冬眠是解決簡單問題的複雜方案。在冬天,食物稀缺。為了在季節性饑荒中生存下來,北極地松鼠和黑熊等動物會進入一種靜止狀態,在這種狀態下,生理變化使它們在缺乏食物、水和運動的情況下仍能存活。研究人員和醫生都對這些冬眠技巧如何幫助人類改善自身健康感興趣。
威脅:中風
洞察:冬眠的北極地松鼠大腦中的血流量降至正常水平的十分之一。通常,這種缺氧會導致中風。但這些松鼠可以存活整個冬天,因為它們的新陳代謝降至夏季水平的 2%,從而只需很少的氧氣即可維持生存。阿拉斯加大學費爾班克斯分校的生物學家布萊恩·巴恩斯說,如果護理人員能夠在人類患者中風後立即以類似的方式降低其新陳代謝(或許可以透過冷卻身體),他們或許可以預防永久性腦損傷。
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威脅:糖尿病
洞察:體重增加過多的人通常會對胰島素不再敏感。胰島素這種激素調節細胞從血液中吸收的葡萄糖量;血液中糖分過多會導致 2 型糖尿病。然而,灰熊每年秋天體重都會增加 100 磅甚至更多,但不知何故卻能避免糖尿病。最近一項研究發現,灰熊的脂肪細胞在為過冬做準備時,對胰島素變得更加敏感,這使得熊能夠繼續處理和儲存糖分。生物技術公司安進的科學家目前正在測試,微調控制糖尿病患者敏感性的相同蛋白質是否也能產生類似的結果。
威脅:骨質疏鬆症
洞察:如果人類長時間靜臥且不進食,他們的骨骼會慢慢退化。然而,黑熊在冬天過後從巢穴中出來時,仍然像以往一樣強壯,因為在冬眠期間,它們的骨骼以正常水平的 25% 進行回收。科羅拉多州立大學的研究人員目前正在努力確定控制骨骼轉換這種極端限制的激素。他們的目標是為有骨質疏鬆症風險的人研發一種藥物,以類似的方式保護骨密度。
威脅:心臟病
洞察:在心臟外科手術期間,當心髒停止跳動時,患者會缺氧。為了應對這種情況,身體會從有氧代謝轉變為無氧代謝。不幸的是,這種轉變會產生乳酸,如果乳酸積聚,可能會殺死細胞。冬眠的北極地松鼠不會發生此類損傷,這可能是因為即使在心率降至每分鐘僅跳動一次後,它們分解的脂肪也多於糖分。杜克大學和阿拉斯加大學費爾班克斯分校的合作研究人員目前正在努力確定該物種如何在低氧條件下優先將脂肪作為燃料。找到一種誘導心臟手術患者也這樣做的方法可能會減少手術過程中器官的損傷。