پژوهشگران علوم پزشکی در کلاس درس خرسها
بدن یک خرس پس از ماهها خواب زمستانی همچنان سلامت است. یک فرایند بازیافت بینقص در زنجیرهی سوختوساز بدن این حیوانات، چنین امکانی را برای آنها فراهم میکند. آیا کلید درمان برخی از بیماریهای انسانی در بدن خرسهاست؟
سرما، بارندگی، گلولای، آسمان مهگرفته و تاریک؛ تصاویری از زمستان که برای بسیاری چندان مطلوب نیستند. برخی حتی ترجیح میدهند ماههای زمستانی را همچون خرسها در خواب بگذرانند.
خرسها میتوانند تا ۷ ماه در خواب زمستانی بمانند. این حیوانات در این مدت بدن خود را به شکل یک گوی جمع میکنند، سرعت گردش خون و ضربان قلبشان به حداقل لازم کاهش پیدا میکند، انرژی مورد نیاز را از چربیهای اندوخته در فصل گرما تأمین میکنند و تولید ادرار و مدفوع در بدنشان متوقف میشود.
عضلات بدن یک انسان پس از خوابی چنین درازمدت کارایی خود را از دست میدهند و از حجمشان به شدت کاسته میشود. بیمارانی که پس از یک دورهی درمان طولانی باند گچی از بدنشان برداشته میشود، این فرآیند را به خوبی میشناسند. زخم بستر مشکل دیگری است که بدن یک انسان پس از خوابیدن طولانی در حالتی ثابت به آن دچار میشود.
علاوه بر این، بدن انسان در خوابی درازمدت مسموم خواهد شد. آمونیاک و بیکربناتها که محصول هضم پروتئین در بدن هستند، توسط کبد و در نهایت کلیهها از طریق ادرار دفع میشوند. افزایش حجم این ترکیبات در خون (به ویژه آمونیاک) موجب مسمومیت میشود.
مرگ در اثر تشنگی مانع بزرگ دیگری برای انسانها بر سر راه یک خواب زمستانی چند ماهه است.
اما خرسها وقتی در بهار از خواب بیدار میشوند، هیچیک از این مشکلات را ندارند. آنها نه مسموم و نه از تشنگی تلف میشوند؛ نود درصد عضلات را هم همچنان بر اسکلت دارند. خرسها تنها چربی اندوخته از تغذیهی ماههای گرم را از دست دادهاند.
بازیافت ادرار
بدن این خرس قهوهای در مقایسه با خرسهای دیگر یکی از ضخیمترین لایههای چربی را میسازد
خرسها مشکلات یادشده را ندارند زیرا فرآیند سوختوساز بدنشان بسیار کارآمد عمل میکند: آمونیاک در بدن خرسهایی که به خواب زمستانی فرو رفتهاند، با ادرار دفع نمیشود. ترکیبات حاوی آمونیاک و بیکربناتها اصلا در اختیار کلیهها قرار نمیگیرند، بلکه بهطور مستقیم وارد خون میشوند.
ترکیباتی که این مواد را در خود دارند، در ادامه وارد بزاق و از آنجا به دستگاه گوارش رانده میشوند. باکتریهای موجود در معده بار دیگر ترکیبات یادشده را به آمونیاک و بیکربناتها تجزیه میکنند.
خرسها مشکل تشنگی را هم از دو راه حل میکنند: نخست اینکه کلیههای این حیوانات فرآیند تولید ادرار و در نتیجه دفع آب را متوقف میکنند. دوم اینکه خرسها در خواب زمستانی به شکل یک گوی در خود جمع میشوند و در پوستشان دم و بازدم میکنند. رطوبت دفعشده از راه تنفس در میان پشم بدن حیوان حبس و با دم بدن بازگردانده
میشود.
خرسها باقیماندهی آب مورد نیاز را هم از بافتهای چربی بدنشان تأمین میکنند.
کنترل از طریق هرمونها
ضربان قلب خرسها در هنگام خواب زمستانی را هورمونی به نام "Hibernation Induction Trigger (HIT)" تنظیم میکند. این هورمون تعداد ضربان قلب این حیوانات را به حدود نیمی از ضربان این اندام در ماههای گرم سال فرو میکاهد. "HIT" علاوه بر این اشتهای حیوان را از بین میبرد.
ترشح این آنزیم علاوه بر کاهش ضربان قلب، آهنگ تنفس را هم کند میکند. با کاهش تعداد تنفس، میزان دیاکسید کربن دفعشده از طریق بازدم کاهش مییابد. بدین ترتیب پهاش (PH) خون اسیدی میشود و در نتیجه فعالیت بافتهای چربی قهوهای کاهش مییابد. روندی که از دمای بدن خرسها در خواب زمستانی میکاهد. بافت چربی قهوهای در ترکیب با اسیدهای چرب حرارت تولید میکند.
پهاش اسیدی علاوه بر کاهش دمای بدن، کارایی آنزیمهای "فسفوفروکتیناز" را هم تحت تأثیر قرار میدهد. این آنزیمها هیدروکربنهای خاصی را در خون از بین میبرند. وقتی پهاش در هنگام خواب زمستانی کاهش مییابد (اسیدی میشود)، این آنزیمها از بین میروند و هیدروکربن کمتری مصرف میشود.
یک خرس کمی پیش از فرورفتن به خواب زمستانی
وظیفهی دیگر فسفوفروکتینازها در بدن خرسها ایجاد لرزش است. وقتی این حیوان از خواب زمستانی بیدار میشود، تعداد تنفس در هر دقیقه افزایش مییابد، با بازدم بیشتر دیاکسید کربن بیشتری دفع میشود.
این فرآیند محیط خون را قلیایی میکند (پهاش افزایش مییابد) و در نتیجه زنجیرهی بالا برعکس میشود. فسفوفروکتیناز بیشتر در خون به لرزش بدن حیوان منتهی میشود؛ واکنشی که به گرمشدن سریعتر بدن پس از خوابی طولانی کمک میکند.
رسیدن دمای بدن خرسها به حدی طبیعی ممکن است تا یک ساعت طول بکشد.
آنچه انسان از خرس میآموزد
ویژگیهای متابولیسم خرسها برای پزشکان هم بسیار جالب است. محققان بیش از همه به دنبال پاسخ این پرسش هستند که چه فرآیندی در خون خرسهای خوابیده از تخریب قشاء سلولی و از بین رفتن عضلات پیشگیری میکند؟
خرسها از قرار در مقابل پوکی استخوان هم مقاومت ویژهای دارد. بدن این حیوانات در هنگام خواب زمستانی هم ساخت سلولهای استخوانی را متوقف نمیکند.
کشف هورمون "HIT" در بدن خرسها محققان را به فکر استفاده از آن در عرصهی پزشکی انسانی انداخت. پژوهشگران امیدوارند با استفاده از این هورمون ماندگاری اعضای پیوندی را در فاصلهی جدا کردن از یک بدن تا پیوند به بدنی دیگر افزایش دهند.
خواب زمستانی خرسها میتواند کمک بزرگی هم برای بخش اورژانس و مراقبتهای ویژهی بیمارستانها باشد. به عنوان مثال شاید بتوان آسیبدیدگان را در طول انتقال به واحدهای درمانی به خواب زمستانی فرو برد و از گردش خونشان کاست.
مؤسسات فضانوردی اروپا (ESA) و آمریکای شمالی (NASA) هم به فکر این افتادهاند که فضانوردان را در سفرهای طولانی، مثلا پرواز به مریخ (بهرام)، به خواب زمستانی فرو ببرند.
