冬眠的熊蕴藏着许多改善人类健康的秘密

为了避免在冬季的蛰伏期发生血栓,棕熊的身体反应与瘫痪者非常相似。
Brown bear paw in summer for blood clotting study
棕熊在冬眠期间和较为活跃月份的血液会发生变化。Ole Frobert 博士和 Tobias Petzold 博士

长时间坐着对健康有害——即使当下感觉不到,你的身体也会记住。至少静止不动四个小时已被证明会增加人类血栓形成的风险。

但也有例外。永久性瘫痪者并不会表现出更高的血栓形成风险,而暂时无法活动的人——例如因卧病在床或挤在狭窄的飞机座位里——则更容易形成血栓。

一项今天发表在《科学》杂志上的新研究,探讨了这个问题在棕熊身上的血液循环情况。棕熊以每年在洞穴中蛰伏五到八个月然后“全身而退”而闻名。冬眠的熊通过减少体内一种会引发血液凝固过程的蛋白质来避免血栓。结果发现,人类也有这种蛋白质,并且在某些情况下也能对其进行调节。

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“我从来没想过要研究熊,但向大自然学习人类生物学是个绝妙的主意,”阿根廷 CONICET 实验医学研究所所长 Mirta Schattner 说,她撰写了一篇关于该研究的配套评论文章,但并未参与研究。

由慕尼黑路德维希·马克西米利安大学的科学家领导的一个国际团队,对棕熊和长期行动不便的人类进行了测试,以比较他们的抗血栓策略。他们收集了 13 只野生棕熊在冬眠期间和春季清醒时的血液样本。在分析血液样本的成分时,作者们注意到冬眠的熊表现出更多的抗血栓机制迹象。这种机制通过降低多种蛋白质水平起作用,包括调节免疫反应的热休克蛋白 47 (HSP47)。降低 HSP47 会抑制炎症,而炎症本会启动血液凝固过程。

Blood sample from brown bear lung stained green and purple on black background
显微镜下观察到的棕熊肺部血液样本。Ole Frobert 博士和 Tobias Petzold 博士

为了了解长期行动不便的人类是否也有类似的有益反应,作者们提取了 23 名脊髓损伤患者的血液,并与 23 名健康成年人的血液进行了比较。与冬眠的熊一样,脊髓损伤患者也表现出 HSP47 水平下降和形成血栓的血小板聚集减少。

熊和人类之间相似的过程表明,长期的不活动是启动抗血栓策略的触发因素。Schattner 说,在可能卧床数天的短期不活动情况下,炎症蛋白比这种保护机制更具优势。“要知道在急性不活动患者中,是否值得阻断凝血机制,这很有意思,”她推测。“这是一个新的可供开发的药理学靶点。”

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抗血栓机制是生物学家可以从熊的冬眠中研究的众多适应性之一。熊的身体发展出了各种策略,以便在冬季保持休眠状态,而不会醒来时面临一系列健康问题。例如,熊利用脂肪分解能量而不减少肌肉质量。它们还限制受损骨细胞的更新,以防止在睡眠中发生骨质疏松。另一项特征是改变生物过程,例如在进入冬眠时改变心率。研究熊如何降低心率数月之久,可能有助于医生更好地理解驱动人类心脏疾病的机制

Brown bear tranquilized on mossy forest floor as researcher in black shirt takes a blood sample
夏季对一只镇静的棕熊进行血液采样。Ole Frobert 博士和 Tobias Petzold 博士

但研究这些身体调节策略的机会可能转瞬即逝。美国地质调查局阿拉斯加科学中心野生动物生物学家 Heather Johnson(她并未参与该研究)表示,气候变化导致的气温升高和冬季缩短正在影响熊的冬眠模式。“我们看到熊的冬眠时间越来越短,活跃期越来越长。” 较暖和的冬季向熊发出信号,当条件适宜觅食时,它们就没有必要睡觉。

此外,还有一些零星的观察表明,熊根本不需要冬眠,例如,因为它们整个冬天都有人类提供的食物。Johnson 表示,虽然现在预测气候变化将如何影响熊的生存还为时过早,但我们已经看到了间接影响,例如在狩猎季节有更多的熊醒着,并与人类发生更多冲突。随着熊适应不断变化的气候,它们的身体将如何适应,我们无法预测。它们如今拥有的抗血栓机制可能明天就会消失——这对动物来说是劣势,也可能意味着治疗血栓病症的潜在方法将付之东流。

 

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Jocelyn Solis-Moreira

健康与科学记者(自由职业)

Jocelyn Solis-Moreira(她/她)是Popular Science的科学撰稿人。她报道的主题广泛,包括神经科学、气候变化、心理健康和传染病。Jocelyn完成当天的工作后,你会在空中舞蹈工作室里找到她。


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