Siniša Hrvatin, vedoucí výzkumného týmu. Klíčový pracovník Whitehead Institute. (Kredit: MIT).

Hibernace je nesmírně populární fenomén, o němž toho stále víme jen velmi málo. Zvláště jeho spouštěcí mechanismy v organismu zimních spáčů halí tajemství. To se teď zásadně mění díky vědcům z Whitehead Institute for Biomedical Research v americké Cambridge. Výsledky výzkumu zveřejnili zatím jen v databázi bioRxiv, ale i tak vzbudila jejich studie poměrně velké pozdvižení. Italský fyziolog a přední expert na hibernaci Matteo Cerri z university v Boloni v rozhovoru pro vědecký časopis Science označil studii týmu vedeného Sinišou Hrvatinem „za nejsolidnější dosud získaný důkaz“.

Whiteheadův institut pro biomedicínský výzkum (Whitehead Institute for Biomedical Research) je špičkové neziskové a nezávislé výzkumné centrum se sídlem v americkém Cambridge ve státě Massachusetts. Od svého založení v roce 1982 patří k celosvětově nejvýznamnějším institucím v oblasti molekulární biologie, genetiky a základního biomedicínského výzkumu. Zde Hrvatinův tým zkoumá jak mozek reguluje hibernaci, jak se buňky těmto stavům adaptují a zda navození těchto stavů může zpomalit poškození tkání, progresi onemocnění a dokonce i stárnutí. (Kredit: MIT)

Hrvatin a jeho spolupracovníci odhalili v mozku, konkrétně v preoptické oblasti hypotalamu, vývojově velmi staré centrum, kterým se u zimních spáčů aktivuje hibernace. Vědci to hodnotí jako skvělou zprávu. Znamená to, že toto hibernační mozkové centrum není výsadou zimních spáčů, ale v mozku jej mají všichni savci včetně člověka. Lidé a další savci ho neuvádějí do akce, ale to se dá zřejmě změnit. Vědci tak konečně vědí, kam mají mířit, když chtějí navodit hibernaci u savců, kteří se k zimním spáčům neřadí.

Hibernace a torpor

Udržování stálé tělní teploty dodává savcům i ptákům celou řadu evolučních výhod. Zároveň je to ale energetický balvan, který s sebou vláčí celý život. V mezních situacích je proto výhodné, aby se živočich stálé tělní teploty vzdal, srazil úroveň metabolismu na velmi nízkou úroveň a v tomto stavu počkal, až se podmínky zase vylepší.

Massachusettský technologický institut, Cambridge. Přestože je Whiteheadův institut finančně i manažersky zcela nezávislý, udržuje velmi úzké akademické spojenectví s Massachusettským technologickým institutem (MIT). Všichni profesoři působící ve Whiteheadově institutu zároveň zastávají profesorské pozice na katedře biologie či bioinženýrství MIT.

Z dlouhé hibernace se spáč opakovaně na kratší dobu probouzí, aby si udělal pořádek v organismu, který dostává po některých stránkách docela zabrat. Například imunitní systém musí tělo „vyčistit“ od původců chorob, kteří se do organismu spáče stačili nastěhovat. Někteří živočichové upadají za nepříznivých životních podmínek na kratší čas do stavu silně potlačené aktivity označovaného jako torpor. A většina živočichů neumí uniknout nepříznivým podmínkám ani hibernací, ani torporem. Nakolik jsou hibernace a torpor dvěma stranami jedné mince, nebylo dlouho jasné.

Klíč je uložen v preoptické oblasti hypotalamu

Hrvatin a jeho spolupracovníci využili pro svůj výzkum křečky zlaté (Mesocricetus auratus), u nichž lze zkrácením světelné části dne a snížením teploty navodit stav hibernace. Křečkům klesne tělní teplota, schoulí se v hnízdě do klubíčka a zůstávají po několik týdnů ve stavu potlačené aktivity, z něhož se probouzejí jen na krátkou dobu. Vědci zkoumali mozky křečků, kteří právě upadli do hibernace, ale také zvířat, která se z hibernace právě probudila, anebo byla plně aktivní a nehibernovala. Zvířata v hibernaci vykazovala v preoptické oblasti hypotalamu vysoké hladiny transkripčního faktoru Fos, což ukazuje na její zvýšenou aktivitu. Tato oblast hypotalamu se podílí na regulaci základních životních funkcí, jako je spánek nebo řízení tělesné teploty.

Už dříve byla aktivita preoptické oblasti hypotalamu spojována s potlačením aktivity při torporu. Vědci se ale nedokázali shodnout, zda stejné mozkové centrum řídí také úplnou hibernaci. Hrvatin a jeho spolupracovníci prokázali, že torpor zvířat, která nejsou zimními spáči, a hibernaci pravých zimních spáčů řídí v preoptické oblasti hypotalamu stejné neurony. To potvrdily další experimenty, při kterých vědci zablokovali funkci neuronů v preoptické oblasti hypotalamu a křečci pak s upadnutím do hibernace otáleli, i když pro ni měli navozeny všechny potřebné podmínky. Naopak, pokud vědci neurony v centru nabudili, začali se křečci chystat k zimnímu spánku a klesala jim tělní teplota, i když jim vnější prostředí nesignalizovalo nástup zimy. Pokles teploty ale nebyl tak výrazný, jako při hibernaci. Zastavil se někde kolem 14 °C. Aktivace těchto neuronů u myší, které za normálních okolností nehibernují, vedla u zvířat rovněž k poklesu tělní teploty. Ukazuje se, že torpor a hibernaci řídí stejné neurony v preoptické oblasti hypotalamu a jde vlastně o fyziologicky totožné procesy.

Kredit: A. J. Martinez a kol. 2026)

Stimulace neuronů aPOA Vglut2 u myší a výsledná změna tělesné teploty.a , Schéma experimentálního designu. b , Časová osa experimentu a analýzy. Myši byly aklimatizovány na 8 °C po dobu 3 dnů před injekcí CLZ (5 mg/kg) a zobrazeny termokamerou na začátku studie, 30 minut, 60 minut, 3 hodiny, 6 hodin a 24 hodin po injekci při 8 °C. c , Reprezentativní termografické snímky získané chemogenetickou stimulací neuronů aPOA Vglut2 . d , Povrchová tělesná teplota před (0 min) a po (30 min až 24 h) injekci CLZ (n = 7 myší). Data jsou prezentována jako průměr ± standardní odchylka. (Kredit: A. J. Martinez a kol.: „Preoptické neurony, které řídí vstup do hibernace“ Bioarxiv,2026) doi:https://doi.org/10.64898/2025.12.05.692394

Sken lidského mozku. Šipka ukazuje pozici hypothalamu. Jde o malou bazální oblast mezimozku, cca čtyři centimetry krychlové (mezi commisura anterior a corpora mammillaria. Tvoří dolní část stěn a spodinu třetí mozkové komory). Podle Hrvatina má základní výbavu pro zimní spánek každý savec. Teoretiky by prostřednictvím neuronů v hypothalamu mělo jít navodit hibernaci i u nás. (Kredit: Volné dílo).

Dědictví po prvních savcích

Hrvatin a jeho kolegové se domnívají, že neurony v preoptické oblasti hypotalamu jsou evolučním dědictvím po prvních savcích, kteří s jejich pomocí šetřili energií potřebnou k udržení stálé tělní teploty. Z toho vědci vyvozují, že toto centrum mají v mozku všichni savci včetně člověka. O tom, zda savec hibernuje, upadá do torporu nebo neumí ani jedno ani druhé, pak rozhodují další struktury mozku, jakási „nadstavba“ centra pro zimní spánek.

Až doposud se vědci ptali: „Jak to, že někteří savci upadají do zimního spánku?“ Podle Hrvatina a spol. to byla špatně položená otázka. Pro zimní spánek má základní výbavu každý savec. Takže je třeba se ptát: „Jak to, že někteří savci, Homo sapiens nevyjímaje, do zimního spánku neupadají? Co jim v tom brání? A mohli bychom je zásahem do funkce neuronů v preoptické oblasti hypotalamu do hibernace poslat?“

Praktické aplikace?

Vědci už spekulují, jestli by nebylo možné navodit hibernaci třeba u těžce nemocných lidí, kteří čekají na transplantaci a není jisté, že se jí vůbec dožijí. Největší obavy panují z toho, co by hibernace provedla s lidským mozkem. Nedošlo by k narušení synapsí? Neprobouzeli by se lidé z hibernace s výpadky paměti či dokonce s nastartovanou demencí?

Výsledky zajímají samozřejmě i agentury řídící kosmický výzkum. Dlouhé vesmírné mise by se hibernací posádky výrazně usnadnily, protože by dramaticky poklesla potřeba kyslíku, vody i potravin. Zimním spáčům během hibernace nechátrá organismus a dokonce se jim zpomaluje stárnutí, takže hibernující posádka by doletěla k dalekému cíli v lepší kondici než posádka, jež by byla po celou cestu plně aktivní. Mise zimních spáčů ale ani ve výhledových plánek NASA či ESA rozhodně nefigurují. To je stále hudba daleké budoucnosti či spíše sci-fi.

Pramen:

Adrian J. Martinez, Christopher M. Reid, Aurora J. Lavin-Peter, Wenhui Li, Andrew S. Lee, Eric C. Griffith, Siniša Hrvatin: Preoptic Neurons that Control Entry into Hibernation. bioRxiv, https://doi.org/10.64898/2025.12.05.692394

Redakce si dovolila přidat jeden z autorových nedávných pokeců: