Jaroslav Slašťan

Prebiehajúci vedecký výskum fyziológie medveďa má za cieľ rozlúštiť mechanizmy adaptácie zimujúcich medveďov. Vedci dúfajú, že odpovede, ktoré počas výskumu získali, sa im podarí aplikovať v&nbsp;humánnej medicíne. Lekári budú využívať výsledky tohto výskumu na zmiernenie zdravotných ťažkosti, pooperačných komplikácií, zlepšovanie procesu rehabilitácie a&nbsp;urýchlenie rekonvalescencie, ale aj pri liečbe hypertenzie, obezity, v&nbsp;prevencii infarktu myokardu a&nbsp;zvýšení pravdepodobnosti úspechu transplantácie srdca.

Ako schopnosť prispôsobiť sa nedostatku potravy a&nbsp;drsným klimatickým podmienkam počas zimy sa pri medveďoch hnedých vyvinula pozoruhodná fyziologická adaptácia. Je ňou hibernácia, ktorá môže trvať päť až sedem mesiacov. Počas zimného spánku medveď zaujme polohu s&nbsp;čo najmenšou plochou tela, čím sa minimalizuje výdaj telesnej teploty, teda aj spotreba zásobných látok. Odovzdávanie tepla do prostredia závisí od veľkosti povrchu jeho tela, veľkosti teplotného rozdielu medzi telom medveďa a&nbsp;prostredím a&nbsp;od veľkosti tepelnej izolácie, to znamená od hrúbky podkožného tuku a&nbsp;hustoty srsti. Počas tohto špeciálneho režimu medveď neprijíma tekutiny a&nbsp;potravu, nevylučuje moč ani trus a&nbsp;je len minimálne aktívny.

Teplota telesného jadra dospelých jedincov medveďa hnedého je 36 až 38,5&nbsp;°C. Najnižšie hodnoty namerali počas zimného spánku, a&nbsp;to v&nbsp;rozsahu od 33,1 do 33,3&nbsp;°C. Pri zdravom jedincovi teplota v&nbsp;priebehu dňa mierne kolíše, pred spánkom a&nbsp;po ňom je najnižšia a&nbsp;počas fyzickej námahy sa mierne zvyšuje. Normálna dychová frekvencia medveďa hnedého je 15 až 30 dychov za minútu. Vyššie hodnoty namerali v&nbsp;horúcom počasí a&nbsp;pri vysokej fyzickej aktivite. Počas zimného spánku výrazne klesá aj dychová frekvencia, až na jeden dych za minútu. V&nbsp;záujme úspory energie sa spotreba kyslíka pri spiacich medveďoch zníži približne na 25 percent aktívneho stavu, čomu sa následne prispôsobí ich kardiovaskulárny systém.

Pokračovanie na ďalšej strane...

Niekoľko rokov prebiehal v&nbsp;Škandinávii výskumný projekt, ktorý financovala Švédska agentúra na ochranu životného prostredia, nórske Riaditeľstvo pre správu prírody, Švédske združenie pre lov a&nbsp;chov divej zveri, nórska Rada pre výskum, Rakúsky vedecký fond a&nbsp;výskumné projekty Nordforsk a&nbsp;Lundbeck Foundation.

„Porovnávali sme mechanické prejavy činnosti srdca, fyziologické vlastnosti srdca a&nbsp;jeho objemové parametre pri trinástich, najskôr aktívnych a&nbsp;neskôr hibernujúcich medveďoch. V&nbsp;rámci výskumu sme anestézovali štyri samce a&nbsp;deväť samíc. Po znehybnení sme pri nich vykonali komplexnú echokardiografiu vrátane dopplerovskej ultrasonografie. Všetky systolické a&nbsp;diastolické merania ľavej srdcovej komory počas hibernácie boli nižšie než v&nbsp;letných mesiacoch. V&nbsp;koronárnych artériách a&nbsp;aortálnych oblúkoch medveďov sa nezistili žiadne aterosklerotické histologické zmeny, čo naznačuje aterosklerotickú rezistenciu,“ hovorí Peter Godsk Jørgensen z&nbsp;Kodanskej univerzity.

Anestézia umožnila vedcom preskúmať srdce medveďa a&nbsp;získať tak spoľahlivé spektrálne a&nbsp;tkanivové merania. Všetky medvede označili GPS obojkami a&nbsp;VHF vysielačmi, čo neskôr umožnilo lokalizovať medvede počas všetkých ročných období, teda aj hibernujúce jedince v&nbsp;brlohoch. „Echokardiografiu sme vykonali priamo v&nbsp;teréne na medveďoch v&nbsp;polohe ležmo. Štúdiu schválil Švédsky etický výbor pre výskum zvierat a&nbsp;všetky postupy boli vykonané v&nbsp;súlade s&nbsp;platnými zákonmi a&nbsp;predpismi,“ hovorí P.&nbsp;G.&nbsp;Jørgensen.

Ďalším cieľom odborníkov je nájsť gény, ktoré pri medveďoch zimný spánok spúšťajú a&nbsp;umožňujú. Práve tie by mohli poslúžiť ako ochrana tkaniva a&nbsp;buniek v&nbsp;prípade, že človek upadne do bezvedomia. Rýchle zníženie metabolických potrieb ľudí, ktorých postihla ischemická choroba srdca či náhla cievna mozgová príhoda, by tak pomohlo stabilizovať ich stav a&nbsp;zachrániť ich život.

Ak sa ľudské srdce zastaví na viac ako štyri sekundy, človek stráca vedomie a&nbsp;potrebuje resuscitáciu. Srdce medveďa sa počas hibernácie zastaví aj na štrnásť sekúnd a&nbsp;tento „výpadok“ nespôsobí žiadne fyziologické zmeny. Rozsah frekvencie srdcovej činnosti medveďa hnedého možno zaradiť do škály od 40 do 90 úderov za minútu. Priemerná srdcová frekvencia dospelých jedincov mimo hibernácie je 71 úderov za minútu (v&nbsp;spánku 46 a&nbsp;počas aktivity 90). V&nbsp;niektorých prípadoch môže dosiahnuť až hodnotu 129 úderov za minútu, zvyšuje ju nervozita, vzrušenie, stres a&nbsp;psychický diskomfort, dehydratácia, nadmerné fyzické zaťaženie, ako je beh, súboj alebo lov.

Profesor z&nbsp;univerzity v&nbsp;Minnesote Paul Iaizzo už niekoľko desaťročí študuje zimujúce medvede. Tvrdí, že keby bol človek hospitalizovaný na jednotke intenzívnej starostlivosti viac týždňov, mohol by stratiť 30 až 40 percent svalovej hmoty. Spolu s&nbsp;doktorom Timom Laskom, viceprezidentom pre vývoj lekárskych prístrojov spoločnosti Medtronic, sa rozhodli podrobne pozrieť na činnosť medvedieho srdca. Dospelej samici implantovali monitor srdca, ktorý zaznamenáva srdcovú frekvenciu a&nbsp;celkovú aktivitu.

Vedci ešte nerozumejú všetkému, čo sa deje v&nbsp;tele medveďa počas zimného spánku, ale P.&nbsp;Iaizzo je presvedčený, že možnosť priviesť kriticky chorých pacientov do rovnakého stavu, teda do dlhodobého spánku, im môže v&nbsp;budúcnosti zachrániť život. „Pacienti na jednotkách intenzívnej starostlivosti niekedy stratia toľko svalovej hmoty, že už nemôžu dýchať sami a&nbsp;treba im dať ventilátor. Navyše strata svalovej hmoty môže viesť k&nbsp;poškodeniu orgánov. Je to obrovská záťaž pre ľudský organizmus a&nbsp;zvýšené náklady na zdravotnú starostlivosť. Sme presvedčení, že zistenia z&nbsp;výskumu sa budú dať použiť v&nbsp;kritických situáciách pri záchrane ľudských životov,“ uviedol.

Rozpätie krvného tlaku zdravých jedincov medveďa hnedého je 110 až 170 mmHg pre systolický tlak a 70 až 110 mmHg pre diastolický tlak. Recenzovaný vedecký časopis Life Science, ktorý sa venuje výskumu molekulárnych, bunkových a fyziologických mechanizmov, tvrdí, že neexistuje žiadna priama korelácia medzi pulzom (počtom úderov srdca za minútu) a krvným tlakom (hodnota tlaku krvi nameraná na stenách tepien).

Počas hibernácie sa krvný tlak znižuje len nepatrne, ale srdcová frekvencia sa zníži výrazne, klesá približne na osem až dvanásť úderov za minútu. Výskum publikovaný v časopise Physiological and Biochemical Zoology ilustruje komplexnú sériu zmien, ktoré sa vyskytujú v srdciach medveďov pri hibernácii. Keby sa ľudské srdce takto spomaľovalo, malo by to fatálne následky. U človeka by tlak zvýšený následkom zníženej frekvencie spôsobil roztiahnutie komôr. Takto roztiahnutý sval by bol slabší a menej účinný, čo by nakoniec viedlo k zlyhaniu srdca.

Keby bol človek počas dlhšieho obdobia fyzicky neaktívny, hrozili by mu kardiovaskulárne ochorenia, poruchy koagulácie (zrážania krvi), dysfunkcia obličiek, trombóza, ateroskleróza (zhrubnutie a&nbsp;tuhosť tepien), sarkopénia (úbytok svalovej hmoty) a&nbsp;následkom vyplavovania kalcia z&nbsp;kostí by bol vystavený osteoporóze. Medveďom takéto riziko nehrozí. Napriek extrémnemu fungovaniu zostáva organizmus medveďa bez akýchkoľvek patofyziologických stavov spojených s&nbsp;dlhotrvajúcou fyzickou nečinnosťou.

Počas zimného spánku nestráca svalovú hmotu, nevykazuje žiadnu stratu geometrie kortikálnej kosti a&nbsp;mechanických vlastností kostry a&nbsp;nejaví známky poškodenia orgánov. Na rozdiel od pravých zimných spáčov, ktorí sa počas zimného spánku opakovane zobúdzajú a&nbsp;musia byť aktívni vždy po niekoľkých dňoch, medveď môže spať nepretržite týždne či mesiace bez príjmu potravy, tekutín a&nbsp;potreby vylučovať moč a&nbsp;trus. Močovina sa v&nbsp;jeho tele štiepi a&nbsp;dusík, ktorý pri tomto procese vzniká, slúži na tvorbu bielkovín. Dochádza tak k&nbsp;akejsi recyklácii produktov látkového metabolizmu.

Hibernácia je oveľa komplikovanejší mechanizmus, než si vedci doteraz mysleli. Prebúdzanie zo zimného spánku sa uskutočňuje spontánne alebo pod vplyvom vonkajších podnetov. Napriek tomu, že sa činnosť srdca počas prebúdzania podstatne zvýši, v&nbsp;jeho aktivite sa neobjavujú žiadne abnormality. Pri zobúdzaní zo spánku je pre medveďa dôležité, aby sa čo najrýchlejšie zohrial. Čím je jeho hmotnosť menšia, tým rýchlejšie sa zohreje. Čím nižšia je telesná teplota medveďa a&nbsp;teplota prostredia, tým dlhšie mu trvá zahriatie.

Staršia literatúra uvádza, že prebúdzanie zo zimného spánku prebieha rýchlejšie než zaspávanie. Profesor Raimo Hissa, ktorý sa takisto mnoho rokov venuje štúdiu zimného spánku medveďov, však tvrdí, že prebudenie, teda dosiahnutie stavu, keď sa metabolizmus medveďa vráti na normálne hodnoty, trvá dva až tri týždne. „Je celkom možné, že keď človek na jar stretne medveďa, ten je ešte v&nbsp;polospánku,“ tvrdí fínsky profesor.