Такой же механизм сработал и у людей
Низкий уровень экспрессии белка теплового шока 47 (HSP47), который отвечает за активацию тромбоцитов коллагеном и тромбином, спасает медведей в спячке от тромбоза. Такой же механизм ученые обнаружили у парализованных людей и здоровых добровольцев, которые 27 дней соблюдали строгий постельный режим. Исследование опубликовано в журнале Science.
При длительном ограничении движения кровь в венах начинает двигаться медленнее. Снижение скорости кровотока уже предрасполагает к образованию тромбов, однако дополнительно этому способствует гипоксия и активация эндотелиальных клеток. Образовавшийся тромб может оторваться от стенки сосуда и циркулировать по венозной системе, где он в виде эмбола может закупорить более мелкие сосуды: наиболее опасно это в легочной артерии.
При этом известно, что некоторые млекопитающие, такие как бурые медведи (Ursus arctos), впадают в зимнюю спячку, где на протяжении многих месяцев могут практически не двигаться. При этом венозных тромбозов и тромбоэмболий у них не возникает.
Ученые из Мюнхенского университета имени Людвига и Максимилиана под руководством Тобиаса Петцольда (Tobias Petzold) решили разобраться, как медведям и другим млекопитающим удается избежать образования тромбов во время длительной спячки. Для этого они исследовали бурых медведей во время их активной жизнедеятельности и во время спячки. Во время спячки ученые не обнаружили у медведей эхокардиографических признаков тромбоэмболии легочной артерии, а уровень D-димера у них был значительно ниже по сравнению с бодрствующим медведями. При этом у некоторых медведей во время бодрствования случались венозные тромбозы по механизму, схожему с человеческим.
Чтобы выявить факторы, которые непосредственно участвуют в естественном механизме защиты от тромбозов во время зимней спячки, ученые отловили 13 молодых бурых медведей, за которыми они следили зимой во время спячки и в теплое время года во время бодрствования в Швеции. Сначала зоологи провели оценку гематологических показателей медведей. По повышенным уровням гемоглобина и гематокрита ученые выявили обезвоживание у медведей во время спячки.
При оценке свертывающей функции крови ученые обнаружили, что во время спячки время образования сгустка при активации внутреннего пути свертывания увеличивается по сравнению с бодрствующими особями. Упругость сгустка была незначительно снижена в зимнее время. Количество фактором свертываний было одинаковым для обоих состояний, зимой лишь немного снижалась их активность.
Ученые решили сосредоточиться на тромбоцитарном гемостазе, поскольку обнаружили, что концентрация естественного эндотелиального ингибитора агрегации тромбоцитов простациклина зимой снижается. В целом тромбоцитов и нейтрофилов в крови медведей зимой было меньше, чем летом. Агрегация тромбоцитов зимой также снижалась, при этом она еще больше снижалась при стимуляции фибриллярным коллагеном и низкими дозами тромбина. Аденозиндифосфат, аналог тромбоксана A и пептид, активирующий рецептор тромбина, меняли форму тромбоцитов, но не вызывали агрегацию.
Так как при агрегации из тромбоцитов высвобождаются гранулы с фибриногеном, ученые исследовали активность этого процесса. Зимой высвобождение гранул под действием коллагена и тромбина проходило не так активно, как летом. Чтобы изучить этот феномен ученые проанализировали медвежий геном и протеом. Протеом тромбоцитов заметно различался у находящихся в спячке и активных бурых медведей, при этом количество 151 белка значительно меняется, в среднем в 2,1 раза. Из них экспрессия 80 была снижена, а 71 — повышена.
Сосредоточив внимание на белках, участвующих в активации тромбоцитов, ученые обнаружили снижение количества ROCK1 (серин/треонин-киназа, rho-ассоциированная, содержащая спиральную протеинкиназу 1) зимой. Уровни активирующих ROCK1 факторов также были снижены, а ингибиторов — повышены. Однако самая большая разница была в уровнях ингибитора сериновой протеиназы H1 — белка теплового шока 47 (HSP47). В среднем, уровень HSP47 в тромбоцитах медведей, впавших в спячку, этого белка было в 55 раз, чем у бодрствующих медведей.
HSP47 действует как постоянный белок эндоплазматического ретикулума фибробластов, который способствует сборке коллагена и его секреции во внеклеточное пространство. Также он ответственен за развитие ряда наследственных заболеваний соединительной ткани. На мембране тромбоцитов белок стимулирует передачу сигнала от коллагена, тем самым активируя тромбоцит вместе с другими рецепторами.
Чтобы проверить функциональную важность HSP47 в предотвращении тромбозов, ученые вырастили мышей, у которых отключили экспрессию этого белка. У мышей замедлили венозный кровоток, что в контрольной группе вызвало значительное тромбообразование, а у химерных мышей тромбов практически не образовывалось. Кроме того, ученые обнаружили, что у исследуемых мышей снижает влияние тромбина на агрегацию тромбоцитов. Также белок активировал нейтрофилы: при их обработке очищенным HSP47 в клетках повышалась выработка активных форм кислорода и экспрессия лейкоцитарного интегрина CD11b. Рецептором белка выступал TLR2.
Известно, что несмотря на обездвиженность риск развития венозной тромбоэмболии у парализованных пациентов не выше, чем средний по популяции. Ученые обнаружили у таких пациентов меньшее количество и активность HSP47, что, по-видимому, защищало их от тромбоза. Кроме того, соблюдавшие 27 дней строгий постельный режим здоровые добровольцы, к концу эксперимента показывали снижение числа и активности HSP47. По лабораторным данным в обеих группах активность гемостаза снизилась.
Хотя ранее один из белков теплового шока, HSP20, уже показывал защитное действие при реперфузионном повреждении, открытие немецких ученых позволяет разрабатывать новые стратегии профилактики и лечения тромбозов и тромбоэмболий, которые занимают ведущие места среди непосредственных причин смерти во всем мире.
О том, как ученые разрабатывают методы введения человека в спячку подобно медведю, можно прочитать в нашем материале «Вечером мы погрузимся в спячку».
Они дольше времени проводили рядом с фотографией партнера по сравнению с изображением другого знакомого пингвина
Орнитологи из Италии обнаружили, что очковые пингвины могут отличить своего партнера от другого пингвина из колонии по рисунку точек на передней стороне тела. Они дольше смотрели на фотографии партнеров, чем на фотографии других знакомых сородичей, но лишь в том случае, если видели точки на теле. Исследование опубликовано в Animal Behaviour. Животные узнают друг друга по голосам, особенностям движения, внешности и даже лицам. Это важно для того, чтобы находить своего партнера, отличать товарищей от чужаков, общаться и сотрудничать с сородичами. Несколько ранних исследований обнаруживали у птиц способность различать друг друга — в том числе и по внешности. Однако до сих пор не удавалось определить, какие именно признаки важны для такого узнавания. Орнитологи из Туринского университета под руководством Луиджи Бачадонны (Luigi Baciadonna) решили проверить, способны ли очковые пингвины (Spheniscus demersus) из парка Zoomarine Roma в Италии различать друг друга по внешности. У этих пингвинов на передней стороне тела есть рисунок из точек, уникальный для каждой особи. По ним работники зоопарка отличают одну птицу от другой. Исследователи предположили, что и сами пингвины способны так узнавать и отличать друг друга — хорошее зрение позволило бы им это делать. Очковые пингвины живут большими колониями, постоянно общаются друг с другом и формируют моногамные долгосрочные пары. На момент исследования в колонии было 22 пингвина, а в экспериментах участвовало 12 — 5 самок и 7 самцов, которые были партнерами (пять пар самец-самка и одна пара из двух самцов). Каждого пингвина сфотографировали несколько раз и распечатали изображение на картоне в полный рост. Также сфотографировали несколько других пингвинов из колонии, которые не участвовали в эксперименте. Исследователи провели 5 тестов, в которых пингвины заходили в вольер и видели две фотографии — своего партнера и другого пингвина из колонии. Ученые предположили, что если пингвины смогут узнать своего партнера, то на его фотографию они будут смотреть дольше. В первом тесте пингвинам показывали две фотографии — с партнером и другим сородичем из группы. Во втором тесте партнер был на обеих фотографиях, но на одной из них ученые стерли точки на его теле. Третий тест включал два изображения — партнера и другого пингвина — но точки были стерты теперь у обоих. В четвертом тесте тела пингвинов на фотографиях были закрыты: ученые проверяли, узнают ли птицы своего партнера, видя лишь его голову. В пятом тесте, наоборот, на изображениях закрыли головы, но оставили тела с точками. Испытания показали, что пингвины наверняка способны отличать самого близкого сородича от всех остальных. Они почти вдвое дольше смотрели на изображение своего партнера — 23,52 ± 3,12 секунды против 14,16 ± 2,11 секунды. Также примерно в два раза больше времени они проводили рядом с фотографией партнера. Когда пингвины видели фотографию партнера с точками и без, они дольше смотрели на ту, где точки были. А если им показывали фотографии партнера и другого пингвина, на которых все точки были стерты, они одинаковое количество времени рассматривали и ту, и другую. Головы без тел интересовали пингвинов одинаково, а вот в телах с точками, но без голов, они узнавали своих партнеров и опять смотрели на них дольше (хотя предпочтение было не таким выраженным, как в случае с полным изображением). То есть, как и предполагали ученые, точки на туловище оказались очень важны для визуального узнавания. Авторы отметили, что все пары пингвинов узнавали друг друга на фотографиях. Поскольку среди пар были два самца, ученые полагают, что это узнавание не связано со способностью пары совместно производить потомство. Вероятно, дело в близкой связи, возникающей между партнерами по гнездованию. Пока не ясно, могут ли очковые пингвины таким же образом различать всех членов колонии, или они способны узнавать по точкам только партнера. Ранее эта же группа исследователей выяснила, что пингвины этого вида могут узнавать голоса сородичей, которых недавно видели (судя по всему, они связывают визуальную и звуковую информацию). Возможно, для узнавания не самых близких особей птицы используют и другие визуальные сигналы. Однако авторы считают, что основную роль в узнавании все же играет рисунок точек, по которому пингвины способны распознать любого члена колонии. Другие эксперименты этих же ученых с пингвинами из парка Zoomarine Roma показали, что голоса пингвинов в паре со временем становятся похожи.