Почему грызуны не мерзнут во время спячки

Согласно исследованию, опубликованному 19 декабря 2017 в Cell Reports, у двух видов впадающих в спячку млекопитающих: сирийских хомяков (Mesocricetus auratus) и тринадцатиполосных сусликов (Ictidomys tridecemlineatus) развились изменения в ионном канале, активируемом низкими температурами (TRPM8), что делает их менее чувствительными к холоду, чем не засыпающих на зиму грызунов.

«Мы пытаемся понять молекулярные стратегии, которые используют эти животные, чтобы выжить в суровых условиях в течение длительных периодов холодного воздействия», — говорит ученый из Йельского университета Елена Грачева.

Грачева и ее коллеги изучали животных, используя простейшие «климатические камеры»: грызуны находились на арене, где пол был сделан из двух пластин с контролируемой температурой, теплой и холодной. Контрольная группа мышей всегда предпочитала теплую пластину, а вот хомяки и суслики выбирала ее только тогда, когда холодная была близка к замерзанию.

Предыдущие работы показали, что мыши без TRPM8 в своих нейронах ведут себя аналогично впадающим в спячку, поэтому исследователи внедрили каналы крыс, хомяков и сусликов в ооциты африканской когтистой жабы, чтобы проверить их ответы на конкретный химический агонист и холод. Крысиный TRPM8, который похож на канал мыши, чувствителен как к агонисту, так и к холодным температурам. А вот каналы TRPM8 хомяков и сусликов реагировали на химические вещества гораздо меньше, чем канал крысы в диапазоне температур от 10 до 25 градусов Цельсия.

Затем авторы сравнили последовательности каналов TRPM8 крысы и суслика и идентифицировали шесть аминокислот в трансмембранном домене, ответственном за холодоустойчивость сусликов. Когда они модифицировали канал крысы данными аминокислотами, крысиный TRPM8 стал менее чувствителен к холоду. И обратная модификация также сработала: замена аминокислот суслика на аминокислоты канала крысы привело к повышению его чувствительности к холоду. Наблюдение оказалось верным и для трансмембранного домена хомяка.

«Трансмембранная область хомяков и сусликов модифицировалась дополнительными аминокислотами, что и сделало их холодоустойчивыми», — объясняет Грачева. Открытым для науки остается вопрос о том, как у данных животных осуществляется переключение реакции в обычном активном состоянии на особое реагирование на холод во время спячки.