Vědci přiznávají, že člověk – „pán všeho tvorstva“ ­ za zvířaty v mnoha směrech pokulhává. Do popředí badatelského zájmu se dostává problematika zimního spánku. Nejen proto, že by se dal využívat v moderní medicíně, ale v budoucnu také aplikovat na posádky kosmických plavidel, svištících na dlouhodobých objevných plavbách vesmírem.

Pro mnohý živočišný druh je výhodné přežít útrapy zimy ve stavu tzv. zimního spánku (hibernace, od hibernus = zimní). V takovém „položivém“ stavu zvíře šetří energii. Celou zimu může přežít z potravních zásob, které si předtím vytvořilo.

Co z toho mají lidé?

Problematiku tzv. lidské hibernace zkoumají odborníci různých vědních oborů kvůli optimálním možnostem překlenutí velmi dlouhého časového úseku, který by jinak překročil limit lidského věku.

Nelze to ovšem dělat přirozenou hormonální cestou jako u zvířat. Tělesná teplota se tedy snižuje zejména pomocí fyzikálních nebo chemických prostředků.

Již dnes se v humánní medicíně podchlazení využívá ke krátkému místnímu znecitlivění.

Velmi aktuální výzkum nyní provádí mezinárodní tým na základě poznatků, že medvědům

neřídnou kosti, když celou zimu prospí. Osteoporóza totiž postihuje značnou část obyvatel nad 60 let a často znamená zhoršení pohyblivosti, bolestivé zlomeniny a celkové zhoršení soběstačnosti a kvality života. Možná pomůže výzkum medvědího kostního metabolismu.

Sen může být skutečností v roce 2012

Převratný objev se podařil prof. Marku Rothovi a jeho kolegům z Hutchinsonova centra pro výzkum rakoviny v Seattle (Fred Hutchinson Cancer Research Center) v USA.

Namísto podchlazování přidávali do pokusné komory s laboratorními myškami sirovodík a dokázali uvést zvířátka do stavu blízkého hibernaci.

Po 6 hodinách je přemístili na čerstvý vzduch a tělesné funkce myší se vzápětí obnovily. Obdobný experiment potom provedli i s většími savci. A vědci plánují, že by již v letošním roce začali provádět pokusy na lidských dobrovolnících.

Využití je velmi široké

Pokud se něco podobného osvědčí, otevře to nečekané možnosti v moderní  medicíně. Za zimního spánku se buňky nejsou schopny dělit, což by zabrzdilo i vývoj zhoubných nádorů (tumorů). Kladně by to působilo i na infekční nemoci – letargie brzdí rozmnožování původců (virů, bakterií aj.) a působení jejich jedu.

Zkoumá se náchylnost hibernantů k moru a jiným epidemiím. Zimní spánek může pomoci pacientům dlouhodobě čekajícím na transplantaci životně důležitých orgánů či dokonce na léčbu dnes nevyléčitelných chorob. Osvědčil by se i při náhlých kolapsech, které dosud často končí smrtí.

Sci-fi v praxi?

Na budoucnost myslí i odborníci zabývající se vesmírnými expedicemi. Dočasného „uspání“ lidí chtějí využít k překlenutí velmi dlouhého časového úseku, kdy není nutné vykonávat žádné činnosti. To, co je ve sci-fi filmech již běžnou praxí, by se mohlo prvně vyzkoušet při meziplanetárním letu na Mars a později i jiné vzdálené planety.

Životní funkce oslabují

Základním příznakem hibernace je rekordní snížení srdeční činnosti. U některých zvířat se za zimního spánku tlukot srdce z 200 až 300 úderů za minutu stáhne na tři až čtyři údery! Výrazně klesá také krevní tlak.

Běžně by to znamenalo až ohrožení života, ale v tuto chvíli organismus preventivně zužuje cévy, čímž zabrání oběhovému kolapsu.

Omezeno je i dýchání. Za těchto okolností ani nepřekvapí, že životní funkce se téměř zastaví, metabolismus jako by čerpal dovolenou na zotavenou. Malým savcům postačí pouhá sedmdesátina energie, kterou vydávají v aktivním stavu.

Velmi pomalým rytmem běží tzv. tělesné motory.

Každý má svůj termostat

Praví zimní spáči k šetření drahocenné energie využívají i výrazné změny tělesné teploty. Organismus teplokrevného živočicha pracuje jako termostat nastavený na určitý stupeň (set-point). Pokud ho nedosáhne, stále hřeje.

Živý regulátor tvoří nervové buňky a jejich výběžky ve spodní části mezimozku – hypotalamu. Když vědci tuto oblast u pokusných zvířat poškodili, nastal u savců stejný stav jako u studenokrevných tvorů (např. žab, ještěrů, čmeláků), kteří nemohou svou tělesnou teplotu regulovat.

Živý termostat dokáže teplotu vytvářet a poté konzervovat, anebo ve zvýšené míře vydat. Termoregulační systém funguje nepřetržitě a vytváří tak konstantní teplotu tělesného nitra, tzv. tělního jádra. To zahrnuje mozek, hrudní a břišní vnitřnosti a svalové části paží a nohou.

Kůže, podkožní vrstvy a okrajové svalové partie patří k tzv. tělní slupce, která má studenokrevné vlastnosti. Při jejich absenci by totiž tělní jádro nemělo stále stejnou teplotu.

Smrt kvůli teplotě nehrozí

Nastavená vlastní teplota (set-point) se u savců (tedy i u nás) pohybuje mezi 34–38 °C, u ptáků mezi 38–44 ° C.

Nižší teploty se označují jako letargie (podle starořeckého nápoje zapomnění lethe), torpor a torpitida (strnulost, omámení). U letargického zvířete vidíme projevy spánku a strnulosti. Hloubka tohoto omámení záleží na dosažené teplotě.

Proto rozlišujeme denní a noční spánkové letargie (cirkadiánní letargie), mnohem hlubší zimní spánek, ale i letní spánek (estivace).

Estivace má spolu se zimní hibernací společné zastřešení obecným pojmem dormance (dormi = spát). Uvedené formy letargie spolu úzce souvisejí, za vhodných okolností mohou přecházet jedna do druhé. Nejnižší tělesná teplota při hibernaci se pohybuje mezi 5 až 0,2 °C. V této schopnosti dominují plchové a plšíci.

Jestliže venkovní teplota klesne natolik, že zvířeti hrozí umrznutí, zvláštní mechanismus v mozku ho probudí, aby začalo být aktivní a zahřálo se.

Medvědi to (asi) nevědí

Jak to vše vědci zjišťují? Šikovně implantují zvířatům do různých částí těla maličké termočlánky (elektrické teploměry) a kovové elektrody,snímající elektrokardiogram (EKG). Pokusní medvědi mají i malé vysílačky.

Od nich přicházejí – dokonce i přes satelity – do přijímače v laboratoři ráiové vlny. Tak lze sledovat všechno dění kolem nich i v nich.

Nesprávná je už např. tradiční představa, že před příchodem zimy každý medvěd zaleze do útulného brlohu a až do jara chrní jako zabitý. Medvěd hnědý i jiní jeho příbuzní této čeledi neupadají do hibernace, spíše do stavu otupělosti, polospánku.

Důležité je, že se jeho tělesné pochody příliš nemění. Zvíře přesto setrvává v brlohu.

Hibernace není legrace

Vědci se nedávno pokoušeli dokázat chemickou podstatu zimního spánku. době hibernace usmrtili etopýry, krtky i ježky a z jejich mozků vyrobil extrakty. Ty vstříklipokusným psům a kočkám. Kupodivu upadali do jakéhosi spánku a jejich tělesná teplota mírně poklesla.

Navíc experimentátor nemohl u těchto domácích zvířat očekávat dědičně zafixovanou schopnost zimního spánku.

Mnohem nadějnější to bylo s transfuí krve,odebrané syslům a svišťům v době hibernace. Když tuto krev vědci vstříkli bdělým syslíkům, upadli do zimního spánku.

Mnozí experti zase zkoumají, zda z chemického hlediska hibernace úzce nesouvisí s hormony. Už se ví, že sexuální aktivita a letargie jsou neslučitelné jako oheň a voda.

U ptáků se osvědčuje strnulost

Pestré jak papouščí peří jsou názory na hibernaci u ptáků. Převládala hypotéza, že něco podobného je vyloučeno. Nyní někteří vědci tvrdí, že minimálně u pár ptačích druhů existuje klasický zimní spánek, i když trvá jen několik týdnů.

Jde o stejný typ hibernace, jaký známe u savců (např. drobných hlodavců). Ze savců snižování teploty používají netopýři.

Většina ornitologů vyznává názor profesora Zdeňka Veselovského (1928–2006): „Aby uspořili energii, upadají i někteří ptáci (zejména kolibříci a lelci) do stavu strnulosti, tzv. torporu, charakterizovaného omezením látkové výměny a poklesem teploty. Pravý zimní spánek se vyskytuje u amerického lelka rodu Phalaenoptilus.“.

U mnoha ptačích druhů existují letargické stavy, které jsou v podstatě obdobou zimního spánku, i když trvají pouze jen pár hodin až dnů.

Reagují nejen smysly syslí

Na takové problémy nemyslíme, pokud tvrdě spíme pravým zimním spánkem. S okolním světem spojují spící živočichy smyslové orgány. Pokusy o probuzení pomocí zvuku, světlem či dotykem dokázaly, že reakce spáčů je velice pestrá.

Třeba křeček polní se probudí, už když mu zaklepeme na srst. Zato sysli to s tvrdostí spánku myslí velice vážně. Mnohé druhy při spaní nic neslyší.

Pokud j máme co nejdříve probudit, bylo by nejlepší vzít jeo tepla a co nejrychleji zahřát. U medvěda, který má hmotnost 100–300 kg, to trvá až den, zatímco čtyřgramovému kolibříkovi postačí jen pár minut.

Hledá se probouzející princ

Vědci dosud jednoznačně neznají hlavní impuls k probuzení. Za pohádkového rytíře, který probouzí Šípkovou Růženku, dlouho považovali přeplněný močový měchýř. Poté se však ukázalo, že za letargie moč nevzniká – např. spící medvěd grizzly se potřebuje vymočit jedenkrát za pět měsíců.

Nová hypotéza za vnitřní signál považuje přemíru zplodin vápníku, magnézia či draslíku v krvi či v určitých orgánech. Důležité jsou nahromaděné zplodiny látkové přeměny, změna vnitřního prostředí.

Při probuzení se tělo termoregulačně rozdělí na dvě poloviny. První je hruď s hlavou, kde teplota stoupá nejrychleji. Zato zadek jako druhá část teplo téměř nevyrábí. Zvlášť rychle začíná fungovat mozek.

To dokumentuje i elektroencefalogram (EEG), který pomocí elektrod průběžně ukazuje, v jaké formě spánku se zvíře nachází – zda v polospánku, hlubokém spáku či spánku snovém.

Probouzejí se jako trosky

Jiskrou, která v nás zas rozdmýchá životní oheň, je převládnutí sympatického tónu, který v okamžiku probuzení projede celým tělem. Začnou fungovat hormonální žlázy; do krve vyloučí nahromaděné účinné látky.

Do jara zvířata ztratí skoro všechen tuk, v průměru mají hmotnost o 75 % nižší než na podzim. Přes zimu žila hlavně z vlastního tuku. Nahromaděné energetické rezervy jsou vkladem do budoucna.

Kdo se vrací k pravé hibernaci?

*Velkou část nevlídného období, než zase přijde blahodárné sluníčko, prospí většinou někteří savci, neboť dokážou před spaním nahromadit tuk do zásoby.

*Rekord vědci zjistili u sysla Parryova, který žije na Aljašce. V hibernaci prožije 9 měsíců ročně.

*V Evropě v délce hibernace dominuje svišť – 7 měsíců.

*Také suchozemské a sladkovodní želvy prospí každoročně několik měsíců, zatímco mořské želvy hibernaci vůbec neznají.

*Divoká zvířata se řídí vlastními potřebami, množstvím potravy a klimatickými podmínkami v oblastech, které obývají.

Spánku se nevyhýbají ani klokani

*Výkonným spáčem vždy býval mýval v Severní Americe. Svišť a plch spí tak hluboce, že vypadají jako mrtvoly. Zimní spánek dobře zná i ježek, syslíci, křeček polní i zlatý.

*Takový schoulený plch spí tak tvrdě, že bychom ho v zimě mohli vyzvednout z jeho „ložnice“ a on by se ani neprobudil.

*V Austrálii běžný zimní, ale i letní spánek není tabu pro menší druhy klokanů, nikoli však pro jejich mohutného příbuzného.

*Nesčetné jsou i druhy řádu letounů (netopýři a kaloni) ve všech koutech světa.

*Vedle savců se kvalitní hibernace prokázala u hmyzu (tzv. diapauza), u pavoukovců (mj. klíště obecné), u některých plazů (např. ještěrky a želvy) či u chladnokrevných obojživelníků (několika druhů žab).

Existuje i zimní spánek nepravý

Při tzv. nepravé hibernaci zvíře spaní přeruší, přijímá potravu a vylučuje moč i výkaly. Např. netopýři při dočasném probuzení změní stanoviště, pokud se dosavadní místo ukázalo jako příliš větrné, studené či suché.

V zimním spánku však mohou ztratit mnoho vody, a tudíž zemřít „žízní“. Vědci jejich přesuny poznali, když jednotlivé kusy označovali barvami či radioaktivními tečkami.

Lékař miloval vědu až za mrazivý hrob

*Průkopníkem hibernace posmrtné se doslova na vlastní kůži stal lékař Raymond Martinot 1918–2002), docent fakulty medicíny v Paříži. Dospěl k názoru, že za desítky let lékařská věda dokáže léčit všechny choroby.

Nechá se tedy zmrazit a v oné vzdálené době zase „probudit“ a výrazně prodloužit život.

*Ve sklepení svého zámeckého sídla nechal vybudovat potřebné mrazicí zařízení. Tam nejprve uložil manželku Moniku, která zemřela v roce 1984. On sám ji následoval roku 2002. Jeho syn pak statečně bojoval s francouzskými úřady o právo nebýt pohřben klasickými dvěma způsoby. Úspěšně!

*V „lidském mrazáku“ měla být teplota -65 °C. Ovšem časem se zařízení porouchalo a vykazovalo jen 20 stupínků pod bodem mrazu. Ostatky manželů tak z mrazivého „hrobu“ nakonec skončily v žáru nenasytných plamenů kremační pece.