Bilinmeyen Yönleriyle Kış Uykusu

Bilinmeyen yönleriyle Kış Uykusu

Yazar : Mehmet Zeynel Çilek

Kış uykusu, sonbaharın gelişi ile birlikte iklim değişikliğine paralel olarak ortaya çıkan bir fizyolojik mesaja uyum, memelilere, reptillere (sürüngenler) ve amfibilere (hem karada hem suda yaşayan canlılar) özgü bir korunma ve savunma mekanizmasıdır.

Bu canlıların yuvalarına çekilip uyumaları iki şekilde gerçekleşir. Birincisi gerçek kış uykusu (hibernasyon) ikincisi de kış dinlenmesidir. Peki, farkları nelerdir? Gerçek kış uykusu, vücut sıcaklığının sıfır dereceye yaklaşacak şekilde azalmasıyla ortaya çıkar. Metabolizmanın bu denli yavaşlaması kış uykusunun, kış dinlenmesinden ayrılmasını sağlar. Kış dinlenmesine giren hayvan, yuvasına çekilerek derin ve sakin bir uykuya dalar. Kış dinlenmesi sırasında hayvan vücuduna depo ettiği yağları kullanırken; bunun yanında zaman zaman yuvasına depo ettiği diğer besinleri de yer.

Ayıların kış uykusuna yattıkları yerlerde yapılan araştırmalarda hiç bir dışkı ve idrar kalıntısına rastlanmamıştır. Yani bu hayvanların kış uykusu boyunca vücutta biriken azotu üre yoluyla dışarı atmadıkları ve kandaki zehirli madde miktarının artmadığı saptanmıştır. Zira ayılarda kış uykusunda biriken üre, mesane (sidik torbası) tarafından yeniden emilmekte, daha sonra bağırsaklara aktarılmaktadır. Bağırsaklarda bulunan özel bakteriler ise üreyi amino asitlere dönüştürmekte ve bu amino asitlerle yeni proteinler sentezleyebilmektedirler. Kısaca kış uykusuna yatan ayılar ortaya çıkardıkları üreyi geri dönüşümle tekrar amino aside çevirerek bunları yeni proteinler sentezlemek amacıyla kullanabilmektedirler.

Bu fizyolojik olayda beyin hücrelerinin dış ortamla ilişkileri kesildiğinden tüm organlar tam bir dinlenme fazına girerler. Bunun sonucunda solunum yavaşlar, kan basıncı düşer, kalp atışları azalır, bazal metabolizma ve vücut sıcaklığı düşer. Uyku ve kış uykusundaki metabolik değişiklikler; solunumda yavaşlama, hücreler arası kan asitlik derecesinin artması, dokulara giden oksijenin azalması, vücut sıcaklığının düşmesi, enerji depolamanın düşmesi ve hacim değişiklikleri olarak sıralanabilir.

EEG ölçümleri kış uykusuna yatan hayvanların uyuşukluk haline yavaş dalga uykusuyla girdiklerini göstermiştir. Bu durum memelilerde vücut ısısında ve metabolik hızda küçük bir düşüş ile ilişkilidir. Kış uykusuna yatmayanlarda vücut ısısı ve metabolik hız -Hızlı göz hareketi-(REM), kış uykusunun son bölümlerinde ve uyanmaya yakın zamanda kısa süre yükselir. Kış uykusuna yatanlarda ise zıt olarak REM uykusu bastırılır ve vücut sıcaklığı düşürülür. Bununla beraber EEG ölçümlerinde vücut sıcaklığının 200°C nin altına düşmesiyle grafiğin düz çizgi verdiği görülmüştür. Beyinden sinyal gelmemesinde bile merkezi sinir sistemi fonksiyonlarına devam eder. Derin uykuda bazı davranışlar ise değişmez. Sözgelimi, yatarken duruşun değiştirilmesi, rahatsız edil-diğinde alışıla gelmiş tepkiler gibi.

Kas ve Kemik Dokusu Nasıl Korunuyor?

Kış uykusundan uyanan canlılar büyük bir iştahla ve hızla beslenmek için yattıkları yerden dışarı çıkarlar. Bu sırada hareketlerinde herhangi bir aksama görülmez. Peki, bu hayvanlar aylarca yattıkları halde neden uyandıklarında sadece biriktirdikleri yağ dokuda erime olur da kas ve kemik dokularında herhangi bir erime görülmez? İnsanlar bir hafta kalkmadan yattıklarında bile kas ve kemik dokuda değişmeler başlarken neden bu canlıların dokuları normal kalır?

Tabiatta hiç bir olayın sebepsiz olmadığını gören bilim adamları 1969 yılında memelilerde kış uykusundaki indirgenmeyi başlatan bir tetik mekanizması olduğunu düşündüler ve derin kış uykusundaki yer sincabından (Citellus tridecemlineatus) kan aldılar. Bu örneği kış uykusuna yatmamış yer sincaplarına enjekte ettiklerinde sincapların kış uykusuna başladıklarını gördüler. İnsanlar ve diğer memelilerin birçoğu kış uykusuna yatmazlar. Yapılan deneylerde ise bu memelilere HIT (Hibernation Induction Trigger -Kış uykusunu başlatma tetiği-) enjekte edildiği zaman hemen kış uykusu moduna geçtikleri görülmüş; yani vücut sıcaklıkları düşmüş ve istirahat haline geçmişlerdir.

Kısaca HIT olarak isimlendirilen, izole edilmiş plazma veya kan proteini olan bu madde, laboratuvarlarda kültürü yapılarak birçok hayvan model üzerinde denenmiştir. HIT, boz ayı (Ursus arctos) gibi birçok kış uykusuna yatan hayvandan elde edilmiştir. HIT in kimyasına baktığımızda, HIT in küçük, ısıya duyarlı, protein parçalayan enzime hassas, nükleik asitleri parçalayan enzime hassas olmayan, etkisine göre mevsimlik değişim gösteren bir protein olduğunu görüyoruz.

Uzay Çalışmaları: Ayı kanı uzay araştırmaları ve yolculuğu için büyük anlam taşımaktadır. NASA bu araştırmalar için maddi destek vermektedir. Uzay yolculuğunun ana problemlerinden biri bilindiği gibi astronotların uzay mekiğinde hareketlerinin kısıtlı ve egzersiz faaliyetlerinin çok zor olmasıdır. Bunun sonucu olarak dünyaya zayıflamış kaslar ve çok nazik kırılgan kemiklerle geri dönerler, ayılar ise aylarca kış uykusuna yattıkları halde herhangi bir sorunla karşılaşmazlar.

Doku Nakli: HIT in organ metabolizmasını düşürdüğü ve kan pıhtılaşmasını azalttığı bulunmuştur. Açık kalp ameliyatlarında kullanıldığında hastanın şansını arttırdığı ve organ nakillerinde de nakli yapılacak organın vücut dışında canlı kalışını uzattığı görülmüştür. Savaş yaralanmalarındaki hasarı düşürecek etkileri üzerine araştırmalar için Amerikan Deniz Kuvvetleri proje başlatmıştır. Ciddi bir yaralanma sonrası veya bir kaza sonrası hastaya HIT enjekte edilerek tıbbi müdahale yapılana kadar hastanın nabzını ve kan kaybını düşürerek zaman kazandırma hipotezi belki de yakın bir gelecekte gerçekleştirilmiş olacaktır. Doku nakillerinde en önemli kriterlerden biri de nakledilecek dokunun vücut dışına çıkarıldıktan sonra bozulmasını önlemek için iyi bir şekilde muhafaza edilmesidir. Kan hücreleri ve kornea gibi insan kaynaklı dokular soğuk ortamda uzun süre saklanabilirler. Ama kalp, akciğer, karaciğer gibi geniş organlar vücut dışında ancak bir kaç saat canlı kalabilirler. Yani donör öldükten bir kaç saat içinde doku naklinin yapılması gerekir. Örnek vermek gerekirse pankreas 4-6, karaciğer 8, kalp ise 6 saat içinde nakledilmelidir.

Bilim adamları HIT in kış uykusunda yaptığı indirgemeleri taklit eden DADLE (D-Ala2-D-Leu5 enkephalin) adı verilen sentetik bir madde buldular. DADLE sentetik bir amino asit ürünüdür ve memelilerin beyninde doğal olarak bulunan uyuşturucu özelliği gösteren Çenkefalina adı verilen maddeden geliştirilmiştir. DADLE sentetik olduğu için metabolik olarak yapısı bozulmaz. Laboratuvarlarda üretilir ve nakledilecek doku muhafazasında kullanılır. Bu yeni sistem HIT ve DADLE karşılaştırıldığında, dokunun canlı kalma süresini HIT ile 44 saate, DADLE ile 46 saate kadar çıkarılmıştır.