Чтение онлайн

Раскрытие «тайны» медведей может заинтересовать и специалистов космической медицины с точки зрения будущих сверхдальних космических полетов. Этот интерес обусловливается тем фактом, что медведи спят 3–5 месяцев в году, а нечто подобное может быть применено и к космонавтам, Что дает возможность экономить запасы продуктов питания, которые нельзя взять в космический корабль в необходимых количествах [9] .

К впадающим в зимнюю спячку млекопитающим относится и очень интересная и своеобразная ехидна (Tachyglossus aculeatus). Она относится к подклассу первозвери (Prototheria), семейству ехидновых (Echidnidae). Обитает в Австралии, на островах Новой Гвинеи и на острове Тасмания. Ехидна — сухопутное роющее животное, покрытое волосами и острыми иглами на спине, обладает длинным клювом.

Ехидна откладывает 1–2 яйца, которые носит в своей кожной сумке. Там вылупляются детеныши, которых она кормит из находящихся над сумкой молочных желез.

Группа ученых под руководством Шмидта — Нильсена в 1966 г., а также Анджи и Илий в 1968 г. исследовали это интересное животное в активном состоянии и в период зимней спячки. Они установили, что, когда ехидна бодрствует, она поддерживает нормальную температуру тела даже при понижении температуры воздуха ниже 0 °C. Но если ехидну оставить при температуре 5 °C без пищи, она быстро впадает в состояние зимней спячки. При этом частота сердечных сокращений падает в десять раз (см. таблицу), температура тела понижается приблизительно до +5,5 °C, а потребление кислорода сокращается в 10 раз.

В 1971 г. группа американских ученых с целью установить, за какое время зимоспящие животные впадают в спячку, провела телеметрические измерения температуры кожи и внутренней температуры тела, а также и электрокардиографические исследования с помощью вживленной под кожу радиокапсулы. В опыте использовали четырех ежей, трех сурков, четырех сонь-полчков и четырех садовых сонь. Животных содержали в лаборатории при температуре 4–6 °C. Ежи, сурки и садовые сони впадали в состояние оцепенения уже за первые 24–48 ч, тогда как сони-полчки — только через десять суток.

Иногда в более теплые зимы животные, впадающие в зимнюю спячку, просыпаются, чтобы в это время поесть, если они запаслись пищей, и снова засыпают. Так, например, у летучих мышей выявлено много индивидуальных различий в характере зимней спячки. Доказано, что у сусликов периоды пробуждения составляют 7 % времени их пребывания в состоянии зимней спячки, причем они повторяются в среднем 1 раз каждые 11 суток и длятся по несколько часов. В это время животные расходуют столько резервов из своего организма, сколько за 10 суток зимней спячки. Хомяки тоже просыпаются через каждые несколько дней.

С физиологической точки зрения зимняя спячка млекопитающих характеризуется ослаблением всех функций жизнедеятельности организма (см. таблицу) до того минимума, который позволил бы им пережить неблагоприятные зимние условия без пищи. Прежде всего сильно понижается (от 20 до 100 раз) интенсивность обмена веществ. В отличие от ежедневного сна во время зимней спячки температура тела понижается почти до температуры окружающей среды, причем зачастую она изменяется в соответствии с ее колебаниями. Но когда она понижается до 3–5 °C, организм животного включает механизм регулирования температуры, и при дальнейшем похолодании температура тела остается постоянной. Чтобы доказать это, американские ученые Р. Люке, Э. Грей и Ф. Сут в 1971 г. с помощью ЭВМ смоделировали теплопродукцию и теплоотдачу у сурка при изменении температуры тела с 36 °C в период активности до 7 °C во время зимней спячки. При сравнении температурных показателей созданной модели и живого сурка удалось установить абсолютное совпадение результатов. Было доказано, что сурок контролирует температуру тела даже в состоянии зимней спячки.

Понижение температуры тела, типичное для зимней спячки, вызвано замедлением обмена веществ и сопровождается значительным уменьшением частоты дыхания. Низкая частота дыхания обусловлена необходимостью потребления небольших количеств кислорода, которые используются для сведенных до минимума процессов обмена веществ. Ослабевают и сокращения сердечной мышцы. Понижение пульса ведет к замедлению кровообращения и к снижению кровяного давления. Изменяется и состав крови. Так, например, увеличивается содержание веществ, препятствующих свертыванию крови, поскольку существует опасность, что во время зимней спячки замедленность кровообращения может стать причиной образования тромбов (сгустков крови). Во время зимней спячки ослабевают и функции важных органов чувств (особенно зрения и слуха), а многие рефлексы исчезают. Разумеется, между отдельными видами животных существуют различия. Например, можно дотронуться до ежа и суслика, и они все равно продолжают спать, а золотистый хомяк просыпается и от легчайшего прикосновения. Быстрые смены температуры и давления воздуха, однако, все же пробуждают все виды зимоспящих млекопитающих. Очевидно, их чувствительность к температуре и атмосферному давлению во время зимней спячки не ослабевает.

Заторможенные процессы жизнедеятельности — это приспособление организма к продолжительному голоду. Еж, например, в состоянии зимней спячки может оставаться без пищи около 240 суток, тогда как в активном состоянии он не может выдержать без пищи и 30 дней.

Несмотря на низкую интенсивность обмена веществ, впадающие в зимнюю спячку млекопитающие теряют значительную часть своего веса. Например, летучая мышь — бурый кожан (Vespertilio fuscus) за 180 дней теряет 33 % своей массы, а содержание жира в ее организме уменьшается с 28 до 10 % массы тела.

У ежей, сусликов и сурков в период зимней спячки обнаружено высокое содержание магния в сыворотке крови. Подобное явление наблюдается и у впадающих в зимнюю спячку летучих мышей при 13 °C, но не при 17–20 °C, когда содержание магния оказывается в норме. Однако установлено, что высокий уровень содержания магния не имеет важного значения для поддержания зимней спячки, так как не препятствует пробуждению.

Обычно у впадающих в гибернацию млекопитающих число белых кровяных телец меньше нормы, показания гематокрита тоже несколько понижены. Свертываемость крови уменьшена, вероятно, вследствие уменьшения содержания протромбина.

Американские ученые обнаружили временную устойчивость к рентгеновскому облучению у сусликов и летучих мышей во время их зимней спячки. Сначала эффект от облучения был почти незаметен, но через не сколько дней после пробуждения наступало обычное понижение количества кровяных телец.

Зимняя спячка связана с рядом особенностей клеточного метаболизма, в первую очередь центральной нервной системы, внутренних органов и особенно желез внутренней секреции. По данным известного советского ученого профессора Я. Киршенблата, резко увеличиваются число и размеры Лангергансовых островков в поджелудочной железе, что сопровождается повышением секреции инсулина. Вследствие этого в крови значительно повышается содержание инсулина и углекислого газа, а это приводит к тому, что зимний сон становится более глубоким, так как содержание сахара в крови понижается, а он является основным источником энергии. Введение ежам инсулина вызвало состояние, сходное с зимней спячкой, причем температура тела понизилась почти до уровня температуры окружающей среды. Кровь с периферии отхлынула преимущественно во внутренние органы (кровяное депо), и давление крови понизилось. Увеличилось содержание гликогена в печени и мышцах, тогда как уровень содержания сахара в крови стал падать. В печени начал накапливаться АТФ (аденозинтрифосфат).

Как известно, щитовидная железа принимает значительное участие в механизме терморегуляции у млекопитающих и птиц. Раздражение чувствительных к холоду рецепторов кожи рефлекторно приводит к усилению секреции тиреотропного гормона, выделяемого гипофизом, который стимулирует функцию щитовидной железы. Ее гормоны повышают общий уровень энергетического обмена и усиливают образование тепла в организме, что, в свою очередь, поддерживает постоянную температуру тела при охлаждении животных независимо от увеличения теплоотдачи. В период зимней спячки функции щитовидной железы ослабевают, вследствие чего снижается способность организма к терморегуляции. Эксперименты с ежами показали, что после инъекции тироксина (гормон щитовидной железы) процесс наступления зимней спячки задерживается, а инъекция питуитрина (препарат, полученный из задней доли гипофиза, содержащий преимущественно гормоны окситоцин и вазопрессин) прекращала гибернацию.

Установлено, что во время зимней спячки наступает истощение коры надпочечников. Опыты показали, что млекопитающие с удаленными оперативным путем надпочечниками не могут впадать в состояние гибернации. Введение норадреналина (биологически активного вещества, выработанного корой надпочечников) в период зимней спячки не вызывает повышенного теплообразования.

Только с пробуждением от зимней спячки у млекопитающих наступает быстрое усиление функций щитовидной железы и надпочечников, сопровождающееся увеличением содержания тироксина, трийодтиронина, адреналина и норадреналина в крови. Это приводит к резкому усилению энергообмена и быстрому повышению температуры тела до нормальной. Установлено, что введение тироксина или норадреналина млекопитающим, находящимся в состоянии зимней спячки, может привести к быстрому их пробуждению.