冬眠的熊不容易血栓，这种能力也隐藏在人类身上 | Science

人只要暂时不活动就会产生血栓，但冬眠的棕熊则能避免这种情况。现在，科学家们认为自己已经搞清楚了这种动物是如何做到的。

图片来源：Pixabay

原作 Jack Tamisiea

翻译 杨梦

编辑 魏潇

尽管一年中有一半以上的时间在寒冷的天气里冬眠，棕熊（Ursus arctos）仍然非常健康。这些懒散的庞然大物很少患上血栓之类的疾病，而这种病却会在暂时性无法活动的人类身上发作，并且可能是致命的。“因腿部骨折入院的患者通常容易产生血栓，”德国心血管研究中心（German Center for Cardiovascular Research）的心脏病专家 Tobias Petzold 说，“但相比之下，躺了几个月的棕熊却不会形成血栓。”

2023 年 4 月 13 日发表在《科学》（Science）上的一项新研究显示，Petzold 和他的同事们发现了一种可以帮助冬眠的熊避免形成血栓的蛋白质，防止它们在漫长睡眠中血液流动被阻碍。

为了搞清楚冬眠中的熊为何在几个月的昏睡期间仍能保持血液循环流动，Petzold 和他的同事与生物学家合作，研究了位于瑞典的棕熊种群。冬天，生物学家从洞穴中的 13 只冬眠棕熊身上采集了血液样本。夏天，生物学家乘坐直升机向这些熊发射了带有镇定剂的飞镖，然后又从它们身上采集了另外的血液样本。

研究人员随后对这些血液样本进行了一系列测试。他们发现，在冬眠棕熊和活跃棕熊的血液里有 150 多种蛋白质的含量差异很大，并且它们集中出现在血小板（血液里促进凝血的细胞）中。热休克蛋白 47（HSP47）是活跃和冬眠的熊之间数量差异最大的血小板蛋白。

HSP47 能够募集一种名为凝血酶（thrombin）的酶，促进血小板粘连在一起形成凝块。在活跃的棕熊体内，HSP47 有助于粘合伤口和止血。但对于正安全地蜷缩在洞穴里冬眠的棕熊来说，这种凝血蛋白几乎没有用处。平均而言，冬眠棕熊体内血小板产生的 HSP47 蛋白是活跃棕熊的 1/55。

该论文的第一作者、德国心血管研究中心的 Manuela Thienel 说：“此前我们对这种蛋白质知之甚少，因此我们非常惊讶于发现它（在形成血栓方面）有着如此大的影响。”Thienel 还表示降低这种特殊蛋白质的水平可能会减少血小板聚集在一起并限制血液流动的倾向。

阿根廷实验医学研究所（Institute of Experimental Medicine）血栓实验和炎症免疫生物学实验室的生物学家 Mirta Schattner对此表示赞同：“这种（由 HSP47 蛋白介导的）细胞相互作用在特定情况下是有益的，并且对于控制感染和炎症也非常重要。”他并非该研究团队的成员，但在《科学》杂志上发表了一篇关于这项新研究的评论。

为了确定类似的机制是否可以防止长期无法活动的人类产生血栓，研究人员将严重脊髓损伤患者的血液样本与运动能力正常的对照组的血液样本进行了比较。结果发现，与冬眠的熊一样，长期无法活动的患者血液中循环的 HSP47 蛋白较少。Schattner 说：“在进入冬眠期的熊或长期不能活动的患者的体内，HSP47 的下调可以减少血栓性炎症”，从而降低血栓形成的风险。

该团队还参加了由美国航空航天局（NASA）和德国航空航天中心（German Aerospace Center）组织的为期一个月的太空飞行模拟研究，并在此之前采集了几名健康个体的血液。在参与者经历了 27 天头朝下的“卧床休息”后，研究人员（从他们体内）收集了另一组（血液）样本，以了解长时间的静止不动对他们的生理机能有何影响。研究团队发现，在“静止实验”过程中，参与者的血小板产生的 HSP47 明显减少了。

在行动受限的猪和实验室饲养的小鼠的血液中，研究人员也发现了类似的机制。他们推测，降低 HSP47 蛋白的表达可能是哺乳动物在长时间休息时用于防止凝血的一种机制。但在人类身上，想让这种方法起效似乎需要时间——（因为）由于疾病或受伤而短期不能活动的人比由于脊髓损伤而长期不能活动的人更容易得血栓。

Petzold 说，这些新发现强调了理解熊和其他动物的生物学特性非常重要，能够为我们深入了解人体运作机制带来启发。这些发现可能会促进精准治疗方法的发展，以防止短期无法活动的患者体内产生血栓。“通过观察自然界中冬眠的熊如何预防血栓，我们现在知道，人类在预防血栓方面也做了同样的事情。”他说。

Jack Tamisiea 是一位常驻美国华盛顿特区的科学记者，主要负责报道自然历史与环境。

原文链接：

https://www.scientificamerican.com/article/how-bears-hibernate-without-getting-blood-clots/

论文信息

【标题】Immobility-associated thromboprotection is conserved across mammalian species from bear to human

【作者】MANUELA THIENEL, JOHANNES B. MÜLLER-REIF, ZHE ZHANG, VINCENT EHREISER,  JUDITH HUTH, KHRYSTYNA SHCHUROVSKA, BADR KILANI, LISA SCHWEIZER, PHILIPP E. GEYER, et al.

【期刊】Science

【日期】13 Apr 2023

【DOI】10.1126/science.abo5044

【摘要】Venous thromboembolism (VTE) comprising deep venous thrombosis and pulmonary embolism is a major cause of morbidity and mortality. Short-term immobility-related conditions are a major risk factor for the development of VTE. Paradoxically, long-term immobilized free-ranging hibernating brown bears and paralyzed spinal cord injury (SCI) patients are protected from VTE. We aimed to identify mechanisms of immobility-associated VTE protection in a cross-species approach. Mass spectrometry–based proteomics revealed an antithrombotic signature in platelets of hibernating brown bears with heat shock protein 47 (HSP47) as the most substantially reduced protein. HSP47 down-regulation or ablation attenuated immune cell activation and neutrophil extracellular trap formation, contributing to thromboprotection in bears, SCI patients, and mice. This cross-species conserved platelet signature may give rise to antithrombotic therapeutics and prognostic markers beyond immobility-associated VTE.

【链接】https://www.science.org/doi/10.1126/science.abo5044

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