К другим планетам. Найден способ пережить долгий космический полет
https://ria.ru/20200915/anabioz-1577227467.html
К другим планетам. Найден способ пережить долгий космический полет
К другим планетам. Найден способ пережить долгий космический полет
В отличие от некоторых животных человек не умеет впадать в спячку и замедлять метаболизм. Однако это пригодилось бы для срочных хирургических операций или,… РИА Новости, 15.09.2020
2020-09-15T08:00
2020-09-15T08:00
2020-09-15T10:39
наука
биология
фонд перспективных исследований
здоровье
российская академия наук
сша
/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content
/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content
https://cdn25.img.ria.ru/images/151690/19/1516901914_0:3:1036:586_1920x0_80_0_0_82ba6068ddf80d2652ccb738deff751b.jpg
МОСКВА, 15 сен — РИА Новости, Альфия Еникеева. В отличие от некоторых животных человек не умеет впадать в спячку и замедлять метаболизм. Однако это пригодилось бы для срочных хирургических операций или, например, когда надо спасти рабочих, заблокированных в шахте. Кроме того, без анабиоза немыслимы будущие межпланетные путешествия. В конце прошлого года ученые ввели в такое состояние пациента с огнестрельным ранением живота. Он выжил. РИА Новости разбирается, сколько времени можно провести в искусственной спячке и есть ли у этого неприятные последствия. Заснуть, чтобы выжитьВ 2003 году после нескольких безуспешных попыток исследователи из Питтсбургского университета (США) наконец погрузили собак в гибернацию — так по-научному называется зимняя спячка. Для этого всю их кровь заменили холодным физраствором, из-за чего температура тела упала до десяти градусов Цельсия. Так 27 животных провели два часа, а после возвращения крови в организм и пробуждения у них не зафиксировали никаких повреждений мозга. Три года спустя похожий эксперимент организовали специалисты Мэрилендского университета и Гарвардской медицинской школы (США).
Они сначала смоделировали ситуацию тяжелой травмы — повредили артерии у 40 подопытных свиней. А затем, когда те потеряли половину крови, некоторым животным заменили оставшуюся холодным физраствором, из-за чего температура тела уменьшилась до десяти градусов Цельсия. После этого зашили поврежденные сосуды и вернули кровь на место. В результате выжили только те свиньи, которые побывали в гибернации. Более того, в дальнейшем у них не было проблем со здоровьем и обучаемостью. А вот их сородичи с нормальной температурой тела операцию не пережили. Пуля дура, хирург молодецС человеком такое проделали только в прошлом году, хотя разрешение на процедуру медики из Мэрилендского университета под руководством Самюэля Тишермана получили еще в 2014-м. Речь шла об анабиозе пациента с тяжелой травмой и остановкой сердца, потерявшего половину крови. Обычно шансы выжить у таких больных невысокие — не более пяти процентов, однако исследователи предполагали, что, если пациента успеть охладить до десяти градусов за 15 минут, метаболические процессы в организме замедлятся, а значит, клетки получат возможность выжить без кислорода. Дело в том, что при нормальной температуре — около 37 градусов Цельсия — клеткам необходимо бесперебойное снабжение кислородом. Как только сердце останавливается, а кровь перестает переносить кислород, у мозга есть не более пяти минут, чтобы выйти из этого состояния без потерь. После этого начинаются необратимые изменения. Резкое охлаждение тела может замедлить или даже приостановить химические реакции в клетках, и кислорода им потребуется меньше. Тогда клетки, в том числе и нейроны, проживут несколько часов, и у хирургов появится дополнительное время на сложную операцию. Так и вышло. Пациента, чье имя не называется, доставили в университетскую клинику с огнестрельным ранением брюшной полости и большой кровопотерей. Как и предполагалось, после замены крови холодным солевым раствором температура тела упала до десяти градусов и все процессы в организме замедлились.
Мозговая деятельность практически отсутствовала. В таком состоянии — близком к клинической смерти — пациента отсоединили от системы охлаждения и поместили на операционный стол, где хирурги за два часа устранили причину острой кровопотери. Затем снова заместили физраствор кровью, восстановили обычную температуру тела и запустили сердце. В результате человек выжил, и пока когнитивных нарушений врачи у него не зафиксировали. Как отмечают ученые, в рамках исследования они сравнят результаты лечения десяти человек по этой методике и людей, которые попали в аналогичную ситуацию, но подобной помощи не получили. Итоги обещают сообщить к концу 2020 года. Руководитель исследования профессор Высшей школы медицины Мэрилендского университета Самюэль Тишерман отказывается говорить о том, сколько человек выжили после применения методики. Но уточняет, что все они находились в анабиозе не более двух часов, а также подчеркивает: его эксперименты не имеют никакого отношения к перспективе дальних космических полетов. К далеким планетамПолноценная гибернация в полете — пока вопрос очень отдаленного будущего. Национальные космические агентства больше интересуются исследованиями способов введения космонавтов и астронавтов в состояние, близкое к оцепенению, когда метаболизм замедляется на длительное время, но мозг продолжает функционировать. Это называют гипобиозом. Ученые рассчитывали на опиоидоподобное вещество HIT (hibernation induction trigger). В 2006 году его выделили из крови животных, находящихся в спячке. Однако на тех, кто зиму проводит в активном состоянии, HIT не действовал так, как ожидалось. Они поддерживали активный образ жизни, а вот их внутренние органы получили дополнительную защиту от повреждений. Примерно в то же время ученым Вашингтонского университета удалось ввести в шестичасовую гибернацию мышей, которые в природных условиях никогда не впадают в спячку. Грызунов заставили дышать воздухом с сероводородом, и температура тела снизилась до 13 градусов, а обмен веществ замедлился в десять раз.
С более крупными млекопитающими подобный эксперимент провалился. При низких дозах они не впадали в спячку, при более высоких — погибали. В 2015-м в Институте биофизики клетки РАН при поддержке Фонда перспективных исследований пытались ввести в гипобиоз крыс, которые зимой не впадают в спячку. Животным давали специальный препарат на основе ксенона в двух вариантах — в виде газовой смеси и таблеток. В результате грызуны оцепенели почти на семь суток. Сердцебиение уменьшилось в два-четыре раза, а температура тела снизилась на семь-восемь градусов. После того как крысам переставали давать препарат, они самопроизвольно восстанавливались в течение 10-15 часов. Похожих результатов на крысах в этом году добились американские и японские ученые. Они воздействовали на Q-нейроны — группу нервных клеток в гипоталамусе, которая, судя по всему, запускает спячку. Животные впадали в гипобиоз на двое суток. Когда же пробуждались, вели себя так же, как и прежде. Никаких повреждений внутренних органов у них не зафиксировали.Сработают ли эти способы на людях, пока не ясно. Но в любом случае человеку во время гибернации надо будет периодически просыпаться, отмечают специалисты. Ведь у животных, впадающих в спячку, периоды низкого метаболизма сменяются обычным сном, когда повышаются температура и активность мозга. На это тратится до 90 процентов всей энергии, необходимой для зимовки, а значит, это важно для организма.
https://ria.ru/20191121/1561186632.html
https://ria.ru/20170420/1492711489.html
https://ria.ru/20190911/1558552256.html
сша
РИА Новости
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
2020
РИА Новости
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
Новости
ru-RU
https://ria.ru/docs/about/copyright.html
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.
xn--p1ai/
РИА Новости
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
https://cdn21.img.ria.ru/images/151690/19/1516901914_127:0:911:588_1920x0_80_0_0_61f4288ce03758321f15dd5feb02656d.jpgРИА Новости
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
РИА Новости
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
биология, фонд перспективных исследований, здоровье, российская академия наук, сша
МОСКВА, 15 сен — РИА Новости, Альфия Еникеева. В отличие от некоторых животных человек не умеет впадать в спячку и замедлять метаболизм. Однако это пригодилось бы для срочных хирургических операций или, например, когда надо спасти рабочих, заблокированных в шахте. Кроме того, без анабиоза немыслимы будущие межпланетные путешествия. В конце прошлого года ученые ввели в такое состояние пациента с огнестрельным ранением живота. Он выжил. РИА Новости разбирается, сколько времени можно провести в искусственной спячке и есть ли у этого неприятные последствия.
Заснуть, чтобы выжить
В 2003 году после нескольких безуспешных попыток исследователи из Питтсбургского университета (США) наконец погрузили собак в гибернацию — так по-научному называется зимняя спячка. Для этого всю их кровь заменили холодным физраствором, из-за чего температура тела упала до десяти градусов Цельсия. Так 27 животных провели два часа, а после возвращения крови в организм и пробуждения у них не зафиксировали никаких повреждений мозга. Три года спустя похожий эксперимент организовали специалисты Мэрилендского университета и Гарвардской медицинской школы (США). Они сначала смоделировали ситуацию тяжелой травмы — повредили артерии у 40 подопытных свиней. А затем, когда те потеряли половину крови, некоторым животным заменили оставшуюся холодным физраствором, из-за чего температура тела уменьшилась до десяти градусов Цельсия.
После этого зашили поврежденные сосуды и вернули кровь на место.В результате выжили только те свиньи, которые побывали в гибернации. Более того, в дальнейшем у них не было проблем со здоровьем и обучаемостью. А вот их сородичи с нормальной температурой тела операцию не пережили.
Пуля дура, хирург молодец
С человеком такое проделали только в прошлом году, хотя разрешение на процедуру медики из Мэрилендского университета под руководством Самюэля Тишермана получили еще в 2014-м. Речь шла об анабиозе пациента с тяжелой травмой и остановкой сердца, потерявшего половину крови. Обычно шансы выжить у таких больных невысокие — не более пяти процентов, однако исследователи предполагали, что, если пациента успеть охладить до десяти градусов за 15 минут, метаболические процессы в организме замедлятся, а значит, клетки получат возможность выжить без кислорода.Дело в том, что при нормальной температуре — около 37 градусов Цельсия — клеткам необходимо бесперебойное снабжение кислородом. Как только сердце останавливается, а кровь перестает переносить кислород, у мозга есть не более пяти минут, чтобы выйти из этого состояния без потерь. После этого начинаются необратимые изменения. Резкое охлаждение тела может замедлить или даже приостановить химические реакции в клетках, и кислорода им потребуется меньше. Тогда клетки, в том числе и нейроны, проживут несколько часов, и у хирургов появится дополнительное время на сложную операцию.
21 ноября 2019, 04:35НаукаВрачи впервые ввели человека в состояние анабиозаТак и вышло. Пациента, чье имя не называется, доставили в университетскую клинику с огнестрельным ранением брюшной полости и большой кровопотерей. Как и предполагалось, после замены крови холодным солевым раствором температура тела упала до десяти градусов и все процессы в организме замедлились. Мозговая деятельность практически отсутствовала. В таком состоянии — близком к клинической смерти — пациента отсоединили от системы охлаждения и поместили на операционный стол, где хирурги за два часа устранили причину острой кровопотери.
Затем снова заместили физраствор кровью, восстановили обычную температуру тела и запустили сердце. В результате человек выжил, и пока когнитивных нарушений врачи у него не зафиксировали.
Как отмечают ученые, в рамках исследования они сравнят результаты лечения десяти человек по этой методике и людей, которые попали в аналогичную ситуацию, но подобной помощи не получили. Итоги обещают сообщить к концу 2020 года.
Руководитель исследования профессор Высшей школы медицины Мэрилендского университета Самюэль Тишерман отказывается говорить о том, сколько человек выжили после применения методики. Но уточняет, что все они находились в анабиозе не более двух часов, а также подчеркивает: его эксперименты не имеют никакого отношения к перспективе дальних космических полетов.
К далеким планетам
Полноценная гибернация в полете — пока вопрос очень отдаленного будущего. Национальные космические агентства больше интересуются исследованиями способов введения космонавтов и астронавтов в состояние, близкое к оцепенению, когда метаболизм замедляется на длительное время, но мозг продолжает функционировать. Это называют гипобиозом. Ученые рассчитывали на опиоидоподобное вещество HIT (hibernation induction trigger). В 2006 году его выделили из крови животных, находящихся в спячке. Однако на тех, кто зиму проводит в активном состоянии, HIT не действовал так, как ожидалось. Они поддерживали активный образ жизни, а вот их внутренние органы получили дополнительную защиту от повреждений. Примерно в то же время ученым Вашингтонского университета удалось ввести в шестичасовую гибернацию мышей, которые в природных условиях никогда не впадают в спячку. Грызунов заставили дышать воздухом с сероводородом, и температура тела снизилась до 13 градусов, а обмен веществ замедлился в десять раз. С более крупными млекопитающими подобный эксперимент провалился. При низких дозах они не впадали в спячку, при более высоких — погибали. 20 апреля 2017, 21:30НаукаГолые землекопы могут жить 20 минут без кислорода, превращаясь в «растения»В 2015-м в Институте биофизики клетки РАН при поддержке Фонда перспективных исследований пытались ввести в гипобиоз крыс, которые зимой не впадают в спячку.
Животным давали специальный препарат на основе ксенона в двух вариантах — в виде газовой смеси и таблеток.В результате грызуны оцепенели почти на семь суток. Сердцебиение уменьшилось в два-четыре раза, а температура тела снизилась на семь-восемь градусов. После того как крысам переставали давать препарат, они самопроизвольно восстанавливались в течение 10-15 часов.
11 сентября 2019, 06:50
На Сахалине реанимировали пациента, у которого 25 минут не билось сердцеПохожих результатов на крысах в этом году добились американские и японские ученые. Они воздействовали на Q-нейроны — группу нервных клеток в гипоталамусе, которая, судя по всему, запускает спячку. Животные впадали в гипобиоз на двое суток. Когда же пробуждались, вели себя так же, как и прежде. Никаких повреждений внутренних органов у них не зафиксировали.Сработают ли эти способы на людях, пока не ясно. Но в любом случае человеку во время гибернации надо будет периодически просыпаться, отмечают специалисты. Ведь у животных, впадающих в спячку, периоды низкого метаболизма сменяются обычным сном, когда повышаются температура и активность мозга. На это тратится до 90 процентов всей энергии, необходимой для зимовки, а значит, это важно для организма.«Вечером мы погрузимся в спячку». Скоро ли ученые научатся вводить человека в состояние искусственной гибернации
ехнология погружения человека в состояние искусственной спячки очень пригодится для будущих межпланетных перелетов, с ее помощью можно было бы спасать заблокированных в шахтах горняков и терпящих бедствие подводников. Разработку такой технологии поддерживает Фонд перспективных исследований (ФПИ), в рамках этого проекта ученые с помощью препарата на основе ксенона продержали крыс в искусственной гибернации в течение семи дней. N + 1 уже писал о планах ФПИ по поводу разработки методик жидкостного дыхания.. Теперь мы решили разобраться в том, насколько реалистичны мечты о гибернации человека и что это на самом деле такое — спячка.
В кино и литературе анабиоз и подобные ему состояния — совершенно рутинное явление. Белоснежка впадает в спячку, съев отравленное яблоко, Фрай из Футурамы проводит в криогенной камере тысячу лет, а люди будущего совершают межзвездные перелеты, коротая время в гибернации — иногда по сотне лет, как герои «Пассажиров». В реальности, несмотря на то, что многие виды животных действительно обладают способностью к гибернации, создать такое состояние для человека искусственным путем — совсем не простая задача.
Множество терминов, относящихся к состояниям замедленного метаболизма — анабиоз, оцепенение, спячка, гибернация, торпор, диапауза, сопор — можно разделить на две большие категории: анабиоз и гипобиоз.
Слово «анабиоз» означает «возвращение к жизни», и это самое сильное замедление метаболизма, на которое способен живой организм. Лучше всего переживать неблагоприятные, смертельные для других организмов условия могут споры бактерий и цисты простейших, а также знаменитые своей поразительной живучестью тихоходки. В состоянии анабиоза эти мельчайшие организмы способны выдерживать экстремальные охлаждения до -217 градусов Цельсия, кипячение в течение нескольких часов, облучение и даже пребывание в открытом космосе.
Для более сложных организмов подобная «полная остановка» метаболизма невозможна, но в природе встречается много вариаций его замедления. Одна из них, оцепенение, встречается у пойкилотермных (холоднокровных, не поддерживающих постоянную температуру тела) животных — рептилий, земноводных, рыб, насекомых. Во время зимнего оцепенения температура их тела может опускаться ниже нуля. Животные, готовящиеся промерзнуть до костей, накапливают в клетках криопротекторные вещества — например, глицерин или сахарозу, чтобы защитить их от повреждений кристаллами льда.
Особый вид оцепенения, описанный очень подробно для насекомых, — диапауза — может наступать на любом этапе развития организма (онтогенеза), при этом развитие останавливается и откладывается до лучших времен.
Эти и другие формы пониженной функциональной активности, такие как спячка или гипотермия, объединяются термином гипобиоз. Он может быть как естественным — в виде адаптивного механизма, позволяющего организму подстраиваться под меняющиеся условия окружающей среды, так и искусственным.
Как спят теплокровные?
Гомойотермные — теплокровные — животные впадают в спячку, чтобы переждать неблагоприятные условия. Зимняя спячка (гибернация) помогает переждать холода и недостаток пищи, а летняя (эстивация) — жару и засуху. Впадая в спячку, гомойотермные животные фактически теряют на время способность поддерживать температуру тела, поэтому их еще называют гетеротермными, поскольку иногда они теплокровные, а иногда нет.
Во время спячки замедляется дыхание, сердцебиение и нервная деятельность, а температура тела снижается. В спячку впадают некоторые грызуны, насекомоядные, летучие мыши, медведи и даже птицы. Считалось, что приматы не впадают в спячку, пока в 2004 году не выяснилось, что толстохвостый лемур (Cheirogaleus medius) семь месяцев в году проводит в спячке, спрятавшись в дупло, чтобы пережить жаркий сезон на Мадагаскаре.
У разных животных продолжительность спячки может сильно различаться: желтый суслик (Spermophilus fulvus) спит около девяти месяцев, а колибри (Eulampis jugularis) — всего сутки; у бурого медведя температура тела падает до 31 градуса Цельсия, а у земляных белок рода Xerus до -2.
Важно понимать, что спячка — это не глубокий сон, а совершенно другой физиологический процесс. Более того, у большинства животных периоды низкого метаболизма (torpor) во время спячки каждую неделю или две сменяются периодами обычного сна — при этом у них повышается температура и изменяется активность мозга. На эти периодические «пробуждения» тратится до 90 процентов всей энергии, затрачиваемой на спячку, а значит, они очень важны для организма.
Спячка также не является комой. Сильное патологическое торможение работы центральной нервной системы во время комы вызывает нарушение согласованности работы всех систем организма, пульс может как учащаться, так и замедляться, нарушения кровообращения мозга могут вызвать необратимые изменения.
Как спят суслики?
Спячка у суслика начинается с подготовки: зверьки накапливают подкожный жир, в частности бурый — особый тип жировой ткани, клетки которой богаты митохондриями. Такая ткань способна выделять огромное количество тепла, и именно она помогает разогреть тело, и в первую очередь сердце, во время периодических пробуждений и выхода из спячки. Бурый жир есть не только у сусликов и других зимоспящих видов, но и у людей. Особенно хорошо он развит у человеческих младенцев — бурый жир компенсирует недостаточно развитую терморегуляционную систему новорожденных и позволяет им переносить холод лучше взрослых (и лучше, чем кажется взрослым).
Суслики также делают себе глубокую зимовочную нору — это безопасное место для спячки (hibernaculum), где температура гораздо выше и более стабильна, чем на улице. Процесс засыпания регулируется гипоталамо-гипофизарной системой, запускающей каскад гормональных изменений, в том числе снижение выработки тироксина, регулирующего поддержание температуры тела.
Еще одним пусковым механизмом спячки сусликов являются изменения клеточного метаболизма и экспрессии генов. Митохондриальная активность в клетках резко снижается, поскольку основными источниками энергии вместо углеводов становятсялипиды. Также происходит снижение скорости транскрипции и трансляции за счет обратимого фосфорелирования нескольких ферментов, регулирующих транскрипцию, а также за счет регуляции работы ферментов в зависимости от температуры. Во время спячки у сусликов активно синтезируется белок лептин, способствующий накоплению жира, а также α2-макроглобулин, улучшающий микроциркуляцию при замедленном кровообращении и предотвращающий свертывание крови.
Снижение температуры воздуха становится сигналом для запуска всех систем, регулирующих спячку: суслик затыкает входное отверстие норы землей и впадает в оцепенение.
В отличие от обычного сна, когда зверьку достаточно шороха, чтобы вскочить и убежать, в состоянии оцепенения суслик не реагирует на внешние раздражители.
Температура тела зверька перестает поддерживаться на обычном уровне в 37-38 градусов Цельсия и снижается практически до температуры среды — 2-4 градусов, превышая ее не более чем на пару градусов. Понижение температуры сопровождается замедлением метаболизма, в первую очередь сердцебиения и дыхания. Частота сердцебиения и дыхания сокращается у сусликов иногда в сто раз — с 400 ударов в минуту до всего четырех, и со 100 дыханий в минуту до одного.
Способствует ли охлаждение гипобиозу?
Чтобы проверить, как охлаждение отразится на состоянии животных, был проведен ряд экспериментов. Так, в 2005 году ученым из Питтсбургского университета удалось погрузить собак в состояние гибернации на два часа, после чего их вернули к жизни практически без повреждений мозга. Чтобы этого добиться, исследователи заменили кровь собак на холодный физраствор, охладив тем самым их тела до 10 градусов Цельсия.
Подобный эксперимент на свиньях провели ученые Бостонского университета. Вдобавок они сымитировали ситуацию тяжелой травмы, как при огнестрельном ранении или повреждении артерии. Когда свиньи потеряли примерно половину своей крови, оставшуюся кровь заменили охлажденным физраствором. Температура тел животных достигла десяти градусов, после чего им зашили поврежденные сосуды и вернули кровь. Все выжившие животные не имели долговременных нарушений здоровья и сохранили нормальную способность к обучению.
Терапевтическая гипотермия сейчас широко используется в медицине при травмах мозга и сердечных приступах у людей. Температуру тела снижают до 32 градусов, при этом у пациента замедляется сердцебиение и снижается давление, а обмен веществ замедляется. Это увеличивает время жизни клеток, что важно при проведении сложных операций.
Удивительный случай гипотермии произошел в 2001 году в Канаде. Годовалая девочка Эрика Нордби вышла на улицу в одном подгузнике при температуре воздуха -11 градусов.
Когда девочку нашли, ее тело успело остыть до температуры 16 градусов, а сердцебиения не было уже около двух часов. После отогревания и реанимационных мер девочка полностью восстановилась. Это происшествие вдохновилоМарка Рота (Mark Roth) на исследование искусственного гипобиоза у рыбок данио-рерио, вызванного недостатком кислорода.
Самый продолжительный случай гипобиоза у человека был зарегистрирован в 2006 году с 35-летним Мицутака Утикоси в Японии. Мужчина заблудился в горах, получил перелом таза и потерял сознание. Температура его тела упала до 22 градусов, пульс едва прощупывался. В таком состоянии его нашли спустя 24 дня. После лечения мужчина полностью восстановился.
Как вызвать гипобиоз?
Исследователи вели поиски средства, вызывающего замедление метаболизма, так называемую искусственную гибернацию. Давно появилось предположение о существовании особого вещества, способного вызвать спячку. Позже ученым удалось выделить из крови животных, находящихся в спячке, опиоидоподобное вещество HIT (hibernation induction trigger). Хотя, вопреки ожиданиям, это вещество и не вызвало спячку у зверей, которым его вводили, зато оно защищало органы от повреждений. Сегодня HIT успешно используют в трансплантологии, так как оно (и его синтетический аналог DADLE) продлевает жизнеспособность органов.
Поиски вызывающего спячку средства привели к введению в медицинскую практику нейролептиков, производных фенотиазина. Вскоре ученые описали способность этого вещества потенцировать действие средств для общей анестезии и вызывать «искусственную гибернацию». Нейролептики блокируют вегетативные и эндокринные реакции, вызывая у людей нейроплегию — состояние, подобное спячке. Эти вещества используются в анестезиологии при проведении длительных операций.
В 2005 году ученым из США под руководством Марка Рота удалосьввести мышей, не впадающих в спячку в природных условиях, в шестичасовую гибернацию. В камеру с мышами подавали воздух с сероводородом, и у мышей снизилась температура тела до 13 градусов, а обмен веществ замедлился в десять раз.
Однако эксперименты с большими млекопитающими — свиньями и овцами — оказались неудачными. Маленькие дозы не вызвали у них спячку, а большие оказались токсичны из-за подавления дыхательных процессов в митохондриях животных.
Еще в конце 1980-х исследовательская группа под руководством академика Владимира Кованова обнаружила, что живые организмы, насыщенные инертными газами в условиях низкой температуры и высокого давления, впадают в состояние гибернации. Если подавать инертный газ вместе с воздухом, то он легко проникает через легкие в кровеносную систему и достигает всех органов и тканей. Проникая в нервную систему, инертные газы блокируют NDMA-рецепторы, проводящие быстрые сигналы, что приводит к замедлению обмена веществ, и усиливают ГАМК-эргическое торможение, связываясь с ГАМК-рецепторами, замедляющими проведение импульсов в нервной системе.
Инертные газы, проникая через мембраны, образуют в клетке микрокристаллогидраты (клатраты). В составе клатратов вода находится в неактивном состоянии, поэтому их образование тормозит все процессы в клетке, то есть замедляет метаболизм. Кроме того, клатраты в клетках не дают расти кристаллам льда при понижении температуры ниже нуля, то есть клатраты играют роль криопротекторов при замораживании клеток и органов.
В экспериментах, проведенных на крысах, выяснилось, что все инертные газы замедляют метаболизм, но самым эффективным из них является ксенон. Время максимального выживания крыс в герметичной камере с содержанием ксенона 80 процентов — в 3,5 раза больше по сравнению с камерой, наполненной воздухом.
«Фармакологическое торможение симпатической нервной системы — давно известное явление. Инертные газы блокируют рецепторы в ЦНС и снижают обмен веществ. Ксенон из них самый мощный, действует в 20 раз сильнее, чем аргон. Лучше всего все фармакологические средства действуют на тех, у кого бывает спячка в природе, но и с крысами можно было добиться эффекта, хотя и не такого сильного», — говорит доктор медицинских наук, ведущий научный сотрудник Института медико-биологических проблем РАН Владимир Николаевич Ананьев.
С крысами получилось
В 2015 году Фонд перспективных исследований совместно с пущинским Институтом биофизики клетки РАН создали Лабораторию криоконсервации и гипобиоза. С тех пор у сотрудников лаборатории вышло несколько статей, посвященных механизмам спячки якутского суслика (Spermophilus undulatus). В частности, в исследованиях были рассмотрены приспособления к спячке нервной системы, поперечно-полосатой мускулатуры, а также накопление фосфолипидов в печени и сезонные изменения в экспрессии белков в мозге.
Сейчас в Лаборатории криоконсервации и гипобиоза разрабатывают препарат для гибернации мышей и кроликов на основе ксенона, в виде газовой смеси и в виде таблеток. Ксенон является одним из компонентов сложной композиции, состав которой исследователи не раскрывают. В разработанной рецептуре он выступает в качестве анестетика, нейропротектора и кардиопротектора.
«В рамках проекта разработана рецептура, при введении которой в эксперименте с крысой удалось поддерживать состояние гипобиоза до семи суток, причем его продолжительность можно регулировать составом и дозой препарата. Достаточно дополнительно ввести его внутривенно, и гипобиоз будет продолжаться столько, сколько нужно», — рассказала N + 1 заместитель руководителя лаборатории Надежда Захарова.
По словам ученого, после прекращения действия препарата экспериментальное животное самопроизвольно восстановилось в течение 10-15 часов. В настоящее время в лаборатории проводятся эксперименты на минипигах.
«Крысу поддерживали в торпороподобном состоянии с помощью автоматизированной системы с обратной связью от физиологических показателей животного. Крысам вводилась рецептура в поддерживающих концентрациях, а также питательная смесь по разработанной программе, обеспечивающая поддержание солевого и энергетического баланса», — рассказала Захарова.
Сердцебиение крыс под воздействием препарата снизилось с 300-600 до 75-150 ударов в минуту, то есть в два–четыре раза, а температура понизилась на 7–8 градусов.
Для сравнения, во время спячки у сусликов, сопоставимых с крысами по размеру, частота сердцебиения и дыхания во время спячки снижается примерно в сто раз.
Мы попросили прокомментировать эти результаты Маттео Черри (Matteo Cerri), физиолога из итальянского университета Болоньи, и еще одного пожелавшего остаться анонимным иностранного специалиста, изучающего влияние радиоактивного облучения на мышей и рыбок данио-рерио, которые находятся в состоянии искусственного гипобиоза.
Оба наших эксперта согласились с тем, что искусственная гибернация крыс на протяжении семи суток — настоящее достижение.
«Эффект, вызванный краткосрочным воздействием ксенона, будет вызывать изменения частоты сердечных сокращений, температуры тела и артериального давления, которые вы описали. То есть это не ново. Что тут по-настоящему новое и важное, так это тот факт, что крысы оставались в таком состоянии в течение недели», — прокомментировал Маттео Черри. «Я не знаю ни одного препарата, способного поддерживать спячку в течение семи дней», — добавил эксперт, пожелавший остаться неназванным.
Правда, по мнению наших экспертов, состояние крыс после выхода из эксперимента нуждается в дополнительном изучении. «Учитывая длительное пребывание [крыс] в спячке, необходимо провести тщательное исследование их когнитивных и поведенческих функций. В случае, если состояние спячки сохранялось в течении семи дней без перерыва на бодрствование, необходимо проверить, в порядке ли мышечный тонус, функции почек, нет ли других долгосрочных побочных эффектов», — считает анонимный эксперт.
По словам этого же специалиста, применение ксенона для введения организма в искусственную гибернацию действительно может дать хороший результат без нежелательных побочных эффектов. Однако говорить о практической применимости такого препарата можно будет только в том случае, если это решение окажется рентабельным.
«Ксенон — дорогостоящий медицинский газ, и даже дозы, необходимые для поддержания анестезии человека в течение двух часов, стоят примерно 300 долларов.
Если исследователи использовали большие дозы ксенона, чтобы вызвать спящий режим, — стоимость значительно возрастет. При таких условиях препятствием [для его широкого применения в медицине — Прим. N + 1] может стать именно стоимость».
По словам Надежды Захаровой, никаких побочных эффектов воздействия нового препарата на крыс в ходе эксперимента не наблюдалось. «Для человека необходим пересчет доз после клинических исследований», — говорит она.
На очереди человек
Срок реализации проекта по разработке технологии создания фармакологически индуцированного торпороподобного состояния (ФИТС) мышей и кроликов и создание самого препарата составил 40 месяцев. Дальнейшие цели работы лаборатории — разработка технологии для людей. По словам Захаровой, для космонавтов уже разрабатывается макет оборудования с обратной связью, в котором один насос подает газовый препарат, а с помощью инфузионного насоса в организм поступает питательный раствор.
Ученые считают, что человеку, так же как и гибернирующим животным, необходимы периодические пробуждения для стимуляции нервной и иммунной систем, которые могли бы осуществляться сменой подаваемой газовой смеси. Однако, по словам Захаровой, эксперименты по периодическому выводу из гибернации и погружению в гибернацию в одной серии пока не проводились. Возможная продолжительность спячки для человека также пока неизвестна.
Кроме космических полетов, такие препараты могут быть востребованы в чрезвычайных ситуациях, когда люди попадают в условия недостатка кислорода — при авариях в шахтах и на подводных лодках, при несчастных случаях в горах, открытом море, в любых труднодоступных местах, где пострадавшим невозможно немедленно оказать медицинскую помощь.
В экспериментах на кроликах с потерей половины крови «золотой час», во время которого помощь наиболее эффективна, увеличивался в девять раз, а при введении дополнительной дозы — и на больший срок. Увеличение «золотого часа» важно не только при травмах, но также при инфаркте и инсульте, когда недостаток кислорода в жизненно важных органах можно компенсировать снижением их потребности в кислороде.
Препарат также удлиняет продолжительность жизни крысы в 18 раз при снижении концентрации кислорода с 21 процента до 3,5.
«Использование созданных фармакологических препаратов позволит продлить жизнь до оказания первой помощи человеку с летальной гипоксией, смертельной кровопотерей, болевым шоком и переохлаждением», — рассказал N + 1 руководитель проектной группы ФИТС профессор Анатолий Ковтун.
Препаратам предстоит пройти серию доклинических испытаний на токсичность и мутагенность. «В настоящее время проводятся исследования по оценке безопасности препаратов на лабораторных животных, в соответствии с требованиями и нормами для новых препаратов. Следующий шаг, при успешном прохождении этапа доклинических исследований, — проверка безопасности и эффективности на добровольцах, которая, в соответствии с нормами, обычно длится от 3 до 5 лет», — говорит Ковтун.
Мы попросили оценить перспективы этих исследований наших иностранных экспертов.
«Длительная контролируемая гибернация людей с использованием фармпрепаратов — это святой Грааль всех исследований спячки, от которой зависит развитие длительных пилотируемых космических полетов, — считает анонимный эксперт. — Активность научных исследований на данный момент такова, что уже через пять-шесть лет мы, возможно, научимся погружать человека в гибернацию на несколько часов для ограниченного применения, например при лучевой терапии или для смягчения воздействия радиации. Разработка контролируемой и долгосрочной гибернации для космических миссий может потребовать более десяти лет».
«Учреждение, занимающееся разработкой таких технологий, обладающее необходимыми знаниями и имеющее правильную финансовую поддержку, потенциально могло бы разработать его за десятилетие», — считает Маттео Черри.
Александра Кочеткова
Источник: N+1
У впадающих в спячку животных нашли генетические регуляторы ожирения
Bernard Dupont / Flickr
Исследователи сравнили геномы 4 зверей из разных отрядов, впадающих в спячку, и нашли у них общие участки, которые эволюционируют быстрее среднего.
Большинство из них нужны для регуляции работы генов и расположены рядом с генами, которые отвечают за развитие ожирения у людей. Работа опубликована в журнале Cell Reports.
Ожирение — это не только отложение жировой ткани, но и целый комплекс симптомов, связанных с обменом веществ. При этом повышена устойчивость клеток к инсулину, что может привести к развитию диабета второго типа. В то же время растет активность иммунной системы и возникает хроническое воспаление. Все это вместе становится фактором риска для развития целого комплекса заболеваний — от инфаркта до рака и деменции.
Причины развития ожирения до сих пор до конца не ясны. Известно около 250 участков человеческого генома и 123 гена, которые так или иначе с ним связаны, в частности, локус FTO (fat mass and obesity, жировая масса и ожирение). Однако кто именно из них отвечает за обмен веществ, неизвестно.
Эллиотт Феррис (Elliott Ferris) и Кристофер Грегг (Christopher Gregg) из Университета Юты предложили элегантный подход к изучению этой проблемы. Они обратили свое внимание на млекопитающих, которые способны впадать в спячку. При этом их масса тела растет на 30-50 процентов и у них повышается устойчивость к инсулину — то есть в некотором роде они воспроизводят симптомы ожирения. Но при этом у них не возникает гипертонии и воспаления. Получается, ожирение не оказывается патологией, а кроме того, оно обратимо — к лету животные худеют обратно.
Логично предположить, что у животных, впадающих в спячку, есть какой-то внутренний переключатель обмена веществ. При этом едва ли это связано с появлением нового гена, поскольку спячка развилась независимо у представителей 7 отрядов млекопитающих. Скорее всего, они обладают одними и теми же генами, но научились как-то регулировать их работу и контролировать свое ожирение.
Феррис и Грегг работали с четырьмя видами млекопитающих: малый тенрек (родственник ежей), бурая ночница (летучая мышь), тринадцатиполосный суслик и мышиный лемур.
Ученые решили искать регуляторы ожирения у этих животных среди ускоренно эволюционирующих областей генома (AR, accelerated regions) — это участки, которые сами по себе консервативны, то есть сохраняются у разных групп, но последовательность их мутирует особенно часто.
Исследователи выделили 537189 консервативных участков в геноме млекопитающих и обнаружили, что среди них есть ускоренно эволюционирующие: 17228 у ночницы, 5119 у суслика, 7661 у лемура и 17917 у тенрека. Затем они подобрали семь животных из тех же отрядов, которые не впадают в спячку, и у них тоже выделили ускоренно эволюционирующие области. После этого ученые проверили, в каких случаях количество совпадающих областей у двух животных выше, чем если бы это совпадение было случайным. У всех пар животных, впадающих в спячку, оно оказалось неслучайным (p = 0,0387), в отличие от пар спящий-неспящий или неспящий-неспящий, даже после поправки на эволюционное родство. Что характерно, большинство этих областей оказались вне генов, то есть, скорее всего, отвечают за регуляцию их работы.
После этого ученые проверили, рядом с какими генами расположены ускоренно эволюционирующие области. Они обнаружили, что эти области чаще (p = 0,0002) встречались рядом с генами, которые у людей связаны с ожирением (в том числе и с локусом FTO), чем с любыми другими генами, в том числе похожими по размеру и последовательности.
В качестве модели аномальной работы «генов ожирения» у человека авторы работы взяли синдром Прадера-Вилли. Это генетическое заболевание, для которого, среди прочего, характерны переедание и ожирение с детства. Исследователи воспользовались данными предыдущих работ, авторы которых составили список аномально активных генов в клетках больных с синдромом Прадера-Вилли. Для этих генов ученые нашли аналоги у животных, впадающих в спячку, и обнаружили, что рядом с этими аналогами чаще встречаются ускоренно эволюционирующие регуляторные области (p = 0,013).
Таким образом, ученые подтвердили, что изменение метаболизма, которое в конечном счете приводит к ожирению, может быть вызвано активностью регуляторных участков, и их набор похож у всех млекопитающих, впадающих в спячку.
Дальше можно пробовать избирательно блокировать работу этих областей у животных и искать среди них главный выключатель ожирения.
Спячка — процесс трепетный и непростой: например, черные медведи хуже спят, если питаются человеческой едой. Приматов, которые способны к гибернации, существует буквально несколько видов, хотя их спячка по всем признакам похожа на спячку других млекопитающих — например, им необходимо выходить из нее, чтобы погрузиться в сон. И совсем недавно врачам удалось впервые погрузить в искусственную гибернацию человека — чтобы выиграть время для экстренной операции.
Полина Лосева
GISMETEO.RU: Мерзнут ли животные во время спячки? — Животные
Мерзнут ли животные во время спячки? Вопрос кажется простым, но ученые долго не понимали, каким образом медведи, летучие мыши, змеи и другие животные переживают зиму, не замерзая до смерти.
© Kris Wiktor | Shutterstock
Согласно новому исследованию, впадающие в спячку животные не ощущают зимний холод так, как мы. «Если вы поместите нейроны мыши или человека на холод, они начнут работать… как сумасшедшие», — говорит старший автор исследования Елена Грачева, нейрофизиолог из Йельской школы медицины (США). Но когда Грачева и ее коллеги поместили некоторых впадающих в зимнюю спячку животных, таких как тринадцатиполосный суслик и сирийский хомячок, в холод, они заметили очень низкую активность в канале TRPM8, области центральной нервной системы, которая обрабатывает информацию о холоде.
В ходе другого лабораторного эксперимента ученые дали сусликам, хомякам и мышам две платформы на выбор — одну c температурой 30 градусов Цельсия, другую — c температурой в диапазоне от +30 до 0 градусов Цельсия.
Хотя животные, впадающие в спячку, предпочитали теплую платформу, они также использовали и холодную, по всей видимости, не почувствовав изменения температуры.
Мыши реагировали на холодную платформу по-другому. «Они трогали ее одной лапой, как будто говоря: ооо, не хочу туда идти, слишком холодно», — рассказывает Грачева. Прикоснувшись единожды к холодной платформе, мыши больше ее не трогали.
© stock_shot | Shutterstock
Итак, в чем причина различий в поведении мышей, бурундуков и хомяков?
Первоначально Грачева и ее коллеги выдвинули гипотезу, что впадающие в спячку животные имеют меньше чувствительных к холоду клеток в нервной системе. Но после вскрытия нескольких позвоночников животных команда обнаружила, что у сусликов и хомяков было примерно одно и то же количество этих клеток — просто в первом случае чувствительность к холоду была меньше. Чтобы пережить зиму или нехватку еды, животные проходят через ряд физиологических изменений, таких как снижение температуры тела, скорости биения сердца и скорости дыхания. Таким образом, неудивительно, что впадающие в спячку животные развили приемы внутри центральной нервной системы, которые помогают их телам справляться с холодом.
Согласно Брайану Барнсу, директору Института Арктической биологии при Аляскинском университете в Фейрбэнксе, потеря чувствительности, которую описывает новое исследование, интересна по другой причине: ощущение холода — один из способов, с помощью которых животные понимают, что наступило время для спячки.
Грачева надеется узнать еще больше тайн спячки в следующем проекте, в ходе которого гены, ответственные за переносимость холода у белок и хомяков, трансплантируют в мышей.
Отношение к бездомным животным – один из показателей уровня гуманизма в обществе
15 авг. 2020 г.
В третью субботу августа во всем мире отмечается Международный день бездомных животных. Эта дата появилась в календаре по инициативе Международного общества прав животных в 1992 году. Этот день – еще один повод привлечь внимание общественности к острой социальной проблеме.
Депутаты столичного парламента рассказали, как можно помочь брошенным животным, и призвали москвичей заботиться о своих питомцах.
Председатель Московской городской Думы Алексей Шапошников, фракция партии «Единая Россия»:
«Беспризорный, потерявшийся, выброшенный… От каждого слова мурашки по коже. А как часто мы с вами задумываемся: каково на себе испытать это все?! И если мы, люди, все же можем зачастую помочь себе сами, то наши братья меньшие – увы, нет. Они как никто нуждаются в нашей заботе и поддержке.
Я горд тем, что за две недели мы с моими коллегами-единороссами и волонтерами #DaDobro собрали невероятное количество кормов и медикаментов для животных из столичных приютов! И сегодня, в День бездомных животных, мы в очередной раз хотим привлечь внимание каждого к этой проблеме. Друзья, давайте будем чуть добрее к животным! Помните, #ВозьмиПитомцаИзПриюта – не просто слоган, а шанс для кого-то обрести настоящую любящую семью».
Председатель комиссии МГД по государственному строительству и местному самоуправлению Александр Козлов, фракция партии «Единая Россия»:
«Отношение и поступки, дела по отношению к животным – это показатель зрелости и здоровья общества.
Более 90% россиян считают, что домашние животные положительно влияют на эмоциональное состояние своих хозяев. И столько же россиян уверены в том, что домашние животные делают детей счастливыми, общительными и воспитывают в них чувство ответственности. Но, несмотря на такую положительную статистику отношения, поступки говорят несколько об ином. В России тысячи собак и кошек оказываются на улице. В первую очередь потому, что их выбрасывает человек.
Долгие годы государству и власти почти не было дела до состояния и жизни домашних питомцев. Однако эта негативная тенденция в последние годы сильно переломилась. Доказательство тому – поправка в Конституцию, развитие законодательства об ответственном обращении с животными.
Наконец-то у нас запрещен отстрел и уничтожение бездомных животных.
Также появилось много добрых и полезных инициатив. Многие из нас участвуют в акциях, флешмобах, выставках в поддержку животных, становятся опекунами и волонтерами бездомышей, как обитающих на улицах и во дворах городов, так и тех, которые живут в приютах. И даже в самый сложный для человечества период их не бросают. Пример этому – замечательный проект «Накорми», организованный зоозащитниками в период пандемии коронавируса, который действует и по сей день. На мой взгляд, таких проектов будет все больше и больше, и граждане будут к ним чаще присоединяться.
Но самое главное, что хочется пожелать всему нашему обществу, – пусть каждый бездомный пес или кот обретут свой дом и верных, преданных друзей. Потому кошки и собаки называются домашними животными, что должны жить в домах, а не в подвалах, на чердаках, стройках или приютах.
Всем, кто мечтает завести друга, советую взять его из приюта или передержки. Мир станет сразу намного добрее, удивительнее и радостнее».
Депутат Московской городской Думы Сергей Савостьянов, фракция КПРФ:
«Мы в ответе за тех, кого приручили» – эта фраза как нельзя лучше подходит ко Дню бездомных животных, который отмечается в третью субботу августа.
К проблеме бездомных животных причастен каждый из нас. Практически все бездомные собаки в нашей стране – это выброшенные домашние животные или их потомки, которые по несчастному стечению обстоятельств попали на улицу и оказались в беде. Приюты в Москве заполнены на 200% и нуждаются в постоянной финансовой и волонтерской помощи. Поэтому в День бездомных животных хотелось бы напомнить, что каждый из нас имеет возможность улучшить ситуацию и помочь: станьте волонтерами, помогите покупкой кормов и лекарств, возьмите домой кошку или собаку из приюта.
Попытки ужесточить закон об ответственном обращении с животными, увы, не работают. Люди по-прежнему бросают домашних животных, не стерилизуют своих кошек и собак, а на улицах появляются все новые и новые несчастные звери, обреченные на безрадостное существование и вероятную скорую гибель.
Повлиять на это эффективно, с законодательной точки зрения пока нельзя. На мой взгляд, ключевой инструмент – ведение просветительской деятельности и системной работы в этом направлении: популяризация информации о фондах и приютах, проведение выставок, благотворительных мероприятий с привлечением известных медийных личностей и СМИ.
Я лично с семьей регулярно посещаю приюты и помогаю им: перевожу средства на покупку кормов и лекарств. Не так давно помог с приобретением инвалидной коляски для оперированных собак. Даже самая малая помощь – это большое дело для тех, кто сам о ней не может попросить».
Депутат Московской городской Думы Игорь Бускин, фракция партии «Единая Россия»:
«Отношение к бездомным животным – один из надежных показателей уровня гуманизма в обществе. На наших глазах городские практики работы с оказавшимися без хозяев собаками и кошками разительно изменились к лучшему. В Москве работают муниципальные и частные приюты, животных социализируют, лечат, стерилизуют, находят им новых хозяев. В этом деле городу не обойтись без добровольцев, и тысячи волонтеров приходят на помощь. Помогают кормить, лечить, воспитывать и, что самое главное, возвращать животных в психологически нормальное состояние и искать им новый дом. С кошками работать легче, с собаками труднее, к тому же в «диком» состоянии, на улицах города, они зачастую представляют собой опасность для прохожих.
Мы постоянно сотрудничаем с приютами для бездомных животных. Примером может послужить приют «Искра» на одноименной улице. Есть достаточно много организационных моментов, в которых волонтерам нужна помощь, в том числе и депутатская. В частности, чтобы успешно пристроить в хорошие руки собаку, нужно организовать фотосъемки, выставки – сделать так, чтобы потенциальный новый хозяин мог увидеть собаку и «влюбиться» в нее. Ведь без любви взять в дом собаку невозможно. В прошлом году мы организовали большую фотовыставку собак «на выданье», еще одна запланирована на октябрь.
В период карантина понадобилось координировать волонтеров, обеспечить возможность для приюта беспрепятственно работать. Это достаточно серьезная деятельность, но она приносит настоящую радость, потому что это наша ответственность как москвичей. Как пелось в старой песенке: «Собака несчастная очень опасна». И чем больше животных мы приютим и пристроим, тем меньше будет обездоленных четвероногих на улицах города».
Депутат Московской городской Думы Мария Киселева, постоянное депутатское объединение «Моя Москва»:
«Беспризорные животные – вопрос не только морали, но и безопасности, так как бродячие собаки могут представлять угрозу для жителей. В нашем округе подобная непростая ситуация сложилась в поселке Рублево. Расширение возможностей приютов могло бы значительно продвинуть нас в решении проблемы. Так, из-за нехватки места Солнцевский питомник не может принимать щенков, и такая ситуация совсем не редкость. Мы уже обращались с этим вопросом в Префектуру ЗАО. Нам обещали рассмотреть возможность увеличения площади в ближайшие годы.
Определенную роль могут сыграть и просветительские программы для населения. Завести домашнее животное – серьезное решение, оно накладывает на нас определенные обязательства, поэтому подходить к нему нужно осмысленно, взвесив все за и против. Если каждый из нас будет нести ответственность за своего питомца, эта проблема со временем сойдет на нет».
Депутат Московской городской Думы Сергей Митрохин, фракция партии «Яблоко»:
«15 августа в очередной раз отмечается Всемирный день бездомных животных. Данная проблема очень точно отражает и характеризует цивилизованность и гуманность общества. На сегодняшний день граждане самостоятельно, либо при содействии благотворительных фондов и зоозащитных организаций принимают активное участие в решении данной проблемы.
Считаю необходимым предоставить зоозащитникам контроль за работой приютов, чтобы исключить возможность безответственного и халатного отношения к «братьям нашим меньшим».
Почему дикие животные все чаще встречаются в Москве — Российская газета
Москвичи вновь, уже не первый раз в этом году, обсуждают в социальных сетях кадры лисы, которая переходит проспект Вернадского. Что ищут гости леса в городе? Почему даже редкие виды животных и пернатых перестали бояться мегаполиса? Об этом рассказал «РГ» руководитель департамента природопользования и охраны окружающей среды Москвы Антон Кульбачевский.
Антон Олегович! Уходящий год запомнится многим москвичам не только коронавирусной инфекцией, но и обилием лис на улицах. Чем это можно объяснить?
Антон Кульбачевский: Москва — единственная европейская столица, которая сохранила на своей территории естественные леса, луговые пространства и даже болота, где обитают животные средней полосы России. Не все знают, но в нашем городе есть и косули, и барсуки, и кабаны. Причем не в зоопарке, а в обычных парках. Они регулярно попадают в объектив наших фотоловушек. Только волков и медведей пока не встречали. Обитая рядом с городом, конечно, дикие животные урбанизируются: перестают бояться человека, идут на контакт, но домашними не становятся. Вы знаете, что птицы сапсаны, которые в дикой природе гнездятся среди высоких скал, облюбовали высотки Москвы? Мало кто даже из жителей знает, что наверху у них живут такие красивые и редкие птицы. Обилие корма приводит к увеличению популяции лис, а когда в привычных местах обитания им становится жить тесно, они мигрируют за лучшей долей, селятся в городе.
Есть районы, куда чаще заглядывают звери?
Антон Кульбачевский: Та же лиса может за день пробежать три округа с севера через центр на юг. И обосноваться в укромном месте до наступления сумерек. В каждом из округов ее видели: получается, что город наводнен лисами! А на самом деле — это одно и то же животное. Чаще звери приходят в город по берегам Москвы-реки. Но могут зайти и со стороны лесных территорий, так, в этом году эпопея с лисами началась с Капотни.
И в этом районе их и сейчас чаще встречают. При этом на Сетуни и Яузе в черте города легко найти бобровые плотины, где семьи этих животных обитают уже много лет. Местные жители тоже их охотно подкармливают. Лоси чаще всего выходят в город осенью, когда у самцов гон, а молодняк, любопытствуя, исследует новые территории. Этих «лесных коров» очень привлекают необычные запахи. Поэтому если рядом с многоэтажкой есть лес, а во дворе растут плодовые деревья, однажды можно увидеть лося, лакомящегося яблоками.
По берегу или воде пройти можно, а как они преодолевают дороги?
Антон Кульбачевский: Звери привыкли к шуму магистралей, они ведь не из тайги сюда попали. В ночные часы трафик движения небольшой, поэтому звери не боятся пройти по эстакаде или перепрыгнуть ограждение. Так, лось в августе вышел на МКАД и напугал водителей. К счастью, никакой аварии не случилось, лось быстро скрылся обратно в лесу.
Звери продолжают попадать в центр реабилитации?
Антон Кульбачевский: Да, в этом году люди звонят нам особенно активно, с начала года поступило уже 700 звонков, а за весь прошлый — 671. Сообщают о найденных лисах, утках и хищных птицах. Богат год на енотов — к нам поступили четыре особи. Этих зверей заводят как домашних, но приучить жить в квартире их сложно. Ночные животные, своими маленькими лапками легко открывают замки, окна. Поэтому могут убежать, а могут и бывшие владельцы выпустить. Попали в центр также 10 змей, несколько уток и десятки хищных птиц — ястребов, сов. Всего более 130 особей. Примерно половина из них — обитатели средней полосы России, остальные — экзотические — жертвы контрабанды и незаконной торговли. 41 особь после адаптации выпустили на волю. А вот пристроить в хорошие руки их сложно. Кроме змей никого не удалось пристроить — у зоопарков, особенно частных, нет денег на содержание новых птиц и зверей. Но мы животных не бросаем, они найдут новый дом или останутся доживать в центре.
А жители могут сами прийти на помощь животным, покормить, например?
Антон Кульбачевский: Близко подходить к диким животным не нужно — это опасно, даже если они выглядят дружелюбно. Например, лось или кабан могут нанести человеку серьезную травму. Диких плотоядных в Москве прививают от бешенства с помощью приманки с вакциной, но лисы могут быть заражены переносчиками других опасных заболеваний. Даже ежей не стоит трогать руками, впрочем, сейчас они спят. Бояться диких животных не нужно, первыми они не нападут, но и делать селфи с лосем — плохая идея. Конечно, есть периоды, когда животных нужно подкармливать. Например, зимой мы помогаем копытным. Спасаем уток с замерзающих водоемов. Устанавливаем солонцы для лосей и косуль. Покормить птиц можно лишь в сильные морозы. Но, если вы заметили, что животному нужна помощь, например, у него есть рана или оно оказалось в западне, нужно не бежать с бинтами и мазями, лучше позвонить специалистам по телефону «горячей линии»: +7(495) 777-77-77.
Мосприрода — 🐭Бессонница: кто не впадает в спячку на…
🐝🦅🐍Пчела-плотник, дрофа, белоголовый сип: 370 видов диких животных занесены в Красную книгу Республики Крым
🤓Специалисты Мосприроды изучили и проанализировали Красную книгу Республики Крым.
😍☀Крымский полуостров — красивейший регион, который является одним из немногих центров мирового природного разнообразия. В 2015 году произошло важное событие для Крыма в деле охраны природы — первый выпуск Красной книги. Здесь приведена необходимая информация о редких и исчезающих на территории полуострова видах животных, причинах ухудшения их состояния и исчезновения, содержится программа действий по сохранению и восстановлению таких видов.
📕В Красную книгу внесены представители всего животного мира региона, обитающие как на территории полуострова, в пресных водоемах суши, так и в морских акваториях. В Красную книгу Республики Крым занесены 370 видов диких животных, из которых 108 сокращаются в численности, 51 – находятся под угрозой исчезновения, а 16 — с большой долей вероятности уже исчезли.
В представленном издании специалисты выделили 7 категорий редкости видов диких животных, где 0 — это исчезнувшие виды, а 7 – виды вне опасности, которым исчезновение не угрожает.
✏Пчела-плотник
📝Плотниками бывают не только люди, но и пчёлы. Пчела-плотник фиолетовая является одной из самых крупных пчёл (длина тела 25-30 мм), которые обитают в Крыму. Свои гнёзда они строят в древесине. Помогают им в этом довольно мощные верхние челюсти, причём диаметр прогрызенного хода в несколько раз превышает размер пчелы.
🔸Вид занесён в Красную книгу Республики Крым, природоохранный статус — редкий вид (3).
✏Дрофа
📝Это довольно необычная, крупная, массивная птица является дальним родственником журавлей. У дрофы очень характерная внешность: округлое тело с выпуклой грудью, толстая длинная шея, которая во время хождения по земле отклонена назад, длинные толстые ноги, небольшая голова и длинный крепкий клюв. Мощные ноги хорошо приспособлены к ускорению при передвижении по земле и имеют только три пальца, направленные вперед. Поэтому в случае опасности птица предпочитает убежать, а не улететь. Питается как растительными, так и животными кормами, склевывая все, что попадается ей на поверхности земли.
🔸Вид занесён в Красную книгу Республики Крым, природоохранный статус — вид, сокращающийся в численности (2).
✏Жук-олень
📝Этих жуков сложно с кем-то спутать, размеры самцов могут достигать 9 см в длину, а их верхние челюсти (мандибулы) очень длинные и напоминают рога оленя (отсюда и название жука). Эти «рога» жуки используют в турнирных сражениях за самку. К слову, самки жуков-оленей редко превышают 4,5 см, и их верхние челюсти не так сильно развиты, как у противоположного пола, но тем не менее достаточно мощные.
🔸Вид занесён в Красную книгу Республики Крым, природоохранный статус — вид, сокращающийся в численности (2).
✏Дельфин-белобочка
📝У белобочки тело с боков окрашено в светлый цвет, отсюда и произошло название животного.
Образует крупные скопления в открытом море. Очень быстрое животное. Большую часть пути на максимальных скоростях стая дельфинов преодолевают над морем – в воздухе.
🔸Вид занесён в Красную книгу Республики Крым, природоохранный статус редкий вид (3).
✏Барсук обыкновенный
📝Один из самых крупных представителей семейства куньих, в длину зверёк может достигать 90 см. Основную часть жизни эти звери проводят в норах, их они обустраивают обстоятельно и с комфортом. Животное всеядное, прокормить себя способно почти в любых условиях. Активен барсук в ночное время. Барсука, в отличие от многих других животных, можно услышать: при передвижении он сопит, часто останавливается, роясь в земле.
🔸Вид занесён в Красную книгу Республики Крым, природоохранный статус — вид, сокращающийся в численности (2).
✏Сип белоголовый
📝Это крупная, красивая, величественная птица, длина тела может достигать роста трехлетнего ребенка. Тело окрашено неоднородно — от коричневого до красновато цвета. Длинная голая шея и голова покрыты коротким беловатым пухом. Размах крыльев может превышать два с половиной метра. В хорошую погоду сипы подолгу парят высоко в небе, высматривая себе пропитание. Как и другие грифы, к роду которых относится белоголовый сип, эта птица является падальщиком. Гнезда устраивает в труднодоступной скалистой местности на достаточной высоте. О птенце, который в большинстве случаев, бывает в гнезде единственным, заботятся оба родителя.
🔸На территории Крыма белоголовый сип является редким гнездящимся видом, имеющим 3 категорию редкости.
✏Хорь степной
📝Является хищником: суслики, мышевидные грызуны, хомяки, птицы, лягушки — основа пищевого рациона степного хорька. За сутки съедает объём пищи, равный трети его веса. Обитает хорь в степях, на выпасах, в полупустынях. В летний период ведут довольно оседлый образ жизни, однако зимой редко задерживаются на одном месте дольше 2-3 недель. Любопытство, ловкость, смелость и подвижность — главные качества этого зверька.
🔸Один из видов, находящихся под угрозой исчезновения (1).
✏Желтопузик безногий
📝Крупная безногая ящерица, которую часто путают со змеёй. Передних ног у неё нет, а на месте расположения задних остались рудиментарные бугорки. Желтопузики имеют подвижное веко, которое позволяет им моргать. Желтопузики не умеют сворачиваться в кольцо, как это делают змеи. В случае опасности желтопузик всегда стремится удалиться, но, если это не выходит, — обдаёт обидчика резко пахнущими продуктами жизнедеятельности. Питается безногая ящерица насекомыми, моллюсками, мелкими позвоночными.
🔸Вид занесён в Красную книгу Республики Крым, природоохранный статус — вид, сокращающийся в численности (2).
✏Тушканчик большой
📝Один из самых крупных представителей в отряде тушканчиковых. Этому животному характерен уникальный стиль бега. Перемещаются тушканчики преимущественно прыжками, прыгая на своих длинных грациозных задних лапках. Длина прыжка может составлять от 80 до 125 см, при этом они могут развивать скорость до 50 км/ч, и способны бежать в таком темпе более 2 км. Белый кончик хвоста, мельтешащий туда-сюда, отвлекает внимание врагов от тела тушканчика.
🔸Вид занесён в Красную книгу Республики Крым, природоохранный статус — вид, находящийся под угрозой исчезновения (1).
📸Фото из Красной книги Республики Крым.
#Мосприрода #природатут #КГХ #ККМ #Крым #КраснаяКнига #животные
Могут ли люди когда-нибудь использовать силу гибернации? | Наука
Зимой время замедляется. Вы можете часами свернуться калачиком с Netflix, спать полдня или оставаться в помещении в течение нездоровых периодов времени. При этом вы можете задаться вопросом: а почему бы просто не выложиться на полную, избавиться от неприятностей и провести всю зиму без сознания в теплой уютной норе?
Исследователи, которые надеются подготовить людей к длительному космическому путешествию, думают о том же.
Они хотят знать: почему люди не впадают в спячку и смогут ли они в будущем?
Чтобы ответить на этот вопрос, сначала мы должны точно понять, что такое гибернация. Вот что мы знаем: гибернация — это когда животное переходит в состояние длительного бездействия. Метаболизм животного, который часто прячется от элементов и хищников, замедляется до уровня менее четверти от его нормальной скорости. Это охлаждает тело существа и замедляет его сердцебиение до нескольких раз в минуту на срок до нескольких месяцев.
«Они действительно выключают пилотный свет», — говорит Келли Дрю, нейрофармаколог из Университета Аляски в Фэрбенксе, изучающая мозг зимующих арктических сусликов. Спячка часто стимулируется суровыми условиями, более короткими днями или более низкими температурами, которые заставляют животное набирать жир и иным образом готовиться к спячке. Затем существо будет оставаться в этом периоде бездействия до тех пор, пока не получит правильный сигнал — свет или температуру — чтобы выйти из оцепенения.
Тем не менее, эту мощную адаптацию окружает множество заблуждений. Во-первых, хотя гибернация напоминает глубокий сон, считается, что она вообще не связана со сном. По словам Дрю, на самом деле, это может привести к недосыпанию животных после того, как они очнутся от него. «Гибернация — это действительно экономия энергии», — говорит она. «Это адаптация к ограниченности ресурсов». Подобно миграции птиц, спячка эволюционировала, чтобы позволить животным пережить периоды крайних трудностей.
«Некоторые животные уходят, некоторые впадают в спячку, а некоторые животные просто живут с этим», — говорит Дрю.(Это объясняет, почему животные в зоопарках не впадают в спячку: существо с обильным кормом, водой и убежищем не будет нуждаться в этом процессе.)
Во-вторых, мы обычно думаем, что спячка связана с зимой, когда такие животные, как медведи, белки и сурки, выезжают на несколько месяцев. Но, по словам Дрю, гибернация проявляется не только в холодную погоду.
Рептилии, амфибии, насекомые и даже некоторые млекопитающие, такие как мадагаскарский толстохвостый карликовый лемур, практикуют зимнюю спячку в теплую погоду, известную как гуляние, чтобы избежать периодов засухи или экстремальных температур, охлаждаясь под землей.
Тем не менее, хотя исследователи понимают, как могла развиться гибернация, удивительно мало известно о реальных процессах, происходящих в организме. Например, до сих пор ученые не обнаружили каких-либо уникальных генов у впадающих в спячку животных. Более того, никто не знает, что именно регулирует эти существующие гены, чтобы позволить процессу гибернации у одних животных, а у других — например, у людей.
«Мы даже не знаем, какая экспрессия генов необходима для гибернации», — говорит Дрю.
Джим Престон пробуждает попутчика из спячки в фильме «Пассажиры». В фильме люди впадают в спячку, чтобы пережить 120-летнее путешествие на другую планету. (Columbia Pictures)Эта загадка стала еще более актуальной, поскольку люди пытаются совершить первый пилотируемый полет на Марс. Идея «глубокого сна», которая когда-то была предметом научно-фантастических фильмов о глубоком космосе, таких как « инопланетянин » и теперь « пассажиры », — теперь реальная возможность для ученых, которые хотят гарантировать, что астронавты смогут выжить в течение нескольких месяцев — или даже долгие путешествия на другие планеты.Одним из этих ученых является Дрю, который консультирует компанию Spaceworks Enterprises по финансируемому НАСА проекту по введению людей в спячку для космических полетов.
По словам Дрю, случаев естественной гибернации человека неизвестно. Но в своих исследованиях она слышала анекдоты о переживаниях, похожих на спячку, в том числе о практике «лоцки», когда русские крестьяне столетие назад якобы переносили суровую зиму, просыпаясь только один раз в день в течение 6 месяцев, чтобы съесть небольшое количество хлеб и эль.
Кардиолог Гарвардского университета Герберт Бенсон также вел хронику буддийских монахов, которые смогли снизить свой метаболизм на 64 процента с помощью определенных техник медитации.
Однако в настоящее время Spaceworks изучает методы, уже используемые в медицине, а именно терапевтическую гипотермию. Впервые использованный в медицине более 70 лет назад, этот метод включает охлаждение тела человека почти до точки замерзания воды (32 градуса по Фаренгейту), чтобы замедлить его клеточные и мозговые функции.Этот метод может защитить ткани пациента от повреждений из-за недостатка кислорода или крови, обычно после сердечного приступа или операции, такой как пересадка сердца. (Примечание: это не следует путать с тенденцией к криотерапии, которая имеет небольшую научную поддержку и была связана с несколькими смертями.)
В то время как терапевтическая гипотермия обычно используется в течение одного или двух дней, президент Spaceworks Джон Брэдфорд отмечает, что женщину в Китае держали в охлажденном состоянии в течение двух недель, чтобы позволить ее мозгу восстановиться после травмы.Она полностью выздоровела и вернулась к своей повседневной жизни. Но не было зарегистрировано никакого другого использования терапевтической гипотермии такой продолжительности или дольше, поэтому остается неясным, как долго можно безопасно использовать эту технику.
Брэдфорд предполагает погрузить людей в спячку на несколько недель, используя методы охлаждения тела и мозга, аналогичные терапевтической гипотермии, чтобы сохранить пространство и ресурсы для крупномасштабных полетов на Марс. «Это ближе к реальности, чем кажется, но есть еще много вопросов, и необходимо много доработки», — сказал Брэдфорд Popular Science о проекте в декабре.
Тем не менее, есть еще несколько препятствий, которые необходимо преодолеть, отмечает Дрю. Спящий режим — это не просто поворот ручки вашего метаболизма; он включает в себя множество других связанных адаптаций.
Прежде всего, это обращение с отходами. Дрю говорит, что животные, впадающие в спячку, способны практически останавливать мочеиспускание и дефекацию во время спячки, иногда за счет процесса реабсорбции для сохранения питательных веществ. К сожалению, люди не могут этого сделать, хотя Дрю слышал о таких предложениях, как использование ректальных катетеров.
И даже если мы выясним проблему фекалий, есть и другие проблемы. Температура тела ниже 37 градусов по Фаренгейту, как правило, нарушает работу пищеварительного тракта человека и может вызвать боль. Низкие температуры также могут подавлять иммунную систему, делая людей более уязвимыми для инфекций. Может оказаться, что люди просто не предназначены для спячки.
С менее научной точки зрения человек, о котором идет речь, должен был бы согласиться на гибернацию, что может быть не очень привлекательным вариантом.Погрузить себя в уязвимое состояние гибернации и упустить недели или месяцы своей жизни — это то, что многие люди, возможно, не решатся выбрать. Брэдфорд рассказал журналу Inverse , что астронавт Базз Олдрин на презентации конференции возражал против идеи спячки, потому что он не хотел бы пропустить путешествие туда.
Однако Брэдфорд считает, что практические соображения в конечном итоге победят. «Если это означает разницу между возможностью полететь на Марс и невозможностью, — говорит Брэдфорд, — я думаю, что все это сделают.”
Если ученые смогут позволить людям впадать в спячку во время космического полета, это, безусловно, будет большим достижением. Но, пожалуй, самое удивительное в спячке — это то, что люди тысячелетиями научились выживать без нее — в таких суровых условиях, как Арктика и тундра. От адаптации нашей диеты до постройки иглу и ношения шкур животных — арктические сообщества с лихвой компенсировали нашу неспособность впасть в затяжное зимнее оцепенение. Так что, хотя мы можем восхищаться медведями и породами, дайте нам немного поверить в это.
Зимние препараты могут помочь дикой природе
Приближается зима, и дикие животные готовятся. Каждый вид по-своему справляется с похолоданием и сокращением дней; некоторые животные впадают в спячку, некоторые животные мигрируют, а некоторые животные приспосабливаются к окружающему климату.
Вмешательство человека может и не потребоваться, но оно, безусловно, поможет нашей дикой природе с приближением зимы.Эти шаги предотвратят травмы и увеличат их шансы на выживание.
Миграция — важное путешествие не только для многих видов птиц, но и для млекопитающих. Птицы обычно мигрируют осенью в места, где погода теплее или где они могут найти пищу. Виды, которые мы видим мигрирующими через Иллинойс, включают канадских гусей, песчаных журавлей, ширококрылых ястребов, певчих птиц, колибри и несколько видов уток. К другим мигрирующим животным относятся змеи, насекомые, такие как бабочки, а в других частях мира вы можете увидеть мигрирующих лосей.
- За это время птицы становятся уязвимыми. Многие получают травмы, вылетая в окна, — обычное дело в Медицинской клинике дикой природы. Вы можете помочь диким животным избежать этих травм, сделав их окна менее отражающими. Этого можно добиться, наклеив на окно стикеры-декали или расположив ленту по неправильной схеме. Есть также неотражающие экраны или прозрачные пленки, которые можно купить для защиты этих птиц.
Когда животное не мигрирует, оно впадает в спячку или принимает другую стратегию, чтобы найти укрытие и пищу.Спящий режим похож на очень глубокий сон. Температура тела животного снизится, а частота сердечных сокращений и дыхания замедлится. Это помогает животному сберегать энергию, чтобы пережить зиму. В спячку впадают черепахи, медведи, скунсы, бурундуки, сурки и некоторые летучие мыши. Готовясь к зиме, животное переедает и откладывает его в виде жира.
Этот жир дает им энергию на протяжении всей зимы.
- Чтобы помочь этим животным подготовиться, вы можете отказаться от птичьего семени, а также от небольшого количества соответствующего рациона.В саду груды кустов могут помочь животным найти приют.
Некоторые дикие животные адаптируются к изменяющейся погоде. Чтобы подготовиться к зиме, животные, такие как белки, мыши, кролики, бобры и олени, будут собирать дополнительную пищу осенью, хранить ее и есть зимой. Они могут закопать пищу или припасы в своих домах. Их мех также станет гуще, чтобы им было тепло. Животные найдут убежище на деревьях или бревнах, в листьях или в норах под землей.
- Чтобы помочь животным адаптироваться, вы можете оставить в саду мертвые цветы и растения.Они обеспечат пищу и защиту дикой природы. Обеспечение их водой, которая не замерзает, также важно, потому что это сэкономит им энергию при ее поиске.
ВИДЕО: Д-р Джулия Уиттингтон, директор WMC, разговаривает с ciLiving о способах предотвращения попадания птиц в окна вашего дома и других мерах по защите дикой природы, когда они готовятся к зиме. Смотрите: http://www.illinoishomepage.net/news/video/critters-uncaged_20171011213305/832950070
—Александра Козыса, ветеринарная клиника 2019 г.
Спячка для человека — реальная возможность
«Вполне возможно, что люди могут впадать в спячку», — говорит Келли Дрю, профессор Института арктической биологии Университета Аляски.Дрю изучает арктических сусликов, маленьких коренастых существ, которые исчезают в норах на восемь месяцев в году. Когда мы с ней разговаривали, в ее лаборатории в Фэрбенксе в 2 часа дня (незадолго до заката) было 35 градусов по Фаренгейту ниже нуля (без холода). Внезапно мой довод в пользу гибернации показался мне тривиальным.
Суть гибернации, объясняет Дрю, заключается в регулировании температуры тела. Снижение внутренней температуры тела вызывает низкометаболическое состояние «оцепенения», при котором животные почти не нуждаются в пище.
Большая часть калорий, которые сжигают «теплокровные» животные, идет на поддержание температуры нашего тела — основного обмена веществ. Например, белки, изучаемые Дрю, сворачиваются в маленькие комочки и падают с 99 градусов до 27. Это снижает их базальную скорость метаболизма примерно на 99 процентов.
Даже карликовые лемуры, такие же приматы, как мы, могут таким же образом снизить свои потребности в калориях до 2 процентов, понизив температуру. К сожалению, у людей, похоже, есть фиксированная уставка: 98,6 градуса. За исключением незначительных суточных колебаний, таких как ночной спад, который совпадает со сном, наша температура меняется только как признак опасности — лихорадка или переохлаждение.Всего несколько градусов могут означать разницу между здоровьем и неминуемой смертью.
Долгое время считалось, что эта уставка неизменна, но, возможно, это не так. Хотя люди обычно не впадают в оцепенение по собственной воле — а наши тела обычно предотвращают это, дрожа, — Дрю объясняет, что нет ни одной «молекулы гибернации» или органа, которых не хватало бы людям. Фактически, в экстремальных обстоятельствах врачи могут вызвать оцепенение. Хирурги, например, используют гипотермию во время процедур, при которых сердце должно быть остановлено на длительный период, что позволяет мозгу и другим органам выжить дольше, будучи лишенным топлива.Охлаждение также используется в экстренных случаях после остановки сердца. Считается, что укрытие пациентов, находящихся под седативным действием, одеялами, в которых циркулирует холодная вода, имеет такой же эффект, как и наложение пакета со льдом на растянутую лодыжку, уменьшая воспалительный процесс и сводя к минимуму длительное повреждение сердца и центральной нервной системы.
Охлаждение сейчас широко применяется в больницах, и некоторые врачи пришли к выводу, что этот принцип может быть применен и дальше — по сути, поддержание жизни людей после их смерти. В Университете Мэриленда хирург Сэмюэл Тишерман изучает то, что он называет «экстренной консервацией и реанимацией», или EPR, экспериментальным протоколом, в котором врачи быстро охлаждают пострадавших с травмами, у которых перестает биться сердце.
Это могло выиграть время для срочной операции. Прямо сейчас, в случае тяжелой травмы, пациенту могут остаться считанные минуты, которых недостаточно, чтобы добраться до операционного стола. Например, Тишерман описывает человека с огнестрельным ранением аорты, у которого очень быстро идет внутреннее кровотечение. Если у этого человека остановится сердце, команда Тишермана хирургическим путем вскрывает грудную клетку и массирует сердце, чтобы оно продолжало работать, пока они пытаются восстановить аорту. Это займет всего несколько минут, но когда пациент теряет слишком много крови, все кончено.Без кислорода мозг умирает в считанные минуты.
Человеческие способности к гибернации могут дремать в генетическом коде
Медведи делают это. Как и сурки, белки, черепахи и многие другие животные. Однако люди не могут впадать в спячку — по крайней мере, сейчас.
Но ученые, изучающие генетические основы гибернации животных, думают, что они могут открыть ту же биологическую сверхспособность и у людей. Этот подвиг может трансформировать медицинское обслуживание как во время обычных операций, так и во время неотложной медицинской помощи, когда пациенты не могут сразу получить доступ к жизненно важному лечению.Это также может позволить астронавтам откладывать свой путь во время длительных миссий на Марс и другие пункты назначения в глубоком космосе.
Ученые считают, что способность впадать в спячку возникла у первого предкового млекопитающего — пушистого древесного существа, которое жило 65 миллионов лет назад и в конечном итоге дало начало большинству современных млекопитающих, включая человека. Если они правы, ключи к гибернации могут быть скрыты в геноме человека.
«Это звучит как научная фантастика, но в этом есть абсолютная биологическая правда, и мы использовали все виды сравнительной геномики и другие инструменты, чтобы понять универсальность», — говорит Энн Йодер, биолог из Университета Дьюка, изучающая спячку.«Практически все в этой области согласны с тем, что это наследственная способность млекопитающих, которую большинство млекопитающих утратили или просто не используют».
Основы гибернации
Гибернация — это гораздо больше, чем просто длительный сон. Он приводит к резким изменениям в обмене веществ, включая снижение температуры тела и снижение частоты сердечных сокращений и дыхания. Некоторые теплокровные животные проводят недели, в течение которых температура их тела падает с 37 до 3 градусов Цельсия, их сердце бьется всего несколько раз в минуту, а потребление энергии организмом резко падает.
Связанные
Ученые особенно интересуются механизмами, которые позволяют животным, находящимся в спячке, вернуться к полной активности вскоре после пробуждения и избежать проблем со здоровьем, которые влияют на людей после нескольких недель в постели. К ним относятся потеря костной массы, сердечно-сосудистые проблемы и мышечная атрофия.
«Приложения, которые мы рассматриваем, основаны на нашем понимании того, что эти животные должны делать, чтобы выжить в спячке в течение года», — говорит Эшли Зендер, генеральный директор Fauna Bio, стартапа из Сан-Франциско, который работает над разработкой препараты для введения человека в спячку.
По крайней мере с 2002 года врачи отделения неотложной помощи использовали защитную силу гибернации, используя пакеты со льдом и охлаждающие одеяла для временного понижения температуры тела пациентов, которые находятся в критическом состоянии в результате сердечного приступа, черепно-мозговой травмы, инсульта. или шок. Снижение температуры тела всего на несколько градусов по Цельсию может защитить мозг, в частности, за счет замедления метаболизма, уменьшения отека и отсрочки гибели клеток мозга, которая обычно может происходить из-за отсутствия кровотока.
Но цель состояла бы в том, чтобы заменить эту грубую технику охлаждения, которая может вызывать проблемы со свертыванием крови и мешать иммунным ответам, на процесс, который работает «естественно, безопасно, обратимо», — говорит Ханна Кэри, профессор сравнительных биологических наук. в Школе ветеринарной медицины Университета Висконсин-Мэдисон.
Ее лаборатория работает с Fauna Bio над обменом данными о гибернации в рамках более широкого сотрудничества между частным стартапом и научным сообществом, связанным с гибернацией.
Если такое исследование увенчается успехом, Fauna Bio надеется заменить пакеты со льдом лекарством, которое может ввести людей в спячку, напрямую снижая их метаболизм. В результате, естественно, последует более мягкое охлаждение тела.
Расшифровка прошлого гибернации на будущее
Чтобы создать это чудо-лекарство от гибернации, исследователи должны сначала выяснить, какие группы генов активируются в процессе гибернации. Вот почему Fauna Bio обращается ко многим независимым исследовательским группам в области гибернации, чтобы объединить коллекции биологических тканей от разных животных, находящихся в спячке, с новыми базами данных секвенированных геномов.
Например, Кэти Грабек, соучредитель и руководитель финансового отдела Fauna Bio, разработала анализ секвенирования генома 13-линейного генома суслика. Таких сусликов, как правило, гораздо легче изучать, чем других животных-спящих животных, таких как исчезающие лемуры и потенциально опасные медведи, хотя некоторые упрямые исследователи гибернации изучали и этих животных.
У всех этих разных животных не обязательно есть особые гены, уникальные для каждого вида, — говорит Уилл Исраэльсен, научный сотрудник биохимии в Юго-западном медицинском центре Техасского университета в Далласе, штат Техас, который изучает гибернацию прыгающих мышей.Вместо этого у гибернаторов, вероятно, есть все те же гены, связанные с гибернацией, но каждый вид использует их немного по-своему. «Если мы сможем выяснить, как они регулируют свою биологию, мы сможем манипулировать этим у людей в интересах медицины», — говорит Исраэльсен.
Конечно, медицинские преимущества на Земле также могут быть преобразованы в медицинские преимущества в космосе. SpaceWorks, аэрокосмическая инженерная компания из Атланты, использует средства НАСА для изучения того, как гибернация может защитить астронавтов от радиационных повреждений, потери костей и мышц и других проблем со здоровьем во время шестимесячных космических полетов на Марс.
Компания составляет техническое руководство о том, как перевести будущих космонавтов в спячку на основе текущих медицинских процедур.
Даже подход современной медицины к «целенаправленному управлению температурой», который не соответствует полной гибернации, может защитить астронавтов и сделать будущие космические миссии более доступными и осуществимыми, — говорит Дуг Ток, акушер и ведущий медицинский консультант SpaceWorks Enterprises. Перевод большей части экипажа в состояние низкого метаболизма при смене может устранить большую часть массы космического корабля, обычно предназначенную для хранения продуктов питания или наличия большего жилого пространства.
Такой космический корабль мог бы обойтись даже с меньшей защитой от радиации, имея ровно столько, чтобы защитить отсек гибернации экипажа. Вся эта экономия массы космического корабля имеет огромное значение в то время, когда запуск чего-либо в космос может стоить около 10 000 долларов за фунт. «Это медицинское решение инженерной проблемы», — говорит Ток.
Истинное пробуждение способностей к гибернации у людей по-прежнему основывается на подтверждении верности теории предков-млекопитающих. Но если спящие астронавты когда-нибудь проснутся и обнаружат, что готовы выйти на орбиту Марса, они могут поблагодарить биологическую сверхдержаву, которая создавалась миллионы лет.
Хотите больше историй о биологии?
ПОДПИСАТЬСЯ НА NBC NEWS MACH В TWITTER, FACEBOOK И INSTAGRAM.
Некоторые животные на самом деле не спят зимой, и другие сюрпризы по поводу спячки
Людям, не любителям зимы, кажется, что впадающие в спячку животные имеют правильное представление: это все равно, что прятать голову под одеялом до наступления весны, не так ли? Не совсем. Читайте дальше, чтобы узнать больше о науке о спячке.
Что такое гибернация?
Несмотря на то, что вы, возможно, слышали, виды, впадающие в спячку, не «спят» зимой.
Гибернация — это расширенная форма торпора , состояния, при котором метаболизм снижен до менее чем пяти процентов от нормы. «Большинство физиологических функций чрезвычайно замедлены или полностью остановлены», — говорит Марина Бланко, научный сотрудник Центра лемуров герцога в Дареме, Северная Каролина, США, изучающая карликовых лемуров ( Cheirogaleus spp.) Мадагаскара — единственные приматы, которые впадают в спячку по регулярному графику.
Например, когда карликовые лемуры впадают в спячку, они снижают частоту сердечных сокращений с более чем 300 ударов в минуту до менее шести, говорит Бланко. И вместо того, чтобы дышать каждую секунду, они могут до 10 минут не дышать. Их мозговая активность «становится необнаружимой».
Это сильно отличается от сна, который представляет собой состояние мягкого покоя, в котором все еще выполняются бессознательные функции. Фактически, исследование Бланко показало, что спящие люди должны периодически возбуждаться, чтобы немного поспать!
Почему животные впадают в спячку?
Проще говоря: «Гибернация — это средство сохранения энергии», — говорит Келли Дрю, нейрофармаколог из Университета Аляски в Фэрбенксе в США.Она изучает химию мозга зимующих арктических сусликов ( Spermophilus parryii ).
Хотя спячка чаще всего рассматривается как сезонное явление, она не ограничивается животными, живущими в холодную погоду. Есть тропические спящие животные, которые могут делать это, чтобы сохранять прохладу в жару.
Температура не всегда имеет значение. «Некоторые виды впадают в спячку из-за нехватки пищи», — отмечает Дрю. Например, ехидны в Австралии впадают в спячку после пожаров, ожидая восстановления пищевых ресурсов, чтобы возобновить нормальную деятельность.
Недавние исследования даже предложили третью причину: защита. В спячке «не чувствуешь запаха; вы не шумите; вы не делаете никаких движений; поэтому вас очень трудно обнаружить хищнику », — говорит Томас Руф, профессор физиологии животных в Университете ветеринарной медицины в Вене, Австрия.
Его работа показала, что у мелких млекопитающих в пять раз больше шансов умирать каждый месяц в активном состоянии, чем в спячке.
Что на самом деле происходит, когда животные впадают в спячку?
Чтобы замедлить метаболизм, животные охлаждают свое тело в среднем на 5–10 ° C (9–18 ° F).Арктические суслики, над которыми работает Дрю, могут пойти дальше и переохладиться до минусовых температур.
Исследование Дрю показало, что охлаждение, вероятно, регулируется уровнями аденозина в головном мозге. У сусликов не только зимой повышается уровень аденозина, но и рецепторы молекулы становятся более чувствительными к нему.
Но виды не остаются в холодном коматозном состоянии на время своего периода покоя. Около 80 процентов их энергии тратится на периодическое пробуждение и разогревание.
Почему они это делают, — «одна из величайших загадок» в этой области, — говорит Руф. Некоторые думают, что им нужно снова включить свою иммунную систему, чтобы бороться с болезнью, в то время как другие думают, что они могут просто проснуться, чтобы уснуть.
К сожалению, эти пробуждения могут привести к исчезновению зимующих видов по мере изменения нашего климата; Ученые обнаружили, что животные дольше остаются активными в периоды возбуждения по мере повышения температуры окружающей среды, что приводит к истощению большей части энергии, которую они пытаются сохранить.
Какие виды животных впадают в спячку?
Одна птица и множество земноводных, рептилий и насекомых также проявляют состояния, подобные гибернации. Есть даже по крайней мере одна рыба — антарктическая треска ( Dissostichus mawsoni ), которая зимой замедляет метаболизм, становясь на 1/20 менее активным.
И, конечно же, много млекопитающих. В то время как медведи могут быть первым, что приходит на ум, в течение многих лет возникали вопросы, являются ли медведи настоящими спячками.В отличие от животных, которые регулярно шевелятся во время спячки, медведи могут находиться около 100 дней без необходимости просыпаться, чтобы что-то съесть или что-то передать, и их можно разбудить гораздо легче, чем обычных спящих.
Служба национальных парков США предполагает, что они супергерналисты.
Большинство млекопитающих, обитающих в спячке, находятся на меньшей стороне. «Средний спящий человек весит всего 70 граммов», — говорит Руф. Это связано с тем, что маленькие тела имеют высокое отношение площади поверхности к объему, что делает для них более обременительным согревание в холодную погоду, поэтому им требуется сезонная экономия энергии больше, чем более крупным животным .
Какое животное впадает в спячку дольше всего?
Сложнее, чем вы думаете, присудить приз за самую продолжительную гибернацию. Очевидным выбором будет съедобный сони ( Glis glis ), с которым работает Руф — они могут оставаться в спящем состоянии более 11 месяцев в дикой природе. Чтобы добиться этого, им нужно удвоить или даже утроить вес своего тела во время активности. (Отсюда они и получили свое название: римляне считали свои жирные, нежные, готовые к спячке тела деликатесом.)
Однако в одном эксперименте большая коричневая летучая мышь ( Eptesicus fuscus ) впала в спячку в холодильнике на 344 дня, что позволяет предположить, что летучие мыши заслуживают этого титула (хотя животное этого не сделало и не выжило. подвиг).
животных на самом деле не спят на зиму и другие сюрпризы о науке о спячке
Людям, не любителям зимы, кажется, что животные, впадающие в спячку, имеют правильное представление: это то же самое, что спрятать голову под одеяло. пока не придет весна — не правда ли? Не совсем.Читайте дальше, чтобы узнать больше о науке о спячке.
Что такое гибернация?
Несмотря на то, что вы, возможно, слышали, виды, впадающие в спячку, не «спят» зимой.
Гибернация — это расширенная форма торпора , состояние, при котором метаболизм снижен до менее чем пяти процентов от нормы. «Большинство физиологических функций чрезвычайно замедлены или полностью остановлены», — говорит Марина Бланко, научный сотрудник Центра лемуров герцога в Дареме, Северная Каролина, изучающая карликовых лемуров ( Cheirogaleus spp.
) Мадагаскара — единственные приматы, которые впадают в спячку по регулярному графику.
Например, когда карликовые лемуры впадают в спячку, они снижают частоту сердечных сокращений с более чем 300 ударов в минуту до менее шести, говорит Бланко. И вместо того, чтобы дышать каждую секунду, они могут до 10 минут не дышать. Их мозговая активность «становится необнаружимой». (См. Также: Самые крохотные животные в мире.)
Это сильно отличается от сна, который представляет собой состояние мягкого покоя, в котором все еще выполняются бессознательные функции.Фактически, исследование Бланко показало, что спящие люди должны подвергаться периодическому возбуждению, чтобы они могли поймать несколько Z!
Почему животные впадают в спячку?
Проще говоря: «Гибернация — это средство сохранения энергии», — говорит Келли Дрю, нейрофармаколог из Университета Аляски в Фэрбенксе, изучающая химию мозга зимующих арктических сусликов. (Подробнее о том, как некоторые животные справляются с холодами.)
Хотя спячка чаще всего рассматривается как сезонное явление, она не ограничивается животными, живущими в холодную погоду.Есть тропические зимующие животные, которые могут делать это, чтобы победить жару.
Температура не всегда имеет значение. «Некоторые виды впадают в спячку из-за нехватки пищи», — отмечает Дрю. Например, ехидны в Австралии впадают в спячку после пожаров, ожидая восстановления пищевых ресурсов, чтобы возобновить нормальную деятельность.
Недавние исследования даже предложили третью причину: защита. В спячке «не чувствуешь запаха; вы не шумите; вы не делаете никаких движений; поэтому вас очень трудно обнаружить хищнику », — говорит Томас Руф, профессор физиологии животных Венского университета ветеринарной медицины.Его работа показала, что у мелких млекопитающих в пять раз больше шансов умирать каждый месяц в активном состоянии, чем в спячке.
Что на самом деле происходит, когда животные впадают в спячку?
Чтобы замедлить метаболизм, животные охлаждают свое тело в среднем на 5–10 ° C (от 9 до 18 ° F).
Арктические суслики ( Spermophilus parryii ), над которыми работает Дрю, могут пойти дальше и переохлаждать до минусовых температур.
Исследование Дрю показало, что охлаждение, вероятно, регулируется уровнями аденозина в головном мозге.У сусликов не только зимой повышается уровень аденозина, но и рецепторы молекулы становятся более чувствительными к нему.
Но виды не остаются в холодном коматозном состоянии на время своего периода покоя. Около 80 процентов их энергии тратится на периодическое пробуждение и разогревание. (Прочтите о том, как это делают сурки, входя в цикл 12-20 раз в течение сезона спячки.)
Арктических сусликов показано в спячке в Университете Аляски в Фэрбенксе.
Фотография Джоэла Сартора, National Geographic Photo ArkПожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.
Почему они это делают, — «одна из величайших загадок» в этой области, — говорит Руф. Некоторые думают, что им нужно снова включить свою иммунную систему, чтобы бороться с болезнью, в то время как другие думают, что они могут просто проснуться, чтобы уснуть.
К сожалению, эти пробуждения могут привести к исчезновению зимующих видов по мере изменения нашего климата; ученые обнаружили, что животные дольше остаются активными в периоды возбуждения по мере повышения температуры окружающей среды, что приводит к истощению большей части энергии, которую они пытаются сохранить.
Какие животные впадают в спячку?
Медведи — одно из немногих крупных млекопитающих, впадающих в спячку, большинство из которых относятся к мелким.
Фотография Пола Никлена, Nat Geo Image CollectionПожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.
Одна птица и множество земноводных, рептилий и насекомых также проявляют состояния, похожие на спячку. Есть даже по крайней мере одна рыба — антарктическая треска — которая зимой замедляет метаболизм, становясь в 20 раз менее активным.
И, конечно же, много млекопитающих. В то время как медведи могут быть первым, что приходит на ум, в течение многих лет возникали вопросы, действительно ли медведи являются настоящими спячками. В отличие от животных, которые регулярно шевелятся во время спячки, медведи могут находиться около 100 дней без необходимости просыпаться, чтобы что-то съесть или что-то передать, и их можно разбудить гораздо легче, чем обычных спящих. Служба национальных парков США предполагает, что они супергерналисты.
Большинство млекопитающих, обитающих в спячке, на меньшей стороне.
«Средний спящий человек весит всего 70 граммов», — говорит Руф. Это связано с тем, что маленькие тела имеют высокое отношение площади поверхности к объему, что делает для них более обременительным оставаться в тепле в холодную погоду — поэтому им нужна сезонная экономия энергии больше, чем более крупным животным .
Соня съедобная может впадать в спячку более 11 месяцев за раз.
Фотография Джоэла Сартора, National Geographic Photo ArkПожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.
Какое животное впадает в спячку дольше всех?
Сложнее, чем вы думаете, присудить приз за самую продолжительную гибернацию.Очевидным выбором будет съедобный сони ( Glis glis ), с которым работает Руф — они могут оставаться в состоянии покоя более 11 месяцев в дикой природе. Чтобы добиться этого, им нужно удвоить или даже утроить свой вес во время активности (отсюда они и получили свое название: римляне считали их жирные, нежные, готовые к спячке тела деликатесом).
В одном эксперименте большая коричневая летучая мышь ( Eptesicus fuscus ) впадал в спячку в холодильнике в течение 344 дней, что позволяет предположить, что летучие мыши заслуживают этого титула (хотя животное не совсем выбрало это и не пережило подвиг).
Эта статья была обновлена, чтобы отразить вопросы, касающиеся медведей и гибернации.
Понимание физиологии оцепенения находится в центре внимания симпозиума сравнительной конференции — ScienceDaily
Сегодня исследователи соберутся, чтобы обсудить потенциал гибернации и связанный с ней процесс, оцепенение, для улучшения здоровья человека в космическом полете в Американском физиологическом обществе (APS ) Сравнительная физиология: конференция сложности и интеграции в Новом Орлеане.
Чтобы выжить в периоды нехватки пищи и низких температур, некоторые животные впадают в спячку — физиологический процесс, который снижает их нормальный метаболизм до низкого уровня на несколько дней или недель. Эти периоды низкого метаболизма, известные как оцепенение, позволяют температуре тела животного опускаться чуть выше температуры окружающего воздуха, таким образом сохраняя энергию. Люди не подвергаются естественному оцепенению, но ученых интересует идея создания состояний «синтетического» оцепенения в определенных ситуациях, включая космический полет, объяснила сопредседатель симпозиума Ханна Кэри, доктор философии, из Школы ветеринарной медицины Университета Висконсина.«Использование естественно развившегося оцепенения на благо полета человека в космос». «Синтетическое оцепенение может защитить космонавтов от связанных с космосом опасностей для здоровья и одновременно снизить требования к массе, объему и мощности космического корабля», — сказал Мэтью Риган, доктор философии, также из Школы ветеринарной медицины Университета Висконсина и сопредседателя симпозиума.
Симпозиум исследует, как мозг может вызывать синтетическое оцепенение, его сходства и различия со сном, и как это может принести пользу космонавтам.Спикеры будут включать Кэри; Маттео Черри, доктор медицинских наук, из Болонского университета в Италии; Владислав Вязовский, доктор философии, Оксфордский университет, Великобритания; и астронавт Джессика Меир, доктор философии, НАСА.
Изучение спячки у млекопитающих — как они могут безопасно снижать температуру тела и метаболизм на продолжительные периоды времени — также может помочь в лечении людей, перенесших травматические медицинские события, такие как инсульт, остановка сердца и тяжелая потеря крови. Животные, которые используют оцепенение, обладают естественной устойчивостью к различным травмам, которые могут возникнуть из-за отсутствия кровотока.Они также устойчивы к радиационному поражению — такое сопротивление было бы особенно полезно для людей в глубоком космосе.
Кэри обсудит, почему использование синтетического оцепенения, основанного на биологии естественных гибернаторов, предпочтительнее современной медицинской практики, в которой для лечения пациентов с травмами используются методы, основанные на гипотермии. Она также расскажет, как исследования гибернации могут определить, как создать синтетическое оцепенение для космических путешествий.
Неизвестно, как нервная система снижает метаболическую активность во время оцепенения.Однако многие органы, регулирующие обмен веществ, контролируются нервными клетками (нейронами), расположенными в бледном шве, области ствола мозга, контролирующей выработку тепла у млекопитающих. «Чтобы животное вошло в оцепенение, необходимо подавить нейроны бледного шва», — объяснил Черри. Если функция этих клеток не подавляется, «их активность будет противодействовать гипотермии, вызванной оцепенением», — сказал он. Cerri представит предварительные результаты идентификации нейронов, проецирующихся на бледный шов и участвующих в деятельности, связанной с торпором.
Определение взаимосвязи между сном и торпором вызывает споры, но эти два состояния, по-видимому, тесно связаны из-за общих нейронных связей. Исследования показывают, что отсутствие доступных источников пищи может заставлять млекопитающих сберегать энергию и снижать температуру тела, что является двумя отличительными характеристиками оцепенения. Однако «о конкретных сигналах, связанных с голоданием, которые инициируют вхождение в оцепенение, известно меньше», — сказал Вязовский. Он расскажет о связи между сном и оцепенением и о том, почему необходимы дополнительные исследования, чтобы определить, как оцепенение влияет на работу мозга у животных.
Некоторые из физиологических адаптаций, которые проявляют животные, например, среда с низким содержанием кислорода, в которой тюлени и пингвины испытывают глубокое ныряние или птицы во время полета на большой высоте, для человека невозможны. Понимание того, как животные адаптируются в экстремальных условиях, может сыграть положительную роль в медицинской науке, особенно в «экстремальных условиях космоса», — сказал Меир.