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生命在于静止?破解人类血栓秘密的突破口竟藏在熊的冬眠里!

发布时间:2024-03-04 09:16:37 来源:我是科学人 字号: [ 大 ] [ 中 ] [ 小 ]

虽然很多时候人类都以“万物之灵长”自居,然而相比起地球上生活的其他生物,人类的身体总会呈现出一些“脆弱”的特质——缺乏坚硬的“护甲”和具有攻击性的器官,诸如眼睛、颈部等器官和呼吸系统、消化系统等身体系统即使受到很小的损伤也可能对健康构成严重影响……甚至仅仅是连坐十几个小时的车或飞机,人的身体都会开始难受,得血栓的风险也会随之增大。

在“睡不醒的冬三月”,面对被窝的“终极诱惑”,不少人发出了“人类要是也能冬眠就好了”的喟叹。理想是美好的,可惜的是,脆弱的人类身体并不允许这种幻想成真。事实上,不管有多累或者多困,如果人类试图像其他冬眠动物一样沉睡那么久,人的身体就会出现血栓、肌肉萎缩、骨质流失以及褥疮等问题。这让我们不由得发问,冬眠动物能够美美“睡大觉”靠的是怎样的“天赋异禀”?它们究竟是怎么规避因长期相对静止状态导致的血栓风险呢?

现在,一篇发表于《科学》(Science)的成果文章给出了这个问题的答案——以冬眠期长达半年的熊为研究对象,研究成员发现:冬眠的熊产生的一种蛋白质减少了,而这种蛋白质有助于血液凝结,因此熊在冬眠时不会形成致命的血栓。

同一只熊,十月份冬眠前的样子(左),次年四月份冬眠结束后的样子(右)

酣睡半年的秘密

喂饱自己,精挑细选一处安全的洞穴,做好隐蔽,进入梦乡。冬眠是熊的一种有效生存策略,可以帮助它们顺利地度过食物稀缺、气候寒冷的冬天。冬眠时,熊会进入一种“低能耗”状态,不吃不喝也不排泄;在经过了半年左右的冬眠后,熊并没有因为长时间不进食或排泄而出现任何健康问题。相反,它们还能保持身体机能和免疫力,并迅速恢复活力和食欲,这些都得益于它们身体内部神奇而复杂的调节机制。而其中关于熊冬眠为何不会形成血栓的秘密,就是这个调节机制中的重要一环。

为冬眠挖洞的熊

德国慕尼黑大学的两位心脏病学家Tobias Petzold和Manuela Thienel与其他研究人员合作,对冬眠的瑞典棕熊进行了研究。为了对比不同季节熊的血液中各项数据的异同,研究团队在夏天的时候就开始乘坐直升机飞在瑞典斯堪的纳维亚的上空寻找棕熊。经过麻醉后,研究人员迅速采集取样,并为这些熊佩戴GPS定位项圈;随后的两个冬天里,研究人员经由信号的“指引”在雪地里跋涉,找到戴着GPS项圈的冬眠棕熊并采集血样。经过对比,他们发现了熊血液中的季节差异——在夏天,熊血中一种名为HSP47的蛋白质含量丰富,但在冬天,这种蛋白质几乎消失了。

研究团队找到冬眠的熊并快速采集血样现场

对于相关研究者来说,HSP47并不是一个“陌生”的蛋白质。在先前的研究中科学家发现,除了其他功能外,这种蛋白质还存在于参与血栓形成的血小板表面,可以帮助血细胞粘在一起。当伤口形成血块时,它们会阻止身体流血并帮助伤口愈合;但是,当血液在静脉内凝固而不能自然溶解时,就可能形成致命的血栓。具体来说,血小板上的HSP47能够激活中性粒细胞,使其形成一个“网”,从而捕获蛋白质、病原体和细胞;而HSP47含量较少的血小板不太可能吸引和结合抗感染的白细胞——中性粒细胞,而这是血栓形成的关键步骤。换言之,由于冬眠的熊产生的HSP47较少,它们的血液不太可能形成这些“网”,因此冬眠时熊的血液也不容易凝结进而形成血栓,这就是熊得以安心酣睡的秘密所在。

对人类的启发

据了解,HSP47并非只存在于熊的体内,人体内同样存在这种蛋白质。这是否意味着人类也有冬眠的可能性?在回答这个终极问题之前,研究人员将目光投向了与冬眠的熊具有“相似处境”的脊髓损伤患者。他们和冬眠的熊一样,尽管长时间不动,似乎也不会出现血栓。在对脊髓损伤患者体内的HSP47进行检测后,研究人员发现,与其他行动能力更强的人相比,这些人的HSP47相对较少,证明其身体在被固定后减少了这种蛋白质的产生,进而降低了他们罹患血栓的风险。

在此基础上,他们进一步引入健康的志愿受试者作为对照组,让志愿者在床上休息了27天。实验结束后的检测结果显示,随着时间的推移,志愿者体内的HSP47水平果然下降了;换言之,HSP47可以通过人体相对静止的方式实现下调,进而通过减弱免疫细胞活化等方式预防血栓形成。正如研究成员所说,HSP47似乎在熊和人身上发挥着相同的作用,这项工作表明,哺乳动物很久以前就进化出这种凝血机制;与此同时,这也是一种预防血栓的潜在新机制,可以帮助那些血栓发生风险更大的癌症、手术和创伤患者。

冬眠棕熊和长期行动不便人群一样,都有着抵抗血栓形成的内部机制

更令人兴奋的是,这个研究结果也让研究人员看到了开发抗血栓新药的巨大前景。静脉血栓栓塞主要包括深静脉血栓和肺栓塞,是人类发病和死亡的主要原因。虽然目前已经有几种药物被广泛用于预防血栓,但这些药物的共同特征是它们都与出血风险有关,严重时甚至可能危及生命。而通过研究棕熊冬眠的能力,不仅有助于人类运用新的“解题思路”开发出副作用较小的预防血栓药物;在此基础上还可能实现对血栓高发人群的预防和保护,帮助人类解决肥胖和超重的公共卫生问题。不仅如此,这项研究还指向星辰大海。在“人类为了生存,必须去太空寻求新家园”的时代,人类亟须研究可以保证宇航员在长期宇宙航行或休眠状态中仍可以保持健康生命体征的新技术,而凭借对熊冬眠奥秘的探索,或许在不久的未来,人类就可以将科幻作品中描写的太空旅行变为现实。

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