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Oct. 03 2022

冬眠的熊或許藏有治療糖尿病的線索

  • 灰熊(照片是一頭在華盛頓州立大學熊中心的圈養灰熊)可重達363公斤。PHOTOGRAPH BY ROBERT HUBNER, WASHINGTON STATE UNIVERSITY

    灰熊(照片是一頭在華盛頓州立大學熊中心的圈養灰熊)可重達363公斤。PHOTOGRAPH BY ROBERT HUBNER, WASHINGTON STATE UNIVERSITY

  • 在華盛頓州普爾曼的華盛頓州立大學熊中心,灰熊正在覓食。這間研究機構是美國唯一的同類型機構。PHOTOGRAPH BY ROBERT HUBNER, WASHINGTON STATE UNIVERSITY

    在華盛頓州普爾曼的華盛頓州立大學熊中心,灰熊正在覓食。這間研究機構是美國唯一的同類型機構。PHOTOGRAPH BY ROBERT HUBNER, WASHINGTON STATE UNIVERSITY

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科學家已經發現八種有助於讓灰熊不罹患糖尿病的重要蛋白質,而人類身上也有這些蛋白質。

灰熊(照片是一頭在華盛頓州立大學熊中心的圈養灰熊)可重達363公斤。PHOTOGRAPH BY ROBERT HUBNER, WASHINGTON STATE UNIVERSITY

灰熊(照片是一頭在華盛頓州立大學熊中心的圈養灰熊)可重達363公斤。PHOTOGRAPH BY ROBERT HUBNER, WASHINGTON STATE UNIVERSITY

如果人類一天攝取幾萬卡路里、體型像吹氣球般膨脹,接著有數月時間幾乎都不動,健康狀況一定會劇烈惡化。科學家長久以來一直很困惑,為什麼灰熊做出相同行為卻不會罹患糖尿病──現在終於找到答案。

華盛頓州立大學的研究人員透過餵食蜂蜜水給冬眠的熊,發現了這些熊控制自身胰島素的基因線索。他們的研究結果發表在《iScience》,這項研究或許會為人類帶來更好的糖尿病治療方法。

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胰島素是大多數哺乳動物都有的荷爾蒙,可調節身體的血糖濃度,例如告訴肝臟、肌肉、脂肪細胞吸收血糖,而血糖是身體能量的來源之一。但如果大量血糖進入血液中,那麼隨著時間過去,細胞會停止回應並對胰島素產生抗性。這就是第二型糖尿病的主因,這種疾病可能導致心臟病、中風和失明。大約十分之一的美國人──也就是大約3700萬人──罹患第二型糖尿病。但神秘的是,熊跟人類不同,牠們可以控制胰島素抗性,就像控制開關一樣。

為了研究這種現象的機制,研究人員在華盛頓州普爾曼的華盛頓州立大學熊中心採集六隻圈養灰熊的血清,這些熊的年齡介於5歲和13歲之間。研究人員也採集熊的脂肪組織,用於在實驗室培養細胞。華盛頓州立大學的博士後研究人員布萊爾.佩里(Blair Perry)是研究的共同作者,他說:「這讓我們可以檢測一些無法在完全長成的熊身上檢測的東西。」

這項實驗協助研究團隊把熊的秘密縮小範圍到控制胰島素:有八種重要蛋白質似乎在熊的生物機制方面有獨特作用,這些蛋白質會獨立運作或協同合作來調節冬眠期間的胰島素。

佩里說,因為人類的大部分基因與熊相同,所以探索這八種蛋白質的作用可以讓科學家更了解人類的胰島素抗性。

熊熊季節

灰熊分布在美西部分地區、加拿大、阿拉斯加,牠們一年會經歷三個時期:活躍期、過度攝食期、冬眠期。在春夏兩季,這種大型哺乳類會花很多時間覓食、交配及照顧幼熊。佩里說,到了秋季,牠們會進入過度攝食期,此時「牠們幾乎所有精力都用在盡可能吃愈多愈好」。

在華盛頓州普爾曼的華盛頓州立大學熊中心,灰熊正在覓食。這間研究機構是美國唯一的同類型機構。PHOTOGRAPH BY ROBERT HUBNER, WASHINGTON STATE UNIVERSITY

在華盛頓州普爾曼的華盛頓州立大學熊中心,灰熊正在覓食。這間研究機構是美國唯一的同類型機構。PHOTOGRAPH BY ROBERT HUBNER, WASHINGTON STATE UNIVERSITY

在這段期間,熊每天會攝取高達2萬卡路里的熱量,而且一天可以增加多達3.6公斤的體重,為即將到來的冬季做準備。

熊在冬季初期開始冬眠時,會依賴身上儲存的脂肪來度過寒冬。冬眠「不只是深度睡眠而已」。佩里說:「生理上會出現許多變化,讓熊可以在沒有食物的情況下度過漫長的冬季。」牠們的代謝速率、心率、體溫都會下降,並出現胰島素抗性。

冬眠的熊會經歷幾次清醒期,此時牠們會四處行動但不進食。研究中的受試熊清醒時,研究團隊會餵食蜂蜜水,這是牠們很喜歡的零食,餵食兩週後再採集牠們的血液。研究團隊在春夏兩季時已經從相同的熊身上採集血液檢體。

接著,研究人員在實驗室將不同血清與不同類型的細胞培養結合在一起,例如把冬眠熊的脂肪組織細胞培養混合活躍熊的血清。如此一來,研究團隊就能觀察細胞內會發生什麼基因變化。

在他們研究的所有組合中,從餵食蜂蜜的冬眠熊身上採集的血清為研究人員提供了最大的幫助,讓他們能縮小範圍至八種與調節胰島素敏感性和抗性有關的重要蛋白質。

西諾帕野生動物研究協會(Sinopah Wildlife Research Associates)的熊生物學家麥克.薩瓦亞(Mike Sawaya)並未參與該研究,他認為這項「精采研究」的重點是熊的冬眠可以為人類健康帶來多少影響。

他說,「辨識這八種蛋白質是很重要的一步」,而研究熊在改變胰島素抗性時「開啟和關閉的東西到底是什麼」也一樣重要。

向預防糖尿病更近一步?

雖然我們已經很了解胰島素抗性及其後果,但關於這方面的遺傳學還有許多需要研究的地方。佩里補充說,研究熊每年如何開啟和關閉胰島素抗性,為科學家提供了「獨特機會」來深入了解這個領域。

舉例來說,了解如何操縱人體的這八種蛋白質,可能「使人擺脫胰島素抗性」,佩里如此說道。這樣的藥物或介入治療還很遙遠,「但我們正在逐漸接近」。

薩瓦亞同樣認為這項研究「確實是另一塊拼圖」,他也希望解開熊生理學的謎題能夠有助於預防糖尿病。

在未來研究中,研究團隊希望探討這些特殊蛋白質關閉熊胰島素抗性的機制。

 

延伸閱讀:無所不吃的灰熊除了吃鹿,還會吃蛾? / 我們以為這隻熊睡得不省人事 ,我們錯了…… 

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