儘管一年中有一半以上的時間都在寒冷的溫度下冬眠，但棕熊（Ursus arctos）仍然非常健康。這些慵懶的巨獸很少患上血栓等疾病，而血栓可能發生在僅經歷暫時性不活動的人類身上，並且可能是致命的。“因腿骨折住院的患者通常容易發生血栓，”德國心血管研究中心的心臟病專家托比亞斯·佩措爾德說，“但相比之下，棕熊臥床幾個月卻沒有發生血栓。”
在週四發表在《科學》雜誌上的一項新研究中，佩措爾德和他的同事們確定了一種蛋白質，這種蛋白質可以幫助冬眠的熊避免危險的凝血，凝血會阻止它們漫長的冬季睡眠期間的血液流動。
為了確定休眠的熊如何在沉睡的幾個月裡保持血液流動，佩措爾德和他的同事與研究瑞典棕熊種群的生物學家合作。生物學家在冬季從 13 只冬眠熊的洞穴中採集了血液樣本。夏季，生物學家在從直升機上向同一批熊發射鎮靜劑飛鏢後，又採集了它們的血液。
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然後，研究人員對這些樣本進行了一系列血液測試。他們發現，冬眠熊和活躍熊的血液中 150 多種蛋白質的含量差異很大，並專注於血小板中的蛋白質——血小板是引起凝血的血液成分。活躍熊和冬眠熊之間差異最大的血小板蛋白是熱休克蛋白 47 (HSP47)。
HSP47 招募一種名為凝血酶的酶，該酶有助於血小板粘附在一起並形成血凝塊。在活躍的熊中，HSP47 有助於修復傷口並止血。但是，冬眠的熊安全地待在它們的洞穴裡，幾乎不需要這種凝血蛋白。平均而言，冬眠熊的血小板產生的 HSP47 蛋白量是活躍熊的 55 分之一。
“我們之前沒有聽說過這種蛋白質，我們完全驚訝地發現它有如此大的影響，”該論文的第一作者，同樣來自德國心血管研究中心的曼努埃拉·蒂內爾說。蒂內爾說，降低這種特殊蛋白質的水平可能會降低血小板聚集在一起並限制血液流動的傾向。
阿根廷實驗醫學研究所實驗性血栓形成和炎症免疫生物學實驗室的生物學家米爾塔·沙特納對此表示贊同。“當 [HSP47 蛋白的] 這種細胞相互作用受到限制時是有益的，並且 [也] 對控制感染”和炎症非常重要，沙特納說，她沒有參與該研究團隊，但撰寫了一篇關於《科學》雜誌上新研究的評論。
為了確定類似的機制是否可以防止慢性臥床不起的人出現血液凝結，研究人員將使人衰弱的脊髓損傷患者的血液樣本與他們活躍的對照組的樣本進行了比較。與冬眠的熊一樣，慢性臥床不起的患者的血液中迴圈的 HSP47 蛋白也較少。“熊冬眠或慢性臥床不起的患者期間 HSP47 的下調減少了血栓炎症”，從而降低了血栓的風險，沙特納說。
該團隊還從幾位健康個體身上採集了血液，然後他們參與了 NASA 和德國航空航天中心進行的一項為期一個月的太空飛行模擬研究。在參與者經歷了 27 天的頭低位臥床休息後，研究人員收集了另一輪樣本，以瞭解長時間的固定不動對他們的生理機能有何影響。該團隊發現，在他們的實驗性固定不動過程中，參與者的血小板開始產生明顯減少的 HSP47。
研究人員在活動受限的豬和實驗室飼養的小鼠的血液中發現了類似的模式。他們假設，降低 HSP47 蛋白的表達可能是哺乳動物在長時間休息期間用於防止凝血的一種機制。但這種方法似乎需要時間才能發展——在人類中，因疾病或受傷而經歷短期不活動的人比患有脊髓損傷的長期不活動的人更容易發生凝血。
佩措爾德說，新的發現突出了理解熊和其他動物的生物學如何為理解人體功能提供見解。它們可能會為預防暫時性不活動患者凝血的微調治療提供靈感。“透過觀察自然界中冬眠的熊如何預防凝血，我們現在知道人類也在做同樣的事情來預防血栓，”他說。