Zvířata, jako je plch nebo sysel, zimu z valné části prospí. Sysel na podzim nabere 60 % tělesné hmotnosti, přičemž jen třetinu z toho tvoří svaly. Zbytek ukládá ve formě tuku. Člověku by hrozil vysoký krevní tlak, ateroskleróza, diabetes druhého typu.
Sysel ale přes zimu zase zhubne a zdraví si nepoškodí. Většina zimních spáčů sníží svou tělesnou teplotu ze 36 °C na 2 až 3 °C. Sysel Parryův, který žije v americké Arktidě, si udržuje teplotu těsně nad nulou jen v mozku a na krku. Teplota jeho končetin klesá dokonce na -3 °C. Metabolismus mu přitom spadne na jedno procento obvyklých hodnot.
Zimní spáči omezí také dech i srdeční tep. Netopýr má během zimního spánku tepovou frekvenci dvacet za minutu. Jeho klidová frekvence během bdění je pět set za minutu a v letu dokonce tisíc za minutu. Během zimního spánku se nadechne jednou za pět minut, ale normálně se nadechne padesátkrát za minutu a v letu dokonce stokrát.
Ani tím výčet zvláštností hibernace nekončí. Například medvěd za sedm měsíců svého zimního spánku ani jednou nemočí a nekálí, a přesto se neotráví zplodinami metabolismu. Po několikaměsíčním zimním spánku bez pohybu podávají zvířata po probuzení takřka normální výkony. Neatrofují jim svaly, neřídnou kosti. Pacient upoutaný na podstatně kratší dobu na lůžko je na tom při návratu k běžným životním aktivitám podstatně hůře.
To vše jsou důvody, proč vědci zkoumají možnosti, jak uvést dlouhodobě nemocného člověka do stavu podobného hibernaci. Další silný motiv pro lidskou hibernaci představují dlouhé meziplanetární či dokonce mezihvězdné lety.
Největší uplatnění by ale hibernace našla při záchraně životů těžce zraněných lidí. Když vezou záchranáři takového pacienta do nemocnice, je to pro ně závod s časem. Kdyby ale mohli zraněného uvést do stavu blízkého zimnímu spánku a zpomalit mu metabolismus, šance na jeho záchranu by stouply.
Lemuři spí pod zemí
V jednu chvíli se zdálo, že by člověk mohl upadnout do uměle navozeného stavu podobného hibernaci pomocí sirovodíku, který se dnes častěji označuje jako sulfan. Plyn páchnoucí po zkažených vejcích je prudce jedovatý. Stačí jediný nádech a sulfan ochromí dechové centrum v mozku, což znamená neodvratnou smrt.
Ve velmi nízkých koncentracích si ale lidský organismus sulfan sám vyrábí a používá jej jako signální molekulu. Sulfan vdechovaný ve velmi nízkých koncentracích uvádí laboratorní myši do stavu blízkého zimnímu spánku. Pokusy na prasatech ale selhaly. Velké tělo se nedaří plynem rovnoměrně prosytit a stejný problém by nastal i při pokusech uvést do sulfanové hibernace člověka.
Podobné neúspěchy vedly vědce k přesvědčení, že primáty včetně člověka nelze uvést do stavu hibernace. Platilo to jen do chvíle, kdy vědci přistihli ve stavu silně potlačeného metabolismu madagaskarské lemury maki. Tito drobní primáti se v obdobích nedostatku potravy i vody zahrabou do země a tam prospí několik měsíců.
Mezinárodní tým vedený Anne Yoderovou z americké Duke University popsal svůj objev ve studii publikované ve vědeckém časopise Scientific Reports. Madagaskarští lemuři se tak stali prvními známými hibernujícími primáty.
Makaci se sníženou teplotou
Nyní našel cestu k umělé hibernaci primátů tým čínských vědců vedený Wang Hongem z Shenzhen Institute of Advanced Technology Čínské akademie věd. Ti ve studii publikované ve vědeckém časopise The Innovation popsali první spolehlivou metodu pro snížení tělesné teploty u primátů.
Makakům jávským vnesli do mozku viry upravené metodami genového inženýrství tak, aby nervové buňky tzv. preoptické oblasti získaly schopnost nabuzení po kontaktu s látkou klozapin-N oxid. Po stimulaci neuronů v této části hypotalamu došlo u opic k poklesu tělesné teploty. Ta sice klesla jen o 1,3 °C, ale i to považují odborníci za významný počin. Či spíše za první krok k hibernaci primátů včetně člověka.
Opice se přitom ze všech sil snažily ohřát. Došlo u nich ke zvýšení frekvence srdečního tepu. Zvířata se také třásla zimou a pobíhala, aby se zahřála. Vědci proto stimulovali neurony v preoptické oblasti mozku u opic, kterým zabránili v pohybu. Prohloubení poklesu tělesné teploty tím ale nedosáhli.
"Tato studie nabízí první úspěšnou demonstraci hypotermie u primátů na základě cílené neuronální manipulace," říká Wang. "S rostoucím zájmem o lety lidí do vesmíru lze tento experiment považovat za milník na dlouhé cestě k umělé hibernaci."
Titulní foto: Albert, CC BY-SA 3.0