Hibernace byla u potkanů spuštěna „na povel“ vědců

TLDR: Hned dvě studie odhalily, kam lze v mozku hlodavců vydat povel k utlumení tělesné aktivity. Jednou by to mohlo zlepšit záchranu životů i cesty vesmírem. Pokud to bude stejně fungovat i u lidí. Studie tu a tu.

Mezi hibernací a torporem

Hibernace je ve sci-fi metou ke hvězdám! Možnost zmrazit posádku do podoby nanuků se pojí i s tím, že takovou posádku nemusíte při cestě k Alderánu napájet, stárne vám pomaleji a vůbec neremcá. V reálu by ovšem hibernace byla užitečná i na naší staré dobré Zemi.

Je tomu půlrok, co začaly klinické testy uvedení kriticky zraněných pacientů do podchlazeného stavu, čímž se u nich zpomalí metabolické procesy. Lékařský personál má pak delší čas na jejich záchranu. Tedy, teoreticky. Výsledky této studie dostaneme nejdříve za další půlrok. Ale již nyní máme na obzoru jiný povzbudivý výsledek hned dvou studií ohledně možnosti „zapnout“ hibernaci u savců na povel!

Potkani nepůsobí zrovna jako zvíře proslavené svými hibernačními vlastnostmi – typicky se v tomto ohledu zmiňují spíše medvědi. Ale tuší se, že jakési dílčí hibernace, či přesněji torporu alias utlumení tělesné aktivity, je nejspíše schopna většina živočichů.

U potkanů začíná na aktivaci torporu poté, co zvíře hladoví víc jak 24 hodin. Cílem je samože ušetřit energii pro případ, že hlad bude pokračovat delší dobu. Víme ale i o torporu u některých ptáků, nejen savců.

„Pravá“ hibernace je vlastně vyhrazena jenom dobrovolnému uvedení do snížené metabolické aktivity po delší časový úsek – oproti tomu torpor je vypadá jako fyzická potřeba a trvá po kratší období. Oba však souvisí se snížením tělesné teploty a omezením metabolické aktivity organismu. V zásadě je torpor takový „trailer“ na hibernaci – pro naše potřeby však můžeme o obou mluvit jako téže kýžené aktivitě (či spíše neaktivitě) savčího organismu.

Zdroj: Dan Kaszeta/Vlastní

Když dva dělají totéž…

Jako první přišel tým Tohru Takahashi z japonské univerzity v Cukubě, kterému se podařilo identifikovat neurony odpovědné za klidové stavy (Q neurony) včetně jejich neurotransmiteru QRFP. Když poté výzkumníci stimulovali Q neurony, podařilo se jim navodit hlodavčí hibernaci trvající víc jak 48 hodin! Tedy déle, než jako dlouho typicky trvá torpor.

Když byla zvířata ze svého stavu chladu a klidu propuštěna, neměla na nich delší perioda hiberanace žádný pozorovaný negativní efekt.

Japonští vědátoři spolu s tím odhalili i sítě podpůrných neuronů, které jsou spoluzodpovědné za proces poklesu vnitřní teploty organismu – což by mohlo napomoct jednou i aplikaci u lidí. Nicméně, jak je u podobných prací zvykem, autoři využili ke svému hraní optogenetiku. Jinými slovy, kombinaci genetických úprav organismů + optických kabelů zavedených do hlavy.

Ještě jinými slovy: u lidí se stejná metoda asi hned tak aplikovat nebude.

Poté dorazila druhá studie Sinisa Hrvatina z Harvardu, která k tomu odhalila neurony hypotalamu aktivované v okamžiku, kdy potkani vstupovali do torporu. Opět byli vědátoři schopni dané neuronové sítě reaktivovat – a tím opět i nakrmené, zahřáté myši dovedli uvést do torporu!

Tentokrát byl odhalen neurotransmiter pro dané neurony PACAP, v zásadě ale platí, že i když obě studie použily trochu jinou metodiku, jejich závěry se vzájemně podporují – mezi neurony vyžadujícími PACAP a QRFP existuje určitá chemická podobnost, takže se zdá, že jsme na stopě skutečných kořenů hiberance v mozku hlodavců.

Zdroj obrázku: MJ Boswell/Wikipedia/CC

Hibernace bez zimy

Samozřejmě zatím ani zdaleka nevíme, zdali můžeme stejné neurony odhalit v mozku lidí, anebo indukovat jejich aktivitu danými neurotransmitery. Rovněž, jak jsem zmínil, optogenetické nástroje nelze dost dobře eticky replikovat u lidí – protože genové modifikace lidí jsou zakázané, a optické kabely vedoucí do hlavy taky zavání průserem.

Ale panuje naděje, že odhalení role obou neutrotransmiterů by mohlo vést k chemické cestě, jak torpor aktivovat. Čili k nějaké piluli/injekci. Leccos by mohly zvládnout i mikroelektrody třeba v duchu Neuralinku. Ale ty také ještě nemáme, že jo.

Možnost aktivovat hibernaci i u nakrmených a teplých myšáků navíc zavání i potenciálně bezpečnější hibernací lidí. Ve zmíněné americké studii, která podchlazením pacientů pomáhá (možná) přežít těžké krvácení a zástavu, se k navození stavu používá podchlazená tekutina. Ta nahradí krev a teoreticky tak zpomalí i metabolické procesy v těle.

Je to ale sama o sobě velmi riskantní procedura, a není tak jasné, jestli nebude zabíjet pacienty ještě víc než 95% šance, že je zabije jejich zranění. Kdybychom ale mohli hibernaci – jednou – aktivovat jednoduše tím, že zapneme něco v mozku, a mělo by to stejný efekt, byl by to významný krok ke zcela nové éře medicíny i kosmonautiky!

[Ladislav Loukota]

Ke zmíněné hibernaci kriticky zraněný taky víc ve videu tuna:

Vědátor vzniká v dílně spolku studentů a popularizátorů vědy UP Crowd za podpory MUDRstart, který tvoří přípravné testy pro studenty vysokých škol. Krom různých autorů projekt jako šéfredaktor vede Ladislav Loukota – jeho kontaktní mail je vedatororg@seznam.cz

Diskuze