Num novo estudo liderado pela Washington State University, os investigadores descobriram que os ursos pardos mantêm os seus ritmos circadianos internos mesmo durante o período de hibernação.
Esta descoberta fornece informações significativas sobre a adaptabilidade dos ritmos circadianos em diferentes espécies, incluindo humanos.
Ritmos circadianos
“A hibernação é uma adaptação fisiológica altamente sazonal que permite que os ursos pardos (Ursus arctos) sobrevivam a longos períodos de baixa disponibilidade de alimentos”, escreveram os autores do estudo.
“Da mesma forma, os ritmos diários ou circadianos conservam energia coordenando os processos corporais para corresponder de forma ideal ao ciclo ambiental de luz/escuridão.”
“Os ursos pardos expressam ritmos circadianos in vivo e as suas células in vitro ao longo do ano, sugerindo que estes ritmos podem desempenhar papéis importantes durante períodos de balanço energético negativo.”
Produção de energia
Contrariamente à percepção comum de que a hibernação é um estado de completa inatividade, os investigadores observaram que a produção de energia nos ursos continua a seguir um padrão diário, mesmo quando dormem durante meses.
Os especialistas também descobriram que a amplitude da produção de energia foi diminuída durante a hibernação, com uma gama reduzida de altos e baixos. O pico ocorreu no final do dia em comparação com a estação ativa do urso, mas a flutuação diária ainda persistia, observaram os pesquisadores.
“Isto sublinha a importância dos próprios ritmos circadianos – que dão aos organismos a flexibilidade para continuarem a funcionar num estado tão extremo como um urso em hibernação”, disse o autor sénior do estudo, Professor Heiko Jansen.
Como estudar a hibernação dos ursos
Esse fenômeno foi observado por meio de análises genéticas em amostras de células de seis ursos, coletadas durante os períodos ativo e de hibernação.
As células foram cultivadas e examinadas em duas temperaturas diferentes, imitando a temperatura corporal dos ursos durante a hibernação e as estações ativas.
Os resultados mostraram uma expressão rítmica de milhares de genes, levando a uma produção consistente, porém modulada, de trifosfato de adenosina (ATP), o principal transportador de energia nas células.
Implicações do estudo
As descobertas do estudo têm implicações mais amplas para a compreensão da saúde metabólica em humanos. As perturbações nos ritmos circadianos, como as vividas pelos trabalhadores do turno da noite, têm sido associadas a problemas metabólicos como o aumento de peso e a diabetes.
Ao estudar os ursos, que são semelhantes a “trabalhadores em turnos extremos” durante a sua hibernação, os cientistas podem obter informações sobre como períodos prolongados de inatividade e jejum não resultam em problemas de saúde normalmente observados em humanos em condições semelhantes.
Conservação de energia
A pesquisa também destacou diferenças nos comportamentos de hibernação entre ursos e outros mamíferos em hibernação, como os roedores.
Ao contrário do estado de quase coma dos roedores em hibernação, os ursos apresentam movimentos ocasionais durante a hibernação, seguindo um ritmo circadiano com mais atividade diurna.
“É como configurar um termostato. Se quisermos conservar alguma energia, reduzimos o termostato e é essencialmente isto que os ursos estão a fazer”, disse Jansen.
“Eles estão usando a capacidade de suprimir o ritmo circadiano, mas não impedem o relógio de funcionar. É uma maneira realmente nova de ajustar o processo metabólico e o gasto energético em um animal.”
Mais sobre a hibernação dos ursos
A hibernação dos ursos é um processo complexo e fascinante que envolve diversas adaptações biológicas únicas. Aqui estão alguns aspectos importantes da hibernação do urso:
Ciclo anual e etapas
Os ursos negros, por exemplo, passam por um ciclo anual de cinco estágios, incluindo hibernação, hibernação ambulante, atividade normal, hiperfagia (alimentação excessiva) e transição de outono.
Mudanças metabólicas durante a hibernação do urso
Os ursos são considerados verdadeiros hibernadores. Esse status foi confirmado depois que os biólogos descobriram as muitas mudanças metabólicas que ocorrem durante a hibernação. Este processo foi tradicionalmente definido apenas em termos de redução de temperatura, o que não é significativo nos ursos.
Regulação de temperatura
Ao contrário de alguns hibernadores, como os esquilos terrestres do Ártico, que podem reduzir drasticamente a temperatura corporal, os ursos mantêm uma temperatura corporal comparativamente alta durante a hibernação.
Seu metabolismo diminui significativamente, mas quase não perdem calor. Esta é uma abordagem única entre os animais em hibernação.
Hábitos alimentares
Em preparação para a hibernação, os ursos entram numa fase de hiperfagia, onde consomem enormes quantidades de comida. Por exemplo, os ursos pardos em Yellowstone podem consumir até 20.000 calorias por dia durante este período, ganhando até três quilos por dia.
Reprodução e hibernação de ursos
O ciclo reprodutivo dos ursos também está ligado à hibernação. As ursas podem atrasar a implantação de óvulos fertilizados em seu útero até entrarem em hibernação, o que se acredita ser uma estratégia de conservação de energia e controle populacional com base na disponibilidade de alimentos.
Hibernação de ursos e construção de tocas
Os ursos normalmente criam tocas com eficiência térmica, geralmente em encostas em altitudes elevadas. As tocas são construídas com tamanho suficiente para o urso, com uma entrada que rapidamente fica coberta por neve isolante, maximizando a retenção de calor.
Preservação da saúde durante a hibernação
Os ursos mantêm a saúde durante a hibernação de maneiras que não são totalmente compreendidas, mas que são de grande interesse para os cientistas.
Por exemplo, são capazes de prevenir a osteoporose, uma exceção notável ao que acontece na maioria dos outros animais, incluindo humanos, quando inativos por longos períodos.
Um estudo mostrou que os ursos em hibernação desligam genes envolvidos na degradação óssea, sugerindo um caminho potencial para prevenir a osteoporose em humanos.
Prevenção de atrofia muscular
Os ursos pardos podem hibernar durante meses sem sofrer atrofia muscular, um problema comum em outros animais e humanos durante períodos de inatividade. Seu metabolismo e frequência cardíaca diminuem durante a hibernação e seu sangue fica rico em nitrogênio.
Os pesquisadores identificaram um conjunto único de genes em ursos pardos que estimulam o metabolismo de aminoácidos durante a hibernação, levando ao aumento das concentrações de certos aminoácidos não essenciais que alimentam o crescimento das células musculares.
Potenciais aplicações médicas
O estudo da hibernação dos ursos tem aplicações potenciais para a saúde humana. Por exemplo, replicar um estado semelhante ao da hibernação em humanos poderia ser benéfico para vítimas de acidente vascular cerebral, ampliando a janela de oportunidade para tratamento.
Essa pesquisa é inspirada na forma como os ursos reduzem significativamente o seu metabolismo, mantendo funções vitais durante a hibernação.
Tempo de hibernação
Ao contrário de alguns outros animais em hibernação que seguem horários rigorosos baseados na duração do dia, os ursos decidem por si próprios quando hibernar e quando recuperar. Este momento é influenciado por vários fatores, incluindo o fornecimento de alimentos e a temperatura.
O estudo está publicado no Jornal de Fisiologia Comparada B.
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