就在冬眠季節之前,棕熊會吃很多東西——每天攝取多達 20,000 卡路里的熱量,足以每天增重約 4 公斤。然後他們一連好幾個月幾乎一動也不動。
這是熊在沒有食物的情況下度過漫長冬季的適應性策略的一部分。
如果我們人類也這樣做,我們的體重就會增加到危險的程度,然後我們可能會患上糖尿病。
但冬眠熊出色的新陳代謝避免了這種情況,科學家正在探索我們可以從它們身上學到什麼來改善我們自己的健康。
「我們中的許多人都對熊如何能夠在一年中增加如此多的體重,然後進入冬眠並使用所有儲存的能量,然後從冬眠中活躍起來並且沒有因這種急劇的體重增加和減少產生任何負面後果而著迷。
她解釋說,關於熊的一個有趣的事情是,在冬眠期間,它們會產生胰島素阻抗,而在活躍季節,它們對胰島素敏感。
「這意味著每年,他們都會出現可逆的胰島素阻抗,」她說,並補充說,了解這種獨特的現象可能是治療人類胰島素阻抗和最終糖尿病的關鍵。
「我們想,哇,如果我們能夠弄清楚熊如何能夠每年自然地做到這一點而不產生負面後果,那麼也許這將為我們提供一些有關如何為人類開發新療法的信息:讓我們利用令人難以置信的自然生物學並在熊身上了解這一點,這正是我們所做的,」她說。
凱利教授與一群科學家一起確定了八種關鍵蛋白質(在人類中也存在),可以幫助熊控制胰島素水平。
「它們是已知的蛋白質,在熊和人類之間共享,我認為真正重要的一點是這些不是熊獨有的蛋白質,這意味著它們更有可能被用作治療藥物,」她說。
什麼是胰島素?
胰島素是一種調節血液中葡萄糖濃度的激素,它透過向肌肉、肝臟和脂肪細胞發送信號以吸收糖來實現這一點。
例如,如果肌肉存在胰島素阻抗,它將無法吸收糖並將其轉化為能量。
問題是,如果過多的糖進入體內,我們的細胞就會停止對胰島素做出反應,並且產生胰島素阻抗,導致血液中糖分過多。這是第 2 型糖尿病的主要原因,這種疾病可導致心臟病、中風和失明。
但科學家發現,即使棕熊狼吞虎嚥地吃東西,胰島素抗性只會在冬眠後才會出現,而不是在準備期間,使它們能夠遠離糖尿病。
凱利說:「我們還沒有研究代謝物,它也可能發揮非常重要的作用。」他補充說,這比簡單的開關更複雜。
她的團隊的研究重點是活躍季節中期和冬眠中期,沒有涵蓋過渡點,例如現在白天越來越短、越來越冷的時候。
「我真的很好奇這些蛋白質在這些過渡時期發生了什麼,我們還沒有研究過;當所有這些信號都在告訴我們時,這些過渡點,熊,嘿,盡可能多地儲存能源可以在冬眠之前,」她說。
「這些過渡期將告訴我們很多關於這個過程是如何發生的」。
不活躍,但仍保持活力
凱利一直在華盛頓州立大學熊中心以各種方式研究冬眠。
她的團隊的研究結果發表在《iScience》雜誌上,也揭示了一種獨特的現象,即熊可以在很長一段時間內保持非常不活躍的狀態,但之後肌肉很少萎縮。
「如果我們人類臥床休息,即使是很短的時間,也會對我們產生重大的負面影響。但熊可以非常舒適地躺著好幾個月,而不會出現嚴重的肌肉萎縮」。
研究人員將此歸因於熊體內並非所有組織都會產生胰島素抗性的事實。肌肉似乎全年都對胰島素敏感,而脂肪在冬眠期間會產生胰島素抗性。
熊的整個胰島素管理現象為科學家提供了一個獨特的機會來更好地了解這種疾病,並可能最終找出打破人類胰島素阻抗的方法。
“我們對這與人類有何關係非常感興趣。事實是,所有這些都與我們有關,對吧?無論我們正在觀察哪種生物體或什麼生態系統或任何東西,我們都是相互聯繫的,”她說。
這個故事最初出現在好消息綜述,《歐洲新聞》關於世界各地進展的每週摘要。