Här nedan följer en maskininläst version av artikeln. Observera att det saknas styckeindelning, radbrytningar, mellanslag efter skiljetecken och att det kan förekomma stavfel.
SAMMANFATTATHibernatorerna
, vintersovarna , klarar vinterns kyla och brist på föda genom att på hösten lagra fettförråd och på andra sätt förbereda sig för en sänkning av kroppstemperaturen till strax ovan 0-punkten , varigenom energiåtgången minskar .Det betyder att hibernatorer utan svårighet passerar den kritiska kroppstemperaturen på omkring 20oC , där non-hibernatorer utvecklar ett cirkulationsstillestånd , oftast i form av ett kammarflimmer ( VF ) .Hibernatorhjärtats resistens mot VF beror på flera faktorer , bl a unik nervfördelning i hjärtat ; olika fysikaliskt kemiska egenskaper med lägre stelningstemperatur för fetter ; olika egenskaper hos enzymer som styr viktiga ämnesomsättningsprocesser samt bättre omhändertagande av cellens kalcium , varigenom en ogynnsamt hög koncentration av kalcium i cellen undviks .Ökning av intracellulärt kalcium ses vid flera sjukdomstillstånd , t ex hjärtinfarkt och hjärtsvikt samt hypotermi .Det har därför praktiskt kliniskt intresse att utreda hibernatorernas
skyddsmekanismer .De varmblodiga djuren , däggdjur och fåglar , kan vidmakthålla en förhållandevis konstant kroppstemperatur oberoende av den omgivande temperaturen .Detta medför naturligtvis åtskilliga fördelar i kampen för tillvaron men medför också stora påfrestningar under den kalla årstiden .Naturen visar prov på stor uppfinningsrikedom när det gäller att bemöta dessa svårigheter .Flyttfåglarna drar söderut till varmare trakter .Människorna pälsar på sig med varmare kläder .Det kanske originellaste sättet uppvisar vintersovarna , hibernatorerna , som under vintern , när födan blir svårtillgänglig , sänker kroppstemperaturen och därigenom minskar energiutgifterna till ett minimum .HibernationVintersömn eller hibernation kommer från latinets hibernus , som betyder vinterlig .Hibernation innebär att kroppstemperaturen under den kalla årstiden sjunker till några grader över nollpunkten , men vintersovarna kan också spontant höja sin kroppstemperatur till omkring 35-37°C
, även om yttertemperaturen förblir låg .Till vintersovarna hör bl a igelkott , murmeldjur , hamster , fladdermus samt vissa ekorrarter , och även hos enstaka fågelarter har ett vintersömnsliknande tillstånd beskrivits .Omställningsprocesser vid hibernationEn förutsättning för vintersömn är en låg temperatur hos omgivningen , men detta är inte tillräckligt .Det krävs också att alla organfunktioner har ställts om som en förberedelse till den kommande vintersömnsperioden och att alla fettförråd är fyllda [ 1 , 2 ] .Under vintersömnen är ämnesomsättningen satt på sparlåga och alla processer är avsevärt förlångsammade på grund av den låga kroppstemperaturen .Syrgaskonsumtionen t ex är endast 1/20 av den normala , och andningsfrekvensen är kraftigt sänkt .Dessutom föreligger en säregen andningsrytm ; igelkotten håller andan under en halvtimmes tid , drar därefter upp till 50 snabba andetag , för att sedan åter upphöra att andas under ytterligare en halvtimme eller längre .Hjärtfrekvensen hos
en icke vintersovande igelkott ligger omkring 180 slag/minut , under det att den hos ett djupt vintersovande djur ligger omkring 10 slag/minut .Blodtrycket är dock endast obetydligt sänkt , vilket naturligtvis är väsentligt med tanke på att djuret även under vintersömnen behöver cirkulera runt blodet till de olika vävnaderna på ett tillfredsställande sätt .De förlångsammade livsprocesserna innebär inte att de nervösa kontrollmekanismerna skulle ha upphört [ 3 ] .Tvärt- om visar djuren under vintersömnen adekvata svar på olika stimuli .Om t ex den omgivande temperaturen sjunker mot eller under nollpunkten , ökar djurets ämnesomsättning tillräckligt för att hålla kroppstemperaturen på ett behörigt avstånd från fryspunkten .Om kroppstemperaturen går under 0°C dör nämligen djuret .Om yttertemperaturen sjunker till alltför låga värden kan ämnesomsättningen öka så mycket att djuret vaknar .Under vintersömnen är djuret mycket motståndskraftigt mot syrebrist .En orsak är bl a den sänkta ämnesomsättningen
.Om t ex en vintersovande igelkott får andas ren kvävgas kan djuret klara av detta i upp till två timmars tid utan att ta skada .Samma gäller för kolmonoxid och cyanväteexponering [ 4 ] .Vintersömnen avbryts hos alla vintersovare med vissa mellanrum , då temperaturen stiger till samma nivå som hos icke vintersovande djur .Vintersovarna har inte bara det vanliga , vita fettet utan dessutom en särskild brun fettvävnad , som är placerad mellan skulderbladen , i axelhålorna och runt de stora blodkärlen i bröstkorgen .Det har visat sig att denna bruna fettväv är av utomordentligt stort värde för att snabbt kunna alstra värme vid uppvaknandet ur vintersömnen .Uppvaknande ur hibernationUppvaknandet ur vintersömnen är en beundransvärd kraftprestation : på ett par timmar höjer djuret sin kroppstemperatur från några grader över nollpunkten till omkring 35°C .Uppvärmningen sker på ett mycket rationellt sätt .Blodcirkulationen omdirigeras så att i början huvudsakligen den främre delen
av organismen tillförs blod – det är ju här som de viktigaste organen befinner sig : hjärna , hjärta och lungor – medan den bakre delen , bakom mellangärdet , får endast en mindre del av det cirkulerande blodet [ 3 ] .Detta betyder att temperaturen i djurets främre del under uppvärmningen ligger betydligt högre än i den bakre , något som mycket lätt kan konstateras med en hudtemperaturmätning .Energiproduktionen under uppvaknandet från vintersömnen är enorm i förhållande till djurets resurser .Det sympatiska nervsystemet uppvisar maximal aktivitet .Hjärtarbetet resulterar i en stor värmeproduktion på grund av den låga energigraden .Bidragande till uppvärmningen är den muskeldarrning ( shivering ) som förekommer i riklig omfattning och som är lätt att iaktta på en uppvaknande igelkott .Om djuren tillförs curare , ett indianskt pilgift som verkar genom att förlama skelettmuskulaturen , förlöper uppvärmningsprocessen betydligt långsammare .Så blir också fallet efter betablockad [ 2 ] .Kammarflimmer
av olika genesHibernatorerna vaknar ibland upp under vintersömnen och höjer sin kroppstemperatur spontant från några grader över nollpunkten till omkring 35°C .Det betyder att de upprepade gånger passerar det kritiska temperaturområdet på 15-20°C där en non-hibernator , t ex människan , utvecklar ett cirkulationsstillestånd , oftast beroende på ett kammarflimmer .Efter det att vi i olika försök har kunnat visa att hibernatorhjärtat är motståndskraftigt mot arytmier under uppvaknandet från hibernationen dök frågan upp om resistensen mot att inducera kammarflimmer även gällde andra sätt än hypotermi .I litteraturen har olika metoder beskrivits för att inducera kammarflimmer .Följande användes :1 .Lokal applikation av akonitin på epikardiet .Akonitin är ett växtgift som framkallar arytmier .Det finns i stormhatt .2 .Tillförsel av 0,55 molar CaCl2 till isolerat hjärta som perfunderades med kaliumfri tyrodelösning , som innehåller näringsämnen som gör att det uttagna hjärtat kan
fortsätta att slå .3 .Tillförsel av prokain , ett lokalbedövningsmedel , till isolerat hjärta perfunderat med tyrodelösning efter tidigare tillförsel av adrenalin .4 .Ligering av vänster , främre nedstigande koronarartär strax efter dess avgång .5 .Elektrisk stimulering i vulnerabel fas av hjärtcykeln ( slutet av T-taggen i EKG ) .Försöksresultaten kan sammanfattas med att hibernatorhjärtat är resistent mot kammarflimmer jämfört med marsvinets non-hibernatorhjärta .Samtliga ovan beskrivna metoder framkallade kammarflimmer på marsvin , men det var omöjligt att inducera kammarflimmer på igelkott med de fyra första metoderna , även om ventrikulära arytmier , i synnerhet efter akonitintillförsel , kunde uppträda [ 5 ] .Enda möjligheten att framkalla kammarflimmer i hibernatorhjärta var genom elektrisk stimulering i vulnerabel fas ( slutet av T-taggen i EKG ) , men då krävdes betydligt större strömmängder än för marsvin , och kammarflimmer kunde framkallas endast i ungefär hälften av experimenten
[ 6 ] .Förklaringsmöjligheter till kammarflimmerresistensDet är säkerligen inte en enstaka faktor som utgör förklaringen till hibernatorhjärtats kammarflimmerresistens .På samma sätt som hibernationen antas utgöra en multipel adaptation är det sannolikt flera olika faktorer som spelar in för att förklara hibernatorhjärtats resistens mot kammarflimmer .Detta stöds av en studie som identifierade två gener som uppregleras i hjärta och andra organ hos en hibernerande jordekorre ; de kodifierar den lätta myosinkedjan och subenhet 2 av NADH-ubikvinon oxidoreduktas [ 7 ] .Kort QT .Hibernatorer uppvisar en kort QT-duration på EKG , vilket är anmärkningsvärt .Förvisso har även mus och råtta en kort QT-duration .Dessa båda djurslag är också mer resistenta mot kammarflimmer än andra non-hibernatorer .I detta sammanhang är det av intresse att förlängning av QT-tiden hos människa ofta är förenad med en ökad benägenhet för arytmier , inklusive kammarflimmer .Detta gäller inte bara för det
primära , lång QT-syndromet , utan även för sekundära former där QT-förlängningen är sekundär till farmaka , elektrolytrubbning eller olika kardiovaskulära sjukdomstillstånd .Hjärtstorlek .Man vet att hjärtstorleken kan vara av betydelse , så till vida att ett stort hjärta uppvisar större benägenhet att utveckla kammarflimmer än ett litet .Detta utgör dock inte förklaringen till den aktuella skillnaden i kammarflimmerresistens mellan hibernatorer och non-hibernatorer .Igelkottshjärtat väger mer än marsvinshjärtat och är trots detta mer resistent mot kammarflimmer [ 8 , 9 ] .Igelkotten tillhör vintersovarna .Under vintern när födan blir svårtillgänglig sänker den kroppstemperaturen till strax ovanför 0-punkten och minskar därigenom energiutgifterna .Den sänkta ämnesomsättningen gör djuret mycket motståndskraftigt mot syrebrist .Adrenerg innervation .Adrenerg innervation är en annan faktor där intressanta skillnader mellan hibernatorer och non-hibernatorer föreligger .Med användning av fluorescensmikroskopi
har man kunnat visa att non-hibernatorer har en adrenerg innervation av retledningssystem , koronarkärl och myokard .Hibernatorer uppvisar däremot adrenerg innervation huvudsakligen av retledningssystem och koronarkärl , under det att myokardiet har en betydligt sparsammare adrenerg innervation [ 10 ] .Med tanke på den sympatiska innervationens betydelse för uppkomsten av arytmier kan detta utgöra en viktig förklaring till resistensen mot kammarflimmer .Experimentella fynd , där man kunnat visa att kammarflimmerbenägenheten hos non-hibernatorer minskar när det sympatiska nervsystemet blockeras på olika sätt , styrker denna teori [ 11 ] .Det är i detta sammanhang av intresse att unga djur är mer resistenta mot kammarflimmer än adulta och den adrenerga innervationen hos kattungar liknar den som man ser hos hibernatorer [ 11 , 12 ] .Fysikaliskt kemiska egenskaper .Fysikaliskt kemiska egenskaper kan vara av betydelse .Ökad halt av omättade fettsyror kan vara orsak till
hibernatorhjärtats förmåga att slå vid låga temperaturer , eftersom dessa har en lägre stelningspunkt än mättade fettsyror .Non-hibernatorhjärtats oförmåga att kontrahera sig vid låga temperaturer skulle med andra ord bero på att lipiderna » stelnade « .Vissa försök som vi utfört stödjer denna hypotes .Råttungar började strax efter avvänjningsperioden med en halvsyntetisk diet som innehöll 50 procent fett , en grupp fick mättade fettsyror , kokosnötolja , medan en annan grupp fick omättade fettsyror , majsolja , under ett par månaders tid .När kroppstemperaturen sänktes slutade hjärtat att slå redan vid 12,9°C i den grupp som fått mättade fettsyror , medan hjärtat i den grupp som fått omättade fettsyror fortsatte att slå till 7,2°C [ 13 ] .Enzymer .Det finns också hållpunkter för att viktiga enzymer kan uppvisa olika temperaturaktivitet .Vissa enzymer företedde t ex maximal aktivitet vid en högre temperatur hos nonhibernator än hos hibernator .Den aktivitetsminskning som normalt uppträder
med sjunkande temperatur visade sig också vara mindre uttalad hos hibernator än hos non-hibernator , vilket skulle kunna peka på att metabolisk aktivitet kvarstår i större utsträckning hos hibernatorer [ 14 ] .Kemisk struktur .En möjlig förklaring kan vara att de enzymer som reglerar viktiga ämnesomsättningsprocesser hos hibernatorer har en kemisk struktur som skiljer sig från dem hos non-hibernatorer .Denna hypotes stöds av att igelkottens resistens mot huggormsgift kunde hänföras till en skillnad i den kemiska strukturen hos dess betamakroglobulin [ 15 ] .Härigenom skulle man också kunna få en förklaring till att enzymerna är mindre känsliga för giftiga ämnen : hibernerande igelkottar överlevde utan men efter exponering för både en cyanväte- och en kolmonoxidatmosfär i 1,5-2 timmar .Man vet dessutom att små variationer i strukturen medför stora skillnader i luktupplevelsen .Alternativa ämnesomsättningsvägar .Alternativa ämnesomsättningsvägar är en annan möjlig förklaring , något
som inte behöver utesluta möjligheten av en avvikande enzymstruktur .Hochachka [ 16 ] pekar på förekomsten av opindehydrogenaser , som är analoga med mjölksyre- eller laktatdehydrogenaser , och oxiderar glykolytiskt bildad NADH .Därvid bildas unika anaeroba slutprodukter , s k opiner .Förekomsten av sådana enzymer har man inte letat efter hos ryggradsdjur , något som skulle vara av intresse i detta sammanhang .Det kan också nämnas att vid anaerobios , syrebrist , kan ytterligare en annan ämnesomsättningsväg användas än sedvanlig nedbrytning av glykogen , glykolys , med laktat eller opiner som slutprodukter och den ger ett större utbyte av högenergetiskt ATP , nämligen sju ATP-molekyler i stället för tre med de nyssnämnda ämnesomsättningsvägarna och med metaboliter i form av succinat , propionat och andra fettsyror samt acetat .Denna process har konstaterats hos ett antal ryggradslösa djur [ 17 ] .Vi har diskuterat dessa alternativa ämnesomsättningsvägar på annan plats [ 18 ] .I detta
sammanhang är det av intresse att glykogeninnehållet hos hibernatorhjärtat ökar under hibernationen och glykogen är basen för syrefri ämnesomsättning , anaerob metabolism [ 8 ] .Neurogen regulationsförmåga .Neurogen regulationsförmåga tycks vara bättre utvecklad vid låg temperatur hos hibernatorer än hos non-hibernatorer .Ett exempel härpå är uppvaknandet ur hibernationen .I början av uppvaknandet begränsar hibernatorn blodcirkulationen till de just då viktigaste organen , nämligen hjärna , hjärta och lungor .Blodtillförseln till bakre delen av kroppen reduceras avsevärt .Den bruna fettvävnaden , som är lokaliserad huvudsakligen mellan skulderbladen och runt de stora kärlen i bröstkorgen , bidrar initialt aktivt till uppvärmningen .Den speciella cirkulationsanpassningen begränsar värmeproduktionen till de främre delarna .När den främre delen av kroppen värmts upp till en tillfredsställande nivå , öppnas blodtillförseln till den bakre delen och temperaturgradienten utjämnas [ 3 , 19 ] .En
liknande begränsning av blodtillflödet kan man se hos dykande djur , som val , säl och and .Har denna dykreflex kanske en djupare evolutionsbakgrund än man oftast föreställer sig och kan den uppträda även i kliniska sammanhang ?Jag tänker t ex på patienter med en akut hjärtinfarkt , som uppvisar ett chocktillstånd med blek , kallsvettig hud .Ofta uppvisar de också , även i ganska stora artärer , avsaknad av palpabla pulsationer .Kan detta vara ett kroppens försök att i en kritisk situation begränsa blodcirkulationen till de väsentligaste områdena – nämligen hjärna , hjärta och lungor ?Likheten med cirkulationsanpassningen hos hibernatorerna i uppvakningsfas är påfallande .Elektrofysiologiska faktorer .Det föreligger också ganska uttalade elektrofysiologiska skillnader mellan hibernator och non-hibernator .När man registrerar aktionspotentialen dels intracellulärt från papillarmuskel , dels med en elektrod som täcker ett större antal celler i form av en monofasisk aktionspotential (
MAP ) , får man överensstämmande resultat .Det visar sig att den korta QT-tiden i EKG hos hibernator beror på en förkortning av platåfasen i aktionspotentialen .Vid sänkning av temperaturen förlängs aktionspotentialen hos både hibernator och non-hibernator .Hos non-hibernator beror detta huvudsakligen på en förlängning av platåfasen , fas 2 , under vilken kalciumflödet över cellmembranen äger rum .Hos hibernator beror den på en förlängning av fas 3 , den nedåtgående delen av aktionspotentialen , repolarisationsdelen [ 20 ] .Vi har också gått vidare och mätt den isometriska kraften hos papillarmuskel vid olika temperatur [ 21 ] samt jonflödet över cellmembranen med voltage clamp-teknik [ 22 ] .Intracellulärt kalcium av stor betydelseAlla dessa resultat sammantagna stämmer med hypotesen att hibernatorhjärtat har en högre intracellulär kalciumkoncentration än non-hibernatorhjärtat , men också att hibernatorer vid sänkt temperatur bättre kan ta hand om sitt intracellulära kalcium .Hos non-hibernator
uppträder » calcium overload « , vilket inte äger rum hos hibernatorer .Detta är av klinisk betydelse genom att myokardischemi , nedsatt blodtillförsel till hjärtmuskeln , är förenad med » calcium overload « .Det var också intressant att notera att en » transient inward current « ( TI ) uppträder hos non-hibernator ( råtta ) vid temperatur under 20°C , medan en hibernator ( igelkott ) inte uppvisade någon TI[ 22 , 23 ] .Detta har också klinisk anknytning ur synvinkeln att förekomst av TI anses kunna inducera efterdepolarisation och rubbningar i hjärtrytmen .TI registrerades med hjälp av intracellulära elektroder och voltage clamp-teknik [ 22 ] .Hibernatorhjärtat modell för studie av läkemedelsfunktionVåra resultat har således visat att hibernatorhjärtat är resistent inte enbart mot hypotermiinducerat kammarflimmer , utan även mot kammarflimmer som induceras med andra metoder .Säkerligen spelar flera faktorer in för att förklara hibernatorhjärtats resistens mot kammarflimmer
och mot låg temperatur , t ex skillnader i adrenerg innervation , enzymers temperaturaktivitet och cellmembranens egenskaper .Hibernatormyokardiets förmåga att skydda sig mot » calcium overload « och arytmiframkallande jonströmmar ( TI ) är också viktiga faktorer .Hibernatorhjärtat är av intresse genom att det kan bidra till att öka vår kunskap om basala biokemiska myokardmekanismer , men också genom att det utgör en modell för undersökning av hur olika läkemedel kan utöva sin funktion .Betydelsen av intracellulärt kalcium har framhållits för en mängd olika funktioner i alltmer ökande grad under senare år .Många läkemedel verkar genom effekter på sådana basala mekanismer .Jämförande studier mellan hibernatorer och non-hibernatorer utgör en intressant modell för att belysa effekten av olika farmaka [ 24 ] .Det är uppenbart att hibernation är en i detalj reglerad anpassning till låg temperatur , och hibernatorhjärtat har förmågan att även under hibernation utföra ett effektivt och väl avstämt
arbete , varför det torde klart framgå att den i kardiologiska kretsar vanliga termen » hibernating myocardium « är lika felaktig som » hibernation artificielle « .Den senare termen används inte längre .Den förra termen borde gå samma öde till mötes .Tills vidare vore det bättre att hålla sig enbart till » stunned myocardium « .
