"The Washington Post": Wielka tajemnica niedźwiedzi. Sprawą zainteresowały się NASA i wojsko

• W każdy piątek w ramach cyklu "Interia Bliżej Świata" publikujemy najciekawsze teksty opiniotwórczych zagranicznych gazet
• Tym razem dzięki "The Washington Post" prezentujemy niezwykle ciekawe badania nad hibernacją niedźwiedzi
• Badania nad procesem hibernacji niedźwiedzi mogą pomóc w opracowaniu nowych, lepszych leków dla ludzi

Z zawodu kardiolog Ole Frøbert doskonale wie, jak pobierać krew. Ale ten konkretny pacjent sprawił mu wiele kłopotów. Był pokryty grubym futrem i leżał na śniegu przy kilkustopniowym mrozie. 

- Nie jest łatwo wkłuć się w żyłę niedźwiedzia - przyznał lekarz. 

Niedźwiedź brunatny i hibernacja. Naukowcy liczą na przełom w badaniach

Frøbert zwykle pracuje w Szpitalu Uniwersyteckim Örebro w Szwecji oraz na Uniwersytecie Aarhus w Danii. Mężczyzna rzucił na pewien czas medyczny kitel oraz aule akademickie, by odpowiedzieć na pytanie: w jaki sposób niedźwiedzie mogą przetrwać długą zimową hibernację, określaną także snem, nie umierając?

To pytanie o tyle zasadne, że istnieje mnóstwo dolegliwości, od zakrzepów krwi, odleżyn, zmniejszenia gęstości tkanki kostnej, po pogorszenia stanu mięśni, których niedźwiedzie i inne hibernujące zwierzęta unikają w trakcie "zimowego snu".

Dlatego lekarze i weterynarze na całym świecie badają zdolność zwierząt hibernujących zimą i wykorzystują te spostrzeżenia do opracowywania leków stosowanych w leczeniu chorób układu krążenia i innych dolegliwości u ludzi.

Praca Frøberta jest tylko najnowszym z wielu podobnych badań prowadzonych w celu poznania tajemnicy krwi niedźwiedzi oraz innych hibernujących zwierząt. Nawet agencje kosmiczne, jak NASA i wojsko przeznaczają niemałe środki na badania nad hibernacją w nadziei na wykorzystanie odkryć, by pomóc astronautom znieść rygory podróży kosmicznych czy leczyć rannych żołnierzy.

- Od natury można się naprawdę wiele nauczyć. Znacznie więcej niż nam się wydaje - przekonuje Manuela Thienel, kardiolog z Uniwersytetu Ludwiga Maximiliana w Monachium, która współpracowała z doktorem Frøbertem i prowadziła badania nad hibernującymi niedźwiedziami.

Obecnie wiele badań medycznych, w tym m.in. dotyczących opracowania nowych leków koncentruje się na testowaniu terapii na szczurach i myszach laboratoryjnych. Zainteresowanie niedźwiedziami ma na celu zebranie jak najwięcej informacji na temat sposobów działania ich ciał, z nadzieją na dokonanie przełomu w dziedzinach, gdzie dotąd nie udało osiągnąć się zadowalającego przełomu.

- Miałem trochę dość sposobu, w jaki tradycyjnie prowadzimy badania medyczne - podkreśla Ole Frøbert. Jak wielu naukowców prowadził dotąd tradycyjne badania, próbując znaleźć skuteczną terapię. Zwracając się ku niedźwiedziom, ma nadzieję na poszerzenie skali badań. 

Hibernujący niedźwiedź brunatny jest "zwierzęciem, które nie choruje, a powinien" - dodaje kardiolog. - To żywa biblioteka rozwiązań biologicznych - wskazuje.

Szwecja. Naukowcy śledzą każdy krok niedźwiedzi, by zdobyć ich krew

Niedźwiedzie brunatne podchodzą w sposób kompleksowy do zimowego snu. Obrastają w tłuszcz jesienią i dzięki temu mogą hibernować nawet przez osiem miesięcy. Dla ludzi tak długi czas hibernacji wydaje się nie do osiągnięcia, a przy dodatkowo byłby bardzo groźny. Przyczyny mają związek z biologią. Mięśnie uległyby zanikowi. Kości uległyby osłabieniu, a skóra pokryłaby się odleżynami.

Hibernacja w rzeczywistości nie jest formą "snu", jakiej doświadczają ludzie. Jest to coś znacznie bardziej ekstremalnego. To głęboki stan oszczędzania energii, w którym tętno niedźwiedzia brunatnego spada poniżej 10 uderzeń na minutę.

Jako kardiolog Ole Frøbert od dawna interesował się krwią. U ludzi już nawet lot transatlantycki zwiększa ryzyko zakrzepów. Ale gdy niedźwiedzie kończą wielomiesięczną "drzemkę", są żwawe i w pełni zdrowe, o żadnych zakrzepach nie ma mowy.

By znaleźć rozwiązanie zagadki, Ole Frøbert wraz z Manuelą Thienel połączyli siły z badaczami niedźwiedzi w Szwecji. Zespół podążał latem za 13 niedźwiedziami i tropił ich nory zimą, by zdobyć krew zwierząt. Nie była to łatwa misja. Pewnego razu jedno ze zwierząt obudziło się na chwilę w trakcie przenoszenia go w bezpieczne miejsce. 

Podczas kilku miesięcy badań bardzo istotnym czynnikiem był czas. - Jeśli pracuje się z krwią, należy być naprawdę szybkim - podkreśla Tobias Petzold, jeden z kardiologów biorący udział w projekcie. Krwinki dość szybko psują się poza ciałem, dlatego naukowcy musieli zaopatrzyć się w Niemczech w specjalne wirówki oraz cały potrzebny sprzęt laboratoryjny. Wszystko zainstalowano w wiejskiej chacie w Szwecji, by jak najszybciej przeprowadzić analizę. 

Ciężka praca nie poszła na marne. Naukowcy odkryli, że u niedźwiedzi budzących się ze snu zimowego spada poziom białka zwanego HSP47. To białko znajdujące się na powierzchni części komórek biorących udział w tworzeniu skrzepów krwi umożliwia sklejanie się komórek krwi.

Gdy po skaleczeniu tworzy się skrzep krwi, HSP47 umożliwia zatrzymanie krwawienia i rozpoczęcie procesu gojenia. Jednakże zakrzepy w żyłach mogą zagrażać życiu, jeśli nie zostaną usunięte w sposób naturalny.

Aby sprawdzić, czy białko ma taki sam efekt u ludzi, zespół naukowców zwrócił się do osób z urazami rdzenia kręgowego. Pacjenci ci, podobnie jak niedźwiedzie w stanie hibernacji, nie mają wielu zakrzepów, co sugeruje, że ich ciała znalazły sposób na zmniejszenie obecności białka po urazie.

Badacze odkryli, że owi pacjenci mają znacznie mniej HSP47 niż osoby zdrowe, co wskazuje, że ich ciało stara się w pewnym stopniu uniknąć zmęczenia bezruchem. - To bardzo ciekawy trop - powiedział Frøbert.

Ekstremalna hibernacja i paskosuseł lamparci

Ale niedźwiedzie nie są wyjątkami. Inne zwierzęta potrafią hibernować w jeszcze bardziej ekstremalny sposób. 

Każdej jesieni paskosuseł lamparci zakopuje się w ziemi, zwija się w małą kulkę i zasypia. Ale w przeciwieństwie do niedźwiedzi brunatnych, temperatura ciała gryzoni - żyją na preriach i terenach trawiastych Ameryki Północnej - podczas hibernacji spada nieco powyżej zera. Gryzonie otrząsają się ze snu co tydzień lub dwa, a następnie ponownie się wychładzają.

To skłoniło Ashley Zehnder, weterynarza i naukowca, do zastanowienia się, co robi gryzoń z rodziny wiewiórkowatych, by utrzymywać swoje ciało w gotowości do hibernowania i wybudzania się co jakiś czas? 

Zehnder wraz ze współpracownikami z amerykańskiego start-upu Fauna Bio przyjrzeli się tkance serca pobranej w różnych momentach hibernacji. Zespół odkrył geny aktywowane w komórkach gryzonia w celu ochrony i naprawy serca w czasie przerw od "długiego snu". 

Fauna Bio testuje związek, który ma naśladować tę reakcję u ludzi. W ten sposób szuka leku, który pomógłby poprawić funkcjonowanie serca po jego uszkodzeniu. Naukowcy mają zamiar rozpoczęcia badań klinicznych, by przetestować substancję naśladującą tę reakcję w leczeniu niewydolności serca.

- Coraz więcej osób krytycznie przygląda się sposobowi wykorzystania danych pochodzących z różnych gatunków zwierząt do poprawy zdrowia ludzi - wskazuje Zehnder.

Łatwe do kupienia i trzymania w niewoli szczury i myszy stały się standardem w badaniach medycznych, a kolejne eksperymenty opierały się na tych samych zwierzętach.

Jednak gwałtownie spadające koszty sekwencjonowania genomów, w połączeniu z szerszym udostępnianiem danych, doprowadziły do zmiany w spojrzeniu poza tzw. organizmy modelowe, jak szczur laboratoryjny. Na początku 2023 roku ponad 100 naukowców zbudowało i przeanalizowało genomy 240 ssaków, starając się zrozumieć ludzkie choroby.

Presja na trzymanie się starych metod w laboratoriach jest wysoka. - Nie potrafię powiedzieć, ile razy ci z nas, którzy badają hibernację zwierząt, otrzymywali recenzje mówiące: "cóż, czy nie możesz po prostu zrobić tego na modelu myszy?" - przyznaje Hannah Carey, emerytowana profesor Uniwersytetu Wisconsin w Madison, która bada hibernujące wiewiórki. 

Jak dodała, dużym problemem jest to, że gryzonie laboratoryjne są często chowu wsobnego. - Jak bardzo będą one zbliżone do kuzynów na wolności? - pyta.

NASA i wojsko zainteresowane wynikami badań

W artykule opublikowanym w 2022 r. w magazynie "Science" Carey wraz ze współpracownikami podali, że drobnoustroje jelitowe wiewiórek przetwarzają odpady chemiczne i przekształcają je w aminokwasy, które zwierzęta wykorzystują do utrzymania sprawnych mięśni.

Odkrycie wiąże się z potencjałem suplementowania probiotyków, które mogą pomóc nie tylko osobom starszym i niedożywionym z zanikiem mięśni, ale także pozwolić astronautom na przystosowanie się do warunków zerowej grawitacji.

NASA i inne agencje kosmiczne sfinansowały badania w nadziei na wprowadzenie astronautów w stan hibernacji w trakcie długich misji. Okazuje się, że w ten sposób można zwiększyć odporność na promieniowanie kosmiczne. 

- To ekscytujący czas dla badań nad hibernacją. Ludzie z wielu dziedzin chcą współpracować, by znaleźć odpowiedź na nurtujące pytania - przekonuje Carey.

Początkowo Frøbertowi trudno było uzyskać fundusze na pracę nad niedźwiedziami brunatnymi z powodu "głęboko zakorzenionego konserwatyzmu w środowisku badań medycznych". Ostatecznie jednak jego zespół współpracował zarówno z NASA, jak i Niemieckim Centrum Lotnictwa i Kosmonautyki.

Obecnie kardiolog poszukuje substancji chemicznej w celu opracowania nowego leku rozrzedzającego krew. Zależy mu na zmniejszeniu liczby niepożądanych skutków ubocznych niż w przypadku istniejących specyfików. Zespół twierdzi, że nowy lek może pojawić się w przeciągu 5-10 lat. 

- Musimy mieć trochę czasu na realizację tych szalonych projektów - wskazuje Frøbert.

Więcej ciekawych historii z całego świata w każdy piątek w Interii

---

Bądź na bieżąco i zostań jednym z 200 tys. obserwujących nasz fanpage - polub Interia Wydarzenia na Facebooku i komentuj tam nasze artykuły!

---

Artykuł przetłumaczony z "The Washington Post". Autor: Dino Grandoni

Tłumaczenie: Mateusz Kucharczyk

Tytuł i śródtytuły oraz skróty pochodzą od redakcji.

Więcej tekstów "Washington Post" możesz znaleźć w płatnej subskrypcji.

---