Forskere har identificeret, hvad der helt præcist sker i hjertet hos bjørne, når de går i hi. Opdagelserne kan lede til udvikling af bedre hjertemedicin til patienter med hjertesvigt, siger en forsker.
Når bjørne går i hi, ændrer de konformationen i nogle helt bestemte proteiner i hjertet, så de ikke længere aktiveres lige så let af kroppens energimolekyle ATP.
Det viser ny forskning, der er publiceret i Molecular Metabolism.
Konformationsændringen i proteinerne i hjertet betyder, at hjertet begynder at slå langsommere, og energibehovet reduceres i takt med, at resten af bjørnens krop lukker ned.
Med det nye forskningsresultat bliver forskere klogere på, hvad der helt præcist sker i forbindelse med, at bjørne går i hi, men forskningen kan faktisk også få betydning for behandlingen af patienter med hjertesygdom.
Det fortæller en af forskerne bag studiet:
»For eksempel har patienter med hjertesvigt risiko for at komme i energimangel i hjertet, og der findes allerede i dag lægemidler, som efterligner det, bjørnenes hjerter gør, når de går i hi – altså reducerer energibehovet. Med vores nye viden om de præcise mekanismer bag overgangen fra et aktivt hjerte til et hjerte i hi kan vi fremadrettet udvikle bedre lægemidler til blandt andet patienter med hjertesvigt,« forklarer lektor Julien Ochala fra Institut for Biomedicin ved Københavns Universitet.
Bjørne overlever på et minimum af ressourcer
Selvom forskere i mange år har studeret, hvad der sker i kroppen på bjørne, når de går i hi, er billedet stadig lidt sløret.
Det er velkendt, at bjørne sænker deres metabolisme og energibehov for at kunne overleve en lang vinter på et minimum af ressourcer, men det er endnu ikke afklaret, hvad der sker i de enkelte organer på det molekylære niveau.
I studiet ønskede Julien Ochala og hans kollegaer at blive klogere på, hvad der sker i hjertet hos bjørne, der går i hi.
Til formålet analyserede de hjertevæv taget fra henholdsvis bjørne i hi og aktive bjørne for at identificere forskelle mellem de to.
»Hjertet er interessant, fordi det lukker en hel del ned, når bjørne går i hi. Blandt andet bliver pulsen sænket, og hjertets energibehov falder markant. Det store spørgsmål er, hvordan det er muligt,« siger Julien Ochala.
Proteiner lukker ned for energibehovet
Forskerne undersøgte specifikt proteinet myosin, som er det motorprotein, der findes mest af i hjertet.
Myosin er ansvarligt for at få hjertet til at trække sig sammen og derved sende blod rundt i kroppen. Det sker, når energimolekylet ATP binder sig til og aktiverer myosin.
Forskerne undersøgte på forskellige måder – blandt andet ved hjælp af avancerede mikroskoper – bindingen mellem ATP og myosin. De kunne for det første se, at forbruget af ATP var markant højere i myosin taget fra aktive bjørne sammenlignet med myosin taget fra bjørne i hi.
Det viste, at deaktivering af myosin spiller en rolle, når bjørne går i hi.
Efterfølgende nærstuderede forskerne myosin yderligere og kunne se, at der også var forskel i hele konformationen af myosin taget fra aktive bjørne sammenlignet med myosin fra bjørne i hi.
Det har betydning for muligheden for at aktivere proteinet og dermed hele hjertet.
»Når bjørnene er i hi, ændrer de konformationen af myosin, så det sted, hvor ATP skal binde på proteinet, bliver blokeret af proteinet selv, og ATP har meget sværere ved at binde sig til og aktivere det. Det fører til meget mindre aktivitet i hele hjertet. Det er vores hovedfund, og det forklarer, hvorfor hjertets energibehov ændrer sig, når bjørne går i hi. Det skyldes, at myosin ændrer konformation og ikke længere kan – eller skal – bruge så meget ATP,« forklarer Julien Ochala.
Myosin er ens mellem bjørne og mennesker
Med opdagelsen er forskerne blevet klogere på bjørne i hi, men faktisk kan forskningen også være relevant for mennesker.
Personer med hjertesvigt er for eksempel udstyret med et hjerte, der ikke fungerer, som det burde, og et af problemerne er, at patienter med hjertesvigt kan opleve energikriser, hvor hjertet ikke får den tilstrækkelige mængde energi til at opretholde hjertets funktion.
Her er det interessant, at bjørne kan sænke hjertets energibehov ved at ændre på konformationen af myosin.
Måske kan man medicinsk gøre det samme i mennesker og sikre, at selv når der ikke er meget energi tilgængelig for hjertet, får det alligevel nok.
»Hvis vi medicinsk kan lukke lidt ned for hjertet, kan vi undgå energikrisen og reducere risikoen for dødsfald. Det er tanken bag at overføre vores resultater til noget, der er relevant for mennesker. Derudover er myosin ens mellem mennesker og bjørne, så hvis man kan lukke ned for aktiviteten af myosin ved at ændre konformationen af proteinet hos bjørne, kan man også gøre det hos mennesker,« siger Julien Ochala.
Kan bruges til at forbedre lægemidler mod hjertesvigt
Da forskerne videre undersøgte, hvad der præcist sker med myosin, når det lukker ned for adgangen til ATP’s bindingssted, fandt de, at konformationsændringen var resultatet af fosforyleringer, hvor fosfatgrupper bliver sat på eller taget af forskellige steder på proteinet.
Det får proteinet til at tage en anden form, og det kunne forskerne se ved, at myosin fra hjertet hos aktive bjørne havde fosfat sat på andre steder på proteinet sammenlignet med myosin fra hjertet hos bjørne i hi.
Netop forståelsen af betydningen af fosforylering for konformationen af myosin kan ifølge Julien Ochala anvendes ved lægemiddeludvikling til at designe lægemidler, der kan ændre ved konformationen af myosin.
Julien Ochala fortæller, at der faktisk findes et sådant lægemiddel på markedet. Det hedder Mavacamten, og det er udviklet til netop patienter med hjertesvigt.
Dette lægemiddel efterligner, hvad der sker i bjørnes hjerter, når de går i hi, men problemet med lægemidlet er, at det ikke virker for alle.
»Med vores studie får vi en større indsigt i, hvad der skal til, for at et lægemiddel kan virke for flere patienter med hjertesvigt. Vi ser nogle hints til, hvad vi kan gøre for at forbedre denne type lægemidler, og det er det store kliniske perspektiv i vores fund,« siger Julien Ochala.
