绝大多数哺乳动物一生的体温都保持在40℃左右;然而，冬眠的哺乳动物是个例外。冬眠是在寒冷环境或饥饿等恶劣条件下生存的重要适应。这是一种非同寻常的现象，涉及动物生理上的重大变化。如果我们揭开冬眠的奥秘，我们可能能够将由此产生的技术应用于经常在科幻小说中描述的人类“冷睡眠”(人体冷冻)。

一种冬眠的动物，花栗鼠，将体温降低到接近0°C，这样触摸起来就会觉得冷，在冬眠期间心跳大约每分钟一次。因此，花栗鼠的组织和细胞暴露在低温下，以及缺氧和葡萄糖缺乏。细胞的葡萄糖、脂质和蛋白质的代谢率必须下调以适应和忍受这些条件。

图1所示。

冬眠是如何开始的，是什么触发了冬眠，这仍然是一个谜。一个重要的进展是在花栗鼠身上发现了冬眠蛋白质。冬眠蛋白质在肝脏中产生，在冬眠期间在大脑中起作用。这表明冬眠可能是由大脑触发的。因此，我们比较了能量感应信号和蛋白质合成(一种主要的合成代谢途径)在大脑和花栗鼠的外周器官。

amp活化蛋白激酶(AMPK)是一种关键的能量传感器。它感知到ATP的不足，ATP是细胞中的一种能量货币，因此被激活。因此，缺乏营养和氧气激活AMPK。激活后，AMPK通过抑制哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)复合物1 (mTORC1)，促进自噬等能量产生途径，抑制脂肪酸合成、糖异生和蛋白质合成等能量消耗的合成代谢途径。

虽然冬眠的花栗鼠的血糖水平降低到不到一半，但AMPK活性只在大脑(大脑皮层)中增加，而在肝脏和骨骼肌中没有增加。AMPK的底物乙酰辅酶a羧化酶的磷酸化也仅在冬眠的大脑中增强，表明其失活，表明脂肪酸合成受到抑制。同时，冬眠脑中mTORC1和真核延伸因子2 (eEF2)活性降低，提示冬眠脑中蛋白质合成下调。冬眠的花栗鼠大脑的蛋白质合成能力低于活动的花栗鼠。相反，活跃花栗鼠和冬眠花栗鼠的肝脏蛋白质合成率没有差异。这些结果强烈表明，至少在冬眠的早期阶段，大脑中出现了伴随冬眠的代谢下调。

冬眠蛋白是C1q家族的成员，包括脂联素，脂联素可以诱导AMPK磷酸化(=激活)。我们现在假设如下场景:

• 冬眠的蛋白质以周期节律穿透大脑。
• 冬眠蛋白通过一种未知受体激活AMPK并抑制代谢。
• 大脑受到冬眠蛋白质的刺激，导致整体代谢变化并降低体温。

虽然了解冬眠的全貌将是一个漫长的旅程，但我们的结果为进一步的研究提供了方向。

Nobuyuki武井
日本新泻大学官方manbetx手机版脑研究所

出版

冬眠花栗鼠大脑皮层AMPK激活，eEF2失活和蛋白质合成减少
山田信太郎，镰田太东，奈川博之，关岛恒雄，武井信之
2019年8月15日

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