Ultrazvukové signály vysílané do mozku hlodavců je uvádějí do stavu podobného letargii nebo hibernaci. Vědci věří, že tato technika by jednoho dne mohla pomoci zachránit kriticky nemocné nebo zraněné lidi. Využít jej budou moci i astronauti na dlouhých vesmírných letech.
Nová metoda zahrnuje bombardování oblasti v mozku ultrazvukem, který je zodpovědný mimo jiné za pro kontrolu metabolismu a teploty. Při studiích na myších se vědcům podařilo snížit jejich průměrnou tělesnou teplotu až o 3,5 stupně Celsia. Zároveň bylo u hlodavců pozorováno snížení srdeční frekvence a snížení spotřeby kyslíku.
Výzkum poskytuje vodítka, jak bezpečně a neinvazivně navodit u lidí stav podobný hibernaci nebo strnulosti. Vědci svá zjištění zveřejnili v časopise Nature Metabolism .
Zvyšte šance těžce nemocných
Nová technika by mohla být použita v medicíně, zejména u život ohrožujících stavů, jako je mrtvice a infarkt. „Vyvolání stavu připomínajícího letargii může prodloužit dobu potřebnou k zahájení léčby a zvýšit šance pacientů na přežití,“ vysvětluje hlavní autor studie Prof. Hong Chen z Washingtonské univerzity v St. Louis.
Příroda zná mnoho případů hibernace. Někteří savci, ptáci, hmyz, obojživelníci a ryby mohou šetřit energii v situacích, kdy je nedostatek potravy nebo je teplota příliš nízká. Dostávají se do dočasného stavu, během kterého je jejich metabolismus drasticky snížen. V tomto stavu zvířatům klesá tělesná teplota a srdeční frekvence a krev teče pomaleji. Srdce může bít jen párkrát za minutu a nadechnout se jednou za minutu. Výrazně klesá i mozková aktivita.
Hluboké fyziologické změny spojené s hibernací a podobnými stavy snižují množství energie, kterou zvířata potřebují k přežití. Z tohoto důvodu vědci dlouho chtěli zjistit, zda lze do podobného stavu uvést i člověka. To by se mohlo týkat vážně zraněných lidí nebo astronautů na dlouhých vesmírných letech.
Hibernujte myši pomocí ultrazvuku
První zmínky o potenciální lékařské prospěšnosti hypotermie, tedy snížení tělesné teploty, pocházejí ze starověkého Egypta. Popsal to i Napoleonův hlavní chirurg baron de Lerrey. Všiml si, že lidé umírají rychleji v horku než v mrazu. V současné době používají chirurgové hypotermii ke zvýšení přežití pacientů během operací srdce a mozku.
Lidé však nejsou přirozeně vybaveni mechanismy, které navozují stav letargie nebo hibernace. I když, jak vědci před třemi lety naznačovali, naši předci mohli mít v určité fázi svého vývoje takovou schopnost (více v textu: Dokázali se raní lidé vyrovnat s krutými zimami díky zimnímu spánku? ). V současné době však takové možnosti nemáme, takže není známo, zda lze tento postup bezpečně použít.
Aby to vědci otestovali, vytvořili speciální „klobouk“ vyzařující ultrazvuk a nasadili ho na hlavy myší. Zařízení vyslalo vlny do části mozku zvané preoptická oblast (latinsky: area preoptica ). Toto je oblast hypotalamu, která řídí tělesnou teplotu, spánek a u mnoha zvířat aktivuje hibernaci nebo strnulost.
Když byly myši vystaveny ultrazvuku, okamžitě vstoupily do stavu podobného hibernaci. Jejich tělesná teplota, srdeční frekvence a spotřeba kyslíku drasticky klesly. Testovaná zvířata také začala být letargická a jedla podstatně méně.
Pomocí ultrazvuku byli vědci schopni udržet myši v tomto stavu až 24 hodin, aniž by pozorovali jakékoli negativní známky jejich zdraví. Po vypnutí zařízení vyzařujícího ultrazvukové vlny se tělesná teplota a úroveň aktivity myší vrátily do normálu za méně než 90 minut.
Po zopakování experimentu, tentokrát na krysách, si vědci všimli, že zařízení také snížilo jejich tělesnou teplotu, ale o 2 stupně Celsia. Podle autorů studie to dokazuje, že „čepice“ vyzařující ultrazvuk může fungovat i na savce, kteří se do podobných stavů přirozeně nedostanou.
Zmatek ohledně hibernace
Vědci zdůrazňují, že k úspěšné aplikaci jejich vynálezu na lidech je nutný další výzkum. „Dokázali bychom si představit, že astronauti nosí zařízení podobné helmě, které je navrženo tak, aby posílalo ultrazvuk do oblasti hypotalamu, aby vyvolalo stav podobný letargii,“ říká prof. Chen.
Existuje však řada překážek, které musí vědci překonat, než budou moci podobná zařízení používat.
Jedním z nich je fakt, že ultrazvuková „čepice“ způsobila změny pouze v mozku testovaných hlodavců. Mezitím je hibernace, která se u zvířat přirozeně vyskytuje, doprovázena také změnami na hormonální a molekulární úrovni. Tyto procesy ještě nejsou plně pochopeny. Není znám ani vliv prodloužené hibernace na mozek. Některé studie naznačují, že letargická zvířata mohou ztratit paměť.
Bez zodpovězení základních otázek o hibernaci nebude celý postup na člověka použitelný.