Hibernację można u zwierząt wywołać sztucznie. Czy to przełom, który pomoże nam podbić kosmos?

W tym artykule:

1. Aktywacja mózgu głębokiego
2. System podtrzymujący stan hibernacji
3. Hełmy na statkach kosmicznych – i w karetkach

Jeże, susły czy borsuki w zimie hibernują, czyli zapadają w stan odrętwienia. Ich metabolizm zwalnia. Temperatura ciała się obniża, a serce bije rzadziej. Wszystko po to, by przetrwać okres chłodu i braku żywności, zużywając jak najmniej kalorii.

Z kolei szczury w stan hibernacji nie zapadają. Czyli w czasie, gdy warunki zewnętrzne są niesprzyjające, nie spowalniają procesów życiowych. A jednak właśnie okazało się, że nawet te zawsze aktywne gryzonie można zahibernować.

Jak? Zespół naukowców kierowany przez Honga Chena z Uniwersytetu Waszyngtońskiego w Saint Louis dokonał tego, używając ultradźwięków. To odkrycie, potencjalnie przełomowe dla medycyny i kosmonautyki, zostało opisane w artykule opublikowanym w czasopiśmie „Nature Metabolism”.

Wiesz, które zwierzęta zapadają w sen zimowy? Oto lista gatunków i ciekawostki o śnie zimowym

Zwierzęta zapadające w sen zimowy mogą pozostawać w tym stanie przez wiele miesięcy! Ten niezwykły mechanizm pozwala im przetrwać okres niskich temperatur i związany z tym niedobór pożywi...

– Jeśli da się je powtórzyć u ludzi, możemy sobie wyobrazić, że przyszli astronauci będą nosić na głowach urządzenia przypominające hełmy – powiedział Hong Chen dla „Guardiana”. – Hełmy te będą indukować hipotermię i obniżać metabolizm – dodał naukowiec.

Aktywacja mózgu głębokiego

Pierwszą rzeczą, jaką zrobili badacze, było zidentyfikowanie grupy neuronów potencjalnie związanych z hibernacją. Naukowcy wytypowali ukryty głęboko w mózgu obszar zwany polem przedwzrokowym podwzgórza (ang. hypothalamus preoptic area). Tworzące go neurony powiązano z obniżeniem temperatury i spowolnieniem metabolizmu charakterystycznymi dla hibernacji i zbliżonego do niej torporu.

Jak się okazało, u myszy neurony te można pobudzić za pomocą ultradźwięków. Stymulacja powodowała, że temperatura ciała gryzoni obniżyła się o 3 st. C i została na tym poziomie przez godzinę. Akcja serca spowolniła o 47 proc. Zmienił się również metabolizm. Organizmy myszy zaczęły zużywać do produkcji energii wyłącznie tłuszcze (a nie tłuszcze i węglowodany). To charakterystyczna cecha torporu.

System podtrzymujący stan hibernacji

Naukowcy opracowali również system, który podtrzymywał u myszy stan zbliżony do hibernacji. Aktywował się i wysyłał ultradźwięki tylko wtedy, kiedy pojawiały się pierwszy oznaki, że temperatura ciała gryzoni rośnie. Dzięki temu udało się utrzymać myszy w torporze przez 24 godziny. W tym czasie temperatura ich ciała (podobnie jak u ludzi wynosząca 36,6 st. C) była obniżona do 33 st. C.

To samo doświadczenie powtórzono następnie na szczurach. Wyniki były podobne. Gdy stymulowano ultradźwiękami ten sam region mózgu, temperatura ciała szczurów spadła o 1 st. C. Chen nazwał te wyniki „zaskakującymi i fascynującymi”. Jego zespół chce teraz powtórzyć doświadczenia na większych zwierzętach.

Hełmy na statkach kosmicznych – i w karetkach

Jeśli kolejne doświadczenia się powiodą i otworzą drogę do eksperymentów z udziałem ludzi, faktycznie mogą w przyszłości pozwolić nam myśleć o dłuższych lotach kosmicznych. Okresowe wprowadzenie astronautów w torpor mogłoby oszczędzić im wiele dni nudnego oczekiwania na dotarcie do celu misji. A także pozwoliłoby zmniejszyć ładunek koniecznych zapasów.

Praludzie mogli posiadać zdolność zimowej hibernacji. Twierdzą badacze

Chociaż co roku wiele osób zarzeka się, że chętnie przespały całą zimę, ludzie – w przeciwieństwie do wielu innych ssaków – nie posiadają zdolności do hibernacji. Okazuje się jedn...

Jednak obniżanie temperatury ciała poprzez stymulację ultradźwiękami w pierwszej kolejności przydałoby się na Ziemi. Spowolnienie metabolizmu i obniżenie temperatury ciała pomogłoby ratować chorych z zawałem serca lub udarem.

– Wydłużając czas na interwencję medyczną, ta technika daje nadzieję na zwiększenie szans pacjenta na przeżycie – mówi Chen. – A ponieważ jest nieinwazyjna, przenośne urządzenia takie jak hełmy byłoby łatwo wykorzystać w sytuacjach kryzysowych – podsumowuje naukowiec.

Źródło: Nature Metabolism, The Guardian.

Nasz ekspert

Magdalena Salik

Dziennikarka naukowa i pisarka, przez wiele lat sekretarz redakcji i zastępczyni redaktora naczelnego magazynu „Focus". Wcześniej redaktorka działu naukowego „Dziennika. Polska, Europa, Świat”. Pasjami czyta i pisze, miłośniczka literatury popularnonaukowej i komputerowych gier RPG. Więcej: magdalenasalik.wordpress.com