Nowe odkrycie naukowców.

Francuscy naukowcy z Centre National de la Recherche Scientifiąue (CNRS) w Marsylii, którzy opisali gen Tshz3 zauważyli, że u myszy posiadających nieaktywną wersję tego genu nie rozwijały się prawidłowo komórki nerwowe ośrodka oddechowego w pniu mózgu. Także komórki odpowiedzialne za kontrolę mięśni w drogach oddechowych obumierały na kilka dni przed urodzeniem. Skutek był taki, że u myszy - jak u blondynki z dowcipu - wyłączał się program „wdech, wydech" i zwierzęta ginęły kilka chwil po przyjściu na świat (przed urodzeniem ssak nie musi sam oddychać - przebywa w wypełnionej płynem macicy, a tlen dostarcza mu organizm matki za pośrednictwem łożyska).  

Gen Tshz3 obecny jest też u ludzi i wiele wskazuje na to, że właśnie on decyduje o naszej wrodzonej umiejętności oddychania. Sprawia również, że noworodek robi pierwszy wdech. Na szczęście rzadko kiedy zdarza się, że instrukcja oddychania jest wadliwa, choć specjaliści podejrzewają, że to właśnie kłopoty z tym genem mogą odpowiadać za zaburzenia występujące u wcześniaków, zespół nagiej śmierci niemowląt czy bezdech senny. Bo oddychanie - choć wydaje się tak naturalną czynnością człowieka - wcale nie jest proste. I wciąż związanych jest z nim kilka zagadek, nad którymi naukowcy łamią sobie głowę.

Mistrzami we wstrzymywaniu oddechu są osoby zajmujące się nurkowaniem bez butli z tlenem. Rok temu francuski nurek Stephane Mifsud wstrzymał oddech na 11 minut i 35 sekund. Amerykańskiemu iluzjoniście Davidowi Blaine'owi udało się to na ponad 17 minut. Obaj panowie nie oddychali zanurzeni w chłodnej wodzie. Obniżenie temperatury otoczenia sprawia bowiem, że naczynia krwionośne kurczą się i zapotrzebowanie na tlen spada, a zasilane są weń tylko najbardziej strategiczne narządy - mózg, serce, płuca.

Niestety najbardziej czuły na tlenowe eksperymenty jest mózg. Dlatego pień mózgu nie pozwala na zbyt długie wstrzymywanie oddechu. Kiedy poziom dwutlenku węgla w organizmie niebezpiecznie rośnie i obniża się pH krwi, umieszczone w ścianach naczyń krwionośnych chemoreceptory wysyłają do pnia mózgu dramatyczne wezwania o „łyk" tlenu. Pień wysyła impuls do mięśnia przepony, każąc mu się nieco obniżyć. Płuca, zyskując więcej przestrzeni, rozprężają się, następuje próba wyrównania ciśnienia i... wdech!

Molekuły powietrza wdzierają się do tchawicy, oskrzeli i oskrzelików, aż w końcu dochodzą do maleńkich pęcherzyków w płucach (jest ich tam podobno ponad 300 milionów, ale czy ktokolwiek kiedykolwiek to sprawdzi?). Każdy pęcherzyk oplata siatka włośniczek, drobniutkich naczyń krwionośnych - tak małych, by ich światło mogło przepuścić tylko jedną czerwoną krwinkę naraz. Ta pozostaje we włośniczkach tylko trzy czwarte sekundy (przy wysiłku fizycznym to nawet jedna trzecia sekundy) i w tym czasie jest w stanie wychwycić atom tlenu, zostawiając w płucach bagaż dwutlenku węgla.

O ile prostsze byłoby to wszystko, gdyby człowiek był zwierzęciem jednokomórkowym: tlen przenikałby przez ścianki komórki w dostatecznych ilościach bez zbędnych ceregieli. Nawet małe zwierzęta wielokomórkowe, u których odległość od źródła tlenu do najdalszej komórki nie przekracza pół milimetra, nie mają potrzeby posiadania układu oddechowego. Ba, nawet owady go nie mają - przez ich ciała przechodzą po prostu przewody (tchawki), a przepływające przez nie powietrze dostatecznie natlenia niewielki organizm. Tchawki mają jednak ograniczenia. Przy dużych rozmiarach ciała tlen musiałby biernie wnikać znacznie głębiej, co obniżyłoby między innymi sprawność mięśni poruszających skrzydłami czy odnóżami.

Amerykańscy naukowcy obliczyli nawet, że ze względu na ograniczenia tchawek dzisiaj na Ziemi nie mogłyby żyć chrząszcze o rozmiarach większych niż 15 centymetrów (gigantyczne ważki żyjące miliony lat temu dawały sobie radę, bo w tym czasie zawartość tlenu w atmosferze Ziemi była dużo wyższa niż dzisiaj). Im bowiem większy organizm, tym więcej potrzebuje tlenu (do spalania większej ilości energii) i tym bardziej skomplikowany staje się jego układ oddechowy. A jak coś robi się skomplikowane, to łatwiej o awarię.

Tak zwany zespół nagłej śmierci łóżeczkowej (SIDS) to najważniejsza przyczyna nieoczekiwanego zgonu niemowląt w wieku od tygodnia do roku. Wciąż jednak nie wiadomo, co naprawdę go powoduje. Wiadomo tylko, że dotyka on niemowlęta na całym świecie, głównie chłopców, częściej w rodzinach o niskim statusie socjoekonomicznym. Niemal wszystkie zgony następują podczas snu dziecka. Jak dotąd żadne wyjaśnienia tego zjawiska nie okazały się w pełni zadowalające. Pisano o nieprawidłowościach pracy serca dziecka, o paleniu przez matkę w czasie ciąży, przegrzaniu, materacach pełnych bakterii, a nawet o snach, pod wpływem których dziecku zdaje się, że znów jest w macicy i nie musi oddychać.

Niedawno zespół naukowców z University of Bristol w Wielkiej Brytanii odkrył w mózgu komórki, które generują impulsy nerwowe potrzebne do nagłego chwytania powietrza, ale nie odgrywają roli przy zwykłym oddychaniu. Gdy ustaje normalny oddech, komórki te odruchowo uruchamiają układ oddechowy i mechanizm rusza od nowa. Ich czynność zależy od pewnego białka. Zdaniem naukowców u niektórych dzieci komórki aktywujące chwytanie powietrza nie działają z powodu defektu tego białka i gdy oddech z jakiegoś powodu ustanie, dziecko się dusi. Być może zamieszany w to jest również opisany na początku gen Tshz3.

Źródło : Przekrój