На грани жизни - [24]

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.

Бурая жировая ткань у млекопитающих расположена между лопатками, вдоль яремных вен, в грудной клетке возле аорты, в желудке, на уровне почек и надпочечников. Установлено, что она функционирует как своеобразный радиатор. Когда животное пробуждается от зимней спячки, эта жировая ткань согревается быстрее всего. Оттуда тепло распространяется на переднюю часть тела, и после того, как достигнута определенная температура, суженные кровеносные сосуды в задней части тела расширяются, все тело равномерно снабжается кровью и таким образом начинает согреваться.

Бурая жировая ткань отличается высокой активностью, подверженной сезонным переменам, и ритмом, подобно железам внутренней секреции, из-за чего некоторые исследователи уподобляют ее железе. Доказано, что ее масса у ежа и сурка уменьшается на 70 % во время зимней спячки. По данным некоторых ученых, если у ежа удалить 50 % бурой жировой ткани прежде, чем он впадет в гибернацию, то животное потеряет способность пережить зимнюю спячку и погибнет при понижении температуры. Не случайно французский ученый Пьер Росийон назвал бурую жировую ткань зимней одеждой млекопитающих.

Бурая жировая ткань при наблюдении под микроскопом значительно отличается от белой. Цитоплазма клетки белой жировой ткани содержит крупную жировую каплю, в то время как цитоплазма клетки бурой жировой ткани имеет большое число маленьких жировых (липидных) капель и запасы гликогена. Эти маленькие липидные капли облегчают активирование липидов, так как поверхность соприкосновения между цитоплазмой и маленькими каплями велика. По сравнению с белой бурая жировая ткань очень богата митохондриями, в которых производится энергия. Более того, митохондрии в бурой жировой ткани содержат внутренние мембраны, которые более часто расположены, чем в других тканях. Это создает большую поверхность для действия ферментов. Другими словами, благодаря этим своеобразным «теплоцентралям» (митохондриям) горючее (липиды и гликоген) может окисляться, чтобы произвести тепловую энергию, в которой нуждается организм млекопитающих. Доказано, что «разжигание» бурой жировой ткани происходит в результате нервных импульсов, так как она обильно иннервирована и, кроме того, снабжается кровью, так что с помощью кровообращения тепловая энергия распределяется по жизненно важным центрам организма. Установлено, что симпатический нерв (который является частью вегетативной нервной системы) управляет этим «разжиганием». Возбужденный нервными импульсами, которые тепловые рецепторы, расположенные по всему телу, направляют в головной и спинной мозг, симпатический нерв подает команды, передаваемые в орган-исполнитель (бурая жировая ткань) от «проводящих путей» — двух нейронов симпатического нерва.