Дослідники зі США ввели мишей у короткотривалу сплячку зі зниженням температури тіла, впливаючи на їхній мозок сфокусованим ультразвуком. Завдяки неінвазивній технології вчені протягом доби утримували тварин у стані знижених активності та метаболізму, а також показали здатність спричинити ультразвуком гіпотермію і в пацюків. Про таке йдеться у журналі Nature Metabolism.
Ілюстрація введення мишей у торпор ультразвуком. Yaoheng Yang et al. / Nature Metabolism, 2023
Навіщо штучно вводити тварин у сплячку?
Сплячка з суттєвим зниженням температури тіла та метаболізму називається торпором. У такому стані у тварин суттєво скорочується споживання організмом енергії, завдяки чому вони можуть пережити тривалі несприятливі періоди, коли не вистачає їжі. Довгий час дослідники працюють над тим, щоб зімітувати стан такої сплячки у людей. Це дозволило б, наприклад, легше переживати тривалі космічні подорожі у майбутньому, а також може посприяти виживаності пацієнтів через зниження метаболізму та сповільнення прогресування хвороби. Одне з недавніх досліджень на мишах та макаках вказало, що преоптична зона гіпоталамуса відіграє ключову роль у зниженні температури тіла. А в новій роботі науковці Вашингтонського університету перевірили, чи зможуть вплинути на цю ділянку неінвазивним шляхом, спричинивши стан торпору у тварин ультразвуком.
Що стало з мишами?
Дослідники приклеїли до голови піддослідних мишей ультразвуковий перетворювач, який націлили на преоптичну зону гіпоталамуса. Пристрій впливав на частину мозку тварин ультразвуком з частотою 3,2 мегагерца по 10 секунд шість разів з інтервалами у 30 секунд. Цього виявилося достатнім для того, щоб температура тіла на годину знизилася на 3,26 градуса Цельсія, а серцебиття — на 47,3 відсотка. У мишей суттєво зменшилося споживання кисню, що передувало зниженню температури тіла, а отже вказувало на зниження метаболізму, а не побічний ефект гіпотермії. Іншою ознакою торпору став перехід від використання як джерело енергії вуглеводів та жирів до лише жирів. Активність мишей також знижувалася з фізіологічними проявами ультразвукового впливу.
Надалі вчені модифікували пристрій у такий спосіб, щоб виявляв відновлення нормальної температури тіла мишей та видавав при цьому нові дози ультразвуку. Так вчені змогли протримати мишей у торпорі за температури тіла в 33 градуси Цельсія протягом 24 годин. Коли пристрій вимкнули, миші відігрілися та ожили приблизно протягом години.
Дослідники також показали, що ультразвукова стимуляція працює і на пацюках — тваринах, що не впадають у сплячку і не демонструють у природі торпору. Втручання у них спричинило дещо помірніший ефект, знизивши температуру тіла на 1,33 градуса Цельсія. Наступні досліди покажуть, чи буде дієвим підхід і в приматів.