Widok Co to jest hibernacja?

K

osmos

Strony 77-87

PROBLEMY NAUK BIOLOGICZNYCH____________ Polskie Towarzystwo Przyrodników im. Kopernika

Pa w e ł Ko w a l c z y k

Zakład Fizjologii Zwierząt Kręgowych, Instytut Zoologii, Uniwersytet Warszawski Miecznikowa 1; 02-096 Warszawa

e-mail: pkowal@biol.uw.edu.pl

CO TO JEST HIBERNACJA? Zjawisko hibernacji i sam problem prze­

trwania w niekorzystnych warunkach podczas zimy znany był już starożytnym. Hibernację zwierząt opisywał Arystoteles (384-322 p.n.e.). Zanotował on, iż aby uniknąć chłodów niedźwiedzie zapadają w sen zimowy, który u nich wiąże się z inwolucją przewodu pokarmo­ wego. Dodawał ponadto, że w podobny sposób zimę spędzają także jeże i popielice.

Później pojęcie hibernacji definiowały kolej­ ne pokolenia badaczy, ale w dalszym ciągu oczekuje ono na precyzyjne ustalenie. Sam ter­ min hibernacja podobnie, jak większość termi­ nów używanych w nauce ma swoje korzenie w łacinie (Tabela 1). Podobieństwo tego stanu do snu dostrzeżono w zamierzchłych czasach, za­ nim zaczęto dokonywać naukowych obserwacji. Nawiązujące do snu określenia hibernacji przedstawiono w Tabeli 2. Tak też widział to zjawisko U i b e r a l l (1934). Definiował on hiber­ nację jako stan pokrewny zjawisku snu, regu­ lowany przez ośrodkowy układ nerwowy (OUN).

Tabela 1. Źródłosłów podstaw ow ych term inów.

Łacina Polski

hiberna -orum zima hiberno -are, -avi, -atum przezimować

hibernaculum -i zim owe: leże, kwatery, namiot

torpor -oris odrętw ienie, osłabienie, tępota umysłu

torpidus -a, -um zdrętwiały, ogłuszony lethargus -i letarg

lethargicus -a, -um uśpiony

dormio -ire, -ivi, -itum spać, być bezczynnym , beztroskim

dormito -are, -avi, -atum spać, zasypiać

dormitorius -a, -um senny, należący do snu

Dla M a t s o n a (1946) hibernacja była stanem

odrętwienia (ang. torpid state). Torpor definiuje on jako częściową lub całkowitą utratę wrażli­ wości albo możliwości poruszania się; stan, z którego zwierzę można wybudzić z pewną trud­ nością.

K a is e r (1961) uważał, że hibernacja albo sen zimowy jest występującym zimą na półkuli północnej, stanem spowolnionego życia. W swo­ jej definicji kładł nacisk na zmniejszenie wydat­ ków energetycznych w warunkach obniżonej temperatury.

Lyman (1982) podawał, iż hibernować zna­

czy spędzać zimę w letargu lub w stanie odrę­ twienia — torporu. Sądził, że w szerokim tego słowa znaczeniu hibernacja obejmuje zarówno ryby, płazy, gady, ptaki i ssaki, jak i bezkręgow­ ce. Według niego hibernacja ptaków i ssaków różni się od tej tzw. niższych kręgowców tym, że jest nierozerwalnie związana z ciepłokrwisto-

ścią i regulacją temperatury ciała (Tb).

Tabela 2. Podobieństwo słów sen i hibernacja w różnych językach ( Ki l d u f fi współaut. 1993).

Język Sen Hibernacja

Niemiecki Schlaf Winterschlq/ Holenderski Slaap Winterslaop Irlandzki Codladh Codlaionn an

geimhreadh

Japoński Suimin Toumin

Wietnamski Ngu Ngu dong

Indonezyjski Tidur Tidur di musim dingin

Bengalski Ghum Sheet ghum

Turecki Uyumak Kis uykusuna

yat mak

Zuluski Ubuthongo Lala ubuthongo bobusika bonke

Definicja podana przez St o r e y’a i St o r e y (1990) traktuje hibernację jako sezonowy tor­ por związany z neurofizjologicznymi i neuro- endokiynowymi adaptacjami prowadzącymi do skoordynowanej redukcji aktywności kluczo­ wych enzymów lub białek i zwolnienia tempa procesów metabolicznych w komórkach.

Obecnie określenie „głęboka hibernacja” (ang. deep hibernation) stosuje się do stanu, w którym zwierzę utrzymuje Tb około 5°C przez okres dni lub tygodni. Wraz z postępem badań okazało się jednak, że ssaki zapadają również w pośrednie stany heterotermii, w których Tb spa­ da znacząco, lecz nie zawsze poniżej 15°C. Do opisania tego stanu postuluje się użycie słowa torpor, choć obejmuje ono szeroki zakres zja­ wisk od snu zimowego niedźwiedzi do kilku- kilkunastogodzinnych okresów obniżenia tem­ peratury u drobnych ptaków i ssaków.

W torporze ptaków i ssaków wyróżnia się dwie główne kategorie. Przyjęto, by „okołodobo- wy torpor” odnosił się do płytkiej heterotermii (z reguły nocnej), z minimalną Tb między 10°C a 25°C, trwającej nie dłużej niż 24 godziny. Hibernacją określano by stan charakteryzujący się Tb niższą niż 10°C i trwający od kilku dni do kilku tygodni (Ge is e r i Ru f 1995). Badacze ci dodają również, że oprócz powyższych zmien­ nych, szczególnie użyteczne w rozróżnianiu obu stanów jest określenie tempa metabolizmu, któ­ re podczas dziennej heterotermii jest około 10- krotnie wyższe niż podczas hibernacji.

Gerhard Heldmeier i Martin Klingenspor w przedmowie do tomu zawierającego materiały 11. Międzynarodowego Sympozjum Hiberna- cyjnego, które odbyło się w sierpniu 2000 r. w Jungholz w Austrii, zebrane pod tytułem „Life in the cold” stwierdzają, że w przeszłości no­ menklatura obserwowanych stanów odrętwie­ nia zwierząt była powodem zamieszania. Termi­ ny takie, jak hibernacja, dormancja, estywacja, brumacja, sen zimowy, torpor dzienny, sezono­ wa i dzienna heterotermia były z jednej strony używane jako synonimy, z drugiej służyły roz­ różnianiu odmiennych zjawisk fizjologicznych. Proponują oni zatem użycie słowa torpor, jako ogólnego określenia na wszystkie stany hypo- metaboliczne, hypotermiczne i charakteryzują­ ce się brakiem aktywności ruchowej. Natomiast używanie terminów hibernacja, estywacja i dzienny torpor zalecają tylko w przypadkach, kiedy rozważa się jego sezonową lub okołodobo- wą naturę.

Wyraźne sezonowe zmiany dotyczące tempa metabolizmu, tempa procesów fizjologicznych i aktywności ruchowej zaobserwowano u wielu gatunków zwierząt. Wśród ssaków hibernacja jest dość szeroko rozpowszechniona, czego

przykłady przedstawiono w Tabeli 3. Gatunki ssaków hibernujących spotykamy wśród ste­ kowców, torbaczy i łożyskowców. Tak szerokie występowanie hibernacji wskazuje, że jest ona raczej pierwotnym przystosowaniem do sezono­ wych zmian zachodzących w środowisku.

W przeżywaniu niekorzystnych warunków przez zwierzęta wyróżnić można dwie strategie — hibernacja może być obligatoryjna lub fakul­ tatywna. Pierwszą z tych strategii stosują np. kolczatki, susły, świstaki i jeże zwane hiber- natorami właściwymi (obligatoryjnymi). Unie­ możliwienie im hibernacji może odbić się na zdrowiu tych zwierząt. Poczynając od późnego lata, większość z nich gromadzi zapasy tłusz­ czu, a rozpoczyna hibernację, gdy są one odpo­ wiednio duże. Tłuszcze stanowią dla nich źródło energii w czasie hibernacji. Inne, na przykład pilchowate, gromadzą zapasy pokarmu, który­ mi dożywiają się w czasie wybudzeń. Wystąpie­ nie hibernacji u wymienionych zwierząt zależne jest przede wszystkim od wewnętrznych czyn­

ników związanych okołorocznymi zmianami w fizjologii organizmu, w mniejszym stopniu wpływają na nie zmiany zachodzące w środowi­ sku.

Hibernatorami fakultatywnymi są np. cho­ mikowate i oposy karłowate. Ich hibernacja wywoływana jest w dużej mierze przez szereg czynników środowiskowych, takich jak: fotope- riod, niska temperatura, czy dostępność, a na­ wet rodzaj pokarmu. Gromadzą one w norach duże ilości pożywienia, z którego korzystają podczas hibernacyjnych wybudzeń.

Z wyjątkiem nietoperzy, wszystkie ssaki hi­ bernują zwinięte w kłębek z najeżonym futrem. Taka pozycja pozwala im zminimalizować straty ciepła.

Temperatura ciała uznawana jest przez wie­ lu badaczy za niezwykle wygodne (w pomiarze) i wiarygodne (ze względu na swój bezpośredni związek z tempem metabolizmu) kryterium hi­ bernacji i zmian zachodzących w czasie jej trwa­ nia.

Zapadanie w hibernację nie zawsze wiąże się z równomiernym spadkiem temperatury ciała, jak to się dzieje u chomikowatych, które w ciągu 8 godzin obniżają temperaturę ciała równomier­ nie i gwałtownie do około 5°C — wartości zbli­ żonej do temperatury otoczenia (Ly m a n 1955). Obniżanie Tb może przybierać postać tzw. spad­ ków próbnych (ang. test drops), czyli obniżeń temperatury o kilka stopni C względem tempe­ ratury zaprogramowanej (ang. set point), a na­ stępnie powrotu do eutermii (Ly m a n 1982). Próbne spadki temperatury stopniowo pogłę­ biają się w miarę jak ulega obniżeniu punkt termicznego nastawienia. Proces ten może

Tabela 3. W ybrane zw ierzęta hibernujące Rząd Opis Rodzina Rodzaj gatunek Stekowce Monotremata kolczatka Tachy- glossus aculeatus

Kolczatki, będące hibernatorami oblogatoryjnym i, hibernują zagrzebane w ziemi lub czasami w norach czy wykrotach. Rozpoczy­ nają hibernację wcześniej nim n ad ejdą chłody, w okresie najlepszej kondycji i największej masy ciała. Podczas wybudzeń (arousal) mogą przemieszczać się czasem do innych hibernakulów, nie odżywiają się w tym czasie. M łode, nie u czestn iczące w rozrodzie hibernują nawet o kilka m iesięcy dłużej, niż osobniki dojrzałe. Torbacze Marsupialia górski opos karłowaty Burramys parvus Znany dotąd ze szczątków kopalnych, a odkryty w 1966 roku w Alpach Australijskich. Jak wiele hibernatorów, okres rozrodczy rozpoczyn a w krótce po zakończeniu hibernacji. Gryzonie - Rodentia Wiewórkowate Sciuridae susły (Spermophilus = Citellus) suseł morgowany Spermophilus suslicus suseł perełkowy S. citellus amerykańskie gatunki S. lateralis, S. richardsoni, S. tridecemlineatus, S. columbianus, S. parryii. świstaki - Marmota świstak Marmota marmota gatunki amerykańskie M monax, M. Jlaviventris, M. bobak azjatycki M. sibuica. Pilchowate Gliridae

popielica Glis glis

Jedyne miejsce występowania w Polsce — Wyżyna Lubelska.

W Polsce na Śląsku. Hibernuje w norach. Sen zimowy trwa około 7 miesięcy. Często w okresach suszy zapada w sen letni i pojawia się na powierzchni dopiero jesienią.

W Polsce w Tatrach. Przed zimą św istaki przygotow u ją sobie obszerne sch ron ienie często wydrążone na głębokości 8 - 1 0 m, obficie wym oszczone sianem. Hibernują od października do kwietnia. Po przebudzeniu zjadają zgrom adzone zapasy siana. Większość gatunków hibernuje grupowo (Ramka 2.), niektóre jak M. monax samotnie.

Występuje w Polsce południowej i w Puszczy Białowieskiej. Zimuje w dziuplach drzew, skrzynkach lęgowych, a nawet na strychach. Hibernacja trwa od października do maja. Gromadzi zapasy na zimę, z których korzysta w czasie wybudzeń.

T abela 3. W ybrane zw ierzęta hibernujące, c.d.

koszatka Driomys nitedula

Podobnie, jak gatunek poprzedni.

żołędnica Eliomys quercinus

Na zimę buduje gniazdo z mchu pod korzeniami drzew. Hibernuje 6-7 miesięcy od końca września albo początku października do kwietnia.

Chomikowate

Cricetidae

chomik europejski Cricetus cricetus

W ystępu je w środkow ej i południow ej Polsce. Jego sen zimowy trwa od października do połowy kwietnia. Gromadzi zapasy na zimę, z których korzysta w okresach wybudzeń. Czasem niektóre chomiki pojawiają się na powierzchni w czasie zimy.

Smużkowate

Zapodidae smużka Sicista betulina

Występuje w północno-wschodniej Polsce i w Karpatach. Zapada w najdłuższy wśród naszych ssaków sen zim owy, trw ający od października do maja. Zimuje w gniazdach pod powierzchnią ziemi.

Owadożeme Insectivora Tenrecidae Centetes ecaudatus W ystępu je na M adagaskarze, hibernuje podczas południowej zimy (która jest jednocześnie porą suchą) od połowy maja do października. Jeżowate Erinaceidae jeż Erinaceus europaeus Hibernuje od października do marca. Buduje gniazdo w ukrytym w zaroślach zagłębieniu gleby. Jest ono wymoszczone mchem, sianem i liśćmi. Nie pobiera w tym czasie pokarmu. Nietoperze Chiroptera np. nocek duży Myotis myotis podkowiec mały Rhinolopus hipposideros Zimę spędza w ja sk in ia ch , sztolniach lub dobrze osłoniętych dziuplach drzew — miejscach o dużej w ilgotności i najczęściej oddalonych od rejonów letniego w ystępow ania. Często tw orzy kolonie z przedstawicielami innych gatunków nietoperzy. Naczelne Pńmates lemur Cheirogaleus medius W ystępuje na M adagaskarze, hibernuje 6-7 miesięcy w roku podczas suchego i chłodnego okresu, w dziuplach drzew. Nie wydaje się jednak, aby to była głęboka hibernacja. Temperatura ciała waha się między 18,3°C a 31,9°C. Fluktuacje są skorelowane ze zmianami warunków otoczenia. Z niewielkim opóźnieniem tempera­ tura ciała wzrasta w ciągu dnia i opada nocą. Nie stw ierdzono okresów wybudzeń.

Tabela 3. W ybrane zw ierzęta hibernujące, c.d.

trwać nawet kilka dni (B a r n e s i R i t t e r 1993). U poszczególnych osobników susłów (np.

Sper-( F l o r a n t i H e l l e r 1977, H e l l e r i współaut. 1977).

Zimowanie nie jest jednak procesem staty­ cznym i nastawionym na utrzymanie sztywnego poziomu parametrów fizjologicznych takich, jak zużycie tlenu czy temperatura. W czasie jej trwania wyróżnić można epizody tzw. głębokiej hibernacji, charakteryzujące się obniżeniem tempa metabolizmu i co za tym idzie, tempera­ tury. Okresy te (epizody hibernacyjne; ang. bo­ uts of hibernation) oddzielone są od siebie spontanicznymi wzrostami temperatury ciała do wartości normotermicznych, tzw. wybudze- niami lub wzbudzeniami (ang. arousal). Epizo­ dy głębokiej hibernacji pojawiają się co kilka, kilkanaście dni i trwają od kilku do kilkunastu dni. Najkrótsze epizody występują w początko­ wej i końcowej fazie hibernacji (Rye. 1). Na przykład w środkowym okresie hibernacji (w styczniu) u świstaków średni czas trwania okre­ su głębokiej hibernacji wynosił około 11 dni

(H e ld m a ie r i współaut. 1993). U nietoperzy zaobserwowano epizody hibernacyjne przekra­ czające często 30 dni ( W i l li s 1982). U większo­

ści zwierząt hibernujących okresy wybudzeń, czyli eutermii (w literaturze angielskojęzycznej często nazywane „activ state” — nie należy ich jednak mylić z pełną letnią aktywnością) trwa­ jące, około 15 godzin wydłużają się pod koniec

hibernacji do około 24 godzin (B a r n e s i R i t t e r

1993).

okresy hibernacji

Rye. 1. Schem at zm ian tem peratury ciała ssaków podczas hibernacji.

W początkowym i końcowym okresie epizody głębokiej hibernacji są krótsze i płytsze. Niektórzy badacze dzielą jeszcze okres wybudzeń na składowe, wybudzaniem nazywają początkowy wzrost Tb między epizodami hibernacyjnymi, okres normalnej temperatury ciała eutermią, a występujący potem spadek Tb zapadaniem w hibernację (ang. descending).

mophilus lateralis) i świstaków (np. Marmota jlaviventris) obserwuje się oba sposoby (sto­

pniowy i gwałtowny) zapadania w hibernację

Z reguły epizody hibernacyjne zaczynają się od spadku tempa metabolizmu z poziomu eu- termicznego do poziomu charakterystycznego

Drapieżne Carnivora Niedźwiedzie Ursidae niedźwiedź brunatny Ursus arctos

Niedźwiedzie i niektóre drapieżne zimują w stanie uśpienia — dormancji i łatwo powracają do stanu aktywności. Ich zimowanie podobnie, ja k w przypadku naczelnych odbiega od klasycz­ nego rozumienia hibernacji. I choć w temp. -10°C niedźwiedzie redukują o 40% zużycie tlenu (w -30°C ta redukcja znika) tem peratura ciała waha się między 29°C a 34°C. Tempo oddychania i liczba uderzeń serca spada z 30 do 12 oddechów/min i z 40 do 10 uderzeń/min. Łasicowate Mustelidae borsuk Meles meles

Zapada w płytki sen zimowy, z którego budzi się w czasie okresów ocieplenia. Psowate Canidae jenot Nyctereutes procyo- noides

Śpią parami lub rodzinami w miejscach dobrze chronionych od zimna np. dziuplach starych drzew.

dla głębokiej hibernacji (Ryc. 2). Przejście to zajmuje około 10 godzin. Tempo metabolizmu spada wówczas, co objawia się obniżeniem zu­ życia tlenu, do wartości poniżej 0,02 ml 0 2/g/h

(H e ld m a ie r i współaut. 1993).

Po zapadnięciu w hibernację temperatura ciała ustala się i utrzymuje na pewnym pozio­ mie nieco powyżej temperatury otoczenia, przy czym charakterystyczne jest to, że jej zmiany dość wiernie podążają za zmianami temperatu­ ry środowiska. Jednak, gdy temperatura w hi- bernakulum, spadnie do pewnych wartości kry­ tycznych (np. w przypadku susła Spermophilus lateralis do około + 0,5°C), Tb przestaje biernie podążać za zmianami temperatury środowiska

( H e l l e r i C o l l i v e r 1974). Zwiększa się wówczas tempo metabolizmu i wzrasta produkcja ciepła, aby nie dopuścić do zamarznięcia. Najistotniej­ szą rolę w tym procesie odgrywa brązowa tkan­ ka tłuszczowa i ona to stanowi najcieplejszy rejon ciała (Appendix 1).

Obliczenia ilości energii potrzebnej do prze­ trwania okresów torporu i eutermii w różnych miesiącach hibernacji wykazały, że świstaki [Marmota monarf zużywają 71,4% energii w okresach wybudzeń, które stanowią 17,6% cza­ su trwania hibernacji; torpor zaś stanowi u nich

wane na utrzymanie eutermii (H e ld m a ie r i współaut. 1993). Związane jest to z najdłużej trwającymi w tym czasie epizodami głębokiej hibernacji. Powyższe dane wskazują na małą, w porównaniu z susłami (Spermophhilus ri- chardsortii do 96%; H e ld m e ie r i współaut. 1993), zdolność oszczędzania energii przez świ­ staki, choć wśród ich różnych gatunków mogą występować znaczne różnice wynikające z in­ nych strategii hibernacyjnych (Appendix 2, Ta­ bela 3).

Zmiany zachodzące podczas hibernacji do­ tyczą regulacji większości podstawowych proce­ sów fizjologicznych takich, jak częstotliwość od­ dechów, praca serca, próg pobudliwości.

Spowolnienie wentylacji płuc charakteryzu­ je się różnorakimi wzorcami zależnie od gatun­ ku. Jeże w czasie hibernacji w temperaturze 4°C mają 3-5 minutowe epizody około 40-50 oddechów oddzielonych około 60 minutowymi bezdechami (najdłuższy stwierdzony 150 min!). Podobny typ oddychania stwierdzono także u pilchowatych i nietoperzy. U świstaków nato­ miast pojedyncze oddechy oddzielone są 1-6 minutowymi bezdechami (M a la n 1982).

U wszystkich zwierząt hibernujących czę­ stotliwość pracy serca staje się mniejsza zanim

Dni hibernacji

Ryc. 2. Schem at zm ian tem pa m etabolizm u w czasie hibernacji. Zw raca uwagę fakt, że spadek zużycia tlenu następuje, gdy zwierzę je s t jeszcze w stanie eutermii.

82,3% czasu, a pochłania 28,9% energii (Arm i- t a g e i współaut. 2000). Natomiast susły Sper­ mophilus citellus zużywają 89.2% energii w okresach eutermii, które stanowią u nich zale­ dwie 7,4% czasu trwania całej hibernacji (K a i­ s e r 1961). Biorąc pod uwagę czas trwania epi­

zodów głębokiej hibernacji i wybudzeń najwię­ ksza oszczędność energii u świstaków przypada na styczeń — 65,3% tego, co byłoby

wydatko-jeszcze zaobserwuje się jakikolwiek spadek temperatury ciała i jest skorelowana z obniże­ niem tempa metabolizmu. Początkowe spowol­ nienie akcji serca odbywa się dwojako — po­ przez wydłużenie czasu między poszczególnymi uderzeniami serca oraz poprzez występowanie tzw. skurczów wypadających. Następnie wraz ze spadkiem temperatury ciała, w stanie głębo­ kiej hibernacji czynność serca staje się miarowa

i powolna. Stwierdzono, że w temperaturze 5°C liczba uderzeń serca u chomika europejskiego spada do 12 na minutę, do 6-7 u jeża i do 3 u susła moręgowanego (Ka i s e r 1961).

Wyraźnym zmianom podczas hibernacji podlega również czynność OUN, co wskazuje na jego zaangażowanie w regulację tego stanu. Już w czasie zapadania w hibernację spada aktyw­ ność kory mózgowej, zmniejsza się amplituda fal EEG (jest niższa niż w czasie snu wolnofalo- wego; ang. slow wave sleep, SWS). Wraz ze spadkiem temperatury mózgu zanikają również okresy snu REM (ang. rapid eye movement sleep). Zaś aktywności mózgu charakterystycz­ nej dla SWS nie wykrywa się, gdy temperatura mózgu spadnie poniżej 25°C. W temperaturze poniżej 14°C również neurony tylnego wzgórza zaprzestają wyładowań. Dopiero podczas okre­ sów wybudzeń zapis EEG zaczyna przypominać ten charakterystyczny dla stanu aktywnego

(Wa l k e r i współaut. 1977). W czasie eutermii dominuje sen SWS (Ki l d u f f i współaut. 1993). Jednak, o czym wspomniano wcześniej, mecha­ nizmy regulujące podstawowe funkcje ustroju jak oddychanie i czynność serca nie ustają. Oznacza to, że nawet gdy, aktywność kory móz­ gowej jest niewykrywalna, inne rejony OUN takie, jak pień mózgu nadal pełnią swoje fun­ kcje regulacyjne (Kr il o w ic z i współaut. 1988).

Potwierdziły to szczegółowe badania aktyw­ ności poszczególnych rejonów mózgu Spermo- philus lateralis w czasie zapadania w hibernację i w czasie jej trwania. Wykazały one niewielki wychwyt znakowanej izotopowo 2-deoksyglu- kozy (2DG) w kresomózgowiu w porównaniu z tym w podwzgórzu (Kil d u f f i współaut. 1990). Największy jednak ilościowo wzrost pobierania znakowanej glukozy w tym okresie stwierdzono w paratrigeminal nucleus w rdzeniu przedłużo­ nym. Przypuszcza się, że jądro to pełni funkcje termoaferentne i chemosensoryczne (Kil d u f f i współaut. 1993), a wychwyt glukozy świadczy o znacznym zapotrzebowaniu tej struktury na energię.

Podczas wybudzania natomiast, wzrost wy­ chwytu glukozy zanotowano już tylko w pod­ wzgórzu i w obszarze przedwzrokowym. Szereg danych potwierdza istotną rolę obszaru przed- wzrokowego (któremu przypisuje się funkcje termoregulacyjne) w procesie wybudzania z hi­ bernacji. Eksperymentalne zniszczenie tego ob­ szaru uniemożliwia susłom wybudzanie, a wprowadzenie doń za pomocą mikroinjekcji neurotransmiterów (np. serotoniny, noradre­ naliny czy acetylocholiny) wywołuje tę reakcję

(Kil d u f f i współaut 1990).

Oczywiście w regulacji procesów związa­ nych z hibernacją kluczową rolę pełnią układy

neurotransmisyjne. W czasie zapadania i pod­ czas epizodów głębokiej hibernacji w mózgu stwierdza się zwiększony poziom neurotransmi­ terów o działaniu hamującym, np. kwasu y- amino-masłowego (GABA). Zawartość GABA w czasie epizodów hibernacji wzrasta w podwzgó­ rzu Spermophilus citellus o 30%, a we wzgórzu o 20%. Natomiast podczas wybudzania spada do wartości początkowych w obu strukturach

(Mih a il o b i i współaut. 1965). Co symptomaty­ czne, najwyższy poziom GABA podczas hiber­ nacji stwierdza się właśnie w korze mózgowej i móżdżku (Lu s t i współaut. 1989).

W kresomózgowiu susłów podczas zapada­ nia w hibernację wyraźnie wzrasta poziom se­ rotoniny (5-HT), w podwzgórzu natomiast za­ równo przed hibernacją, jak i podczas niej po­ ziom ten jest stały (Po p o v a i Vo it e n k o 1981, Ha a k i współaut. 1991). Jedynie we wczesnej fazie wybudzania spada na krótko o 35% (Po p o­ v a i Vo it e n k o 1981, Fe is t i Ga l s t e r 1974). O istotnym znaczeniu serotoniny świadczy rów­ nież fakt, że lezje jąder szwu (głównego miejsca syntezy tego mediatora), uniemożliwiają hiber­ nację chomikom (Ca n g u il h e m i współaut.

1986).

Wzrost zawartości noradrenaliny (NA) w podwzgórzu jest niezbędny do normalnego wy­ budzania, a zablokowanie powstawania NA za­ pobiega wybudzaniu chomików syryjskich (Fe­ is t i Ga l s t e r 1974). Jej zawartość podczas tor- poru w podwzgórzu susłów Spermophilus par­ ry ii jest niższa o 35% w porównaniu z okresem przed hibernacją, już jednak we wczesnej i środkowej części fazy wybudzania, zawartość NA wzrasta o 50% w porównaniu do epizodu głębokiej hibernacji. W końcowej fazie wybu­ dzania i w czasie eutermii poziom NA spada do wartości sprzed wybudzenia.

Zawartość innego neurotransmitera, adre­ naliny (A), w podwzgórzu susłów w czasie epi­ zodów hibernacji jest niska, rośnie wyraźnie dopiero w drugiej połowie fazy wybudzania, czy­ li już po szczycie zawartości osiąganym przez noradrenalinę. Wtedy też pod koniec wybudza­ nia i w stanie eutermii zawartość adrenaliny w podwzgórzu jest najwyższa (Fe i s t i Ga l s t e r

1974).

Jak wynika z przytoczonych powyżej fa­ któw, w czasie hibernacji mamy do czynienia ze zmniejszeniem aktywności kory mózgowej i jed­ noczesnym zwiększeniem lub utrzymaniem na niezmienionym poziomie funkcjonowania pod­ wzgórza i pozostałych struktur pnia mózgu, rejonów ważnych dla utrzymania podstawo­ wych funkcji życiowych organizmu takich, jak termoregulacja, oddychanie, czy krążenie krwi.

Wzmiankowane wcześniej istotne zmiany tempa metabolizmu każą postawić pytanie, co dzieje się z syntezą białek w czasie hibernacji i jak proces ten przebiega w różnych okresach jej trwania? Z porównania liczby rodzajów białek obecnych w ekstraktach wątrobowych Sper- mophilus lateralis wynika, że latem wykrywa się ich 927, a w czasie hibernacji tylko 856. Z tej ostatniej liczby 25 białek występuje bardzo ob­ ficie u hibernujących zwierząt lub jest, być może, specyficzne dla tego stanu. Natomiast zawartość 90 białek maleje w tym okresie (M a r ­ t in i współaut. 2000).

Stwierdzono, że w czasie zapadania w hiber­ nację, gdy Tb jest jeszcze wysoka ma miejsce ogólne zahamowanie syntezy białek. Dotyczy ono procesu inicjacji i elongacji w czasie trans­ lacji (F r e r ic h s i współaut. 1998). Co dzieje się natomiast z procesem transkrypcji i translacji podczas epizodów wybudzeń? Odpowiedź na to pytanie mogłaby rzucić światło na wciąż niejas­ ną dla nas funkcję tego okresu hibernacji. Po­ stawiono hipotezę, że w czasie wybudzeń zacho­ dzi ekspresja pewnych genów — białka szcze­ gólnie potrzebne w czasie hibernacji byłyby wte­ dy „dosyntezowywane”.

Drastyczny spadek ilości polirybosomów w wątrobie zaobserwowano w okresie epizodów hibernacyjnych, wskazuje to na zahamowanie translacji. Dane pochodzące z okresów wybu­ dzeń wskazują na przesunięcie rybosomów do frakcji polisomowej, co oznacza przywrócenie translacji.

Wyniki wskazują również, iż zdolność trans- krypcyjna jąder komórkowych w czasie epizo­ dów głębokiej hibernacji stanowi 1/3 zdolności z okresów wybudzeń, natomiast aktywność ją ­ der komórkowych zwierząt wybudzonych była nawet wyższa niż latem (M a r t in i współaut. 2000).

W badaniach idących dalej tym tropem uda­ ło się wykryć, że zmienia się ilość mRNA 0C2-ma-

kroglobuliny, białka które jest inhibitorem pro- teaz, oraz czynnika krzepliwości X, co może mieć związek ze spowolnionym krążeniem i spadkiem krzepliwości krwi w czasie hibernacji

( S r e r e i współaut. 1992). Większa niż latem ilość mRNA wykrywana jest podczas hibernacji, zarówno w czasie epizodu hibernacyjnego, jak i w okresach wybudzeń. Jednak najwyższy po­ ziom mRNA tego białka obserwowano podczas wchodzenia w kolejny epizod hibernacji (po wy- budzeniu). W skazywałoby to, że w czasie euter- mii białko to może rzeczywiście być dosyntezo­ wywane (M a r t in i współaut. 1996).

Przed nadejściem hibernacji i w jej trakcie produkowane są białka, których działanie wy­ stępuje lub umożliwia hibernację. Mechanizm

ich działania, jak i szczegółowa rola nie jest jednak poznana.

Niedawno odkrytym czynnikiem biorącym prawdopodobnie udział w indukowaniu hiber­ nacji jest kompleks białek HP (ang. hibernation specific protein). Wyizolowano je z azjatyckiego kuzyna wiewiórki, Tamias asiaticus, a ostatnio wykryto także u Spermophilus tridecemlineatus. Badania poziomu HP w płynie mózgowo-rdze­ niowym wykazały wyraźny wzrost ich ilości przed hibernacją. W czasie jej trwania ich za­ wartość była wysoka, spadała natomiast tuż przed zakończeniem hibernacji. Podanie hor­ monu tarczycy, tyroksyny, powodowało wzrost ilości białek HP w płynie mózgowo-rdzeniowym po 3-4 dniach podawania. Po zaniechaniu po­ dawania poziom HP wracał do wartości wyjścio­ wych (S e k ijim a i współaut. 2000). Zmiany stę­ żenia HP we krwi były odwrotne do tych obser­ wowanych w płynie mózgowo-rdzeniowym, tzn. stężenie spadało przed nastaniem hibernacji, a jego wzrost zbiegał się z końcem hibernacji. Rytmy te istniały nawet u zwierząt przebywają­ cych w stałych warunkach (LD 12:12 i temp. 23°C). Natomiast zwierzęta, u któiych poziom HP we krwi był wysoki nie hibernowały nawet w niskich temperaturach (K o n d o i JOH 1996). Wykazano ponadto, że podanie tyroksyny zmniejsza ilość HP we krwi (O h ts u i K o n d o

1996). Geny kodujące białka HP posiadają tak­ że amerykańskie wiewiórki drzewne. Z braku jednak aktywnego promotora (insercja 13 nu- kleotydów), ich ekspresja u tych zwierząt nie zachodzi (K o jim a i współaut. 1996).

Rolę indukcji hibernacji przypisuje się rów­ nież białku HIT (ang. hibernation induction trigger). Białko to o ciężarze 88 kDa jest obecne we krwi hibernujących zwierząt (po raz pier­ wszy wyizolowano je od baribali, ostatnio wy­ kryto je także u świstaków i susłów, a nawet co niezwykle frapujące, u niedźwiedzi polarnych, które jak się wydaje nie hibernują).

HIT podawany w ciągłej infuzji niehiber- nującym susłom wywołuje u nich hibernację po 7 dniach podawania. Jego gatunkowo niespe­ cyficzne działanie jest blokowane przez nalo- kson — oznacza to, że działa on przez receptory opioidowe. Przypuszcza się zatem, że HIT może być prekursorem opioidów lub pobudza uwal­ nianie tych peptydów ( H o r t o n i współaut.

1996).

Zaskakujące jest to, że podanie do komory bocznej mózgu nigdy nie hibernującym maka­ kom, Macaca mulatta, pochodzącego od śwista­ ków HIT, już po 15 min po podaniu powoduje ziewanie, ospałość i towarzyszące temu otwie­ ranie ust. Trzy godziny później pojawia się charakterystyczne opadanie głowy i zamykanie

oczu. Inne zmiany fizjologiczne, to obniżenie temperatury ciała o około 3°C poniżej normy, a temperatury mózgu o 2,6°C. W następstwie podania HIT wytępowało spowolnienie akcji serca o 50%, które utrzymywało się przez 8 godzin, spadając do 75 uderzeń na minutę i trwająca 5-7 dni hypofagia mimo, że zwierzęta głodzono przez 1 dzień przed infuzją. Również w tym przypadku podanie naloksonu po infuzji HIT powodowało w ciągu kilku minut zniesienie większości opisanych efektów, zaś tempo pracy serca i temperatura mózgu wzrastała w ciągu 3 godzin (Oe l t g e n i współaut. 1982).

Ostatnie lata przyniosły obiecujące wyniki wskazujące na możliwość zastosowania HIT w medycynie. Przemywanie wyizolowanych na­ rządów takich jak serce, wątroba, płuca i nerki płynami perfuzyjnymi zawierającymi HIT wy­ datnie zwiększa ich przeżywalność z 16,2±2,6 do 4 3 , 1 ± 4 ,1 godzin (Ch ie n i współaut. 199 1). W wielu pracach wykazano ponadto działanie HIT

jako czynnika zmniejszającego uszkodzenia mięśnia sercowego na skutek niedokrwienia

(Go v in a d a s w a m i i współaut. 2000).

Zwierzęta hibernujące charakteryzują się odpornością na hipotermię, niedokrwienie, hi- poksję, czy dysrytmię serca. Lepsze zrozumie­ nie ich mechanizmów adaptacyjnych może przyczynić się do rozwiązania problemów zwią­ zanych ze zdrowiem człowieka. Przywrócenie funkcji serca po hipotermicznej anestezji jest kluczowym problemem torakochirurgii. Utrzy­ manie żywych narządów w niskiej temperatu­ rze, z kolei, jest podstawowym zagadnieniem transplantologii. Dzięki współczesnej biologi, jej możliwościom technicznym i teoretycznym, co­ raz więcej mechanizmów adaptacyjnych zacho­ dzących podczas hibernacji może być wykorzy­ stanych w ochronie zdrowia człowieka. Tak więc w obecnej chwili hibernacja, problem czysto biologiczny, zmienia się w obiecujące medyczne zagadnienie przyszłości.

W H A T IS HIBERNATION?

S u m m a r y

The problem of torpidity of mammals during overwin­ tering has been known since antiquity. According to its distinct course in various species, the definition of hiberna­ tion is still incomplete.

During hibernation of an animal its the metabolic rate and relevant body temperature drop to about 5°C and approach the ambient temperature in a hibernaculum. The process of hibernation is characterised by periodic arousals and spontaneous returns to euthermia. The arousals sep­ arate particular episodes of deep hibernation.

The lung ventilation rate drops during hibernation, and breathing or its periods are interspersed by episodes of apnea. The heart rate of hibernating animals also slows down distinctly to a few cycles per minute.

The hibernation state is regulated by the central nervous system. The activity of cerebral cortex severely declines, although functions of other brains structures are maintained on a lower or the same level. Regulation of deep hibernation and arousals is connected with the activity of

neurotransmitter and neuromodulator systems. Changes have been observed in levels of serotonine, GABA, noradre­ naline and adrenaline.

The lower metabolic rate influences protein biosyn­ thesis during periods of deep hibernation. However, it is supposed that biosynthesis of indispensable proteins is restored during euthermia.

Specific proteins, the hibernation-specific protein (HP) and hibernation induction trigger (HIT) are involved in regulation of hibernation. A scarcity of HP in the cerebro­ spinal fluid makes animals unable to hibernate, even if they are maintained at a short photoperiod and low temperature. On the other hand, HIT after several days of administration, induces hibernation in treated animals. It is of great interest that HIT induces hypometabolic changes even in non hiber­ nating species such as macaques. That is why it seems reasonable to attempt to use HIT in medicine for a long-term preservation of transplanted organs, and protection of heart muscle under pathological conditions related to ischemia.

APPE ND IX 1

BRUNATNA TKANKA TŁUSZCZOWA (BAT)

Przeżycie zwierząt podczas hibernacji zale­ ży nie tylko od oszczędzania ciepła, lecz także od możliwości jego wytwarzania. U ssaków ist­ nieją dwa mechanizmy produkcji ciepła: po­ przez termogenezę drżeniową i bezdrżeniową. Drżenie jest wynikiem kurczenia się włókien mięśniowych. Natomiast termogeneza bezdrże- niowa związana jest z brązową tkanką tłuszczo­ wą — jedynym narządem wyspecjalizowanym w produkcji ciepła. Komórki tej tkanki chara­ kteryzuje niewielka ilość kropelek tłuszczu, ale

duża liczba mitochondriów i to one nadają jej charakterystyczne zabarwienie.

Ciepło jest produkowane dzięki rozprzęże­ niu fosforylacji oksydatywnej. W proces ten zaangażowane jest białko termogenina, UCP1 (ang. uncoupling protein) (Ca n n o n i współaut. 1993). Jest ona nośnikiem protonów przez we­ wnętrzną błonę mitochondriów. Należy do ro­ dziny translokaz mitochondrialnych (np. trans- lokaza ATP/ADP) i jest charakterystyczna tylko dla BAT (Tr a y h u r n 1993).

Ekspresja genu termogeniny u zwierząt po­ budzana jest przez chłód (Ca n n o n i współaut.

zaangażo-wana jest w reakcję na zimno, również pobudza ekspresję genów kodujących UCP1 (Ca n n o n i współaut. 1993, Kl a u s i współaut. 1993). Stwierdzono także, że trójjodotyronina (T3) wzmacnia ekspresję genu kodującego UCP1

(Kl a u s i współaut. 1993), szczególnie, gdy współdziała z insuliną (Kl a u si współaut. 1993).

BAT jest charakterystyczna tylko dla ssa­ ków, ale u wielu gatunków występuj e j edynie w początkowych fazach rozwoju osobniczego. Jak

dotąd nie udało się zidentyfikować brązowej tkanki tłuszczowej ani UCP1 w pozostałych gro­ madach kręgowców, nawet u zapadających w torpor ptaków. Znaleziono natomiast zbliżone do UCP1 białka u ryb — UCP2. Interesujące jest także wystąpienie wiązania przeciwciał skiero­ wanych przeciw termogeninie w mięśniach zaangażowanych w lot i termoregulację u pszczół i trzmieli (Tr a y h u r n 1993).

APPE N D IX 2

HIBERNACJA SOCJALNA ( Ru fi Ar n o l d 2000)

Świstaki alpejskie Marmota marmota żyją w grupach rodzinnych z wyraźnie dominującą pa­ rą. Młode mogą pozostawać przez kilka lat na terytorium rodzinnym. Dlatego też liczebność grupy hibernujących zwierząt dochodzi do 20 osobników w jednej norze. Rodziny z młodymi hibernują nieco dłużej i częściej się wybudzają niż te bez. Świstaki hibernują bez odżywiania się przez 6-7 miesięcy, śmiertelność, więc bywa duża szczególnie wśród młodych, których zapa­ sy tłuszczu są mniejsze. Okazuje się, że hiber­ nacja socjalna znacznie zmniejsza ich śmiertel­ ność. Większą szansę przeżycia mają również dorosłe zwierzęta, jeśli hibernują wraz z innymi.

Badania telemetryczne wykazały daleko idącą synchronizację wybudzeń u współhiber- nujących świstaków (Ryc. 1).

Ryc. 1. Zsynchronizow ane zm iany tem peratury ciała dwóch świstaków podczas hibernacji.

Obserwuje się także wybudzenia niepełne. Charakteryzują się one powolnym wzrostem temperatury ciała do około 10-15°C i prowadzą albo do pełnego wybudzenia albo czasami koń­

czą się powrotem do głębokiej hibernacji. To częściowe rozgrzanie występuje jako skutek pełnego wybudzenia osobników w norze. Jest ono wywołane raczej pasywnym ogrzewaniem wynikającym ze ścisłego kontaktu zwierząt. Wzajemne bierne ogrzewanie się poprzedzające przejście do eutermii skraca czas samodzielnej produkcji ciepła przez poszczególne zwierzęta, redukując przy tym ich wydatki energetyczne. Okazało się także, iż z reguły najwcześniej wy- budza się dominujący samiec, młode zaś wybu­ dzają się najpóźniej (por. Ryc. 2).

Ryc. 2. W ybu dzenia u dom inującwego sam ca (D) i młodej sam icy (MS). Początkowa faza w zrostu tem ­ peratury u M S wynika z biernego ogrzewania.

Dobrodziejstwa tej formy hibernacji wyni­ kają przede wszystkim ze zmniejszonych strat ciepła na skutek skupiania się i bliskiego kon­ taktu hibernujących osobników. Zmniejszenie wydatków metabolicznych nie tylko w okresach niskiej temperatury ciała, lecz zwłaszcza w cza­ sie wybudzeń stanowi dla zwierząt wyraźną korzyść energetyczną. Mniejsze wydatki, a co za tym idzie mniejsza utrata masy ciała znacznie zwiększają również szansę samic na sukces reprodukcyjny w pohibernacyjnym sezonie roz- rodzczym.

LITERATU RA

Ar m it a g eK. B., Wo o d sB. C., Sa l s b u r yC. M., 2000. Energe­ tics o f hibernation in woodchucks (Marmota monax). [W:] Life in the cold. He l d m e ie r G., Kl in g e n s p o r M. (red.). Springer Verlag, Berlin 73-80.

Ba r n e s B. M, Ri t t e rD., 1993. Patterns o f body temperature change in hibernating arctic ground squirrels. [W:] Life in the Cold, Ca r e y C., Fl o r a n t G. L., Wu n d e r B. A., Ho r w it z B. (red.). Westview Press, Boulder, San Fran­ cisco, Oxford, 119-130.

Ca n g u il h e mB ., Mir oJ. L., Ke m p fE., Sc h m it tP., 1986. Does serotonin play a role in entrance into hibernation? A m . J. Physiol. 251, R755-61.

Ca n n o n B ., Ja c o b s s o nA., Ne d e g a r d J ., 1993. Genes in the cold: a survey of the regulation gene expression in brown adipose tissue. [W :] Life in the Cold, Ca r e yC., Fl o r a n t G. L., Wu n d e rB. A ., Ho r w it zB. (red.). Westview Press, Boulder, San Francisco, Oxford, 369-379.

Ch ie n S ., Oe l t g e n P. R., Di a n aJ. N ., Sh i X ., Nil e k a n i S . P., Sa l l e yR., 1991. Two-day preservation of major organs with autoperfusion multiorgan preparation and hiberna­ tion induction trigger. J. Thorac. Cardiovasc. Surg. 102, 224-234.

Fe is tD. D., Ga l s t e rW. A., 1974. Changes in hypothalamic catecholamines and serotonin during hibernation and arousal in the arctic ground squirrel. Comp. Biochem. Physiol. 48, 623-662.

Fl o r a n t G . L ., He l l e r H . C ., 1977. CNS regulation o f body temperature in euthermic and hibernating marmots (Marmota jlaviventris). Am. J. Physiol. 232, R203 - R208.

Fr e r ic h s K. U., Sm it h C. B., Br e n n e r M., DcGr a c ia D. J., Kr a u s e G . S ., Ma r r o n e L ., De v e rT . E ., Ha l l e n b e c kJ. M., 1998. Suppression o f protein synthesis in brain during hibernation involves inhibition o f protein initia­ tion and elongation. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 95, 14511-14516.

Ge is e r F ., Ru f T ., 1995. Hibernation versus torpor in mam­ mals and birds: physiological variables and classifica­ tion o f torpor patterns. Physiol. Zool. 6 8, 935-966. Go v in d a s w a m iM., Sa n c h e z J. A., We d g e J., Ja h a n i a S. M.,

La n g s t o nM. D., Bis h o pP. D., Br u c eD. S., Oe l t g e n P. R., 2000. Opioid-like hibernation factors provide protec­ tion to the ischemic myocardium. [W:] Life in the cold.

He l d m e ie r G ., Kl in g e n s p o r M. (red.). Springer Verlag, Berlin, 377-383.

Ha a k L. L., Mi g n o t E., Ki l d u f fT . S., De m e n tW. C., He l l e r H. C., 1991. Regional changes in central monoamine and metabolite levels during the hibernation cycle in the golden-mantled ground squirrel. Brain. Res. 563, 215- 20.

He l d m e ie r G., Or t m a n n S., K Or t n e r G., 1993. Energy re­ quirements of hibernating alpine marmots. [W:] L i f e in the Cold, Ca r e y C ., Fl o r a n tG. L ., Wu n d e rB. A ., Ho r­ w i t zB. (red.). Westview Press, Boulder, San Francisco, Oxford, 175-183.

He l l e rH. C, Co l l iv e rG. W., Be a r d J., 1977. Thermoregu­ lation during entrance into hibernation. Pflugers Arch. 369, 55-59.

He l l e rH. C., Co l l iv e rG. W., 1974. CNS regulation o f body temperature durinq hibernation. Am. J. Physiol. 227, 583-589.

Ho r t o n N. D., Oe l t g e n P. R., Ka f t a n i D. J., Su T-P., Br u c e D. S., Kr o b e r A. S., Jo n e s J. F., 1996. Biochemical characterization o f a hibernation-specific 88 kDa protein derived from the plasma o f deeply hibernating wood­ chucks. [W:] Adaptations to the Cold: 10th International

Hibernation Symposium. Ge is e rF., Hu l b e r tA. J., Ni k o lS. C. (red.). University of New England Press, Armidale, 333-339.

Ka i s e r C., 1961. The physiology o f natural hibernation. Pergamon Press Oxford, London, Nowy York, Paris. Kil d u f fT. S., Kr o l o w ic zB., Mil s o mW. K., Tt a c h s e lL., Wa n g

L. C. H., 1993. Sleep and mammalian hibernation: homologous adaptations and homologous processes? Sleep 16, 372-386.

Ki l d u f fT . S., Mil l e rJ. D., Ra d e k eC. M., Sh a r pF. R., He l l e r H. C., 1990. 14C-2-deoxyglucose uptake in the ground squirrel brain during entrance to and arousalfrom hiber­ nation. J. Neurosci. 10, 2463-2475.

Kl a u s S., Ca s s a r d- Do u l c ie rA M., Ch a m p i g n y O., Ge l l y C., Ra im b a u l t S., Ca s t e il l a L., Bo u il l a u d F., Ricquier D., 1993. Brown adipose tissue and the uncoupling protein UCP: cellular and molecular studies. [W :] Life in the Cold, Ca r e y C., Fl o r a n tG. L., Wu n d e rB. A., Ho r w it z B. (red.). Westview Press, Boulder, San Francisco, Ox­ ford, 381-388.

Ko j im aM., Ta k a m a t s uN., Ko n d oN., SmbaT., 1996. Promoter activities of the chipmunk and tree squirrel HP-25 genes. [W:] Adaptations to the cold: 10th International Hiberna­ tion Symposium. Ge is e rF., Hu l b e r tA. J, Nik o l S. C. (red.). University of New England Press, Armidale, 347- 350.

Ko n d o N., Jo hT., 1996. Endogenous circumannual rhythm o f hibernation-specific protein (HP) associated with hibernation in chipmunks. [W:] Adaptations to the cold: 10th International Hibernation Symposium. Ge i s e r F., Hu l b e r t A. J., Nik o l S. C. (red). University of New England Press, Armidale, 341-345.

Kr il o w ic zB. L., Gl o t z b a c h S. F., He l l e r H. C., 1988. Neur­ onal activity during sleep and complete bouts o f hiber­ nation. Am. J. Physiol. 255, R1008-R1019.

Lu s t W. D., Wh e a t o n A. B., Fe u s s n e r G., Pa s s o n n e a u J., 1989. Metabolism in the hamster brain during hiberna­ tion and arousal. Brain Res. 489, 12-20.

Ly m a n C. P., 1982. „Why bother to hibernate" i „Entering hibernation" [W:] Hibernation and torpor in mammals and birds. Ly m a n C. P., Wil l isJ. S., Ma l a nA., Wa n g L. H. (red.). Academic Press, New York, 1-535.

Ly m a nC. P., Ch a t f ie l dP. O., 1955. Physiology o f hibernation in mammals. Physiol. Rev. 35, 403-425.

Ma l a nA., 1982. Respiration and acid-base state in hiberna­ tion. [W:] Hibernation and torpor in mammals and birds.

Ly m a n C. P., Wil l isJ. S., Ma l a n A., Wa n g L. H. (red.). Academic Press, New York 237-282.

Ma r t i n S., Ep p e r s o n E., van Br e u k e l e n F., 2000. Quantita­ tive and qualitative changes in gene expression during hibernation in golden-mantled ground squirrels. [W:] Li/e in the cold. He l d m e ie r G., Kl in g e n s p o r M. (red.). Springer Verlag, Berlin, 315-324.

Ma r t i nS. L, Ma n i e r oG. D, Ca r e yC., 1996. Patterns o f gene expression in the liver during hibernation in ground squirrels. [W:] Adaptations to the cold: 10th International Hibernation Symposium. Ge is e rF., Hu l b e r tA. J., Nik o l S.C. (red.). University of New England Press, Armidale, 327-332.

Ma t s o nJ. R. (1946) Notes on dormancy in the black bear. J. Mammal. 27, 203-212.

Mih a il o b i L. T., Kr a l i L., Cu p i D., 1965. Changes o f glu­ tamine, glutamic acid and GABA in cortical and subcor- tical brain structures of hibernating and fully aroused ground squirrels (Citellus citellus). Experientia 21, 709-

10.

Oe l t g e n P. R., Wa l s h J. W., Ha m a n n S. R., Ra n d a l l D. C., Sp u r r ie r W. A., My e r s R .D., 1982. Hibernation „trig­

ger”: opioid- like inhibitory action on brain junction of the monkey. Pharmacol. Bioch. Behav. 17, 1271-1274.

Oh t s uT ., Ko n d oN., 1996. Possible regulationof hibernation- specific proteins in primary cultures ofhepatocytesfrom chipmunks. [W:] Adaptations to the cold: 10th Interna­ tional Hibernation Symposium. Ge i s e rF ., Hu l b e r tA .J ., Nik o lS.C. (red.).University of New England Press, Ar- midale, 357-362.

Po p o v aN. K, Vo it e n k o N. N., 1981. Brain serotonin metabo­ lism in hibernation. Pharmacol. Biochem. Behav. 14, 773-777.

Ru f T ., Ar n o l dW., 2000. Mechanisms o f social thermoregu­ lation in hibernating alpine marmots (Marmota marmo- ta). [W:l Life in the cold. He l d m e ie rG., Kl in g e n s p o rM. (red.). Springer Verlag, Berlin, 387-400.

Se k i j im aT ., Ko n d oJ., Oh t s uT ., Ko n d oN., 2000. Endogenous changes in hibernation-specific protein in chipmunk cerebrospinal fluid. [W:] Life in the cold. He l d m e ie r G., Kl in g e n s p o rM . (red.). Springer Verlag, Berlin, 369-376. Sr e r eH. K., Wa n gL. C. H., Ma r t i n S. L., 1992. Central role

fo r differential gene expression in mammalian hiberna­ tion. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 89, 7119-7123.

St o r e yK. B., St o r e yJ. M., 1990. Metabolic rate depression and biochemical adaptation in anaerobiosis, hiberna­ tion and aestivation. Q. Rev. Biol. 65, 145-174.

Tr a y h u r n P., 1993. Species distribution o f brown adipose tissue: characterisation of adipose tissues from uncoup­ ling protein and its mRNA. [W:] Life in the Cold, Ca r e y C., Fl o r a n t G. L., Wu n d e r B. A., Ho r w it z B. (red.). Westview Press, Boulder, San Francisco, Oxford, 361- 368.

Ui b e r a l lH ., 1934. Das Problem desWinterschlafes. Pflugers Archiv. 234, 78-97.

Wa l k e rJ. M., Gl o t z b a c h S. F., Be r g e rR. J., He l l e r H. C., 1977. Sleep and hibernation in ground squirrels (Citellus spp): electrophysiological observations. Am. J. Physiol. 233, R213-R221.

Wil l is J., 1982. The mystery o f the periodic arousal. [W:] Hibernation and torpor in mammals and birds. Ly m a n C.P., Wil l isJ.S., Ma l a nA., Wa n g L.H. (red.). Academic Press, New York, 92-103.