Mądry niedźwiedź zdrowo śpi

Mokro, zimno i ciemno – trudno czuć się dobrze w takich warunkach. Niejeden człowiek najchętniej przespałby całą zimę, jak niedźwiedź. Misie potrafią spać, czy raczej drzemać, do siedmiu miesięcy. W tym czasie do minimum obniżają krążenie i puls, zwijają się w kłębek żyjąc w tym czasie z rezerw tłuszczu zgromadzonych latem i jesienią, i nie oddają ani moczu, ani kału.

Gdyby człowiek spał tak długo, jego mięśnie by zwiotczały i zaczęły zanikać. Widać to choćby przy skomplikowanych złamaniach, kiedy złamana kończyna długo musi tkwić w gipsie. Po jego zdjęciu mięśnie są kompletnie zwiotczałe. Śpiący tak długo człowiek cierpiałby też na odleżyny, częste podczas długotrwałego unieruchomienia chorego.

I wreszcie – człowiek by się zatruł. Nasz organizm produkuje w procesie trawienia białek m.in. amoniak, w normalnych warunkach przekształcany przez wątrobę w mocznik i wydalany. Jeżeli amoniak i inne produkty uboczne trawienia nie byłyby wydalone, przedostałyby się do krwi i doprowadziły do zatrucia organizmu. Poza tym, gdyby człowiek tak długo nie pił, nastąpiłaby dehydratacja, czyli niebezpieczne odwodnienie organizmu.

Zaskakujące, że niedźwiedzi wszystko to nie dotyczy. Kiedy budzą się wiosną, są w znakomitej formie. Ani nie są zatrute, ani odwodnione, przez wszystkie miesiące snu zatrzymują 90 procent mięśni, a gubią tylko zgromadzony latem i jesienią tłuszcz.

Recycling mocznika

Tajemnica niedźwiedzi polega na przestawieniu się ich organizmu na wysoce ekonomiczny system recyclingu: podczas snu zimowego mocznik nie zostaje wydalony z organizmu. Wątroba nie przekazuje go do nerek, tylko posyła bezpośrednio do krwi, z którą wędruje do śliny połykanej następnie przez niedźwiedzia. W żołądku bakterie rozkładają go produkując nietoksyczną kreatynę, którą z kolei metabolizują dalej odbudowując w ten sposób mięśnie.

Dehydratacji niedźwiedź unika z jednej strony dzięki temu, że nerki przestają produkować mocz, z drugiej, że zwija się w kłębek i oddycha w swoją sierść. Większość wydychanej wilgości zostaje więc w sierści, oddychając niedźwiedź wdycha ją z powrotem. Jeżeli potrzebuje ekstra porcji wilgoci, czerpie ją ze swoich rezerw tłuszczu.

Sterowanie hormonalne

Nakaz udania się na zimowy spoczynek wysyła niedźwiedziowi specjalny hormon zwany Hibernation Induction Trigger (HIT), substancja wchodząca w skład krwi zwierząt zapadających w stan hibernacji. HIT powoduje obniżenie pracy serca. Puls spada mniej więcej do połowy normalnego poziomu.

Hormon ten hamuje też apetyt i obniża temperaturę ciała niedźwiedzia. Spowolnienie oddechu sprawia, że niedźwiedź oddycha płytko, wydala więc mniej dwutlenku węgla. Zmienia się odczyn pH, krew staje bardziej kwaśna. Dzięki temu obniża z kolei swoją aktywność brązowa tkanka tłuszczowa, której zadaniem jest pochłanianie energii generującej w ciele ciepło.

Wartość pH wpływa też na funkcje tzw. fotofruktokiz (PFK), enzymów sterujących rozkładem pewnych węglowodanów. Kiedy w procesie hibernacji obniża się wartość pH, rozkładają się PFK odpowiedzialne też np. za drżenie ciała. Kiedy niedźwiedź się budzi, podwyższa się częstotliwość oddechu. Niedźwiedź wydycha więcej dwutlenku węgla, przez co rośnie wartość pH i liczba PFK. Niedźwiedź zaczyna się trząść, co z kolei sprawia, że zaczyna rozgrzewać się ciało. Mniej więcej po godzinie ciało osiąga normalną temperaturę.

Korzyści dla człowieka?

Te szczególne właściwości metabolizy niedźwiedzi są interesujące też dla naukowców. Badaczy nurtuje zwłaszcza pytanie, jakie mechanizmy w krwi śpiącego niedźwiedzia powodują, że nie zanika jego tkanka mięśniowa.

Niedźwiedzie wydają się też odporne na osteoporozę. Podczas snu zimowego wręcz przybywa im masy kości. Odkrycie hormonu HIT zainspirowało naukowców do zastosowania go także w medycynie. Mają nadzieję, że użycie tego hormonu w organach do transplantacji i wprawienie ich niejako w stan uśpienia, o wiele godzin przedłuży możliwości ich transportu. Inną możliwością byłoby wprawienie w stan hibernacji, także na czas transportu, osób ciężko chorych.

Bliższa realizacji wydaje się szansa wprawienia w stan hibernacji astronautów wysyłanych w długie podróże kosmiczne. Jeszcze do niedawna możliwość ta istniała tylko w książkach science fiction. Dziś nie została wprawdzie jeszcze zastosowana w praktyce, ale dzięki niedźwiedziom staje się coraz bliższa urzeczywistnienia.

Fabian Schmidt / Elżbieta Stasik
red. odp.: Andrzej Pawlak