A nagy alvás
2015. szeptember 17. írta: lumens

A nagy alvás

A felfüggesztett életműködés titkai

Képzeld csak el: futva tolnak be a sürgősségi részlegbe, haldokolsz. A sérüléseid túl súlyosak ahhoz, hogy a sebész időben rendbehozza. A vérveszteség miatt a szerveid nem kapnak elég oxigént és életfontosságú tápanyagokat, a szíved kisvártatva le fog állni.

Ez mégsem a vég. Csöveket kapcsolnak rád, gépek csippannak életre, pumpák kezdenek szivattyúzni. Jéghideg folyadék áramlik keresztül az ereiden, hűti le őket. Végül a szíved abbahagyja a dobogást, a mellkasod már nem emelkedik és süllyed. Csak a jéghideg test marad, az élet és halál peremén egyensúlyozva – valójában nem él és nem is halott, akár ha be lenne fagyva az időbe.

És a sebészek folytatják a munkájukat. Végül meleg vér áramlik vissza a testedbe, újraélesztenek. És ha minden jól megy, fel is ébredsz.

Kihűléstől mentenek meg egy halászt. Fotó: US Navy

A felfüggesztett életműködés vagy hibernáció, az ember biológiai folyamatainak leállítása egy időre már régóta a tudományos-fantasztikus irodalom egyik fő eleme. A téma iránti érdeklődés az 1950-es években virágzott fel, az űrkutatásnak köszönhetően. A NASA hatalmas pénzösszegeket fordított az ember hibernálásával foglalkozó biológiai kutatásokra. Azt remélték, hogy a hibernált állapot megvédi az űrhajósokat a veszélyes kozmikus sugárzásoktól, valamint azt, hogy így jóval kevesebb ételt, vizet és oxigént kellene vinni a hosszú utazásra.

A témán dolgozó egyik kutató a fiatal James Lovelock volt. Munkája során hörcsögöket merített jégfürdőbe, míg a testük megdermedt, és mikor már nem tudta észlelni a szívverést, újraélesztette őket egy meleg teáskanál segítségével, amelyet a mellkasuknak nyomott. (Későbbi kísérleteiben a kutató az újraélesztést már finomabban végezte, egy rádióalkatrészekből házilag összeszerelt mikrohullámú pisztoly segítségével.) Lovelock ekkor alkotta meg a híres Gaia-elméletet, amely a Földet élő organizmusnak tekinti.

E korai vizsgálatok nem léptek túl az állatkísérleti stádiumon; az asztronautákat sosem fagyasztották le és élesztették újra meleg teáskanalakkal. Az ötlet, hogy a hosszú távú űrutazásokra embereket élettelen hússá transzformáljunk, a sci-fi birodalmában maradt. Az űrkorszak lecsengésével a NASA érdeklődése is alábbhagyott, de a Lovelock és kollegái által elültetett magvak lassan csírázni kezdtek.

1900-ban, a Brit Orvosi Folyóiratban megjelent egy cikk orosz földművesekről, akik a szerző szerint képesek voltak hibernálódni. Az északkeleti Pskov régió lakosai az első hó jelére visszavonultak a házukba, összegyűltek a tűzhely körül, és mély álomba merültek, amelyet lotskának hívtak. Naponta egyszer ébredtek föl, hogy egy kis vízbe mártott száraz kenyeret vízbe egyenek. A család tagjai felváltva őrizték a tüzet, és csak tavasszal ébredtek fel teljesen. A Pskov régió hétalvó földműveseiről azóta sem bukkant fel újabb tudósítás. Az ember hibernációja mindmáig foglalkoztatja a közvéleményt, és időnként felbukkan valami nagyon hasonlónak tűnő eset.

Egy évszázaddal később, a Norvégiában síelő Anna Bågenholm fejjel előre belezuhant egy megdermedt vízfolyásba, és a jég foglya maradt. Mikor megérkeztek a mentők, a svéd radiológus már 80 perce el volt merülve, és a szíve megállt, nem lélegzett. A Tromsø Egyetem kórházának orvosai 13,7°C-os testhőmérsékletet mértek – ez mindeddig a véletlen hipotermia (kihűlés) áldozatainál megfigyelt legalacsonyabb hőmérséklet. Minden tekintetben úgy tűnt, megfulladt. Mégis, óvatos újramelegítéssel, és tíz napos intenzív ápolással Bågenholm felébredt, és majdnem teljesen fel is épült. Normális körülmények között csupán néhány perc elég a vízbe fúláshoz, Bågenholm azonban több mint egy órán keresztül túlélte – a hideg valamiképpen megőrizte a testét.

Nem ez az első alkalom, hogy a hideg hasznát megtapasztalhatjuk a traumatikus sérülések esetében. Az orvosok már Napóleon korában leírták, hogy a hidegben kinn hagyott sebesült gyalogosok túlélési aránya magasabb, mint a sebesült tiszteké, akiket a tűzhöz közel ápoltak a meleg sátrakban. A terápiás hipotermiát a kórházakban ma számos helyzetben használják, például operációkban, vagy nehéz szülések után, az újszülöttek felépülését segítendő.

A testhőmérséklet csökkenése lassítja az anyagcserét, fokonként nagyjából 5-7 százalékkal. Az anyagcsere lassulása pedig csökkenti a tápanyag- és oxigénfogyasztás sebességét. Így fenn tudnak maradni azok a szövetek, amelyeknek nem jut elég oxigén a vérveszteség vagy a szív leállása miatt. Elméletben a hőmérséklet lecsökkenthető annyira, hogy végül a biológiai folyamatok leálljanak. Ez a felfüggesztett életműködés állapota: mint amikor egy óra megáll, nem lenne fizikailag semmi baja a testednek, minden rész a helyén lenne, csupán mozdulatlanul. Csak egy kis hő kéne ahhoz, hogy újból mozgásba lendüljön a gépezet.

Természetesen ez nem ilyen egyszerű. A kihűlés veszélyes. A tested 37°C körül akar maradni, és harcolni fog, hogy fenntartsa ezt az állapotot. Ez óriási erőfeszítést igényel: a test folyamatosan szabályozza a hőmérsékletét, hogy a hőtermelés és a hővesztés folyamatai egyensúlyban maradjanak, hogy a testhőmérséklet csak egy nagyon szűk tartományban mozogjon. Ha túl alacsonyra süllyed, az erek összeszűkülnek a bőr alatt és a végtagokban, így a kitett felület hővesztése csökken, és a vér nagy része a törzsben gyűlik össze. Egy komoly lehűlés hatása katasztrofális lehet: már 33°C-on, csupán 4°C-kal a normális alatt, a szívverés szabálytalanná válik. 25°C-on esélyes, hogy megáll a szív. És még ha túl is éled a hipotermiát, a felmelegedés súlyos vesekárosodást okozhat.

Van néhány állatfaj azonban, amely képes átvészelni sokkal nagyobb hidegeket. Például a sarki ürge testhőmérséklete a miénkhez hasonló, a téli álom alatt viszont akár -3°C-ot is elérheti. Túlhűtött testfolyadékait ilyenkor óvatosan kezeli, hogy ne alakuljanak ki a szöveteket károsító jégkristályok. Lovelock hörcsögei olyan hipotermiás mélységeket éltek túl, amelyek minket már megölnének. Hogyan vészelik át ezek az állatok ezt az állapotot? E kérdés áll a felfüggesztett életműködés titkait kutatók érdeklődésének központjában.

– Mikor győződhetsz meg arról, hogy a bajtársad halott? – kérdi Rob Henning professzor vigyorogva, egy katonai kézikönyvet idézve. – Egy: oszlik? Kettő: a feje több mint húsz centiméterre van a testétől? – Akár Lovelock, Henning is vezetett kísérleteket téli álmot alvó állatokkal, és ez eléggé rugalmassá tette az élet kritériumairól alkotott nézőpontját.

– Amit mi csinálunk, az biomimikri – mondja Henning –, a természet nagyszerű adaptációit, azaz az állatok környezethez való alkalmazkodása során kifejlődött tulajdonságait, másoljuk le, hogy a gyógyításban használhassuk.

Sokféle állat képes lelassítani az anyagcseréjét, hogy alacsony energiájú állapotba kerüljön, például rovarok, kétéltűek, emlősök, madarak, halak. Ha ez a periódus rövid ideig tart, torpornak nevezzük. Például a tüzestorkú kolibri az anyagcseréjét éjszakára a normál szint tizedére képes csökkenteni, hogy reggel a fészkéből villámgyorsan ki tudjon repülni.

E rövid ideig tartó állapotok egymásutániságát, a hosszú távú nyugalmi állapotba vonulást hívjuk hibernációnak. Ezzel a módszerrel kis állatok, például egerek, hörcsögök és denevérek át tudják vészelni a téli éhínséget, ezáltal energiát takarítva meg.

Henning altatóorvosnak tanult, az 1990-es években kezdett el hobbiból foglalkozni a hibernációval. A dolgok hat éve vettek komoly fordulatot, amikor megalakult a kutatócsoportja. – A hibernátorok technikáinak lemásolását sokféleképpen lehetne hasznosítani. A legnyilvánvalóbban bármiféle komoly operáció esetén – magyarázza. Az operáció közbeni halál legfőbb oka a vérveszteség, viszont hipotermiás állapotban a betegek túlélhetnének sokkal komolyabb sérüléseket, mint normális, fiziológiás testhőmérsékleten. Egyrészt azért, mert az anyagcsere lelassulása lehetővé teszi az oxigénhiányos szövetek megőrződését, másrészt pedig azért, mert a szív ilyenkor a normális ütemének csak töredékével pumpálja a vért.

A téli álmot alvók hihetetlen ellenállóképessége nem csak annyit jelent, hogy rezisztensek a hidegre és a vérveszteséggel szemben. A hibernáció nem egyszerűen hidegben való alvás, hanem a hipotermia, az éhezés és a fertőzésekre való fokozott fogékonyság fárasztó maratonja, s a téli álmot alvó állatokban egy sor, testet és agyat védő adaptációt figyelhetünk meg, amely lehetővé teszi ezt a folyamatot.

A hosszú hibernáció előtt az állatok felhizlalják magukat, tulajdonképpen kettes típusú cukorbeteggé válnak. Az emberrel ellentétben azonban ez nem eredményezi az artériák falainak megvastagodását, ami szívbetegséghez vezethet. Néhány faj két-három héttel a hibernáció előtt már nem táplálkozik, egyik napról a másikra az éhségérzetet kizárva folytatja tovább a rendszeres tevékenységeit.

Míg az embernek egy hét ágyban fekvés elegendő ahhoz, hogy az izmok sorvadni kezdjenek és vérrögök jöjjenek létre, a téli álmot alvó állatok hónapokig bírják mozgás nélkül. A hibernáció alatt a hideg és a táplálékhiány károsítja a mikrobiótát, a belekben lakó baktériumok közösségét. A hibernátorok tüdejét az asztmásokéhoz hasonló vastag nyálka borítja be, és agyukban a korai Alzheimer-betegség kórképéhez hasonló változások jönnek létre. Néhány faj elveszti az emlékeit az alvás alatt. Mind közül a legmeglepőbb az, hogy néhányan az alvásmegvonás tüneteit mutatják, mikor felébrednek. És mégis, a téli álmot alvók tavasszal képesek leküzdeni mindezeket a problémákat, gyakran bármiféle hosszú távú káros hatás nélkül.

Henning és csapata a Groningeni Egyetemi Egészségügyi Központban (University Medical Centre Groningen, UMCG) próbálja felderíteni a hibernáció titkait. Az állat-laboratórium a fő folyosótól messze elhelyezkedő apró szoba, ahol Henning doktorit végző tanítványa, Edwin de Vrij és munkatársai egy jégágyon kiterített patkány fölé hajolnak. Az állatot vékony csövek és drótok hálózata veszi körbe, amelyek életfontosságú folyadékokat hoznak, és értékes adatokat szállítanak el. Az egyik gépből araszoló papír azt mutatja, hogy a patkány szíve percenkénti háromszáz szívverésről hatvanra lassult. Egy másik gépen izzó piros számok jelzik az állat hőmérsékletét, amely 15°C-ra, azaz több mint 20°C-ot esett. Egy metronómként kattogó lélegeztetőgép levegőt szállít az állatnak. A patkány, csakúgy, mint az ember, nem alszik téli álmot, így nem élné túl a hipotermiát orvosi segítség nélkül. – Ha lehűtőd őket, az idegek lassabban működnek, és a hideg az izmoknak is nehézséget okoz, tehát lélegezni is nehezebben fognak – magyarázza de Vrij. A hibernációra képes állatoknál nem ez a helyzet, s ami azt illeti, egyes, téli álmot nem alvó emlősnél sem. – A hörcsögök valahogy fenn tudják tartani a megfelelő lélegzést, nem kell rásegítenünk.

A hörcsögök téli álmának előidézésén kívül (ami egyébként egy hetekig tartó folyamat, ugyanis egy szabályozható hőmérsékletű szobában meg kell teremteni a tél fokozatos közeledtét jelző körülményeket) az UMCG csoportja a kényszerített hipotermiás állapotok előidézését is végzi, azaz az állatokat gyorsan hűti le addig, míg belépnek a felfüggesztett anyagcsere állapotába.

De Vrij most a vérlemezkéket, a véralvadás és vérrögképződés nélkülözhetetlen komponenseit kutatja. A hibernálódott állatokban az inaktivitás ellenére sem jönnek létre vérrögök, ez a hipotermiás test különös változása: ahogyan a test hűl, a vérlemezkék eltűnnek a vérből. Nem ismert jelenleg, hova tűnnek. Mivel a test felmelegedésekor azonnal újra megjelennek, de Vrij szerint valószínűbb, hogy meghúzódhatnak valahol a testben, mint hogy felszívódnak és később újraalakulnak. Meglepő módon e változás megfigyelhető a téli álmot nem alvók állatokban, például a patkányokban és – esetenként – hipotermiás emberekben.

A különböző hibernátorok közös tulajdonságai valószínűsítik, hogy e fajok közös őstől örökölték a hideg, inaktivitás, éhezés és fulladás elleni védelmi mechanizmusaikat. Sőt, még arra is vannak utalások, hogy mi, emberek is, valamilyen szinten megőriztük e képességek némelyikét. Hosszú ideig nem volt bizonyíték arra, hogy főemlősök is képesek hibernálódni, azonban 2004-ben leírták, hogy egy madagaszkári makifaj rendszeresen belép a rövid ideig tartó anyagcsere-lassulás, a torpor állapotába. – Ha megnézzük a makit és minket, a génjeinknek nagyjából 98 százaléka azonos – mondja Henning. – Furcsa lenne, ha a hibernáció masinériája pont abba a két százalékba lenne bepakolva.

Miközben a test hűl, a hibernátorok fehérvérsejtjei, (amelyek az immunrendszer fontos elemei), szintén eltűnnek a vérből, és a nyirokcsomókban tárolódnak. Az ébredés után 90 perccel jelennek meg újra. Az immunrendszer megfékezése megelőzi azt, hogy a felmelegedés során az egész testben gyulladás keletkezzen – ez az a tényező, amely az embereknél és más, téli álmot nem alvóknál súlyos vesekárosodáshoz vezetne. Azonban e stratégia kockázatos, ugyanis a hibernáció alatt az állatok immunrendszerének védekezőképessége lecsökken. Egy hidegkedvelő gomba, amely az USA-ban jelenleg a denevéreket pusztítja (az ún. fehér-orr szindróma okozója), pont ezt a sebezhetőséget használja ki, a denevéreket a telelésük során támadja meg. Válaszul a fertőzésre, a denevérek gyakran kilépnek a hibernációból, hogy felmelegedve felvehessék a harcot a kórokozóval. A téli álom megszakításához szükséges sok energia költsége végül azonban elpusztítja az emlősöket.

A hibernátorok szabályozási technikáinak megismerése számos hasznosítási lehetőséget tárna ki számunkra. Amellett, hogy növelhetnénk a hipotermia és a felfüggesztett életműködés túlélésének esélyeit, a vér fehérvérsejtektől történő megtisztítása megelőzhetné a szív-tüdő gépek okozta vérmérgezést. (E kórkép lényege az, hogy a szepszist nem baktériumok okozzák, hanem a gépeken átáramló fehérvérsejtek aktiválódnak, és az egész testre kiterjedő immunválaszt hoznak létre.) A transzplantálandó szerveket gyakran lehűtik a szállításhoz – a jobb fagyásvédelem segíthetné a megőrződésüket. Fontos, hogy a vérkészletek is hosszabb ideig elállnának a polcon. Még mindig nem találtuk ki, hogyan tároljuk a vérlemezkéket alacsonyabb hőmérsékleteken, így a véradományokat csak egy hétig lehet tárolni, és aztán ki kell dobni őket fertőzés veszélye miatt.

E célok elérése felé az UMCG csoportja akkor tett egy nagy ugrást, mikor egy hallgató véletlenül az 5°C-os hűtőben felejtett egy hörcsögből származó sejtkultúrát. Egy hét után a hörcsögsejtek még éltek, és záptojásszagot árasztottak. A hallgató a sejtkultúra tápoldatát egy patkány-sejtkultúrára öntötte, gyanítva, hogy a hörcsögsejtek kiválaszthattak magukból valamiféle védőanyagot. A patkánysejteket visszahelyezte ugyanabba a hűtőbe, és várt. Rendes körülmények között a patkánysejtek gyorsan meghalnának, két nappal később azonban még mindig életben voltak.

A kutatócsoport most olyan anyagokat vizsgál, amelyek szerepet játszhatnak a hideg elleni védelemben. Az egyik egy enzim, a cisztátion-béta-szintáz (CBS), egy sejten belüli fehérjemolekula, amely a záptojásszagért felelős hidrogén-szulfid termelését végzi. Ha a hörcsögöket olyan vegyülettel injektálják, amely gátolja a CBS-t, az állatok nem tudnak belépni a torporba, és azok az állatok, amelyeket hipotermiás állapotba kényszerítenek, olyan vesebetegséget kapnak, mint amelyet nem hibernátorokban várnánk.

Henning csoportja több mint száz molekulát megvizsgált. A legtöbbnek nem volt hatása, néhány azonban hosszú távú hideg elleni védelmet nyújtott a sejteknek. A csoport néhányat már szabadalmaztatott is, például a Rokepie-t, amely 37°C-ot igénylő sejtekhez hozzáadva (ilyenek például az emberi és az egérsejtek) lehetővé teszi a hűtőszekrényben való tárolást. Ez egyrészt előnyös a szállításhoz, másrészt hasznát vehetik kutatók, ha félre akarják rakni a sejteket például a hétvégére.

A hibernátorokból kivont hideg elleni védelmet nyújtó molekulák elképesztően hatásosak. Úgy tűnik, a változásokat magukban a sejtekben váltják ki, akár a téli álmot nem alvó állatokból származó sejtekben is. Ha ez valóban így van, az újabb bizonyítékát szolgáltatja annak, hogy még mi is birtokolunk néhány olyan eszközt, amely segít elviselni a hipotermiát és az alacsony anyagcsere-aktivitással járó időszakokat.

A hibernátoroktól eltanult trükkök emberekre történő nagybani alkalmazása nem áll Henning csoportjának céljai között. Az űrkorszak régen véget ért, és a NASA már nem fektet nagy kutatási pénzeket a felfüggesztett életműködés kifejlesztésébe. Az USA hadserege viszont igen.

– A baleseti osztályon elég nagy zűrzavar szokott lenni – mondja Sam Tisherman professzor. – A káosz valójában szabályozott, a kaotikusság tulajdonképpen abból a tényből fakad, hogy sosem lehet tudni, mi történik a pácienssel.

A sürgősségi kórtermekben dolgozó orvosok gyakran nem tudják egyszerre azonosítani a problémát, kezelni a sebesülést és életben tartani a beteget. Például a pácienseknek, akikből ömlik a vér, leállhat a szívük – ha ez történik, a sebészeknek az idővel harcolva el kell állítaniuk a vérzést, mielőtt megkezdhetik az újraélesztést. – Begurítják a haldoklót – mondja Tisherman –, és mi elkezdjük gyorsan újraéleszteni, közben megpróbálunk rájönni, mi lehet a probléma és ellátjuk a sebesülést. Mindezt egyszerre. – Ez a traumatológia: folyamatos harc az idővel.

Tisherman egy kicsivel több időt szeretne biztosítani az orvosoknak. Úgy véli, hipotermia előidézésével meg lehetne meghosszabbítani az ún. „arany órát”, amelyben a sebészek a súlyos sebesültek életéért küzdenek. Ehhez az ember hipotermia-tűrő képességét ki akarja tolni jóval a határokon túl.

Az eljárást, amelynek Tisherman az úttörője, sürgősségi megőrzésnek és újraélesztésnek (emergency preservation and resusciation) nevezik. A kutató néhány sebésze már ismeri a hipotermiás technikákat, mert ma már rutinszerűen hűtenek le pácienseket 30°C körüli hőmérsékletekre. Olyan műveletekhez, amelyek a vérkeringés teljes megállítását igénylik, a szívsebészek akár 15°C-ig is le fogják hűteni a betegeket – ez az a pont, amikor a szív megáll.

Tisherman eddig a pontig tervezi hűteni a betegeket, vagy akár tovább is, egy olyan hőmérsékletig, amikor az egész test felfüggesztett anyagcserére áll át. Ez idő alatt nem fog verni a szívük, nem fognak lélegezni és nem lesz kimutatható az agyi aktivitásuk. Valójában nem is lesz vérük: az ki lesz vezetve és jéghideg sóoldattal lesz helyettesítve. Ez az egyetlen mód arra, hogy úgy hűtsünk le egy embert megfelelően gyorsan, hogy a szövetek ne károsodjanak, miközben a sejtek éppen azért küzdenek, hogy működőképesek maradjanak.

E műveletet laborban már sikeresen végrehajtották: újra tudtak éleszteni három óráig lehűtött állapotban tartott kutyákat. Most jönnek az embereken végzett klinikai vizsgálatok. A massachusetts-i kórházban már meg is történt a sebészek, aneszteziológusok és szívsebészek betanítása ehhez az úttörő műtéthez – azt azonban senki sem tudja, mikor érkezik egy megfelelő beteg. Ez az egyik probléma, amivel szembenéznek: a trauma természete miatt a páciensek nem lesznek olyan állapotban, hogy jól informáltságon nyugvó beleegyezésüket adják a műtéthez. Ezért Tisherman csoportja most egy széleskörű közösségi konzultáción dolgozik, a terület lakosait tájékoztatják a programról.

Mindezek mögött további akadályok húzódnak. A sürgősségi osztály fejvesztettsége közepette Tisharmannak meg kell győződnie arról, hogy a baleseti sebészek csapata képes összehangoltan dolgozni a pumpákkal és hideg sóoldatokkal felszerelkezett szívsebészekkel – a komplexitás egy újabb rétege a már egyébként is kaotikus környezetben. Ezen kívül a lehűtésnek vannak másodlagos hatásai. A hideg gátolja a véralvadási faktorokat, ami problémát okoz a felmelegítési fázisban, ugyanis szabályozni kell a vérzést. A hideg ezen kívül hatással van az orvosokra is, mivel a pácienst és a szobát is le kell hűteni a műtét alatt.

Előidézhet-e egy gyógyszer felfüggesztett életműködést?

– Az ember testhőmérsékletének lecsökkentése kemény dió: a test foggal-körömmel ragaszkodik a 37°C-hoz, és mindent megtesz, hogy fenntartsa ezt az állapotot – mondja Cheng Chi Lee, a Texasi Egyetem Biokémia és Molekuláris Biológia Tanszékének professzora. – A hipotermia kiváltásához tehát le kell győzni a test hőmérséklet-fenntartó képességét. A hűtés során egy határon túl a test már nem képes küzdeni, ekkor hűlni kezd.

A test hűtésével hatékonyan elő lehet idézni az anyagcsere lelassulását, azonban Lee rábukkant ennek egy másik útjára. Fiatal biokémikusként Lee a Clps nevű génnel kezdett foglalkozni. Rendes körülmények között ez a gén a bélrendszer szerveiben, például a hasnyálmirigyben és a májban működik, viszont az egereket folyamatos sötétségben tartva bekapcsol más szövetekben is. – Mikor megfigyeltem ezt a lenyűgöző jelenséget, azon kezdtem el töprengeni, miért is alakulhatott ki ilyesmi a természetben? – mondja Lee. – Miért kapcsolódik be egy gén, ha az állat folyamatos sötétségbe kerül? Felötlött bennem, hogy az állatok akkor tartózkodhatnak sötétségben hosszú ideig, ha téli álmot alszanak. – A gén egy kolipázt kódol, egy olyan fehérjét, amely szükséges a zsírok égetéséhez, ezáltal az energia szolgáltatásához. A téli álomnak pedig az egyik fontos jellemzője az, hogy az állat közben a zsírok égetéséből nyer energiát. Az kolipáz sötétségre való érzékenysége azt sugallja, hogy akkor kapcsol be, ha az állatok hosszú időre behúzódnak a rejtekhelyükre.

Habár egyes állatokban ma már elő tudnak idézni alacsonyabb anyagcseréjű állapotokat a hőmérséklet, a sötétség és a csökkentett táplálékmennyiség megfelelő kombinációjával, még nem teljesen ismert, hogy ezek a tényezők milyen útvonalon fejtik ki hatásukat. Lee felismerte, hogy ennek a láncnak az egyik utolsó eleme a Clps lehet, vagyis ez váltja ki a torport közvetlenül, vagy csak nagyon kevés áttételen keresztül. Azonban a középső rész, azaz a környezeti jelek és a Clps közti közvetítő még mindig hiányzott. A kutatók szerint a közvetítő egy vérben szállítódó molekula lehet, amely, feltételezték, az egérnek kívülről beadva, normális nappali-éjszakai viszonyok között is képes bekapcsolni a Clps génjét. (E körülmények nem váltanak ki torport.) Hét év után azonosították az 5’AMP nevű molekulát (5’-adenozin monofoszfát), amely képes bekapcsolni a Clps-t. Az 5’AMP az egerekben a sejt energiaellátását szabályozó rendszerének eleme.

Mint rendesen, a kutatók beadták az egérnek a jelölt molekulát, és előkészítették az állatot mintavételhez, hogy megmérjék a Clps aktivációjának mértékét. Mikor azonban felemelték az egeret, meglepve tapasztalták, hogy az állat hideg volt. Az igazi hibernátorokkal ellentétben az egerek testhőmérséklete nem esik le nagyon a torpor periódusai alatt: a környezetéhez képest 1-2°C-kal magasabb szintre áll be. – Teljesen megdöbbentem, mikor kezembe vettem az állatot – mondja Lee. – És mikor az egér hőmérséklete visszatért a normális szintjére, az állat teljesen életképes volt. – A csoport rábukkant egy molekulára, amely nagyon gyorsan idéz elő mély hipotermiát egerekben, s mindehhez nem szükséges a drasztikus lehűtés. 5’AMP-vel kezelve, a nappali-éjszakai viszonyok között tartott egerek pillanatok alatt kómához hasonló állapotba zuhannak, lélegzésük és szívritmusuk lelassul. Testhőmérsékletük jóval mélyebbre esik annál, ami normálisan megölné őket. És mégis, az egerek spontán felépülnek, negatív hatásokat nem lehet kimutatni.

Ebben az esetben tehát nem a hipotermia idézte elő az anyagcsere lassulását. Az egerek elsőként alacsony anyagcseréjű állapotba léptek, és ennek következményeképp esett le a testhőmérsékletük. Ahogy anyagcseréjük lassult, már nem voltak képesek fenntartani a hőmérsékletüket, ezért lehűltek.

Lee bízik benne, hogy sikerül egyszer megfejteni a felfüggesztett életműködést előidéző szer pontos működését. – Sokszor szerencsén, sokszor pedig a megfigyelésen múlik – mondja a kutatásáról. – És sokszor a természet kedves volt velem, amikor a megfelelő kérdéseket tettem fel.

Ha az 5’AMP-Clps rendszer hasonlóan működik az emberben is, (azaz konzerválódott az evolúció során), az 5’AMP a humán gyógyászatban többféle problémára jelenthetne megoldást. Egyrészt fel lehetne használni a hipotermia gyors előidézéhez a műtétek vagy sürgősségi beavatkozások során, másrészt hasznosítható lenne egy teljesen más területen, az elhízás kezelésében is. A Clps génje ugyanis két részből áll: magából a kolipázból és egy rövid fehérje, az enterosztatin génjéből – ez utóbbi rész levágódik a kész fehérjéről, így aktiválódik a kolipáz. Az enterosztatinnak is fontos szerepe van: részt vesz a jóllakottság érzéséhez szükséges táplálékmennyiség szintjének csökkentésében. Ezzel összhangban a kutatók kimutatták, hogy a sötétségben tartott egerek – amelyekben a Clps aktiválódott –, kevesebbet táplálkoznak, mint normális fény-sötétség viszonyok között tartott társaik. Az 5’AMP-vel való kezelés tehát akár egy újfajta gyógymód lehetne az elhízás és a kettes típusú cukorbetegség terápiájában.

Habár a laborvizsgálatok során az állatok képesek voltak felépülni három órás hibernációból, az első humán pácienst csak egy órányi lehűtésnek teszik majd ki. – Egy órának elegendőnek kell lennie ahhoz, hogy leállítsuk a vérzést – mondja Tisherman –, a hűtésnek nem kell az egész műtét alatt tartania. – Szomorú hír azoknak, akik távoli bolygókra szeretnének utazni: ennél az egy óránál most nem terveznek többet. – Nem próbáljuk lefagyasztani a holtakat – nevet Tisherman. – Csak megpróbálunk elegendő időt szerezni az élőknek.

Schuller Dóra

Források

Frank Swain (2014): The big sleep
http://mosaicscience.com/story/big-sleep

Zhang, J., Kaasik, K., Blackburn, M. R., & Lee, C. C. (2006). Constant darkness is a circadian metabolic signal in mammals. Nature, 439(7074), 340-343.

Téli álom. Érdekes, de nem vágyálom
http://www.afoldgomb.hu/fu-fa-virag/1335-teli-alom-erdekes-de-nem-vagyalom

A bejegyzés trackback címe:

https://lumens.blog.hu/api/trackback/id/tr117794718

Kommentek:

A hozzászólások a vonatkozó jogszabályok  értelmében felhasználói tartalomnak minősülnek, értük a szolgáltatás technikai  üzemeltetője semmilyen felelősséget nem vállal, azokat nem ellenőrzi. Kifogás esetén forduljon a blog szerkesztőjéhez. Részletek a  Felhasználási feltételekben és az adatvédelmi tájékoztatóban.

Nincsenek hozzászólások.