Можно ли развить человеку силу медведя?

По завершении мучительного процесса недуги Роджерса были излечены, и он стал первым супергероем Marvel — «Капитаном Америка», — приступившим к дерзким операциям в тылу врага и способствовавшим победе союзников во Второй мировой войне.

Хотя все это произошло во вселенной Marvel, и впервые было описано в серии комиксов «Капитан Америка», которая была издана во время Второй мировой войны, кажется, что сегодня ученые усиленно работают над созданием подобной «сверхспособности» — сыворотки, способной сделать мышцы тех, кто её получает, сильнее и выносливее.

Сила зимней спячки

Наши мышцы становятся сильнее, чем мы больше их тренируем. Проблема в том, что это работает и в обратном направлении. Примерно через три недели после того, как мы перестанем тренировать определенную мышцу, она начнет истончаться, а её масса будет уменьшаться, в основном за счет потери белка. Это происходит потому, что во многих случаях строительные блоки белков, аминокислоты, переносятся в другие органы тела. Также это работает и с животными, кроме одного зверя — медведя, погруженного в длительную зимнюю спячку.

Черный медведь «спит» по большей части от четырех до семи месяцев зимой без еды и воды. Но что удивительно, даже если мы разбудим его после нескольких месяцев глубокого сна, он сможет бегать по глубокому снегу. Его мышечные ткани сохраняют во время зимней спячки уровень белков и свою силу.

Исследователи из Университета Вайоминга в США исследовали мышечные ткани шести медведей из Колорадо — в летние месяцы, в начале зимней спячки и ближе к её концу. Они обнаружили, что во время продолжительного сна в скелетных мышцах (используемых для движения органов тела) вырабатывается гораздо меньше белка, но и расщепляется гораздо меньше. То есть даже в зимние месяцы медведю удается поддерживать положительный баланс между выработкой белков в мышцах и их распадом [1] .

Как медведь это делает? В обзорной статье на эту тему исследователи из Европы объясняют это. По их словам, существует несколько факторов истощения мышц, таких как старение, плохое питание, длительное голодание, недостаточное использование мышц из-за травм, болезни, отсутствие физической активности и многое другое.

В современном обществе, где сидение перед телевизором или компьютером увеличилось, таких явлений становится еще больше. Потеря белков в мышечной ткани приводит к ослаблению мышц, что может привести к серьезным последствиям для здоровья. Потеря 30-50 процентов массы белков во всём организме может привести к летальному исходу [2] .

Группа исследователей из Университета Барселоны в 2007 году проверила, можно ли использовать эти «медвежьи механизмы» для улучшения состояния мышц крыс. С этой целью исследователи собрали образцы крови у бурых медведей из Пиренейского региона Испании. Часть проб крови была собрана в период зимней спячки, часть – в летние месяцы – в период активности медведей [3] .

После этого исследователи вымачивали в течение двух часов мышечные ткани крыс в растворе, который в основном содержал питательные вещества, но пять процентов которого составляла кровяная жидкость — плазма, взятая у медведей в Пиренеях. Половину мышечных тканей пропитывали жидкостью, содержащей плазму зимнего периода, а другую часть — жидкостью, содержащей плазму летнего периода.

Исследователи изучили скорость распада белков в двух разных ситуациях. Выяснилось, что в мышцах, подвергшихся воздействию плазмы медведей во время зимней спячки, скорость разрушения была примерно на 40 процентов ниже по сравнению с мышцами, подвергшимися воздействию летней плазмы.

На следующем этапе испанских исследователей интересовал уровень образования двух типов белков, участвующих в расщеплении белков внутри клетки, — катепсина В и убиквитина. Они обнаружили, что плазма спящих медведей приводит к тому, что мышцы содержат их в меньшем количестве.

Наблюдалось 45-процентное снижение белков катепсина В и 18-процентное снижение убиквитина по сравнению с мышцами, подвергшимися воздействию плазмы медведя летом. Из этого исследователи сделали вывод, что плазма спящих медведей заставляла мышцы крыс сохранять больше белков, что также поддерживало более высокую мышечную массу.

В новом рецензируемом исследовании 2022 года группа японских исследователей решила сделать еще один шаг вперед. Она изучала, как кровяная жидкость медведя влияет на мышечные клетки человека.

Кровяную жидкость — «сыворотку» (аналог плазмы, только без коагулянтов) исследователи получили от семи японских черных медведиц из медвежьего парка на севере центрального острова Японии — Хонсю. Исследователи собрали образцы крови у медведиц один раз летом в середине июля 2017 года и еще раз у тех же медведиц в конце февраля 2018 года [4] .

Чтобы изучить, как кровяная жидкость медведей влияет на клетки скелетных мышц, и особенно на количество белков в них, исследователи замачивали мышечные ткани в растворе, содержащего пятипроцентную сыворотку, только на этот раз замачивание длилось 24 часа.

Картина была ясной. После замачивания мышечные клетки, подвергшиеся воздействию кровяной жидкости, собранной у медведей в феврале, содержали значительно больше белка, что означает, что мышечные клетки стали сильнее.

При более глубоком изучении клеток стало ясно, что важным фактором является снижение скорости распада белка. Меньшие концентрации MuRF1 — белка, играющего активную роль в процессе разложения, — были обнаружены в клетках, пропитанных кровяной жидкостью, собранной во время зимней спячки.

Несомненно, японское исследование приближает исследователей к разработке сыворотки, которая позволит людям укреплять свои мышцы и развивать «сверхспособности». Однако профессор Мицунори Миядзаки (Mitsunori Miyazaki) с факультета физиологии Хиросимского университета, ведущий и автор исследования, написал в пресс-релизе, что пришел в эту область исследований только с целью разработки инновационного метода реабилитации для истощенных мышц (а не для разработки сыворотки для супербойца) [5] .

В любом случае есть еще определенный путь, по которому должны пройти исследователи. Их цель не в том, чтобы создавать медвежью ферму, где они будут брать сыворотку, а в том, чтобы расшифровать скрытую в кровяной жидкости медведей химию, вызывающую все эти изменения, и на её основе произвести сыворотку в промышленных масштабах.

Ракефет Тавор

Использованная литература:

1. Лохуис , Харлоу, Бек, «Спящие черные медведи (Ursus americanus) испытывают белковый баланс скелетных мышц во время зимней анорексии», Comp Biochem Physiol B Biochem Mol Biol, 2007 г.

2. Бертиле , Хабольд, Махо, +1, «Сбережение тел белка у гибернаторов: источник биомедицинских инноваций», Front Physiol, 2021 г.

3.  Фустер , Бускетс, Альмендро, +2, «Антипротеолитические эффекты плазмы спящих медведей: новый подход к терапии атрофии мышц?», Clin Nutr, 2007 г.

4.  Миядзаки, Шимозуру, Цубота, «Добавление культивируемых человеческих мышечных трубок сывороткой спящего медведя приводит к увеличению содержания белка за счет модулирования передачи сигналов Akt / FOXO3a», PLoS One, 2022 г.

5.  « У медведей в крови есть способность впадать в спячку, но идентичность компонентов «супергероев» до сих пор остается загадкой», Университет Хиросимы, июль 2022 г.