人类也拥有冬眠“超能力”？《科学》背靠背揭开冬眠秘密，或有助于多种疾病治疗

冬眠是自然界中非常神奇的生理现象之一。在寒冷的冬季，冬眠动物能够将体温降至接近冰点，心跳和呼吸几乎停止，进入一种类似“假死”的状态。它们会依靠脂肪储备度过漫长的食物匮乏期。更奇特的是，当它们从冬眠中苏醒时，能够完全逆转冬眠时类似2型糖尿病、阿尔茨海默病和中风患者的病理状态。 

最新的两项《科学》研究揭示了冬眠动物与非冬眠动物在代谢调控上的关键遗传差异，为解开这一自然之谜提供了新的视角。其中，FTO基因在冬眠动物的能力中发挥着重要作用，例如帮助动物增加体重、储存脂肪。有趣的是，研究发现人类也拥有这一基因。尽管人类不用冬眠，但这一发现可能为治疗代谢性疾病和神经退行性疾病提供了全新思路。 

其中一项研究以小鼠为模型，模拟了冬眠动物的“进食-禁食-再进食”（FFR）代谢周期。他们发现，禁食期间小鼠体温降至20°C左右，进入蛰伏状态；而再进食阶段则伴随着显著的基因表达和染色质可及性变化。尤其是再进食后的1小时内，下丘脑中有超过1万个基因的表达发生改变，表明这一阶段是代谢恢复的关键窗口。

研究团队专门比较了四种冬眠动物和恒温动物的基因变化，他们发现，冬眠动物在保守的顺式调控元件（CRE）上存在趋同的加速进化现象，即多个冬眠动物谱系独立进化出相似的DNA序列变化。这些变化主要集中在调控代谢和能量平衡的关键基因附近。

其中，重点的基因模块涉及神经元分化、神经递质信号、炎症反应、脂肪酸代谢等关键通路。研究团队进一步鉴定了这些模块中的“枢纽基因”（hub genes），它们像网络中的核心节点一样调控着整个代谢反应。以热休克蛋白基因Hspa8为例，它在禁食期间表达下降，而在再进食阶段显著上调，尤其是在神经元和胶质细胞中。Hspa8的调控区域在冬眠动物中发生了加速进化。

另一项研究则尝试验证了冬眠动物中具有潜在作用的CRE元件功能。他们发现当关键的CRE元件丢失后会以不同方式影响FTO、IRX3和IRX5基因的表达，进而改变小鼠的代谢和行为特征。其中，FTO基因是人类肥胖风险的重要遗传因素，而IRX3和IRX5是调控能量平衡的关键转录因子。
FTO基因附近进化出的特殊DNA调控区域，能精确调节邻近基因的活动强度。通过改变这些基因的表达水平，冬眠动物能够在冬季前快速增重，然后在冬眠期间缓慢消耗脂肪储备。综合来看，冬眠动物基因组中的大多数变化实际上是“破坏”了某些DNA片段的原有功能，而非获得新功能，它们更可能是通过解除原本限制代谢灵活性的约束，实现能量调控。

研究者解释道，人类的“代谢恒温器”被锁定在一个狭窄的能量消耗范围内，而冬眠动物可能解除了这种锁定。这种解锁过程使冬眠动物能够逆转神经退化、避免肌肉萎缩、适应剧烈体重波动，并表现出延长的健康寿命。

通过理解这些机制，科学家有望开发出干预年龄相关疾病的新策略。例如，冬眠动物在禁食期间能够抑制神经退行性通路，而在再进食阶段重新激活这些通路。模拟这种调控模式，可能为阿尔茨海默病等疾病带来全新疗法。同样，解密冬眠动物如何安全地经历极端代谢波动，有望为肥胖和糖尿病治疗提供新靶点。

参考资料：

[1] Elliott Ferris et al, Genomic convergence in hibernating mammals elucidates the genetics of metabolic regulation in the hypothalamus, Science (2025). DOI: 10.1126/science.adp4025. 

[2] Susan Steinwand et al, Conserved noncoding cis elements associated with hibernation modulate metabolic and behavioral adaptations in mice, Science (2025). DOI: 10.1126/science.adp4701.