Zvětšit obrázek

Normálně to v těle chodí tak, že když buňky kůže zaznamenají pokles hladiny kyslíku, aktivují gen HIF-1alfa. Ten se pak postará o rozšíření cév. Krev se nažene do kůže a začne chybět v játrech, ledvinách... Přidušené vnitřní orgány se začnou bránit a zahájí syntézu hormonu erytropoetinu. Ten popožene kostní dřeň k vyšší produkci červených krvinek.

Mezinárodní tým vedený Randallem Johnsonem zjistil, že kůže slouží savcům jako senzor kontrolující množství kyslíku v ovzduší. Pokud množství kyslíku ve vzduchu klesne, zajistí kůže zvýšení produkce červených krvinek v kostní dřeni a tím i lepší zásobování těla kyslíkem. Objev zveřejněný ve špičkovém vědeckém časopise Cell bourá stávající dogmata o velehorské aklimatizaci a přepisuje učebnice fyziologie.

Randall Johnson, profesor biologie na UCSD (University of California San Diego)

Johnson a jeho kolegové poškodili myším v kůži gen HIF-1alfa,který je důležitý pro přizpůsobení organismu k nedostatku  kyslíku. Ve všech ostatních buňkách těla tento gen myším pracoval tak, jak měl. Přesto se zvířata nedokázala aklimatizovat na pobyt v řídkém vzduchu, který obsahoval stejně kyslíku jako vzduch na vrcholku Mount Everestu. Už tento pokus naznačil, že kůže hraje v aklimatizaci vyznanou roli. Johnsonův tým prokázal, že v kožních buňkách nacházejí stejná bílkovinná „čidla“ pro kontrolu množství kyslíku, jako v plicích. Oba orgány – plíce a kůže- sehrávají v řízení produkce červených krvinek podobnou úlohu.  Pokud čidla v kůži zaznamenají pokles hladiny kyslíku, aktivují gen HIF-1alfaa ten se postará o rozšíření cév v kůži. Kůží protéká více krve a ta chybí v játrech a ledvinách. Tyto na kyslík vysoce náročné orgány se začnou dusit a zahájí syntézu hormonu erytropoetinu. Zvýšený přísun tohoto hormonu popožene kostní dřeň k vyšší produkci červených krvinek. Takto zahuštěná krev pak lépe zvládá zásobování tkání nedostatkovým kyslíkem.

Náplast s nitroglycerinem prokrví kůži a připraví tak vnitřní orgány o část jejich běžného přísunu krve. Navodí tak v organismu tytéž pochody, jako vysokohorská aklimatizace.

Když  Johnson pochopil, jak kůže pracuje, přinutil k vyšší produkci erypropoetinu a zhoustnutí krve i myši, kterým v kůži chyběl gen HIF-1alfa. Stačilo nalepit zvířatům na tělo náplasti s nitroglycerinem. Tato látka rozšiřuje cévy a zvýšila průtok krve kůží podobně jako funkční gen HIF-1alfa..

Pokud se podaří potvrdit vnímání kyslíku kůží i u člověka, otevřou se lékařům nové možnosti pro léčby některých chorob. Laciné nitroglycerinové náplasti by mohly například nahradit drahé injekce erytropoetinu, kterými se dnes léčí chudokrevnost (nedostatek červených krvinek). Takto navozené zvýšení počtu červených krvinek by pomohlo i pacientům, kteří nemohou řádně dýchat a trpí nedostatečným přísunem kyslíku.
Johnsonův objev také vystrašil antidopingové komisaře. Pro vytrvalostní sporty je výhodné mít o něco hustší krev, protože tělo je vydatněji zásobováno kyslíkem a snáze se vypořádává s námahou. Legálně si sportovci množí krvinky např. tréninkem ve vysoké nadmořské výšce. Ti nepoctiví si vypomáhají transfuzí cizích červených krvinek a nebo užíváním erytropoetinu. Oba typy dopingu lze dnes prokázat spolehlivými testy. Doping nitroglycerinovými náplastmi na kůži by se však odhalit nedal.

Zvířata se obejdou bez plic

 

Kuňka Barbourula kalimantanensis – žába bez plic. (David Bickford nabízí pohled na tohoto tvora ve velkém rozlišení)

Schopnost savců vnímat obsah kyslíku ve vzduchu kůží považují vědci za dědictví po naších dávných obojživelných předcích. I obojživelníkům slouží kůže jako měřidlo obsahu kyslíku v ovzduší. Na rozdíl od savců jsou obojživelníci s to povrchem těla i dýchat. U některých druhů se kožní dýchání rozvinulo natolik, že se obejdou se bez plic. Evoluce odhodila plíce jako zbytečnost u několika stovek druhů mločíků, kteří se podobají miniaturním mlokům. Mezi žábami je znám zatím jen jeden druh bez plic. Obývá chladné a rychle tekoucí potoky na Borneu. Bez plic se obejde i jeden druh červa, beznohého obojživelníka podobného hadům.   

Kožní dýchání si mohou dovolit jako jediný zdroj kyslíku pouze studenokrevní tvorové. Díky pomalému metabolismu mají nižší nároky na přísun kyslíku než teplokrevní živočichové. Kožní dýchání je rovněž doménou drobných zvířat. Ta mají celkově málo buněk, jež je třeba kyslíkem zásobovat. Plocha kůže, kterou zvíře dýchá, je u malých živočichů v poměru k objemu těla velká.