2013年9月16日 星期一

鼠狐猴休眠機製或可助人類進入冬眠狀態






肥尾鼠狐猴是已知人類發現的第一種會休眠的靈長類動物

  新浪科技訊 香港時間9月11日消息,據近日杜克大學的一項研究稱,對肥尾鼠狐猴(學名:Cheirogaleus medius)休眠機制的研究,或許將有助於人類未來進行遠距離太空探索,或者治療心臟病、中風、頭部外傷等造成的身體損傷。

  肥尾鼠狐猴是人類發現的第一種會進行休眠的靈長類動物,生活在馬達加斯加。它們為夜行性動物,體型很小,甚至能裝入衣服口袋中。一個德國研究團隊在2004年發現,肥尾鼠狐猴是與人類親緣關係最近的,能進行長時間休眠的動物。

  這一發現引起了杜克大學研究人員的關注,這所大學剛好擁有一個狐猴研究中心和一個睡眠實驗室。研究人員很快發現另外兩種馬達加斯加狐猴也能夠休眠。杜克大學醫學院睡眠實驗室主任安德魯‧D‧克里斯塔爾(Andrew D. Krystal)博士對此非常感興趣,他與狐猴研究中心的一位主管進行了交流,提出了這樣的問題:肥尾鼠狐猴是如何將新陳代謝的速度減慢下來,進入昏睡的狀態?它們的腦電波是什麼樣子?它們睡覺嗎?他們合作對這些問題進行了研究。

  以往的研究顯示,睡眠對保持身體新陳代謝的活力十分關鍵,慢性的睡眠剝奪能夠改變食物攝取方式,引起體重增加,導致對胰島素的敏感性並影響荷爾蒙水平。肥尾鼠狐猴是否會因為休眠而不需要那麼多的睡眠呢?這能否回答有關人體生理學的問題?

  安德魯‧D‧克里斯塔爾博士還是一名精神科醫師,他說:“肥尾鼠狐猴是在基因上最接近人類的會休眠的動物,因此它最有可能為我們提供有價值的信息,理解人體被誘導進入休眠狀態的潛力等問題。”

  “如果我們想要前往宇宙深處進行探索,路程要花費100年,那我們如何才能辦到?”克里斯塔爾說,“我們或許可以誘導一段休眠期,讓人在很長一段時間內不需要使用太多的生理功能,當到達目的地的時候再甦醒過來。”

  從更加實用的角度上,休眠狀態也可以幫助心臟病等疾病的醫療修複。“如果能降低細胞對氧氣的需求,我們就可以深入患病部位,打通堵塞,而不會對心臟造成大的損傷,”克里斯塔爾說,“同樣的原理也可以應用在中風或其他身體部位的外傷上,特別是腦部外傷。大腦對缺氧非常敏感。”

  克里斯塔爾等人的研究發表在近期的PLOS One在線版上。研究稱,這些在溫暖氣候中能進行休眠的靈長類,具有與其他寒冷氣候中休眠動物截然不同的睡眠模式,這可能意味著溫度對新陳代謝的調節。“這些動物能在相當溫暖的氣候中蟄伏,”克里斯塔爾說,“它們在白天32攝氏度的氣溫中恢複活力,而在4.5攝氏度的夜間則顯得無精打採。”

  另外一種被研究很多的哺乳動物北極地松鼠則沒有在休眠期間表現出睡眠。但這種松鼠會偶爾啟動新陳代謝的“引擎”,進入沒有快速眼動的睡眠狀態。它們的新陳代謝似乎會“甦醒”,然後進入非快速眼動的睡眠,而這一過程似乎與溫度調節有關。

  肥尾鼠狐猴在一年中有差不多7個月會進入休眠(被稱為“torpor”)的生理狀態,此時它們的體溫調節會停止,新陳代謝變得緩慢。在休眠時,肥尾鼠狐猴的心跳速率能從每分鐘120次降低到僅有每分鐘6次,呼吸變得極為緩慢。與大多數哺乳動物不同,肥尾鼠狐猴的體溫並沒有一直保持穩定,它們能隨著外界氣溫變化,在一天之中體溫變化幅度達25攝氏度。

  對大多數哺乳動物而言,體溫在一天之內變化幾攝氏度就可能威脅生命,但對肥尾鼠狐猴而言,休眠是它們在馬達加斯加漫長幹燥的冬季保存能量的一種方式。這是一年中食物和水源都十分匱乏的階段。

  研究中發現,肥尾鼠狐猴在休眠中有好幾天都沒有出現與深度睡眠相關的慢波、低振幅的大腦活動。在休眠時,這些狐猴只顯示出與快速眼動睡眠有關的大腦活動,但只在冬季溫度上升到25攝氏度的時候才出現。我們已經知道,在快速眼動睡眠中,哺乳動物會暫停對溫度的響應。有關體溫、新陳代謝和睡眠之間關係的信息,對瞭解人類是否也能進入休眠狀態非常關鍵。研究人員或許在不久的將來就能解開人類休眠──很可能在基因層面上──的謎題。

  睡眠看起來“對這些動物十分重要,它們會從蟄伏狀態中喚醒過來,這同時也是一種能量消耗很高的行為,”克里斯塔爾說,“對此應該有個很好的解釋,睡眠似乎與這一過程存在聯繫。”

  “這裏有各種各樣有趣的可能性,聽起來有點像科幻小說,”克里斯塔爾說,“不過我認為在根本上,是醫療上的應用給予了我們研究的動機。這也是從長遠看我們為什麼要做這項研究的原因。” 通過探究肥尾鼠狐猴和其他動物在休眠機制上的相似性,研究者或許有朝一日能誘導人體進入類似休眠的狀態。接下來,研究團隊將返回馬達加斯加的高地,研究另外一類能夠休眠的動物:馬島蝟科的種類。(任天)



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