灰熊的策略可以帮助预防人类的肌肉萎缩

灰熊在冬眠中要花很多个月的时间，但是它们的肌肉不会因为缺乏运动而受苦。在迈克尔·戈特哈特(Michael Gotthardt)领导的团队的《科学报告》中，报告了他们如何做到这一点。灰熊的策略也可以帮助预防人类的肌肉萎缩。

一只灰熊一年只知道三个季节。它的活动时间从三月到五月开始。九月左右，熊开始吃大量的食物。在十一月到一月之间的某个时候，它陷入了休眠状态。从生理的角度来看，这是最奇怪的时刻。熊的新陈代谢和心率迅速下降。它既不排尿也不排泄粪便。血液中的氮含量急剧增加，而熊对激素胰岛素产生抵抗力。

一个人在健康的四个月阶段几乎无法生存。之后，他或她将最有可能应对血栓形成或心理变化。最重要的是，肌肉将遭受长时间的停用。曾经因手臂或腿被石膏砸了几个星期或因病不得不长时间卧床的人都可能经历过这种情况。

有点呆滞，但是还可以

并非如此，灰熊。在春天，熊从冬眠中醒来，一开始也许还有些呆滞，但其他方面还不错。长期以来，许多科学家一直对熊适应其三个季节的策略感兴趣。

柏林马克斯·德布吕克分子医学中心(MDC)神经肌肉和心血管细胞生物学小组负责人迈克尔·戈特哈特(Michael Gotthardt)教授领导的团队现在研究了熊的肌肉如何在几乎不受伤害的冬眠中生存下来。来自柏林，格赖夫斯瓦尔德和美国的科学家对熊的肌肉细胞中的哪些基因被转录并转化为蛋白质以及对细胞有什么影响的问题特别感兴趣。

了解和复制自然的窍门

该研究的主要作者杜阿·穆加希德博士(Douaa Mugahid博士)说：“肌肉萎缩是在很多情况下都会发生的真正的人类问题。我们仍然不能很好地预防肌肉萎缩。”他曾经是哥达特研究小组的成员，现在是博士后。在波士顿哈佛医学院系统生物学系Marc Kirschner教授的实验室中。

对我来说，我们工作的美丽在于学习自然如何完善了在困难的冬眠条件下维持肌肉功能的方法。如果我们能更好地理解这些策略，我们将能够开发出新颖且非直觉的方法来更好地预防和治疗患者的肌肉萎缩。”

该研究的主要作者Douaa Mugahid博士

基因测序和质谱

为了了解熊的trick俩，由穆加希德(Mugahid)和戈特哈特(Gotthardt)领导的团队在冬眠期间和冬眠期间检查了灰熊的肌肉样本，这是他们从华盛顿州立大学收到的。Gotthardt解释说：“通过将先进的测序技术与质谱相结合，我们希望确定在冬眠期间和冬眠期间哪些基因和蛋白质上调或关闭。”

MDC科学家说：“这项任务非常棘手-因为既不了解完整的基因组也不了解蛋白质组，即不知道灰熊所有蛋白质的总和。” 下一步，他和他的团队将这些发现与人类，小鼠和线虫蠕虫的观察结果进行了比较。

非必需氨基酸可使肌肉细胞生长

正如研究人员在《科学报告》杂志上所报道的那样，他们在实验中发现了蛋白质，这些蛋白质在休眠期间会严重影响熊的氨基酸代谢。结果，其肌肉细胞含有更多的某些非必需氨基酸(NEAA)。

戈特哈特说：“在人和小鼠的分离出的肌肉细胞表现出肌肉萎缩的实验中，NEAA也可以刺激细胞的生长。但是，从早期的临床研究中可以知道，药丸或散剂形式不足以防止老年人或卧床不起的人出现肌肉萎缩。”

MDC科学家推测：“显然，肌肉自身产生这些氨基酸很重要-否则氨基酸可能无法到达需要它们的地方。” 他说，治疗的起点可能是尝试通过在较长的休息时间段内用合适的药物激活相应的代谢途径来诱导人的肌肉自身产生NEAA。

卧床病人的组织样本

为了找出哪些信号通路需要在肌肉中激活，Gotthardt和他的团队比较了灰熊，人类和小鼠中基因的活性。所需数据来自老年患者或卧床不起的患者以及患有肌肉萎缩症的小鼠-例如，由于在使用石膏模型后活动减少。Gotthardt解释说：“我们想找出哪些基因在冬眠的动物和哪些动物没有的调控方面有所不同。”

但是，科学家们遇到了一系列这样的基因。为了缩小可能被证明是肌肉萎缩治疗起点的候选对象，研究小组随后进行了线虫蠕虫实验。Gotthardt解释说：“在蠕虫中，单个基因可以相对轻松地失活，并且可以快速看到其对肌肉生长的影响。”

昼夜节律的基因

在这些实验的帮助下，他的团队现在已经发现了一些基因，他们希望通过这些基因的影响来进一步研究小鼠。其中包括参与葡萄糖和氨基酸代谢的基因Pdk4和Serpinf1，以及有助于昼夜节律发展的基因Rora。Gotthardt说：“我们现在将研究使这些基因失活的作用。” 毕竟，只有在副作用有限或根本没有副作用的情况下，它们才适合作为治疗靶标。”

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