探密哺乳動物的冬眠現(xiàn)象

摘要 簡單介紹了某些哺乳動物的冬眠，包括冬眠的過程、原因、機制以及在臨床上美好的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞 哺乳動物 冬眠

中圖分類號 Q-49

文獻標識碼 E

1 冬眠現(xiàn)象

冬眠是動物對冬季低溫和食物短缺的適應(yīng)，表現(xiàn)為長時間的代謝下降，體溫降低至環(huán)境溫度的水平，以此來減少能量消耗。

人們最容易記住的是以青蛙、蛇等為代表的兩棲類和爬行類這些變溫動物的冬眠，而大多數(shù)人都認為鳥類、哺乳類等恒溫動物是不會出現(xiàn)冬眠現(xiàn)象的。然而，近年來動物學(xué)家們發(fā)現(xiàn)哺乳動物中也有一些動物要進行冬眠。特別是在寒冷的冬季，這些動物若要維持恒定的高體溫就需要更多的食物，但是，此時的大地一片蕭瑟，很難覓得足夠的食物，于是它們就主動地將體溫降低，進入冬眠狀態(tài)，以節(jié)約能量度過環(huán)境惡劣的時期。

目前研究發(fā)現(xiàn)哺乳動物中主要有三個目的動物表現(xiàn)出典型的冬眠行為：以刺猬為代表的食蟲目；以蝙蝠為代表的翼手目；以旱獺、倉鼠、睡鼠和黃鼠等為代表的嚙齒目。

一般以為，動物的冬眠現(xiàn)象發(fā)生在溫帶和寒帶，我國北方達烏爾黃鼠和花鼠很多，秋季當環(huán)境溫度降至10℃左右時，即可以進入冬眠狀態(tài)，是研究冬眠機制很好的模型。但是近年來有動物學(xué)家在野外研究發(fā)現(xiàn)生活在非洲熱帶馬達加斯加島上的肥尾鼠狐猴也能冬眠。每當涼爽的旱季(4月-10月即南半球的冬季)到來，食物和水逐漸變得貧乏時，它們便隱藏到樹洞中進入冬眠，時間長達7個月左右，直到雨季來臨，肥尾鼠狐猴冬眠時體溫較高，一般為10℃～30℃，如此高的體溫下冬眠在哺乳動物中還是首次發(fā)現(xiàn)，因為地處熱帶，冬眠時環(huán)境溫度也較高，而動物甚至在高于30℃時仍可處于冬眠狀態(tài)。熱帶地區(qū)的哺乳動物也會冬眠，這表明冬眠行為并非主要抵御寒冷，而應(yīng)是新陳代謝速率降低的一般行為，即冬眠主要是一種節(jié)能措施。而且代謝率降低的現(xiàn)象也并非一定要在低體溫才出現(xiàn)，環(huán)境溫度低不應(yīng)是動物進入冬眠的必要條件。

2 哺乳動物冬眠的過程、原因及機制

2，1冬眠哺乳動物是睡睡醒醒過寒冬

人們習(xí)慣認為，冬眠中的哺乳動物會一“睡”不起，直到春天才會懶洋洋地蘇醒，事實并非如此。哺乳動物冬眠期間要醒來(被稱為覺醒)很多次，每次持續(xù)24h左右，覺醒后新陳代謝速率和體溫都接近正常時的水平，直到再次進入冬眠。這樣，動物的冬眠被一個個覺醒階段所中斷，不再是連續(xù)的過程。

很多冬眠哺乳動物是獨居的，比如我國北方的達烏爾黃鼠，冬季到來時獨自在巢穴中冬眠。而旱懶的冬眠則不同，它們都是與種群的其他成員一起冬眠，一個冬眠群中成員的增多將有助于保持熱量，阻止冬眠洞穴中溫度過快降低，一起冬眠的一群動物幾乎同步開始和結(jié)束冬眠。還有一些動物如花鼠，被動物學(xué)家認為是要進行冬眠的動物，但冬季并非一定要進入深冬眠狀態(tài)，只要巢中還有食物，它們每次“昏睡”幾個星期，然后起來吃東西；不過像熊一樣，它們的體溫只有小幅度的下降，因而被稱為淺冬眠動物。淺冬眠的優(yōu)點是既能節(jié)約能量，又能在遇到捕食者或洞穴遭受水災(zāi)時迅速逃走，但是如果食物缺乏，花鼠也會進入深冬眠狀態(tài)。

在冬眠期間，動物大約要丟失總體重的40％，動物覺醒后要維持較高的體溫，因此能量消耗很大，而且體重越大，覺醒期間要消耗的能量越多，動物冬眠期間。大約70％-80％的能量消耗發(fā)生在覺醒期間，只有20％～30％用于冬眠時的維持。既然如此耗能，動物為什么還要覺醒呢?對于這個問題，動物學(xué)家們有多種假設(shè)，比如覺醒可能是為了避免中樞神經(jīng)系統(tǒng)受損；為了使免疫系統(tǒng)的功能暫時加強，以檢查身體健康狀況；為了性腺的發(fā)育和基因表達產(chǎn)物的補充……

不管怎樣，覺醒已被看作是哺乳動物冬眠行為中不可或缺的一部分。

2.2冬眠時動物不吃不喝的秘密

除了花鼠和倉鼠等少數(shù)動物儲存食物外，更多的冬眠動物主要靠脂肪來度過漫長冬季。它們冬眠前與當年春季蘇醒時相比，體重幾乎翻了一倍，體重的增加主要是脂肪積累造成的，這么多的能量儲備，使動物在冬眠中安然度過5-8個月的冬眠季節(jié)。動物儲存脂肪的一個優(yōu)點是它的熱量值高，為蛋白質(zhì)和糖類的兩倍多，此外，動物冬眠時許多組織供血不足，而脂肪氧化分解時在血液中形成的大量酮體可能有助于減少局部缺血對機體造成的傷害。

2.3哺乳動物冬眠的原因

通常認為低溫和食物缺乏是誘導(dǎo)動物冬眠的直接原因。睡鼠在一年中的任何季節(jié)，只要停止進食一段時間就能進入蜇眠狀態(tài)，但是對于多數(shù)季節(jié)性冬眠動物來說，如果在春季和夏季暴露于寒冷環(huán)境中，它們能像其他恒溫動物一樣，通過升高代謝的速率來維持其體溫，只有在秋季暴露于低溫下時，它們的代謝速率才會下降，并進入冬眠。可見，季節(jié)性冬眠的動物要受到內(nèi)在年周期節(jié)律的控制。即使這樣，動物在本該冬眠的秋季，仍需外界低溫條件才能進入冬眠并且保持在冬眠狀態(tài)，如果它們繼續(xù)處于高溫環(huán)境中，仍不能進入冬眠。

2.4非冬眠動物是否具有冬眠所需特有基因

動物學(xué)家們相信，在野外能夠進行冬眠的哺乳動物種類可能比目前了解的要多。冬眠物種在哺乳動物系統(tǒng)演化分支中呈廣泛分散分布，例如有胎盤類，有袋類和單孔類都有冬眠的種類，而單孔類與有胎盤類在系統(tǒng)演化中早就分道揚鑣了，這表明現(xiàn)代哺乳動物的冬眠是其祖先特征的殘留，而不是后來進化形成的，這同時也暗示冬眠所需基因可能廣泛存在于所有哺乳動物的基因組中，非冬眠動物與冬眠動物的主要區(qū)別是基因表達的不同，而不是缺乏表達冬眠的基因，因此，從理論上推斷非冬眠動物可以經(jīng)過誘導(dǎo)進入冬眠狀態(tài)。

據(jù)報道，研究人員將處于冬眠狀態(tài)的旱獺的血漿低溫冷藏后，注射到處于夏季活躍狀態(tài)的多紋黃鼠體內(nèi)，結(jié)果能誘導(dǎo)多紋黃鼠冬眠。但研究人員目前沒有研究出一種真正的冬眠誘導(dǎo)因子。

2.5冬眠動物誘導(dǎo)和解除對代謝的機制

如何抵抗長期低體溫的有害作用?

如何適應(yīng)長期禁食以及對體重的增加和減少進行準確精細的調(diào)節(jié)?

很好地解決上魔窟這些問題，無疑在臨床領(lǐng)域具有非常好的應(yīng)用前景。并且冬眠哺乳動物為器官的保存和移植、局部缺血和再灌注損傷，以及肌肉廢用性萎縮的研究提供了很好的動物模型。