Jak zasnąć w kosmosie

Gdy mowa o hibernacji człowieka, dotyczy to wielomiesięcznego letargu podobnego do tego, w jaki zapada na przykład niedźwiedź karpacki czy amerykański grizzly. Gdy zapada on w sen zimowy, nie defekuje, nie oddaje moczu, rytm jego serca spowalnia, zawartość azotu we krwi znacznie wzrasta, a zwierzę staje się odporne na insulinę – pokazują najnowsze badania prowadzone przez zespół z Bear Centre Uniwersytetu Stanowego w Waszyngtonie, którym kierował dr Charles Robbins.

Badacze pobierali próbki z wątroby, tkanki tłuszczowej i mięśniowej sześciu osobników grizzly (w niewoli), trzy razy w ciągu roku. Mieli nadzieję na znalezienie fizjologicznego starteru, na przykład genu, który można by wyizolować i wstrzyknąć zwierzętom, które nie hibernują.

Jak uśpić załogę w kapsułach

Okazało się, że podczas hibernacji zmianie ulega jedynie tkanka tłuszczowa, natomiast komórki mięśniowe pozostają aktywne do czasu, aż zabraknie tkanki tłuszczowej, co siłą rzeczy następuje wiosną.

Badaczy zaskoczyło także to, że tłuszcz niedźwiedzia nie zawiera jednego typu genu umożliwiającego hibernację, lecz „ogromną liczbę różnych genów" modyfikujących swój poziom ekspresji w ciągu roku.

Jest to istotna informacja, ponieważ daje nadzieję na to, że pewnego dnia można będzie manipulować komórkami człowieka, aby wprowadzić go w stan hibernacji, i w ten sposób ułatwić podróż kosmiczną. Ale to dopiero w przyszłości. Ekspedycja na Marsa i z powrotem zajmie nieco mniej niż trzy lata. Hibernacja umożliwiłaby zaoszczędzenie żywności, wody, powietrza i medykamentów, jakich potrzebują astronauci.

Filmy science fiction ukazują często pasażerów statku kosmicznego układających się w kapsułach przeznaczonych do hibernacji podczas długiej podróży. Europejska Agencja Kosmiczna podąża w tym kierunku, powołała zespół Concurrent Design Facility w Noordwijk w Holandii prowadzący prace studyjne.

– Zastanawiamy się nad architekturą statku, jego logistyką, zużyciem energii, ochroną przed promieniowaniem. W hipotetycznym statku kosmonauta będzie miał kapsułę z indywidualnym oprogramowaniem termicznym i wentylacją utrzymującą odpowiednią cyrkulację powietrza, temperaturę i wilgotność. Pozostaje tylko znaleźć sposób na uśpienie załogi – wyjaśnia Robin Biesbroek.

Hibernacja umożliwiłaby również opracowanie nowych terapii medycznych – wyjaśnia uczestniczący w badaniach prof. Heiko Jansen.

Melatonina prosto od wiewiórek

Grizzly czy niedźwiedzie karpackie nie są jedynymi zwierzętami zaprzestającymi aktywności w okresie zimowym. Badając fizjologię wiewiórek zapadających w zimowy sen prof. Matt Andrews z University of Nebraska w Lincoln zdołał opracować terapię przeciw szokowi krwotocznemu. Wiewiórki korzystają z melatoniny, silnego antyoksydantu (grupa związków chemicznych, które występując w małych stężeniach wstrzymują lub opóźniają proces utleniania tej substancji), aby chronić swoje komórki podczas hibernacji.

Zespół prof. Andrewsa posłużył się tym odkryciem do sporządzenia koktajlu melatoniny i ketonów (ciała ketonowe to związki chemiczne stanowiące pośredni metabolit tłuszczów, obecne w moczu oznaczają, że organizm zużywa tłuszcz do produkowania energii, zamiast wykorzystywać do tego celu glukozę, przyczyną takiego stanu jest niedobór insuliny koniecznej do procesu przemiany glukozy w energię). Koktajl ten wstrzykiwany jest osobom znajdującym się w stanie szoku krwotocznego, aby zredukować szkody w tkankach, gdy ponownie pojawi się w nich krew.

Mechanizm hibernacji mógłby znaleźć zastosowanie także podczas przeszczepiania organów – na przykład nerki czy wątroby – aby przechowywać je przed operacją przez dłuższy czas niż do tej pory. Dziś mogą być one czekać na przeszczep do 24 godzin w specjalnym chłodnym roztworze. Serce i płuca można w ten sposób przechowywać jedynie cztery do sześciu godzin.

Kosmos

Pozostało 80% artykułu