Успешная гипотермия у примата открывает путь к искусственной спячке в космических полетах
Гибернация — это состояние, которое некоторые млекопитающие используют для адаптации к неблагоприятным зимним условиям. Его типичные черты — резко сниженная метаболическая активность и пониженная температура тела.
Как теплокровные животные, приматы (кроме лемуров) не впадают в естественную спячку или даже оцепенение. Но можно ли манипулировать температурой тела приматов, чтобы вызвать у них гипометаболическое состояние или даже искусственную гибернацию?
Исследовательская группа под руководством докторов Ван Хуна и Дай Цзи из Шэньчжэньского института передовых технологий Китайской академии наук впервые сообщила о надежно вызываемой гипотермии у человекообразных приматов путем активации группы нейронов гипоталамуса.
Исследование опубликовано в журнале The Innovation.
Ученые изучили терморегуляцию у макак-крабоедов (Macaca fascicularis), комбинируя хемогенетические манипуляции, сканирование методом функциональной МРТ (фМРТ), поведенческий анализ и мониторинг комплексного набора физиологических и биохимических параметров.
«Чтобы исследовать обще мозговую сеть в результате активации преоптической области (ПО), мы провели сканирование фМРТ и определили несколько регионов, участвующих в терморегуляции и интероцепции», — сказал доктор Дай, один из авторов-корреспондентов. «Это первое исследование фМРТ, изучающее функциональные связи в мозге, выявленные хемогенетической активацией».
Исследователи избирательно нацелились на возбуждающие нейроны в ПО гипоталамуса мозга обезьяны, локально инфицируя нейроны вирусами, кодирующими DREADD, под управлением промотора CAMKII. «DREADD» означает дизайнерские рецепторы, активируемые исключительно дизайнерскими препаратами. Они обнаружили, что активация подгруппы нейронов ПО с помощью агониста DREADD CNO надежно вызывала гипотермию как у анестезированных, так и у бодрствующих обезьян.
В экспериментах под анестезией, что удивительно, активность нейронов, индуцированная CNO, вызывала снижение внутренней температуры тела, противодействуя внешнему нагреву. Это демонстрирует, что эволюционно консервативные возбуждающие нейроны в ПО также функционально консервативны и играют критическую роль в терморегуляции в мозге приматов.
Ученые изучили вегетативные и поведенческие реакции на индуцированную гипотермию в модели обезьяны. В отличие от мышей, которые обычно снижают активность и частоту сердечных сокращений, обезьяны защищают свою температуру тела за счет увеличения частоты сердечных сокращений, дрожи скелетных мышц и повышения двигательной активности. Все данные указывают на то, что механизм терморегуляции у приматов сложнее, чем у мышей. Анатомически консервативные типы клеток могут различаться по своим связям и функциям.
«Эта работа представляет первую успешную демонстрацию гипотермии у примата на основе направленной нейронной манипуляции», — сказал доктор Ван. «С растущим интересом к пилотируемым космическим полетам эта модель гипотермической обезьяны является вехой на долгом пути к искусственной гибернации».