Dykkerrotte i vitenskapens tjeneste

I Tromsø utsettes rotter for høyt trykk og lave temperaturer for å lære oss hvordan mennesker takler kalde dykkertokt.

Publisert
Foreløpig ligger rotta inne i beholderen bak Svein Erik Gaustad. Der er det nå et trykk tilsvarende nesten 30 meters dyp, og rottas reaksjon måles på monitoren ved siden av. (Foto: Hanne Jakobsen)
Foreløpig ligger rotta inne i beholderen bak Svein Erik Gaustad. Der er det nå et trykk tilsvarende nesten 30 meters dyp, og rottas reaksjon måles på monitoren ved siden av. (Foto: Hanne Jakobsen)

Inne i et metallrør på en laboratoriebenk reiser Tromsø-rotter på dykkertokt.

Idet forskning.no ankommer laboratoriet på helsevitenskapelig fakultet ved Universitetet i Tromsø, ligger ei rotte i narkose gjemt inne i røret, med seks atmosfærers trykk rundt seg.

Røret er et trykkammer, og der inne etterlignes de fysiske forholdene under et dykk ned til 50 meters dyp i et kaldt hav. Det betyr høyt trykk, og det betyr en kald kropp. Akkurat nå er kroppstemperaturen til rotta på bare 32°C, omtrent fem grader under normalen.

Torkjel Tveita, Svein Erik Gaustad og flere andre forskere ved UiT og NTNU forsøker nemlig å finne ut av hvordan nedkjøling endrer måten vi reagerer på dype dykk i havet. Er det slik at kalde temperaturer gjør kroppen mer utsatt for eksempel for dykkersyke?

Teorien er at dykk i kalde farvann krever ekstra forholdsregler. For eksempel kan det være nødvendig å stige enda saktere opp til overflaten, eller kanskje bør dykkerne forsøke å la kroppstemperaturen stige så sakte som mulig etter at de er kommet ut av vannet.

For å finne svaret på hva som egentlig skjer inne i kroppen i løpet av en slik oppstigning, er rotter rekruttert som forsøksdyr.

For hunnrotta som var i ilden da forskning.no var på besøk, gikk det rett og slett ordentlig dårlig.

Luft til høyre er greit, til venstre er krise

Torkjel Tveita er leder for forskergruppen for akuttmedisin og anestesiologi ved UiT, og han forklarer hva som foregår rundt oss, mens kollega Svein Erik Gaustad fra NTNU holder øye med trykkammeret og målerutstyret.

Ved siden av trykkammeret viser en skjerm hele syv grafer og en litt snirklete sløyfe som pulserer. Rotta har nemlig fått satt inn et kateter i brystet, rett inn i venstre hjertekammer.

Sløyfa viser slagvolumet – altså hvor mye blod hjertet til rotta pumper ut per sammentrekning, og hvor hardt det pumper blodet. På toppen av trykkammeret står i tillegg en måler som viser temperaturen til gnageren i røret.

Det er venstre hjertekammer forskerne må overvåke, for det er derfra blodet pumpes ut i det store kretsløpet i kroppen. Fra det høyre hjertekammeret går blodet ut i lungene, og der kan vi kvitte oss med nitrogengassen som dannes i blodet når vi stiger opp fra de store havdyp.

Så lenge gassen bare er i høyre side av hjertet, går det greit. Da fraktes den ut til lungene, og kan pustes ut. Men om det blir så mye gass at noe slipper gjennom til venstre side, da kommer problemene.

På skjermen viser Torkjel Tveita frem hvordan et sunt slagvolum ser ut. Foreløpig er rotta fortsatt i trykkammeret. (Foto: Hanne Jakobsen)
På skjermen viser Torkjel Tveita frem hvordan et sunt slagvolum ser ut. Foreløpig er rotta fortsatt i trykkammeret. (Foto: Hanne Jakobsen)

Da havner nemlig gassboblene inn i venstre del av hjertet – og blir det for mye, kollapser livspumpa og man dør.

Sakte pust og marinejegere i dusjen

– Vi kjører noen forsøk der rottene er varme gjennom hele forsøket, og tas opp på vanlig måte, og noen der rottene kjøles ned og så varmes opp underveis og etter oppstigningen. På den måten kan vi sammenligne hvordan de reagerer, forklarer Tveita.

Sakte, sakte bringes trykket i kammeret ned, mens rotta fremdeles er nedkjølt. Det tar omtrent ti minutter fra hun er på 30 meters dyp til hun er helt oppe på ”overflaten” og kan tas ut.

Så åpner Gaustad og kollega Timofei Kondratiev kammeret, og ut kommer rotta, glidende på et slags mini-operasjonsbord.

Den hvite pelsen er barbert bort i en flekk på brystet, og gassbind omkranser kateteret som går ned i brystet og inn i hjertet. Rundt henne ligger ledninger, og langs siden legger Kondratiev en pose med isbiter, for å hindre at hun blir for varm for fort.

Brystet går opp og ned mens hun puster – om enn noe sent, for kulda senker både puls og pusterytme.

Timofei Kondratiev er i ferd med å ta rotta ut av trykkammeret. Hun er helt bedøvet og kjenner ingen ting, men skjelver allikevel litt som en ren refleks. Kroppstemperaturen hennes er på rundt 33 grader. (Foto: Hanne Jakobsen)
Timofei Kondratiev er i ferd med å ta rotta ut av trykkammeret. Hun er helt bedøvet og kjenner ingen ting, men skjelver allikevel litt som en ren refleks. Kroppstemperaturen hennes er på rundt 33 grader. (Foto: Hanne Jakobsen)

– Når trykket øker og temperaturen faller, klarer kroppen ta opp masse gass fra blodet. Men når temperaturen øker igjen er kroppen nødt til å frigjøre den ekstra lufta som er lagret, og hypotesen vår er at det er da du er ekstra utsatt for blodpropp, forklarer Tveita.

– Du kan sammenligne det med en sjampanjeflaske, der ristingen er det samme som å øke temperaturen.

Dårlige tegn

Den neste delen av eksperimentet er velkjent for eksempel for alle som har vært gravide:

Ved hjelp av ultralyd kan forskerne se hva som skjer inne i brystet. (Foto: Hanne Jakobsen)
Ved hjelp av ultralyd kan forskerne se hva som skjer inne i brystet. (Foto: Hanne Jakobsen)

Gaustad smører en blålig gele på den bare flekken på brystet til rotta. Så bruker han ultralyd til å titte inn i brystet hennes og se hva som skjer.

På en skjerm kommer det som for forskning.nos journalist bare ser ut som en TV-kanal med dårlig signal. Gaustad forklarer at her ser vi både hjertet og den store pulsåren som går inn i lungene, pulmonærarterien.

– Se her, det mørke der er hjertet – her er spissen– så kommer vi til pulmonærarterien, den ser ut som et mørkt hull. Og der er luftboblene, det er de hvite flekkene som flikker forbi.

– Ser du alle boblene, flekkene som kommer og går hele tiden? Det er et dårlig tegn at det er så mye, så tidlig, sier han ettertenksomt.

– Kommer nok til å dø

Gass i blodet vises som små hvite flekker, mens det sorte er blod. Målet, både for dykkere og for rottene som deltar i denne studien, er at det er så få luftbobler som mulig i blodet. Gaustad forteller at forskerne har et eget graderingssystem:

– Hvis det er en og annen boble av og til, er det grad 1. Om det så kommer en boble for hvert fjerde hjerteslag, kaller vi det grad 2, mens en boble per hjerteslag er grad 3. Hvis det er massevis av bobler så er det grad 4, og på grad 5 så er du død, sier han.

Akkurat nå er situasjonen langt fra optimal for den bedøvede rotta.

– Snakker vi om en grad 4 her, eller? spør Tveita.

– Nei, vi er vel ikke helt der ennå, nå er det vel fortsatt 3. Men det er veldig tidlig, og hun er for kald til å ha så mye bobler i blodet allerede, svarer Gaustad.

– Så hun her kommer nok til å dø.

Gaustad viser de hvite flekkene på ultralyden. Det er alt for mye bobler i blodet til rotta, særlig siden hun fortsatt er nedkjølt. (Foto: Hanne Jakobsen)
Gaustad viser de hvite flekkene på ultralyden. Det er alt for mye bobler i blodet til rotta, særlig siden hun fortsatt er nedkjølt. (Foto: Hanne Jakobsen)

Så var det slutt

Rotta puster stadig grunnere og grunnere, og utslaget på skjermen blir stadig mindre og mer ustabilt. Dette går ikke veien, sier Tveita, og viser til sløyfa som stadig danser rundt på dataskjermen.

– Hver gang sløyfa rører seg, markerer det et hjerteslag, med både trykk og volum. Nå ser du at sløyfa har blitt mindre – hjertet pumper altså både mindre kraftig, og den får ut mindre blod. Da kommer det mindre og mindre oksygen ut i kroppen, og organene blir skadelidende, sier han.

Fra å oppta nesten halve grafen da rotta ennå var på dypt vann, vises sløyfa nå bare som en liten løkke helt nederst på skjermen.

– Det jeg kan tenke meg skjer nå, er at slagvolumet er så lite at hjertet får ikke pumpet nok blod til hodet, og da slutter hun å puste. Dette her var jo veldig dramatisk, her kommer vi til point of no return, sier Tveita.

Hadde alt gått sin naturlige gang, ville rotta dødd i løpet av veldig kort tid.

Men ennå er det liv i henne, om enn kunstig. Kondratiev har koblet henne til en respirator, og dermed holdes hun i live i noen minutter til, mens han tar blodprøver. Det er viktige prøver å ha med seg videre, for å få enda noen flere svar på hva som skjedde – i tillegg til det hjerteovervåkningen har avslørt underveis.

Når prøvene er tatt, kobles hun fra respiratoren, og forskerne gir henne en dødelig dose bedøvelse. Så er det hele over.

Bildet til høyre viser et hjerte som er i ferd med å svikte. På venstre side er det bare såvidt liv - og utslaget er desto mindre. (Foto: Hanne Jakobsen)
Bildet til høyre viser et hjerte som er i ferd med å svikte. På venstre side er det bare såvidt liv - og utslaget er desto mindre. (Foto: Hanne Jakobsen)

Verdifull kunnskap uansett

Ikke alle rottene reagerer likt på dykkingen, men forskerne aner foreløpig ikke hvorfor det er så store forskjeller mellom dyra. Selv om denne rotta hadde taklet forsøket bedre, ville hun imidlertid allikevel aldri ha våknet igjen.

Dette er nemlig det som kalles akuttforsøk.

– Disse rottene lever her på universitetet, og tas hånd om av veterinærer. Når vi så skal gjøre forsøk, tas de ut og gis anestesi, slik at de blir helt neddopet og smertefrie. Så, etter at forsøket er ferdig, gis de en ny dose anestesi, men denne gangen en så stor dose at det er dødelig. Så de våkner ikke igjen etterpå, forklarer Tveita.

– Hvorfor det, kan ikke de samme rottene brukes om igjen?

– Hvis de skulle våkne opp, så ville vi nærmest måtte ha en intensivavdeling her, med overvåkning på døgnbasis for å ta seg av dem. Det har vi ikke ressurser til, påpeker han.

– Men det er heller ikke nødvendig, for det vi forsøker å finne ut av er om oppstigning, kombinert med en lavere kroppstemperatur enn normalt, fører til mer gass i blodet. Da er det ikke så relevant hva som skjer i etterkant.

Kanskje finner Tveita og kollegene en dag ut av hva som er optimal oppstigningstid og temperatur både for rotter og, i forlengelsen av det, for mennesker. Gjennom denne studien vil de forhåpentligvis finne noen flere svar som tar oss i den retningen, og det kan gjøre livet tryggere for nordsjødykkere.

For nå sier vi farvel, og takk for hjelpen, til den lille rotta som aldri kom seg igjen.