Text vyšiel pôvodne v denníku Washington Post.
Kardiológ Ole Frøbert sa pritúlil k svojmu ďalšiemu pacientovi, jemne otáčal skúmavky naplnené krvou a ukladal vzorky do plastového vrecka.
Odber krvi však bol vzhľadom na tuk, kožušinu a mrazivé teploty náročnejší, než bol zvyknutý. „Nie je ľahké prepichnúť medvediu žilu,“ povedal.
Frøbert, lekár, ktorý zvyčajne pracuje v univerzitnej nemocnici Örebro vo Švédsku a na univerzite v Aarhuse v Dánsku, sa za medveďmi hibernujúcimi vo švédskej prírode vydal na snežných skútroch a snežniciach. Túžil nájsť odpoveď na otázku: Ako presne medvede prežijú svoj dlhý zimný spánok bez toho, aby zomreli?
Krvné zrazeniny, preležaniny, úbytok kostí, úbytok svalovej hmoty - zdá sa, že medveďom a iným hibernujúcim zvieratám sa počas zimného spánku vyhýba celý rad ochorení.
Lekári a veterinári na celom svete preto skúmajú schopnosť hibernátorov hlboko spať a využívajú tieto poznatky na vývoj liekov na kardiovaskulárne problémy a iné ochorenia u ľudí. Frøbertova práca na pochopení tajomstva medvedej krvi je len posledným z množstva výskumov medveďov a iných hibernujúcich zvierat.
Dokonca aj vesmírne agentúry a armády dávajú peniaze do výskumu hibernácie v nádeji, že sa im podarí využiť objavy, ktoré pomôžu astronautom vydržať náročné cestovanie vo vesmíre a liečiť zranených vojakov.
„Od prírody sa môžete naučiť naozaj veľa,“ povedala Manuela Thienel, kardiologička z Mníchovskej univerzity Ludwiga Maximiliána, ktorá spolupracovala s Frøbertom a viedla nedávnu štúdiu o hibernujúcich medveďoch. „Oveľa viac, ako si myslíme.“
Mnohé skúšky liekov a lekárske štúdie sa zameriavajú na testovanie liečby na laboratórnych potkanoch a myšiach, ale práca Frøberta je súčasťou hnutia zameriavajúceho sa na zvieratá, ktoré sa tradične neštudujú. Poznatky o zvláštnych spôsoboch fungovania ich tela totiž môžu podľa výskumníka priniesť nádej na vývoj nových liekov pre ľudí.
„Bol som trochu otrávený spôsobom, akým tradične robíme medicínsky výskum,“ povedal Frøbert, ktorý počnúc chorobou experimentoval na myšiach a potkanoch, aby našiel liečbu. „S medveďom je to naopak,“ povedal.
Hibernujúci medveď hnedý je „zviera, ktoré nedostáva choroby, ale malo by,“ povedal. „Je to živá knižnica biologických riešení.“
V článku sa dočítate:
- Koľko môžu medvede hibernovať.
- Čo je v skutočnosti hibernácia.
- O proteíne HSP47.
- Prečo je výskum na myšiach a potkanoch nedostatočný.
- Ako môže výskum pomôcť astronautom.
Prítomnosť proteínu
Medvede hnedé to so spánkom myslia vážne. Po tom, ako chlpatí obri na jeseň naberú kilá, môžu hibernovať až osem mesiacov.
Ak by sa však človek pokúsil spať tak dlho, bez ohľadu na to, ako je unavený, bolo by to škaredé. Svaly by atrofovali. Kosti by ochabli. Na koži by sa vytvorili preležaniny.
Hibernácia v skutočnosti nie je formou „spánku“, ako ho vnímajú ľudia. Je to niečo oveľa extrémnejšie - hlboký stav šetrenia energie, pri ktorom tep medveďa hnedého klesne pod desať úderov za minútu.
Frøberta ako kardiológa zaujala krv. U ľudí už len transatlantický let zvyšuje riziko vzniku krvných zrazenín. Keď však medvede vyjdú z brlohov po niekoľkomesačnom spánku, sú čulé a bez zrazenín.
Aby zistili prečo, Frøbert a Thienelová sa spojili s výskumníkmi medveďov vo Švédsku. Tím v lete prenasledoval 13 medveďov helikoptérou a v zime sledoval ich brlohy, aby im odobral krv. Raz sa medveď nakrátko zobudil, keď ho špecialista na odchyt premiestňoval.
Uspatý 70-kilogramový medveď hnedý počas zimného odchytu. Pri odbere krvi dostane cez oči šatku na ochranu. (zdroj: Ole Frøbert)Keďže krvné bunky sa mimo tela rýchlo znehodnocujú, museli do vidieckeho domu vo Švédsku previezť na analýzu centrifúgy a ďalšie laboratórne vybavenie z Nemecka. „Ak pracujete s krvou a krvnými doštičkami, musíte byť naozaj rýchly,“ povedal Tobias Petzold, ďalší kardiológ zapojený do projektu.
Práca sa vyplatila, keď sa zistilo, že niektoré proteíny - najmä jeden s názvom HSP47 - sa v zime objavujú v krvi medveďov v oveľa menšom množstve ako v lete, ako sa uvádza v článku uverejnenom začiatkom tohto roka v časopise Science.
Tento proteín, ktorý sa objavuje na povrchu krvných doštičiek, pomáha krvným bunkám držať sa pohromade. Keď sa po porezaní vytvoria krvné zrazeniny, zastavia krvácanie a pomáhajú telu pri hojení. Keď sa však krv zrazí vnútri žíl a prirodzene sa nerozpustí, zrazeniny môžu byť smrteľné.
Aby tím zistil, či má proteín rovnaký účinok aj u ľudí, obrátil sa na pacientov s poranením miechy. Tí, podobne ako hibernujúce medvede, nemajú veľa krvných zrazenín, čo naznačuje, že ich telo našlo spôsob, ako znížiť prítomnosť proteínu po zranení.
Tím zistil, že títo pacienti majú oveľa menej HSP47 ako ľudia bez poranenia. Podobne to bolo aj u ošípaných v ohrade a účastníkov štúdií zameraných na odpočinok na lôžku. „Na niečo sme prišli,“ povedal Frøbert.
Hlboký spánok
Iné zvieratá zažívajú hibernáciu v ešte väčších extrémoch ako medvede.
Každú jeseň sa syseľ páskovaný zahrabe do zeme, schúli sa do klbka a zaspí. Na rozdiel od medveďa hnedého však telesná teplota týchto hlodavcov, ktoré žijú v americkej oblasti zvanej Veľké prérie, počas hibernácie klesá tesne nad bod mrazu. Každý týždeň alebo dva sa zo spánku preberie, a potom sa opäť ochladí.
To viedlo Ashley Zehnderovú, veterinárnu lekárku a vedkyňu, k úvahám: Čo robí syseľ páskovaný, aby si dookola obnovoval svoje telo po tom, ako takmer zamrzol?
Spolu s kolegami zo spoločnosti Fauna Bio, ktorú spoluzakladala, sa pozrela na tkanivo srdca, odobraté v rôznych obdobiach hibernácie hlodavcov. Tím zistil, že v bunkách sysľov páskovaných sa aktivujú gény na ochranu a opravu srdca pri opätovnom zahriatí.
Labka uspatého 60-kilogramového medveďa hnedého. (zdroj: Ole Frøbert)Spoločnosť Fauna Bio testuje zlúčeninu, ktorá má napodobniť túto reakciu u ľudí ako potenciálny liek na zlepšenie funkcie srdca po jeho poškodení. Ich cieľom je čoskoro začať klinické skúšky.
„Rozhodne je čoraz viac ľudí, ktorí sa kriticky pozerajú na to, ako by sme mohli využiť údaje rôznych druhov [zvierat] na zlepšenie ľudského zdravia,“ povedala Zehnderová.
Potkany a myši, ktoré sa dajú ľahko kúpiť v chovných továrňach a držať v zajatí, sa stali priemyselným štandardom pre lekársky výskum, pričom jedna štúdia za druhou sa zakladá na tých istých zvieratách.
Avšak klesajúce náklady na sekvenovanie genómov spolu s väčším zdieľaním údajov viedli k rozmachu hľadania ďalších, takzvaných modelových organizmov, ako sú napríklad potkany. Začiatkom tohto roka viac ako sto vedcov vytvorilo a analyzovalo genómy 240 cicavcov v snahe pochopiť ľudské choroby.
Napriek tomu je tlak na to, aby sa zostalo pri starých laboratórnych hlodavcoch, vysoký. „Ani neviem povedať, koľkokrát sa nám, ktorí študujeme hibernáciu, vrátili recenzie s otázkou: ‚No a nemôžete to jednoducho urobiť na myšom modeli?‘,“ povedala Hannah Carey, emeritná profesorka na Wisconsinskej univerzite v Madisone, ktorá tiež študuje hibernáciu hlodavcov.
Jedným z veľkých problémov podľa nej je, že laboratórne hlodavce sú často inbredné, teda s malou alebo žiadnou genetickou variabilitou. „Ako veľmi sa budú približovať situácii vo voľnej prírode?“
V inej práci uverejnenej v časopise Science minulý rok Careyová a jej kolegovia zistili, že črevné mikróby sysľov recyklujú odpadové chemikálie a menia ich na aminokyseliny, ktoré zvieratá využívajú na udržiavanie svalovej hmoty.
Tento objav prichádza s potenciálom probiotických doplnkov, ktoré môžu pomôcť nielen starším a podvyživeným ľuďom s úbytkom svalovej hmoty, ale aj umožniť astronautom, aby zostali silní v nulovej gravitácii.
Bláznivé projekty
NASA a ďalšie vesmírne agentúry financovali výskum hibernácie v nádeji, že sa im podarí uviesť vesmírnych cestujúcich do stavu podobného hibernácii pri dlhých misiách a znášaní kozmického žiarenia. Hoci nikto nevie prečo, hibernátori sú odolní proti radiácii.
„Je to vzrušujúce obdobie pre biológiu hibernácie,“ povedala Careyová. „Ľudia mimo tradičného sveta hibernácie chcú spolupracovať.“
Kardiológ Peter Godsk Jørgensen vykonáva ultrazvuk srdca uspatého medveďa hnedého. (zdroj: Ole Frøbert)Spočiatku bolo pre Frøberta ťažké získať finančné prostriedky na prácu s medveďom hnedým vzhľadom na „zabudovaný konzervativizmus v lekárskej výskumnej komunite“. Nakoniec však jeho tím spolupracoval s NASA aj s Nemeckým centrom pre letectvo a vesmír.
Teraz jeho tím hľadá chemickú látku na vývoj nového lieku na riedenie krvi, ktorý by mal menej nežiaducich vedľajších účinkov ako existujúce lieky. Podľa tímu môže byť nový liek vzdialený päť až desať rokov.
„Musíme mať priestor na tieto bláznivé projekty,“ povedal Frøbert.
