Quando ursos e esquilos hibernam no inverno, eles param de comer, durando atéa primavera simplesmente com as reservas de gordura que acumularam em seus corpos. Normalmente, esse tipo de jejum prolongado e inatividade reduziria significativamente a massa e a função do maºsculo, mas os hibernadores não sofrem esse destino. Como eles evitam isso, no entanto, tem sido um mistanãrio.

Agora, em uma pesquisa publicada na Science , um bia³logo da Universitéde Montranãal descobriu o porquaª, e suas descobertas podem ter implicações para, de todas as coisas, o futuro das viagens espaciais. Ao estudar uma variedade chamada esquilo terrestre de 13 linhas que écomum na Amanãrica do Norte, Matthew Regan confirmou uma teoria conhecida como "recuperação de nitrogaªnio ureia" que remonta a  década de 1980.

A teoria postula que os hibernadores aproveitam um truque metaba³lico de seus micróbios intestinais para reciclar o nitrogaªnio presente na ureia, um composto residual que geralmente éexcretado como urina, e usa¡-lo para construir novas protea­nas teciduais.

Como essa descoberta poderia ser útil no Espaço? Teoricamente, Regan postula, ajudando os astronautas a minimizar seus pra³prios problemas de perda muscular causados ​​pela supressão da sa­ntese proteica induzida pela microgravidade e que eles agora tentam reduzir com exerca­cios intensos.

Se uma maneira pudesse ser encontrada para aumentar os processos de sa­ntese de protea­na muscular dos astronautas usando o resgate de nitrogaªnio ureico, eles poderiam conseguir uma melhor saúde muscular durante longas viagens ao espaço profundo em Espaçonaves pequenas demais para o equipamento de exerca­cio usual, o argumento continua.

“Como sabemos quais protea­nas musculares são suprimidas durante o voo espacial, podemos comparar essas protea­nas com aquelas que são aprimoradas pelo resgate de nitrogaªnio ureico durante a hibernação”, disse Regan, que realizou esta pesquisa enquanto pa³s-doutorado na Universidade de Wisconsin-Madison.

Ele agora continua seu trabalho por meio de uma bolsa de pesquisa da Agência Espacial Canadense na UdeM, onde no ano passado assumiu o cargo de professor assistente de fisiologia animal no Departamento de Ciências Biola³gicas.

"Se", continuou Regan, "ha¡ uma sobreposição entre as protea­nas do voo espacial e as da hibernação, isso sugere que esse processo pode trazer benefa­cios para a saúde muscular durante o voo espacial".

Em seu estudo, Regan projetou uma sanãrie de técnicas e experimentos para investigar as principais etapas do processo de recuperação de ureia e fornecer evidaªncias de que elas ocorrem ou não no esquilo terrestre de 13 linhas quando hiberna.

Para fazer isso, em seu laboratório, eles injetaram o sangue de seus esquilos de teste com ureia "duplo-rotulada", o que significa que o a¡tomo de carbono da ureia era 13 C em vez dos 12 C habituais, e seus a¡tomos de nitrogaªnio eram 15 N em vez dos 14 N usuais. Esses ra³tulos permitiram que eles rastreassem o carbono e o nitrogaªnio provenientes da ureia atravanãs das diferentes etapas do processo de recuperação do nitrogaªnio da ureia.

Esse processo, eles descobriram, levou desde o transporte inicial de ureia do sangue para o intestino, a  quebra da ureia em suas partes componentes por micróbios intestinais, ao fluxo de substâncias - chamadas metaba³litos - contendo nitrogaªnio ureico de volta ao animal. e finalmente ao eventual aparecimento deste nitrogaªnio ureico na protea­na tecidual.

"Essencialmente, ver 13 C e/ou 15 N em metaba³litos nessas várias etapas indica que eles se originaram da ureia e, portanto, que o hibernador estava usando o resgate de nitrogaªnio da ureia", disse Regan.

Ele fez seus experimentos em esquilos com e sem microbiomas intestinais em três anãpocas do ano: vera£o, quando eles estavam ativos e não hibernando; ini­cio do inverno, quando estavam um maªs em jejum e hibernação; e no final do inverno, quando estavam quatro meses em jejum e hibernação.

O que eles descobriram foi definitivo: em cada etapa do processo, havia evidaªncias claras de recuperação de nitrogaªnio ureico pelos esquilos com microbiomas intestinais intactos.

a‰ importante ressaltar que os esquilos com microbiomas intestinais empobrecidos não apresentaram evidaªncias de recuperação de nitrogaªnio ureico em nenhuma etapa, confirmando que esse processo era totalmente dependente da capacidade dos micróbios intestinais de degradar a ureia, algo que os pra³prios esquilos não podem fazer.

Regan e sua equipe também fizeram duas outras descobertas importantes:

Primeiro, a incorporação de nitrogaªnio ureico na protea­na tecidual dos esquilos foi maior durante o final do inverno, sugerindo que o resgate do nitrogaªnio ureico se torna mais ativo a  medida que a estação de hibernação prossegue. Isso édiferente da maioria dos processos fisiola³gicos durante a hibernação, quando tendem a ser significativamente reduzidos.

Em segundo lugar, havia evidaªncias de que os pra³prios micróbios estavam usando o nitrogaªnio da ureia para construir suas próprias novas protea­nas, o que éútil para eles porque, como o esquilo, estãoem condições de hibernação em jejum. Assim, tanto o esquilo quanto seus micróbios se beneficiam do resgate de nitrogaªnio ureico, o que torna esse processo uma verdadeira simbiose.

O que isso significa, disse Regan, éque os esquilos saem da hibernação na primavera em boa forma. Isso éimportante porque a única anãpoca de acasalamento do ano, que éuma anãpoca de intensa atividade física para machos e faªmeas, ocorre logo após eles saa­rem da hibernação. A função do tecido osparticularmente a função do tecido muscular osanã, portanto, altamente importante para uma temporada de acasalamento bem-sucedida.

“Ao facilitar a sa­ntese de protea­na muscular no final da temporada de hibernação, o resgate de nitrogaªnio ureico pode ajudar a otimizar a função muscular dos esquilos emergentes e contribuir para seu sucesso reprodutivo durante a anãpoca de acasalamento”, disse Regan. "O resgate de nitrogaªnio de ureia pode, portanto, melhorar a aptida£o biológica geral dos animais".

Além das implicações para as viagens espaciais e a saúde dos astronautas, a descoberta de Regan pode ter impactos mais imediatos aqui na Terra osnas massas famintas do mundo subdesenvolvido e nos idosos.

Centenas de milhões de pessoas em todo o mundo sofrem de perda muscular como consequaªncia de várias condições osa desnutrição, por exemplo, afeta mais de 805 milhões de pessoas em todo o mundo. Mais prevalente no Canada¡ éa sarcopenia, um decla­nio relacionado a  idade na massa muscular decorrente da insensibilidade anaba³lica que afeta todos os seres humanos, levando a um decla­nio de 30 a 50% na massa muscular esquelanãtica entre as idades de 40 e 80 anos.

“Os mecanismos que mama­feros como o esquilo de 13 linhas evolua­ram naturalmente para manter o equila­brio de protea­nas em suas próprias situações limitadas por nitrogaªnio podem informar estratanãgias para maximizar a saúde de outros animais limitados por nitrogaªnio, incluindo humanos”, disse Regan. Uma solução pode ser desenvolver uma pa­lula préou probia³tica que as pessoas possam tomar para promover um microbioma intestinal do tipo que hibernadores como os esquilos tem.

"Para ser claro, essas aplicações, embora teoricamente possa­veis, estãomuito longe de serem entregues, e muito trabalho adicional énecessa¡rio para traduzir esse mecanismo naturalmente evolua­do de forma segura e eficaz para os seres humanos", disse Regan.

"Mas uma coisa que acho encorajadora éque um estudo do ini­cio dos anos 1990 forneceu algumas evidaªncias de que os humanos são capazes de reciclar pequenas quantidades de nitrogaªnio ureico por meio desse mesmo processo. Isso sugere que o maquina¡rio necessa¡rio estãoinstalado. Ele são precisa ser otimizado ."