一旦肌肉蛋白質(zhì)被分解，肌肉萎縮就不可避免。
那么冬眠動(dòng)物是如何克服這個(gè)障礙的呢？ 《科學(xué)》雜志上發(fā)表的一項(xiàng)新研究揭示了原因。
鎖定氮流失
當(dāng)談到肌肉蛋白質(zhì)的分解時(shí)，核心損失就是氮的損失。
當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)用于提供能量時(shí)，會(huì)產(chǎn)生副產(chǎn)物銨離子，銨離子進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為尿素。由于高濃度的尿素對(duì)哺乳動(dòng)物神經(jīng)元有毒，因此通常通過尿液排出。如果這種損失繼續(xù)下去，冬眠將是不可持續(xù)的。
對(duì)于這個(gè)問題，以松鼠為例，學(xué)術(shù)界有兩種觀點(diǎn)。
一是松鼠有一種特殊的回收機(jī)制，可以從尿素中回收氮?dú)狻?
另一種理論是腸道微生物幫助松鼠固氮。
空談是沒有用的，只有實(shí)踐才能出真知。
因此，里根和蒙特利爾大學(xué)的同事設(shè)計(jì)了一組實(shí)驗(yàn)來測(cè)試腸道微生物的重要性。
腸道微生物發(fā)揮著巨大作用
實(shí)驗(yàn)中總共使用了47 只十三條紋地松鼠。研究人員根據(jù)季節(jié)將它們分為三組，即夏季、初冬和冬末。
他們的主要想法是模擬不同的季節(jié)環(huán)境，比較正?；顒?dòng)的松鼠和冬眠的松鼠的各種生物指標(biāo)，并利用同位素標(biāo)記方法測(cè)量它們的尿素代謝。
為了控制腸道微生物的作用，研究人員還給實(shí)驗(yàn)組注射了抗生素，以清除腸道微生物菌群。
結(jié)果顯示（下圖縱軸代表尿素濃度），腸道微生物完整組（Intact）的尿素濃度很低，而腸道微生物去除組（Depleted）的尿素濃度為很高。
不僅如此，松鼠的盲腸還富含碳13代謝物，這表明微生物將尿素中的碳和氮回收到自己的體內(nèi)進(jìn)行新陳代謝，然后被松鼠吸收。
并且從下圖可以看出，冬眠時(shí)腸道微生物代謝釋放的尿素碳比例比夏季要高。
（下圖中縱軸代表盲腸內(nèi)容物的豐度，實(shí)心條代表腸道微生物的完整性，空心條代表腸道微生物的消除，實(shí)心條上方的網(wǎng)格代表尿素碳釋放的比例通過微生物）
研究人員還進(jìn)行了其他實(shí)驗(yàn)，表明長(zhǎng)期禁食后松鼠的尿素氮回收最大化。而且，腸道內(nèi)尿素轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的豐度和微生物組中尿素酶基因的豐度此時(shí)也最高。
這些結(jié)果揭示了腸道微生物在冬眠期間的作用。
也許后續(xù)研究可以分離出這些腸道微生物，并將其移植到其他物種中，以幫助解決類似的尿素代謝和氮循環(huán)問題，幫助肌肉萎縮患者找到希望。
參考鏈接：
[1]https://www.science.org/doi/10.1126/science.abn6187
[2]https://www.science.org/doi/10.1126/science.abh2950
