Badania nad hibernacją i wpływem zimna nagrodzone grantem NCN

Hibernacja ludzi może być kojarzona z literaturą fantastycznonaukową, jednak opiera się na solidnych podstawach naukowych. Dr hab. Wojciech Pokrzywa, kierownik Laboratorium Metabolizmu Białek z Międzynarodowego Instytutu Biologii Molekularnej i Komórkowej (MIBMIK) w Warszawie, prowadzi badania, które wskazują na możliwość adaptacji ludzkiego organizmu do niskich temperatur.

Projekt badawczy zespołu dr. hab. Wojciecha Pokrzywy zatytułowany „Odporność na chłód: Dekodowanie fosfataz w adaptacji do zimna”, został doceniony w środowisku naukowym, uzyskując wieloletnie wsparcie finansowe Narodowego Centrum Nauki. Innowacyjne badania mają na celu zrozumienie mechanizmów molekularnych, które umożliwiają organizmom przystosowanie się do niskich temperatur. Jak podkreślają naukowcy z MIBMiK, w dłuższej perspektywie, rezultaty badań mogą umożliwić hibernację człowieka.

Zimno stanowi czynnik stresogenny dla organizmów, ograniczając ich wzrost i potencjalnie zagrażając egzystencji. Przykładem tego zjawiska jest zwykła domowa lodówka – niskie temperatury panujące w jej wnętrzu efektywnie hamują rozwój mikroorganizmów  w przechowywanej żywności, co przyczynia się do zachowania jej świeżości.

Hibernacja: nie tylko dla świstaków

Dr hab. Wojciech Pokrzywa podkreśla, że centralnym punktem jego badań jest odkrywanie mechanizmów, które umożliwiają niektórym organizmom przetrwanie w niskich temperaturach.

– Nasze prace koncentrują się na nicieniu C. elegans, który w temperaturze zbliżającej się do 0°C, wchodzi w stan przypominający hibernację – wyjaśnia naukowiec. Chociaż hibernacja kojarzy się przede wszystkim z niektórymi ssakami, jak niedźwiedzie czy świstaki, to badanie prostych organizmów, takich jak C. elegans, może dostarczyć cennych informacji na temat sposobów radzenia sobie z zimnem przez bardziej złożone organizmy. Dr hab. Wojciech Pokrzywa wskazuje na potencjalne zastosowania medyczne wynikające z tych badań, jak wywoływanie kontrolowanego stanu hibernacji u ludzi w celu zmniejszenia ryzyka uszkodzeń tkanek i organów podczas operacji.

Badanie wpływu chłodu nie tylko na całe organizmy, ale również na pojedyncze komórki, stanowi istotne wyzwanie naukowe. Dr hab. Wojciech Pokrzywa wraz ze swoim zespołem skupiają się na roli specyficznych białek z grupy fosfataz PAA-1 i VHP-1, które są kluczowe dla reakcji komórkowych na niskie temperatury. „Pierwsze wyniki wskazują na kluczową funkcję PAA-1  w regulowaniu pewnych białek w początkowej fazie adaptacji do zimna. VHP-1 natomiast aktywuje się w fazie regeneracji po zimnie. Razem fosfatazy te pomagają nicieniom przystosować się do zimna i zregenerować się w wyniku działania złożonej sieci regulacji komórkowej” – wyjaśnia naukowiec.

Od nicienia do ludzkiego życia i zdrowia

Zarówno PAA-1, jak i VHP-1 są ewolucyjnie zachowane, co oznacza, że mają swoje odpowiedniki u ludzi. Odkrycie molekularnych mechanizmów ich działania może rzucać światło na ludzkie procesy adaptacyjne w obliczu niskich temperatur. To z kolei może otworzyć nowe możliwości w medycynie, na przykład w zapobieganiu i leczeniu urazów niedokrwienno-reperfuzyjnych mięśnia sercowego, poważnej komplikacji kardiologicznej. Kluczowe jest tutaj zrozumienie, jak ochrona komórek przed szkodliwymi skutkami wychłodzenia może przekładać się na ochronę serca przed uszkodzeniem w wyniku niedokrwienia i następującej po nim reperfuzji, czyli przywrócenia krążenia krwi we wcześniej zamkniętym naczyniu.

– Nasz projekt stanowi ekscytującą podróż do mikroskopijnego świata w celu odkrycia sposobów działania maszynerii komórkowej podczas zimna. Badając specyficzne role fosfataz PAA-1 i VHP-1 u C. elegans, nie tylko zamierzamy odkryć sekrety adaptacji do zimna, ale także otworzymy drzwi do nowych możliwości w medycynie i biologii. Proponowany projekt jest doskonałym przykładem tego, jak zagłębianie się w strategie przetrwania małych organizmów może prowadzić do szerszych spostrzeżeń, które pewnego dnia mogą mieć znaczący wpływ na zdrowie ludzi – podsumowuje dr. hab. Wojciech Pokrzywa, kierownik Laboratorium Metabolizmu Białek z Międzynarodowego Instytutu Biologii Molekularnej i Komórkowej (MIBMIK) w Warszawie. Projekt badawczy „Odporność na chłód: Dekodowanie fosfataz w adaptacji do zimna”, otrzymał czteroletni grant PRELUDIUM Bis 5 Narodowego Centrum Nauki o wartości 688 080 zł.