Сердцебиение продолжается: надежный ритм сердца у животных-гибернаторов

Многие мелкие млекопитающие, такие как сурки, ежи, летучие мыши и некоторые виды хомяков, а также некоторые птицы, обладают способностью впадать в состояние оцепенения (торпор) с пониженной скоростью метаболизма. Это позволяет им значительно снизить потребление энергии при нехватке пищи и падении температуры окружающей среды. В этом состоянии сердцебиение и дыхание замедляются, а температура тела может приближаться к 0°C. Механизмы, лежащие в основе поддержания сердечной функции при таких низких температурах, до сих пор были плохо изучены.

Жирные кислоты регулируют гибернацию

Ученые из Исследовательского института экологии дикой природы Венского университета ветеринарной медицины вместе с коллегами из Университета Гронингена (Нидерланды) обнаружили, что определенные омега-3 и омега-6 жирные кислоты регулируют сердечную функцию и, следовательно, гибернацию.

Исследование под руководством Сильвена Жиру показало, что специфическая омега-6 жирная кислота — линолевая кислота (LA) — регулирует сердечную функцию и обеспечивает регулярное сердцебиение во время гибернации. У гибернирующих сирийских хомяков (Mesocricetus auratus) уровень LA в сердечной ткани был выше в фазу охлаждения и в глубокой гибернации по сравнению с активным периодом. В то же время уровень омега-3 кислоты — докозагексаеновой кислоты (DHA) — был значительно ниже во время гибернации. Ученые пришли к выводу, что для гибернации необходимы как высокий уровень LA, так и низкий уровень DHA. Количество этих специфических жирных кислот в сердце может регулироваться в зависимости от сезона: летом высокий уровень DHA защищает сердце от перегрузок.

Активность кальциевого насоса в сердце

Определенные жирные кислоты могут влиять на активность кальциевых насосов, ответственных за правильные мышечные сокращения. Исследователи показали, что у животных в гибернации в сердце повышено количество LA. Эти жирные кислоты активируют специфический кальциевый насос (SERCA), обеспечивая правильные сердечные сокращения и выживание гибернаторов при низкой температуре тела. Ритмичное сердцебиение зависит от активности этого насоса. У негибернирующих животных низкие температуры могут нарушить работу насоса и привести к тяжелым аритмиям и даже остановке сердца из-за перегрузки кальцием. Высокий уровень LA у гибернирующих животных обеспечивает достаточно быстрый транспорт кальция, позволяя сердцу биться через регулярные интервалы.

Питание влияет на гибернацию

Омега-3 и омега-6 жирные кислоты являются незаменимыми питательными веществами и должны поступать с пищей. Хотя организм регулирует уровень жирных кислот в каждой ткани, пищевые ресурсы играют важную роль для гибернирующих животных. Например, известно, что дикие сурки осенью активно выбирают растения с высоким содержанием омега-6 жирных кислот для подготовки к гибернации.

В данном исследовании все животные получали одинаковое количество различных жирных кислот. Тем не менее, измеренные количества в сердечной ткани варьировались в зависимости от физиологической стадии хомяков. Как поясняет Жиру: «Тот факт, что эти эффекты жирных кислот на кальциевый насос в сердце и, следовательно, на температуру во время гибернации можно обнаружить даже у животных, получавших идентичную пищу, заставляет нас думать, что влияние состава жирных кислот в сердце может быть еще сильнее у свободноживущих гибернаторов, подверженных большей изменчивости пищевых ресурсов или имеющих ограниченный доступ к незаменимым жирным кислотам».