Исследователи из Университета Висконсина выяснили, что бактерии в кишечнике американских сусликов помогают им не терять мышечную массу в ходе спячки и даже наращивать ее к моменту пробуждения.
Тринадцатиполосные суслики (Ictidomys tridecemlineatus) широко распространены в лугах и прериях Северной Америки, от юга Канады до Техаса. Они способны более шести месяцев, с октября по март или начало апреля, проводить в спячке без еды и воды. В состоянии спячки суслик сворачивается в шар и снижает частоту дыхания с 100–200 вдохов в минуту до одного вдоха примерно каждые пять минут.
Даже если не учитывать отсутствие пищи, столь длительная неподвижность должна была бы отрицательно сказаться на физической форме сусликов. Например, человек, соблюдающий строгий постельный режим всего десять дней, может потерять до 14 % мышечной силы. Однако суслики выходят из спячки без негативных последствий.
Предыдущие исследования показали, что основным источником азота, необходимого для синтеза белков, идущих на наращивание мышц, в организме спящего суслика служит мочевина. Мочевина служит естественным продуктом биохимических реакций в организме млекопитающих, которые предназначены для утилизации азотосодержащих продуктов распада белков. Затем она выводится из организма почками. Однако оставалось непонятным, как у сусликов происходит переработка мочевины в новые белки.
Исследователи вводили сусликам мочевину, содержащую меченые атомы азота, которые можно было отследить по всему телу. Азот оказывался в итоге в печени, кишечнике или в мышцах. Но когда исследователи использовали антибиотики, чтобы ослабить кишечный микробиом суслика, животные не смогли преобразовать прежнее количество мочевины в белки. Меньше меченых атомов азота попадало из мочевины в кишечник, печень и мышцы, по сравнению с теми сусликами, у которых был здоровый микробиом.
Когда суслик впадает в спячку, его кишечные бактерии теряют доступ к обычной пище. Ученые обнаружили, что бактерии реагируют на это, усиливая свою способность перерабатывать мочевину, причем эта способность становится более эффективной при переработке на протяжении спячки. Суслики помогают бактериям, транспортируя больше мочевины в кишечник. Бактерии сами употребляют переработанный азот, но и выделяют некоторое его количество для использования организмом хозяина.
Один из авторов исследования Фариба Ассади-Портер (Fariba Assadi-Porter) говорит, что микробы, живущие в кишечнике человека, вероятно, также могут перерабатывать мочевину. Хотя люди не впадают в спячку, многие испытывают ухудшение состояния мышц из-за старения, болезней или недоедания. Космонавты теряют мышечную массу в условиях невесомости. По словам Ассади-Портер, лучше поняв, как бактерии используют мочевину в организме суслика, исследователи могли бы когда-нибудь разработать методы лечения, повышающие способность человеческого микробиома предотвращать атрофию мышц. Но потребуются дальнейшие исследования, чтобы в первую очередь установить, какие именно бактерии отвечают за переработку мочевины в организме спящего суслика.
Исследование опубликовано в журнале Science.
