NASA plánuje vyslat v nepříliš vzdálené budoucnosti lidi na Mars. Mimo jiné tak musí vyřešit, jak lidské tělo zvládne 21 měsíců trvající cestu. Nový výzkum, za kterým stojí Gerald Kerth z německé Universität Greifswald, naznačuje, že by během ní mohli astronauti hibernovat.
Něco takového zatím není možné, ale do budoucna by mohlo, když se inspirujeme netopýry..
Mnoho savců se snaží přečkat zimní měsíce ve stavu strnulosti, při kterém klesá tělesná teplota, zpomaluje se metabolismus i mozková aktivita, aby organismus šetřil energii. U lidí k hibernaci docházet nemůže, naše těla nejsou na rozdíl od medvědů schopna ukládat dostatek tuku k přežití hibernace, aniž by nám to ublížilo, nejsou schopna fungovat při tak nízké úrovni energie a mozkové aktivity či přežít tak masivní snížení tělesné teploty.
Netopýří hibernace inspirací pro lidskou
Jednou z hlavních výzev hibernace je udržení krevního oběhu při nízkých tělesných teplotách, což silně závisí na mechanických vlastnostech červených krvinek. Ty musí být schopné se výrazně deformovat, aby mohly procházet i těmi nejmenšími mikrokapilárami v těle, jejichž průřez je srovnatelný či menší než velikost krvinek.
Klíčovou roli v tom sehrává tak zvaná viskoelasticita jejich membrán. Gerald Kerth, který pracuje jako zoolog na Universität Greifswald, kde se zabývá studiem hibernace u netopýrů, se rozhodl prostudovat rozdíly v reakcích červených krvinek netopýrů a lidí na chlad.
Právě změny, ke kterým dojde u jejich červených krvinek, umožňují netopýrům optimalizovat přísun kyslíku i při nízkých teplotách a přežít tak v chladu, zatímco hibernují. V lesích poblíž laboratoře odchytil Kerth s pomocí kolegů 35 netopýrů rezavých (Nyctalus noctula), kteří v zimě hibernují.
Odebrali jim krev, aby je poté pustili na svobodu. Krev odebrali i kaloňům egyptským (Rousettus aegyptiacus), chovaným v nedalekém Institutu Friedricha Loefflera, kde se věnují výzkumu zvířecích chorob. Tito kaloni se k hibernaci neuchylují.
Krev při nízkých teplotách
Nakonec získali i lidskou krev z registru. Dohromady nashromáždili více než půl milionu červených krvinek. Následně pomocí specializovaného počítačového softwaru analyzovali chování těchto buněk při vystavení různým teplotám.
Netopýrům rezavým umožňuje hibernace přežit i teploty nižší než mínus 7 °C. Tým pozoroval, jak reagují všechny tři druhy červených krvinek na teplotu 37 °C, dále na teplotu 23 °C a poté 10°C, což je teplota, při které divoce žijící netopýři rezaví začínají upadat do hibernace.
Viskozita lidské krve s klesající teplotou klesá. Krev zjednodušeně řečeno hůře teče. Lidské červené krvinky se také stávají tužšími, což znamená, že jsou méně ochotné mění svůj tvar, aby mohly procházet mikrokapilárami.
Při nízkých teplotách se tak lidská krev není schopna dostatečně okysličovat, protože krvinky již neprojdou do nejužších kapilár plicních sklípků, ani dostatečně krví zásobovat okrajové části těla. Vědci však zjistili, že s klesajícími teplotami se viskozita netopýří krve na rozdíl od té lidské zvyšuje.
Unikátní vlastnosti červených krvinek netopýrů
Je to dáno především odlišnými vlastnostmi membrán jejich červených krvinek. Ačkoliv se i netopýří červené krvinky s klesající teplotou stávají tužšími, jejich viskozitu chlad ovlivňuje minimálně. To jim poskytuje velkou výhodu, protože mohou zůstat v plicních kapilárách, orgánech a svalech déle i při nízkých teplotách a udržovat příjem a distribuci kyslíku v těle.
Červené krvinky kaloňů si tuto schopnost, zděděnou po předcích, uchovaly, i když už oni sami do hibernace neupadají. Pokud by se podařilo změnit chování membrán lidských červených krvinek tak, aby napodobovaly ty netopýří, mohlo by nás to nejen přiblížit k lidské hibernaci, ale rovněž k zachování prokrvení i při nízkých teplotách těla, které jsou dnes pro člověka smrtící.
