Несмотря на сигналы обезвоживания, активность этих нейронов подавлялась
Эксперименты с тринадцатиполосными сусликами показали, что месяцами обходиться без воды во время зимней спячки им позволяет снижение активности нейронов циркумвентрикулярных органов. Несмотря на обезвоживание, грызуны в спячке не испытывали жажды во время коротких пробуждений, случающихся каждые пару недель — и не проявляли большого интереса к воде. Однако они с удовольствием пили физраствор, что дополнительно указывает на дефицит жидкости. Результаты опубликованы в Science.
Тринадцатиполосные суслики (Ictidomys tridecemlineatus) не покидают своих нор по 6–8 месяцев в году, поскольку впадают в спячку. Как и у других впадающих в спячку животных, температура их тела понижается до 2–4 градусов Цельсия, а метаболизм замедляется. Раз в 2–3 недели грызуны просыпаются на сутки или двое. В это время их температура поднимается до 37 градусов, они передвигаются по норе, но не покидают ее, не едят и не пьют воду. До сих пор было не ясно, как этим животным удается переносить жажду такое продолжительное время.
Ученые из Йельской школы медицины во главе с Мадлен Джанкинс (Madeleine S. Junkins) исследуют этот вопрос уже несколько лет. В новой работе они обнаружили, что уровни гормонов ангиотензина II и альдостерона, указывающих на дефицит жидкости, в крови грызунов во время зимней спячки повышаются в два и три раза соответственно — в особенности тогда, когда суслики на время просыпаются. Повышение уровня ангиотензина вызывает жажду и секрецию альдостерона. Альдостерон, в свою очередь, усиливает удержание натрия и воды.
Ученые предложили сусликам, в очередной раз пробудившимся от спячки на сутки, воду и физиологический раствор. Грызуны не проявляли большого интереса к воде, но гораздо активнее пили физраствор. В то же время на раствор хлорида калия такой реакции не было. Таким образом, суслики были чувствительны к циркулирующему альдостерону, который вызывает аппетит к натрию, но менее чувствительны к ангиотензину II, вызывающему чувство жажды.
Чтобы выяснить, почему чувство жажды у пробудившихся во время спячки сусликов притуплено, ученые сосредоточили свое внимание на нейронах циркумвентрикулярных органов — сосудистого органа терминальной пластинки (organum vasculosum laminae terminalis, OVLT) и субфорникального органа (subfornical organ, SFO). Это структуры мозга, прилегающие к третьему желудочку, которые передают информацию о химическом составе крови другим частям нервной системы и регулируют, в том числе, чувство жажды.
Введение ангиотензина II вызывало устойчивые реакции нейронов в обоих органах SFO и OVLT как в состоянии гибернации, так и во время пробуждения. Однако ученые обнаружили, что общая активность этих нейронов у грызунов во время пробуждений была снижена по сравнению с активным состоянием вне спячки. Также во время пробуждений эти нейроны слабее реагировали на введение физраствора внутривенно.
Электрофизиологические записи нейронной активности показали сниженную возбудимость нейронов во время пробуждений — по сравнению с активным состоянием. Нейроны были гиперполяризованы и хуже отзывались на стимуляцию током. Чтобы достичь максимальной амплитуды возбуждения, ученым приходилось дольше стимулировать их, но и в этом случае максимальная амплитуда была ниже. После стимуляции в нейронах SFO увеличилась экспрессия рецептора нейромедиатора гамма-аминомасляной кислоты (ГАМК) — и, по всей видимости, это объясняло усиленное ингибирование активность этих нейронов после стимуляции. После введения ГАМК нейроны в состоянии пробуждения из спячки дольше восстанавливали возбудимость, чем в активном состоянии.
Ученые пришли к выводу, что снижение возбудимости нейронов, регулирующих жажду, и объясняет способность сусликов во время спячки месяцами обходиться без воды. Но этот механизм, судя по всему, не зависит от сигналов ангиотензина II. Это указывает на то, что регуляция чувства жажды происходит как под влиянием гормональных сигналов, так и под влиянием других стимулов, например, изменения осмотического давления или снижения объема крови, и нейроны циркумвентрикулярных органов различают эти сигналы.
А пока тринадцатиполосные суслики экономят воду во время спячки, желтобрюхие сурки во время нее могут тормозить свое старение.