Az északi ürge különleges hibernációja forradalmasíthatja a sürgősségi ellátást

A BBC beszámolója szerint egyetlen más emlős sem képes túlélni olyan alacsony testhőmérsékletet, mint az északi ürge, amelynek különleges, téli álomhoz köthető folyamata új kezelési módokat inspirálhat a szívrohamok, stroke-ok és súlyos agysérülések gyógyításában. Augusztusban, ahogy a nyár a végéhez közeledik és a nappalok rövidülnek, a nőstény északi ürgék tudják, hogy eljött a hízás ideje. A kis, rézszínű rágcsáló a tundrán kutat táplálék után – füvek, sások és levelek után –, mielőtt visszavonulna üregébe, hogy mély téli álomba merüljön.

Körülbelül egy méterrel a föld alatt az állat szervezete lassított üzemmódba kapcsol. Mivel percenként csak néhány lélegzetvételt és szívverést produkál, könnyű lenne halottnak hinni. Ahogy a felette lévő talaj -20C (kb. -4F) hőmérsékletre fagy, az ürge testhőmérséklete drasztikusan zuhan. Megdöbbentő módon az agya 0C (kb. 32F), a hasürege -2C (kb. 28F), a hátsó végtagjai pedig akár -2,9C (kb. 27F) hőmérsékletre hűlnek – ez a legalacsonyabb hőmérséklet, amelyet valaha élő emlősnél regisztráltak. Nyolc hónapon át fekszik itt étel és víz nélkül, csak alkalmanként ébred fel, amíg a talaj fel nem melegszik, és ő vissza nem tér a felszínre.

Az északi ürgék a kanadai, alaszkai és szibériai zord teleket hibernációval vészelik át. Különlegességük a téli álom rendkívüli hossza és az a képesség, hogy ilyen alacsony testhőmérséklet mellett is életben maradnak. Ezek az extrém tulajdonságok tették őket a tudósok kedvelt kutatási alanyává, akik nemcsak tudományos kíváncsiságból, hanem az emberi gyógyászatban való hasznosítás reményében is vizsgálják őket.

Az emberi anyagcsere lassítása segíthetne az orvosoknak több időt nyerni a súlyos állapotok, például szívrohamok vagy stroke kezelésében, valamint jótékony hűtést idézhetne elő a létfontosságú szervek védelme érdekében. A távoli jövőben ez a kutatás akár az űrhajósok felfüggesztett animációs állapotba helyezését is lehetővé teheti a hosszú távú űrutazások során. „Ha valóban biztonságosan le tudnánk lassítani az anyagcserét hosszú időre, időt nyerhetnénk a kritikus betegségek kezelésére” – mondja Sarah Rice, az Alaszkai Egyetem hibernációval foglalkozó kutatója.

Bár a kutatás még korai szakaszban van, már most látszik, hogyan segíthet az állatvilág extrém túlélőinek tanulmányozása új stratégiákat kidolgozni az emberi egészség javítására. Cory Williams, a Colorado Állami Egyetem fiziológiai ökológusa szerint az állatok fiziológiája annyira eltérő, hogy ha ezt a tulajdonságot sikerülne hasznosítani és alkalmazni az embereken, annak valódi gyakorlati haszna lehetne.

Az Alaszkai Egyetem Fairbanks kutatói több mint 50 éve vizsgálják az északi ürgéket. A rágcsálóknak belső órájuk van, amely – a nappali fény hosszának változásával együtt – jelzi számukra a hibernáció kezdetét. A laboratóriumi körülmények között a kutatók sötét, hűtött helyiségekben utánozzák a természetes üregek viszonyait. Sarah Rice megjegyzi, hogy az állatok testhőmérséklete annyira alacsony, légzésük és szívverésük pedig annyira lassú, hogy néha nehéz megállapítani, élnek-e egyáltalán.

Kelly Drew kutatótársaival azt vizsgálja, mi váltja ki az anyagcsere lassulását. Az orvosok gyakran használnak jeget vagy gyógyszereket a szívrohamot vagy stroke-ot szenvedett betegek hűtésére, hogy megvédjék a szerveket az oxigénhiánytól. Ez a stratégia azonban nem mindig hatékony, mivel a test remegéssel próbál védekezni a hűlés ellen. Ha sikerülne az anyagcserét természetes módon lelassítani, a test nem küzdene ellene, ami hatékonyabb megoldást jelentene.

Több mint egy évtizede fedezték fel, hogy az adenozin – egy természetes molekula, amely az emberi agyban is felhalmozódik – kulcsszerepet játszik a hibernáció kiváltásában. Amikor a kutatók adenozin-szerű anyagot, például 6N-cyclohexyladenosine-t (CHA) juttattak az ürgék agyába, azok hibernációhoz hasonló állapotba kerültek. Meglepő módon a molekula hasonló hatást váltott ki patkányoknál is, annak ellenére, hogy ez a faj természetes körülmények között nem hibernál.

Domenico Tupone neurofiziológus szerint ez a kísérlet bizonyítja, hogy lehetséges a hibernáció kiváltása olyan állatoknál is, amelyek ezt természetes módon nem teszik. Azonban az emberi alkalmazás még várat magára, mivel az agyba történő közvetlen injekció túl invazív lenne, a véráramba juttatott adenozin pedig veszélyes mellékhatásokkal járhat. Tupone jelenleg egy másik stratégiát vizsgál: az agyban található idegsejtek egy csoportjának kémiai blokkolását, amely a testhőmérséklet szabályozásáért felelős.

Tupone jelenleg együttműködik Drew-val annak kiderítésére, hogy ez az alternatív hőmérséklet-szabályozó áramkör felelős-e az északi ürgék hibernációjáért. A kutatás olyan gyógyszerek kifejlesztését alapozhatja meg, amelyek blokkolják a felelős idegsejteket. Tupone szerint, ha ez sikerül, akkor terápiás célból szabályozott hibernációhoz hasonló állapotot hozhatnak létre az emberekben is.

Bár még nincs bizonyíték arra, hogy ez az alternatív hőmérséklet-szabályozó áramkör létezik-e az emberekben, a hipotermia túlélésének ritka esetei bizakodásra adnak okot. Több mint 10 éve egy férfi túlélte a súlyos hipotermiát, miután 0,6 méteres hóban esett össze. Amikor megtalálták, testhőmérséklete mindössze 18C (kb. 64F) volt, mégis életben maradt. Mark Roth biokémikus szerint lehetséges, hogy a hibernáló és nem hibernáló fajok között nincs akkora különbség, mint gondolnánk, és az emberi szervezetben is ott rejlik a képesség, csak kevésbé nyilvánvaló.

A kutatók emellett az északi ürgék sérülésekkel szembeni ellenálló képességét is vizsgálják, különösen az iszkémiás-reperfúziós károsodást, amely a szívroham utáni oxigénhiányos állapotot követi. Egy 2020-as tanulmány kimutatta, hogy az ürgék vérében a hibernáció alatt jelentősen megemelkedik a jodid szintje, ami védelmet nyújthat a szöveteknek. A jövőben ez a felfedezés segíthet a szívrohamot szenvedett betegek kezelésében, valamint az izomsorvadás megelőzésében is, ami hosszú távú ágyhoz kötöttség esetén jelenthet megoldást.

A 2022-es fázis 2 klinikai vizsgálat során az orvosok jodidtartalmú gyógyszert adtak be olyan betegeknek, akik súlyos szívroham után angioplasztikai kezelésen estek át. A placebót kapó betegekhez képest a jodiddal kezelt pácienseknél kevesebb szívkárosodásra utaló jel mutatkozott, bár a kutatók megjegyezték, hogy a hatékonyság igazolásához nagyobb létszámú vizsgálatra van szükség.

Sarah Rice jelenleg azt próbálja megérteni, hogyan képesek az északi ürgék megőrizni izomtömegüket a hibernáció során. Ez a tudás a jövőben segíthet olyan kezelések kifejlesztésében, amelyek megelőzik az izomvesztést a hosszú ideig ágyhoz kötött betegeknél. Williams pedig azt vizsgálja, hogyan váltanak az ürgék a hibernáció előtti falánkságról a teljes étvágytalanságra, ami segíthet az étvágyat szabályozó neurológiai folyamatok feltérképezésében.