尽管一年中有一半以上的时间都在寒冷的温度下冬眠，但棕熊（Ursus arctos）仍然非常健康。这些慵懒的巨兽很少患上血栓等疾病，而血栓可能发生在仅经历暂时性不活动的人类身上，并且可能是致命的。“因腿骨折住院的患者通常容易发生血栓，”德国心血管研究中心的心脏病专家托比亚斯·佩措尔德说，“但相比之下，棕熊卧床几个月却没有发生血栓。”
在周四发表在《科学》杂志上的一项新研究中，佩措尔德和他的同事们确定了一种蛋白质，这种蛋白质可以帮助冬眠的熊避免危险的凝血，凝血会阻止它们漫长的冬季睡眠期间的血液流动。
为了确定休眠的熊如何在沉睡的几个月里保持血液流动，佩措尔德和他的同事与研究瑞典棕熊种群的生物学家合作。生物学家在冬季从 13 只冬眠熊的洞穴中采集了血液样本。夏季，生物学家在从直升机上向同一批熊发射镇静剂飞镖后，又采集了它们的血液。
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然后，研究人员对这些样本进行了一系列血液测试。他们发现，冬眠熊和活跃熊的血液中 150 多种蛋白质的含量差异很大，并专注于血小板中的蛋白质——血小板是引起凝血的血液成分。活跃熊和冬眠熊之间差异最大的血小板蛋白是热休克蛋白 47 (HSP47)。
HSP47 招募一种名为凝血酶的酶，该酶有助于血小板粘附在一起并形成血凝块。在活跃的熊中，HSP47 有助于修复伤口并止血。但是，冬眠的熊安全地待在它们的洞穴里，几乎不需要这种凝血蛋白。平均而言，冬眠熊的血小板产生的 HSP47 蛋白量是活跃熊的 55 分之一。
“我们之前没有听说过这种蛋白质，我们完全惊讶地发现它有如此大的影响，”该论文的第一作者，同样来自德国心血管研究中心的曼努埃拉·蒂内尔说。蒂内尔说，降低这种特殊蛋白质的水平可能会降低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实验性血栓形成和炎症免疫生物学实验室的生物学家米尔塔·沙特纳对此表示赞同。“当 [HSP47 蛋白的] 这种细胞相互作用受到限制时是有益的，并且 [也] 对控制感染”和炎症非常重要，沙特纳说，她没有参与该研究团队，但撰写了一篇关于《科学》杂志上新研究的评论。
为了确定类似的机制是否可以防止慢性卧床不起的人出现血液凝结，研究人员将使人衰弱的脊髓损伤患者的血液样本与他们活跃的对照组的样本进行了比较。与冬眠的熊一样，慢性卧床不起的患者的血液中循环的 HSP47 蛋白也较少。“熊冬眠或慢性卧床不起的患者期间 HSP47 的下调减少了血栓炎症”，从而降低了血栓的风险，沙特纳说。
该团队还从几位健康个体身上采集了血液，然后他们参与了 NASA 和德国航空航天中心进行的一项为期一个月的太空飞行模拟研究。在参与者经历了 27 天的头低位卧床休息后，研究人员收集了另一轮样本，以了解长时间的固定不动对他们的生理机能有何影响。该团队发现，在他们的实验性固定不动过程中，参与者的血小板开始产生明显减少的 HSP47。
研究人员在活动受限的猪和实验室饲养的小鼠的血液中发现了类似的模式。他们假设，降低 HSP47 蛋白的表达可能是哺乳动物在长时间休息期间用于防止凝血的一种机制。但这种方法似乎需要时间才能发展——在人类中，因疾病或受伤而经历短期不活动的人比患有脊髓损伤的长期不活动的人更容易发生凝血。
佩措尔德说，新的发现突出了理解熊和其他动物的生物学如何为理解人体功能提供见解。它们可能会为预防暂时性不活动患者凝血的微调治疗提供灵感。“通过观察自然界中冬眠的熊如何预防凝血，我们现在知道人类也在做同样的事情来预防血栓，”他说。