Ультразвуковая спячка
Ученые сообщили, что им удалось погрузить мышей в состояние гибернации, воздействуя на определенную область их мозга импульсами ультразвука. Некоторые комментаторы называют это исследование важным шагом на пути к возможности погружать в анабиоз человека.
Научиться погружать людей в анабиоз ученые хотят не только из-за того, что это возможный способ облегчить их участие в дальних космических перелетах будущего, но и чтобы уменьшить поражение организма у пациентов с инфарктом и инсультом.
В работах, предшествовавших нынешнему исследованию, были выявлены конкретные популяции нейронов в области, называемой преоптической областью гипоталамуса. Эти популяции служат «выключателем» для оцепенения, в которое мыши впадают, когда им грозит опасность, когда холодно или они испытывают нехватку пищи. Ученые генетически модифицировали эти нейроны, чтобы они реагировали на свет или определенные химические вещества, и обнаружили, что могут заставлять мышей впадать в оцепенение, даже когда они теплые и сытые. Однако такие инвазивные методы нельзя использовать с людьми.
Биоинженер Хун Чень (Hong Chen) и ее коллеги из Университета Вашингтона в Сент-Луисе не использовали методы генной инженерии. Они воспользовались тем, что некоторые нейроны имеют ионнные каналы TRPM2, которые меняют форму в ответ на ультразвуковые волны. Ученые приклеили к головам мышей миниатюрные устройства, похожие на динамики, чтобы сфокусировать эти волны на преоптической области гипоталамуса.
В ответ на серию 3,2-мегагерцовых импульсов температура тела грызунов упала примерно на 3 °C. Мыши остыли, перенаправив тепло своего тела на хвосты, что представляет собой классический признак анабиоза. Частота сердечных сокращений и обмен веществ у мышей замедлились. Автоматически подавая дополнительные импульсы ультразвука, когда температура тела животных начинала снова подниматься, исследователи могли удерживать мышей в этом оцепенении до 24 часов. Когда они отключили мини-динамики, мыши вернулись к нормальному состоянию, по-видимому, без каких-либо болезненных последствий. Когда исследователи направляли ультразвук на другие области мозга, мыши не впадали в оцепенение. Это говорит о том, что снижение метаболизма у мышей действительно было вызвано стимуляцией нейронов преоптической области, а не просто нарушением нормальной работы мозга из-за воздействия ультразвука.
Затем исследователи повторили эксперимент на 12 крысах, которые, в отличие от мышей, в природе не впадают в анабиоз в ответ на холод или нехватку пищи, и обнаружили аналогичный эффект, хотя температура тела крыс снизилась всего на 1–2 °C. Ученые считают, что их метод может работать даже на животных, которые обычно не впадают в спячку.
Исследование опубликовано в журнале Nature Metabolism.