Oxid uhličitý nevzbuzuje obavy jen jako skleníkový plyn.
Přímo se podílí na pocitech hrůzy a paniky. Průnik tohoto plynu do mozku aktivuje centrum zodpovědné za pocity strachu.
Vdechnutí oxidu uhličitého může spustit záchvat paniky a hrůzy. Tým neurobiologů pod vedením Johna Wemmieho z University of Iowa Carver College of Medicine nyní odhalil tajemství této reakce.
V mozkovém centru zvaném amygdala se nachází ve velkém množství bílkovina ASIC1a. Ta působí jako „vrátka“ do nervových buněk. Propouští do neuronů ionty sodíku. „Klíčkem“, který tuto „iontovou branku“ odemyká, je okyselení okolního prostředí. K němu dochází po průniku oxidu uhličitého do amygdaly.
Amygdala je centrem silných emocí. Lze ji označit za sídlo hrůzy a strachu. Právě aktivací neuronů v amygdale dochází k navození těchto krajně nepříjemných pocitů. John Wemmie a jeho kolegové pojali podezření, že amygdala strach nejen spouští, ale pracuje zároveň jako čidlo registrující na zvýšené koncentrace oxidu uhličitého v organismu. Hypotézu prověřili pokusy na myších. Vědci nechali zvířata dýchat vzduch, v němž zvýšili koncentraci oxidu uhličitého z obvyklých 0,04 % na plných 5 %. Tolik oxidu uhličitého obsahuje vzduch vydechovaný z plic. Myši byly v této atmosféře výrazně ustrašenější. Pokud vědci zvýšili koncentrace oxidu uhličitého ve vzduchu na 10 %, byly na myších patrné projevy hrůzy. Zvířata často ztuhla a nebyla s to se pohnout.
Podobným testům podrobili vědci i myši, které postrádají „sodíková vrátka“ bílkoviny ASIC1a. Ty reagovaly na zvýšení koncentrace oxidu ve vzduchu mnohem nebojácněji. „Odvahu“ myší výrazně posílí i podání látky, která zabrání okyselení mozku po vdechnutí oxidu uhličitého.
Senzor v říši strachu „Je zajímavé, že evoluce umístila senzor pro okyselení přímo do amygdaly,“ komentoval výsledky studie zveřejněné časopisem Cell Michael Welsh z University of Iowa. „Detekce zvýšených koncentrací oxidu uhličitého rozhoduje o přežití. Když se začnete dusit, toto centrum spustí mechanismus, jenž vás nutí k úniku před hrozbou.“
Pocity strachu a hrůzy mají zřejmě kořeny v obranných mechanismech chránících živočichy před udušením. Během evoluce získala amygdala kromě schopnosti varovat před udušením i schopnost reagovat na další typy hrozeb. To proměnilo tuto část mozku na centrum strachu a hrůzy.
„Není to nijak zvlášť překvapivé. Sevření ve spárech šelmy vyvolává stejně zděšení jako dušení. V obou případech se ocitáme v bezprostředním ohrožení života,“ napsal v komentáři pro Cell americký neurobiolog Stephen Marin z University of Michigan.
Výsledky výzkumu Wimmieho týmu by mohly najít praktické uplatnění v psychiatrii. Je známo, že lidé stižení chorobnými záchvaty strachu jsou po vdechnutí oxidu uhličitého zvláště náchylní k panice. Pocity hrůzy pronásledují i pacienty trpící dechovými potížemi. Léky, které by zablokovaly akci bílkoviny ASIC1a nebo by nedovolily okyselení mozku v přítomnosti zvýšeného množství oxidu uhličitého, by nemocné proti záchvatům strachu obrnily.
Dusící se zvířata Objevy Johna Wimmieho a jeho kolegů zřejmě znovu rozvíří diskuse o tom, nakolik je humánní používat oxid uhličitý pro omračování a zabíjení zvířat. Na celém světě jsou pomocí tohoto plynu zabíjeny miliony laboratorních myší a potkanů.
Zvířata jsou umístěna do uzavřené nádoby, do které se připouští oxid uhličitý. Celá procedura trvá asi minutu. Koncentrace oxidu uhličitého musejí stoupat relativně zvolna. Náhlé vystavení vysokým koncentracím plynu ve vdechovaném vzduchu by vedlo k rozpouštění oxidu uhličitého ve sliznicích a vzniku kyselin. To je pro zvíře velmi bolestivé. Naopak vdechování nižších koncentrací oxidu uhličitého bolest potlačuje. Zvíře ztrácí vědomí a nakonec hyne udušením.
O proceduře se mezi vědci už dlouho diskutuje. Ve srovnání se starším způsobem usmrcování myší a potkanů, při kterém je zvířatům bleskově zlomen vaz, se zdá usmrcení v nádobě s oxidem uhličitým jednodušší a čistší. Přitom není nijak zvlášť drahé. Zlomení vazu je sice ještě levnější, ale vyžaduje zručnost. V rukou nezkušeného či nešikovného vědce by mohla zvířata trpět.
Britský neurobiolog Huw Golledge z University of Newcastle upon Tyne došel na základě pokusů s laboratorními potkany k závěru, že oxid uhličitý sice usmrcuje bezbolestně, ale vyvolává u zvířat úzkost. Obdobné pokusy se stejnými výsledky provedl na potkanech i Robert Banzett z Harvard University. Komise expertů pracující při Evropské komisi pro bezpečnost potravin došla už v roce 2005 k závěru, že od zabíjení zvířat samotným oxidem uhličitým by mělo být co nejdříve upuštěno. Zatím se její doporučení do praxe neprosadilo.
„Je to zavedená a pohodlná metoda. Lidé si na ni zvykli a to se jen těžko mění,“ přiznal člen expertní komise David Morton z University of Birmingham.
Alternativy k zabíjení oxidem uhličitým jsou zřejmé. Při zabíjení malého počtu myší či potkanů by se mohli vědci vrátit k tradičnímu lámání vazu. Klíčovým předpokladem je zručnost toho, kdo zvíře usmrtí.
„Byla bych mnohem raději, kdyby mě strčili do komory s oxidem uhličitým, než abych se dostala do rukou někoho, kdo neumí správně zlomit vaz,“ řekla v rozhovoru pro vědecký týdeník Nature bioložka Blaire Pollocková, která v National Cancer Institute v americké Bethesdě zkoumá na myších léčbu nádorových onemocnění.
Pro zabíjení většího počtu zvířat je možné využít spolu s oxidem uhličitým i další plyny, které potlačí paniku a hrůzu zvířat. Nabízí se halothan, izolfluran, argon nebo i oxid uhelnatý. Každá z náhražek má své „mouchy“. Někdy je to podstatně vyšší cena, jindy zvýšené riziko pro lidi, kteří s plynem pracují.
Problém utrpení zvířat vystavených účinkům oxidu uhličitého se zdaleka netýká jen laboratoří. Tento plyn nahrazuje omračování elektrickým výbojem při porážce hospodářských zvířat na jatkách. Drůbeži nebo prasatům omráčeným oxidem uhličitým jsou následně přerušeny krční tepny a zvířata umírají v důsledku rychlé ztráty krve. Při omračování prožívají totéž co laboratorní myši a potkani. Smrt je sice bezbolestná, ale provází ji silná úzkost.
***
Utrpení ve jménu bezbolestné smrti? Eutanazie pomocí oxidu uhličitého (CO2) se dlouho používala především v laboratořích. Ale prosadila se nakonec i v průmyslových provozech. Jak se ukazuje, nebylo to patrně nejšťastnější rozhodnutí. Zvýšená koncentrace CO2 aktivuje v mozku centrum zvané amygdala, které hraje důležitou roli v tvorbě strachu i jiných základních emocí.
Ve velkochovech se někdy používají k usmrcování zvířat podobné mobilní nádrže s CO2, jako je ta na obrázku. Přepravuje se v ní kapalný CO2, který se mění na plynný a vypouští se v tomto konkrétním případě rychlostí 36 kg CO2 za minutu. Délka oblaku na obrázku je asi 7,5 metru. Zvířata v něm přestanou dýchat přibližně po pěti minutách.
