林蛙身體被凍成冰塊還能存活，新研究揭示其秘密，讓人類也能冬眠

生存在靠近北極圈的阿拉斯加的北美林蛙，有個特殊本領，在它們冬眠的時候，即使身體被凍成冰塊，心臟停止了跳動，血液都凝固，但是當天氣變暖後，它們依然可以蹦蹦跳跳的。這讓科學家們非常不解：

在林蛙長達七八個月的漫長冬眠時期，大腦得不到氧氣供應，為什麼不會出現損傷

？

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不可再生的大腦細胞

大腦是協調動物身體系統中所有不同功能和複雜決策的器官。儘管它是最重要的器官，但它也是最脆弱的器官：

構成大腦的神經元細胞，不像其他細胞那樣能夠再生

。其他器官中的細胞能夠不斷分裂，以補充自身或在受損時修復，但神經元細胞是不會分裂的，因此在死亡後無法再生。涉及腦細胞死亡的損傷很嚴重，通常會持續很長時間，比如腦震盪和頭部創傷。

保護大腦免受可能導致細胞死亡的損傷和壓力至關重要，為了

揭示我們

可以保護這些關鍵細胞的機制，科學家們將眼光放到大自然。令人驚訝的是，許多生物體已經進化到能夠在低氧、脫水和低溫等惡劣條件下生存：這些條件對人腦來說是致命的，但是對這些的大腦卻沒有任何損害，比如前面提到的林蛙。

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低代謝狀態

一般來說，為了讓動物在這些壓力下生存下來，它們必須誘導身體的低代謝狀態。低代謝狀態發生在生物體關閉某些生物過程的時候

——這些生物過程往往不是生存所必需的。一些能進入低代謝的動物包括冬眠的地松鼠和熊、冬天結冰的林蛙，以及進入休眠狀態以度過乾旱期的蝸牛和某些青蛙。

那麼，低代謝的具體細節是什麼？大腦如何利用它生存？低代謝是一個由各種分子部分和過程組成的網路，這些部分和過程需要協同工作，以實現一個全面的結果：就像一個交響樂團，不同的樂器、音符和片段構成一個整體。

microRNA

是一種短的單鏈

RNA

分子，它以信使

RNA

（製造功能性蛋白質的指令）為靶點並附著在信使

RNA

上，以破壞它們並阻止蛋白質的產生。這使得蛋白質在不改變蛋白質編碼基因的情況下被關閉。這使得

microRNA

能夠改變許多不同基因的表達，從而幫助大腦存活，因此

microRNA是誘導動物進入低代謝狀態的關鍵秘密

。

透過觀察在各種動物腦組織中發現的

microRNA

的水平和型別，科學家們試圖研究這些分子如何改變基因表達，並在極端條件下促進神經元的存活。

03

防止損害

科學家們研究的動物之一是林蛙，它可以在完全冰凍的環境中存活很長時間，而不會造成任何腦損傷。當組織經歷凍融迴圈時，它們的大腦必須應對缺血：流向腦組織的血液減少或停止。在人類中，這通常與中風同時發生，並造成嚴重損害，通常導致大量細胞死亡。為了防止大腦因為缺血而損傷，細胞必須經歷巨大的代謝變化。

研究表明，

microRNA

可能參與缺血性腦損傷的神經保護。此前的另一項研究發現，非洲爪蟾在極度脫水時，有

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種

microRNA

被下調（脫水大腦中的

microRNA

比正常狀態下大腦中的少）。資料表明，

microRNA

在青蛙大腦對脫水的反應中起著特殊作用，這種反應可能

涉及一

種叫腦源性神經營養因子的重要蛋白質。這種蛋白質與學習、記憶和衰老有關：所有這些都會在人腦損傷中受到影響。

此外，在裸鼴鼠中，

microRNA

在協調神經保護防禦中發揮重要作用，這有助於耐缺氧。研究發現，

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種不同的

microRNA

在缺氧的腦組織中的水平與在正常氧氣水平下的腦組織相比存在顯著差異。進一步的分析表明，這些

microRNA

在抑制蛋白質生產和細胞增殖等耗資巨大的過程中發揮了積極作用。

04

潛在應用

研究發現，特定

microRNA

的變化可能與神經保護途徑的活性增加有關。顯然，這些

microRNA

對維持大腦非常重要，未來的研究可能會在人類醫學中尋求應用。如果我們能夠理解動物是如何利用

microRNA

對神經組織進行大規模改變並防止腦損傷的，也許有一天我們可以學會將它們應用在人類身上。瞭解如何在人類身上實現這些

microRNA

可能會帶來新的治療方法。它在預防腦損傷和許多其他型別的組織損傷方面具有革命性的潛力。

這可以探索的另一個有趣的途徑是揭示人類的低代謝狀態。如果我們可以進入一種假性冬眠狀態，並且可以在這種狀態下利用

microRNA

，讓我們的大腦不會出現任何損害，那麼我們就有可能進入冬眠，在幾百年後的新時代醒來，享受未來的先進科技。

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