На грани жизни

Как подчеркивает профессор Киршенблат, роль и значение нейросекреции ядра промежуточного мозга (в частности, гипоталамуса, являющегося его частью) и желез внутренней секреции в физиологических механизмах зимней спячки все еще недостаточно выяснены и представляют интерес для будущих исследований.

Каковы механизмы, регулирующие состояние зимней спячки?

Ясно, что оцепенение и зимняя спячка — это строго контролируемые физиологические состояния. У некоторых видов зимоспящих животных продолжительность ежедневного оцепенения определяется количеством пищи и необходимостью экономить энергию. Очевидно, что не только переход в состояние оцепенения, но и продолжительность этого состояния, как и выход из него, должны строго регулироваться организмом зимоспящих животных.

В естественных условиях зимняя спячка начинается в определенное время года, но она связана не только с наступлением холода и нехваткой пищи, а и с продолжительностью светового дня и с наступлением гормональных изменений. Например, невозможно заставить впасть в гибернацию зимоспящих млекопитающих в период размножения, несмотря на искусственно созданные идентичные условия.

Впавшее в оцепенение млекопитающее с низкой температурой тела внешне выглядит совершенно инертным, как будто мертвым. Оно не способно совершать согласованные движения, едва или совсем не реагирует на внешние раздражители и напоминает холоднокровное животное в охлажденном состоянии. Вся его нервная система не может работать согласованно, несмотря на то что дыхание, сердечные сокращения и многие другие физиологические функции остаются вполне координированными, хотя и очень замедленными. Если температура окружающей среды все же понижается до нуля или еще ниже, некоторые млекопитающие, впавшие в состояние зимней спячки, погибают. Другие реагируют так: либо быстро выходят из состояния зимней спячки, либо у них прекращается понижение температуры тела в результате регулируемого увеличения отделения тепла, так что температура тела животного остается на каком-то низком, но постоянном уровне (например, 5 °C). Эти реакции со всей определенностью показывают, что при спячке ряд функций центральной нервной системы сохраняется. В качестве примера можно привести ежа, температура тела которого во время холодов поддерживается в пределах 5–6 °C. Это позволяет такому млекопитающему избегать замерзания и в то же время экономить «горючее». Таким способом животное его не расходует ни на энергоемкий процесс полного пробуждения, ни на поддержание высокой температуры тела, присущей ему в активном состоянии. Для млекопитающего, которому несколько раз в течение зимы приходится пережить сильные морозы, повторные пробуждения могут оказаться очень невыгодными в отношении расхода энергии, в то время как поддержание температуры тела на предельно низком уровне, все еще предохраняющем животных от замерзания, является значительно более экономным.

Выход из состояния зимней спячки

С наступлением весны, что связано с потеплением и увеличением продолжительности светового дня, зимоспящие млекопитающие выходят из состояния оцепенения, т. е. «пробуждаются».

Очевидно, что повышение температуры тела при пробуждении связано с наибольшими расходами энергии по сравнению с другими этапами зимней спячки. В этот период появляются интенсивные конвульсивные движения мышц, т. е. дрожь, благодаря чему быстро выделяется тепловая энергия. В процессе согревания важную роль играют не только мышцы, но и особый вид жира, названный бурой жировой тканью. В отличие от обыкновенной белой жировой ткани у многих млекопитающих возникают большие или меньшие участки скопления своеобразного бурого жира, который отличается от белого жира не только по цвету, но и по характеру цитохрома, благодаря которому он может интенсивно поглощать кислород, тогда как белая жировая ткань, наоборот, метаболически малоактивна.

Считается доказанным, что важнейшую роль для поддержания теплопродукции при пробуждении впадающих в зимнюю спячку млекопитающих играет именно бурая жировая ткань. Она называется еще и сонной железой, так как встречается у всех зимоспящих млекопитающих, несмотря на то, что ее также обнаружили почти у всех негибернирующих млекопитающих (за исключением лошади и свиньи).

Исследования Джонсона в 1971 г. показали, что бурая жировая ткань, имеющая столь важное значение для зимоспящих млекопитающих, не выявлена у тех, хотя и немногочисленных, видов птиц, которые впадают в зимнюю спячку.