Žmonijos svajonė apie ilgesnį, sveikesnį gyvenimą skatina mokslininkus ieškoti naujų būdų, kaip sulėtinti senėjimo procesus. Viena iš intriguojančių idėjų – išnaudoti gamtoje jau egzistuojantį reiškinį: žiemos miegą.
Kai kurie gyvūnai geba pereiti į gilaus miego būseną, kurios metu jų organizmo veikla smarkiai sulėtėja. Šis gebėjimas leidžia jiems išgyventi ekstremaliomis sąlygomis ir, kaip rodo tyrimai, netgi gali pristabdyti senėjimą.
Taigi, ar įmanoma šį reiškinį pritaikyti žmonėms? Būtent į šį klausimą atsakymo ieško mokslininkai, siekdami perkelti žiemos miegą iš laukinės gamtos į moderniąją mediciną.
Mokslininkai turi didelių užmojų
Yaohengas (Mackas) Yangas įsivaizduoja ateitį, kurioje žmonės galės gyventi ilgai ir sveikai, peržengdami dabartines žmogaus gyvenimo trukmės ribas.
Fokusuoto ultragarso, skirto smegenų stimuliacijai, ekspertas Yangas neseniai prisijungė prie Alfredo E. Manno biomedicinos inžinerijos katedros kaip docentas. Jo laboratorijos mokslinių tyrimų tikslas – suprasti senėjimo procesą iš sisteminės perspektyvos. Yangas ypač domisi smegenų vaidmeniu kontroliuojant mūsų senėjimą.
„Norime išsiaiškinti, ar galime sukurti kokias nors strategijas, galinčias sulėtinti senėjimo procesą, o ne tik konkrečią su senėjimu susijusią ligą, pvz., norime sulėtinti visą senėjimo procesą“, – sakė Yangas.
Yango nuomone, raktas į žmogaus ilgaamžiškumo paslapties atskleidimą galėtų būti raktas į išgyvenimo būdą, kuris yra labiau paplitęs gyvūnų karalystėje: žiemos miegą.
Nemaža dalis gyvūnų – nuo lokių iki suopių, varlių ir salamandrų – geba pereiti į gilaus miego būseną, kartais net keliems mėnesiams, kad galėtų taupyti energiją ir išgyventi atšiauriomis sąlygomis, kai trūksta maisto.
Žiemos miego metu sulėtėja gyvūno medžiagų apykaita, širdies ritmas ir kvėpavimas, o kūno temperatūra sumažėja, kad būtų taupoma energija.
Vis dėlto šiuo metu žiemos miegas nėra žmonėms būdingas reiškinys. Kol kas tai tik mokslinės fantastikos sritis, pavyzdžiui, filmuose apie ateivius, kuriuose astronautai pereina į dirbtinę gilaus miego būseną dirbtinę, kad galėtų įveikti didelius atstumus kosmose.
Todėl yra nedaug tyrimų, kaip žmonės galėtų saugiai pereiti į tokią būseną ir kokia galėtų būti potenciali nauda ilgaamžiškumui ir kovai su ligomis. Tačiau Yango laboratorija tikisi tai pakeisti.
„Laukinėje gamtoje gyvūnai pereina į žiemos miegą, o mokslininkai atrado, kad žiemos miego būsenos metu biologinio senėjimo procesas labai sulėtėja.
Taigi tai paskatino mus išsiaiškinti, ar galime sukurti kokią nors technologiją, kuri galėtų dirbtinai sukelti žiemos miegą tiems, kurie paprastai nepereina į žiemos miegą, pavyzdžiui, žmonėms“, – sakė Yangas.
Žiemos miego naudos žmonėms ištyrimas kelia iššūkių
Ištirti žiemos miego naudą yra ypač sudėtinga, nes jis pasireiškia tik laukiniams gyvūnams. Yango komandos sprendimas – ieškoti būdų, kaip dirbtinai sukelti žiemos miegą įprastiems laboratoriniams gyvūnams, kurie natūraliai nežiemoja, pavyzdžiui, pelėms ir žiurkėms.
„Pelės gali patekti į kažką panašaus kaip sutrumpintas žiemos miegas; mes tai vadiname letargo būsena. Tačiau tai dažniausiai nutinka kraštutiniais atvejais. Taigi, mūsų koncepcija yra tokia, kad jei galime sukelti dirbtinį miegą pelėms ar žiurkėms, tai gali būti tyrimų platforma, kurioje galėsime ištirti žiemos miego naudą.
Ar yra kokių nors molekulių ar baltymų, kuriuos indukuoja žiemos miegas, ir ar šie baltymai gali pagerinti tai, kaip organizmas pats save atkuria, todėl galime atrasti potencialias strategijas, kaip sulėtinti senėjimo procesą“, – pasakojo Yangas.
Žiemos miegą sukelia neinvaziniu būdu
Yangas ir jo komanda yra pionieriai, kurie žiemos miego būseną sukelia be vaistų ar genetinės modifikacijos, o naudodami saugų, neinvazinį metodą – fokusuotą ultragarsą, kuris jau dabar yra viena iš pagrindinių Manno departamento mokslinių tyrimų stiprybių.
Fokusuotą ultragarsą šiuo metu katedroje panaudoja „Wang” laboratorija, siekdama novatoriškų naujų vėžio imunoterapijos atradimų, ir Biomedicininio ultragarso laboratorija (kuriai vadovauja Zohrab A. Kaprielian inžinerijos mokslinė bendradarbė Qifa Zhou), skirta biomedicininiam vaizdavimui ir ultragarsu atliekamiems gydymo būdams.
Yangas sakė, kad neinvazinio ultragarso pagalba stimuliuojant smegenų sritį, vadinamą preoptinę sritį (POA), kuri kontroliuoja tokius dalykus kaip kūno temperatūra ir miegas, gali veikti kaip įjungimo ir išjungimo jungiklis, aktyvuojantis anksčiau atrastą į žiemos miegą panašią būseną.
„Kai ultragarso energiją nukreipiame būtent į šią smegenų sritį, pastebime, kad po gydymo ultragarsu gyvūnai gali pereiti į būseną, panašią į žiemos miegą“, – teigė Yangas.
Yangas ir jo bendradarbiai toliau tyrinėjo šį mechanizmą, naudodami vienos ląstelės sekos nustatymą ir analizuodami RNR bei baltymų raišką POA regione.
Jiems pavyko panaudoti jonų kanalą, vadinamą trumpalaikiu receptoriaus atsaku į potencialą (TRP) M2. Šis jonų kanalas gali pajusti ultragarso signalą, kurį tyrėjai nukreipė tiesiai į regioną, ir aktyvuoti neuronus, sukeliančius į žiemos miegą panašią būseną.
„Pauzės mygtukas“ gali būti veiksmingas gyvybei pavojingose situacijose
Žiemos miegas gali būti labai naudingas žmonių sveikatai, todėl Yangas ir jo komanda tikisi ištirti šias galimybes.
Yangas aiškino, kad „hibernacija yra tarsi laiko pirkimo technologija“. Anot jo, „tai kažkas, kas leidžia paspausti gyvybės proceso pristabdymo mygtuką“. Jei sumažintume medžiagų apykaitos greitį ir kūno temperatūrą, galėtume sulėtinti daugelį biologinių procesų.
„Įsivaizduokite pacientą, kurį ištiko insultas arba širdies smūgis. Tą akimirką svarbiausias veiksnys yra laikas. Norite, kad pacientas būtų gydomas kuo greičiau, o to paprastai nebus.
Tačiau įsivaizduokite, kad galėtume sukelti dirbtinę hibernaciją ir taip laimėti daugiau laiko, kol pacientas galės gauti gydymą. Galėtume išgelbėti gyvybę žmogui, kuris kitu atveju galėtų mirti dėl trumpo gydymo laikotarpio“, – sakė Yangas.
Yangas pridūrė, kad tyrimai taip pat parodė, jog gyvūnams hibernacijos laikotarpiu sulėtėja vėžio progresavimas – tai veiksnys, kurį ateityje galbūt būtų galima išnaudoti ir pacientus perkelti į hibernacijos būseną, kol jie laukia geresnių gydymo metodų sukūrimo.
Hibernacijos būsena taip pat gali būti naudinga taikant spindulinį gydymą (radioterapiją), kad nebūtų pažeisti sveiki paciento audiniai.
Sveikos gyvenimo trukmės prailginimas
Yangui sudėtinga numatyti, kiek būtų galima pailginti žmogaus gyvenimo trukmę pasitelkus medicinos naujoves ir naujus gydymo metodus.
Mokslininkas teigė, kad jo tikslas yra padaryti taip, jog žmonės išliktų sveiki ir gyvybingi visą senėjimo laikotarpį bei galiausiai prailginti žmogaus gyvenimo trukmę“.
Jo teigimu, reikia pailginti sveiką gyvenimo trukmę, užtikrinti, kad žmonės vis dar būtų produktyvūs, ir vis dar reikia tirti naujus tokių ligų, kaip vėžys, širdies ir kraujagyslių ligos bei neurodegeneracinės ligos, gydymo ar terapijos būdus.
Yango nuomone, tai yra „pagrindiniai būdai, kaip pailginti sveiką gyvenimo trukmę, ir šios pastangos turi būti dedamos išvien“.
