадают в спячку, они перестают есть и проживают до весны только благодаря запасам жира, накопленным в теле. Казалось бы, такое продолжительное голодание и бездеятельность должны значительно снизить массу и функцию мышц, но зимоспящих не постигает такая участь. До недавних пор этот процесс оставался для ученых загадкой. Однако в исследовании, опубликованном в журнале Science, биолог из Университета Монреаля раскрыл тайну сохранения мышечной массы после спячки. Его выводы могут иметь значение, прежде всего, для будущего космических путешествий.

Биолог Мэтью Риган изучил североамериканских белок и подтвердил теорию про азот мочевины, восходящую к 1980-м годам.

Теория утверждает, что гибернаторы — животные, впадающие в зимнюю спячку, — используют метаболический трюк: они позволяют кишечным микробам перерабатывать азот, присутствующий в мочевине, соединении, которое обычно выделяется с мочой. Это помогает создавать новые тканевые белки́.

Ученый проводил эксперименты на протяжении трех сезонов: летом, когда бе́лки были активны; ранней зимой, когда после месяца голода они впадали в спячку; и поздней зимой, когда бе́лки отправлялись спать после четырех месяцев голода. На каждом этапе процесса нашлись явные доказательства утилизации азота мочевины бе́лками с неповрежденным кишечным микробиомом.

Риган и его команда пришли к важному выводу, что и белка, и ее микробы извлекают выгоду из утилизации азота мочевины. Это превращает процесс в настоящий симбиоз.

По словам биолога, наблюдения за бе́лками помогут астронавтам свести к минимуму проблемы с потерей мышечной массы во время полетов в космос. Потери вызываются подавлением синтеза белка в условиях микрогравитации, которые они пытаются уменьшить с помощью интенсивных упражнений.

Если найти способ усилить процессы синтеза мышечного белка у астронавтов, используя утилизацию азота мочевины, ученые смогут добиться улучшения здоровья мышц во время длительных путешествий в глубокий космос.

Весной бе́лки выходят из спячки в хорошей форме. Это важный для животных момент, поскольку единственный в году брачный сезон, который предполагает большую активность, наступает сразу же после спячки. Другими словами, функция мышечной ткани также определяет успех брачного сезона.

Сотни миллионов людей во всем мире страдают от истощения мышц в результате различных болезней. К примеру, в Канаде распространена саркопения, которая приводит к снижению массы скелетных мышц на 30-50% в возрасте от 40 до 80 лет.

Помимо выгоды для здоровья астронавтов, открытие Ригана может помочь пожилым людям уже здесь и сейчас. Механизмы, которые естественным образом развились у животных для поддержания белкового баланса в ситуации с ограниченным содержанием азота, помогут в разработке стратегий для улучшения здоровья других животных, включая людей. Одно из решений — разработка пре- или пробиотических таблеток, которые люди могли бы принимать для улучшения микробиома кишечника, подобно тому, как это происходит у зимующих белок.

Тем не менее ученые подмечают, что, пусть все эти идеи теоретически возможны, они далеки от реализации. Требуется много дополнительной работы, чтобы безопасно и эффективно перевести этот естественный механизм на людей. По словам Ригана, необходимое оборудование уже есть. Осталось просто оптимизировать его.

━━━━━

Анастасия Дегтярева