Zimní spáči, jako jsou plši, netopýři nebo syslové, přečkávají nepřízeň zimy hibernací. Výrazně přitom zpomalí všechny životní děje a žijí jen z energetických zásob ve formě tělního tuku. Některá zvířata upadají při nedostatku potravy do stavu zvaného torpor, což je jakýsi nouzový režim, v kterém živočich šetří energii.
Autoři science-fiction si hibernací vypomáhali, když chtěli vypravit lidskou posádku ke vzdáleným světům, a přitom nechtěli sáhnout po cestě nadsvětelnou rychlostí. Příkladem je třeba původní film Planeta opic z roku 1968 s Charletonem Hestonem v hlavní roli.
Hibernace či torpor člověka zůstávají i nadále doménou sci-fi. Tu a tam ale přeci jen zableskne jiskřička naděje. Nejnověji se to podařilo týmu vedenému Chung Čchenovou z Washingtonovy univerzity v americkém St Louis ve studii publikované v časopise Nature Metabolism.
Vědci uvedli myši do stavu podobného torporu krátkými impulzy ultrazvuku zacílenými do určité části mozku. Ani autorům studie není úplně jasné, proč má ultrazvuk na zvířata takový účinek.
V humánní i veterinární medicíně se běžně využívají vysokofrekvenční zvukové vlny k zobrazování tkání a orgánů. Uplatnění nachází tzv. ultrasonografie např. při kontrolách vývoje embrya a plodu u nastávajících maminek. Neurologové ale využívají ultrazvuk ke stimulaci neuronů. Zvukové vlny o správně zvolené frekvenci mohou pronikat překvapivě hluboko do mozku.
Nejde o kdovíjak žhavou novinku. Už v roce 2014 třeba William Tyler z Alabamské univerzity v americkém Birminghamu zjistil, že působením ultrazvuku na senzorická centra mozku lze u lidí vylepšit hmat. Dnes se hodně pozornosti věnuje možnostem léčit pomocí ultrazvukové stimulace mozku deprese a úzkostné stavy.
Ultrazvukový zimní spánek
Čchenovou a její spolupracovníky zajímala oblast mozku, která u hlodavců reguluje tělesnou teplotu. Vyrobili proto zařízení, které upevnili myším na hlavu a které vysílalo do mozku šest stimulačních ultrazvuků, z nichž každý trval deset sekund.
Myši se po takové stimulaci mozku přestaly hýbat. Poklesla jim nejen tělesná teplota, ale také frekvence srdečního tepu a úroveň metabolismu. Myši zůstaly v tomto stavu asi hodinu. Pak se probraly a životní funkce se jim vrátily k normálu.
Při detailnějším zkoumání se ukázalo, že v dané oblasti mozku nesou neurony na povrchu protein TRPM2, který je citlivý na ultrazvuk. Myši, kterým vědci množství proteinu v mozku snížili, byly vůči účinkům ultrazvuku odolné. Mechanismus účinků ultrazvuku přesto není úplně jasný.
Neurony nemusí reagovat jen na ultrazvuk, protože ultrazvukové vlny mozkovou tkáň ohřívají. Při stimulaci ultrazvukem musí vědci dokonce dávat pozor, aby vzestup teplot tkáně nepoškodil. Je proto možné, že protein TRPM2 v mozku myší reaguje na teplo generované ultrazvukem. Podle Čchenové nelze vyloučit, že neurony jsou stimulované jak ultrazvukem, tak i zvýšenou teplotou.
Platí to i pro člověka?
Klíčovou a nezodpovězenou otázkou zůstává, jakou platnost má fenomén pozorovaný u myší pro ostatní savce včetně člověka. Čchenová a její spolupracovníci proto odzkoušeli ultrazvukovou stimulaci mozku také na potkanech. U těchto zvířat pozorovali zpomalený pohyb a pokles tělesné teploty. Vědci ale přistupují k výsledkům tohoto experimentu dost rezervovaně.
"S daty o potkanech musíme zacházet opatrně," varuje Čchenová. „Zatím máme k dispozici pouze údaje o tělesné teplotě a nevíme nic o rychlosti metabolismu a dalších faktorech.“
Mohl by ultrazvuk změnit metabolismus větších živočichů a mohl by podobně jako myš reagovat na stimulaci mozku také člověk? "V této fázi výzkumu nemáme na tuto otázku odpověď," přiznává Čchenová.
V řadě předchozích výzkumů se ukázalo, že velikost těla hraje při umělém navozování hibernace významnou roli. Myši lze například uvést do stavu blízkého hibernaci velmi nízkými koncentracemi jinak smrtelně jedovatého sulfanu, známějšího spíše pod starším chemickým názvem sirovodík.
Pokusy navodit stejným způsobem hibernaci u prasete ale skončily nezdarem zřejmě právě proto, že prasečí organismus je mnohonásobně objemnější a vědcům se nedařilo všechny tkáně vystavit potřebnému množství toxického plynu. Některé tkáně už měly sulfanu příliš mnoho, zatímco do jiných ještě ani nestačil proniknout.