Derfor kan giraffen tåle sit tårnhøje blodtryk
Giraffer er født med et ekstremt højt blodtryk, som langt overstiger hvad mennesker kan klare. Nu har danske og udenlandske biologer fundet ud af, hvordan giraffen overlever.

Giraf med indplanteret måleudstyr slippes fri i indhegning. Udstyret skal måle, hvad der sker med blodtrykket i giraffens hoved, når dyret bøjer sig ned for at drikke og efterfølgende løfter hovedet op igen. (Foto: Emil Brøndum).

Nyresvigt, dårligt hjerte, blodpropper, blindhed og vand i benene. Kort sagt, den visse død.

Sådan ville vores skæbne se ud, hvis vi skulle lægge krop til en girafs tårnhøje blodtryk, der er omkring dobbelt så højt som et menneskes.

Giraffer trives til gengæld med det i bedste velgående, og biologer og læger har derfor i årevis kæmpet for at kortlægge dyrets ekstreme biologi med håb om at kunne hjælpe alverdens blodtrykspatienter.

Nu er det længe ventede gennembrud så endelig kommet.

Biologer fra Aarhus Universitet og læger fra Aarhus Universitetshospital har som en del af et internationalt forskerhold været med til at løse fire ud af i alt fem gåder om giraffens ekstreme biologi, de såkaldte ’Big Five’ der går på, hvordan dyret mon takler de ekstreme livsbetingelser.

Studiet er foregået dér, hvor girafferne lever, nemlig midt ude på den åbne savanne, hvor 30 dybt specialiserede forskere fra alle verdenshjørner igennem en måned gennemførte forsøg med 15 opdrættede hangiraffer.

Eksperimenterne har i den grad givet pote, for ikke alene har de fundet ud af, hvordan giraffen beskytter sig mod det voldsomt høje tryk – de har også afsløret, hvordan dets hjerte frembringer det. Svarene er for nylig publiceret i det videnskabelige tidsskrift Journal of Comparative Physiology B.

»Vores studier viser, at evolutionen har udstyret giraffen med ekstremt stærke hjertemuskler, der effektivt kan pumpe blodet rundt. For at klare det høje tryk er dyrets mest sårbare organ, nyren, indkapslet i en robust form for bindevæv. I det hele taget er giraffens væv og blodårer ekstremt stærke, så det kan holde til det voldsomme tryk,« siger Emil Toft Brøndum, ph.d.studerende og projektleder fra Institut for Biomedicin ved Aarhus Universitet.

Dyret spiller med hjertemusklerne

Grunden til at giraffer overhovedet har brug for så voldsomt et blodtryk er, at de rager mange meter op i landskabet. Højden giver dyrene en stor fordel i forhold til alle andre dyr på savannen, fordi de kan stikke deres hoveder ind i trækronerne og æde af de saftige blade.

Kirurger i fuld gang med at operere en bedøvet giraf. Operationen gik ud på at udtage diverse organer og blodårer til nærmere undersøgelse. (Foto: Emil Brøndum).

Biologerne har længe funderet over, hvordan det kunne lade sig gøre for blodet at strømme så langt opad, modsat tyngdekraften, og de har bl.a. spekuleret på, om halsen måske rummede en slags hjælpehjerter, der kunne pumpe blodet videre.

Men nu afslører studiet, at forklaringen er en anden.

»Vi har fundet ud af, at giraffen kan frembringe et så højt blodtryk, fordi den har udviklet en særlig robust hjertemuskulatur, der formår at skabe et tryk, der er tilstrækkeligt stort til at presse blodet helt op til dyrets øverste etage,« siger Emil Toft Brøndum.

Jo mere muskelvæv, hjertet har i forhold til den blodmængde, som det skal pumpe rundt, des højere bliver blodtrykket – en pointe, der snildt kan illustreres med en ballon.

Klemmer man om en stor ballon (hjertet) med en lille hånd (hjertemuskulaturen), vil trykket inde i ballonen kun stige lidt. Er ballonen derimod lille og hånden stor, vil trykket inde i ballonen blive mange gange større.

»Hjertet er ikke forstørret i forhold til, hvad man finder ved andre pattedyr, men selve den muskulatur, der pumper ud i kroppen, er betydeligt stærkere,« siger han.

Nyren er kapslet ind

Giraffer skal ikke kun have et uhyre stærkt hjerte for at kunne generere det høje blodtryk.

De skal også have robuste organer, der kan tåle så kraftig en blodgennemstrømning. Menneskers organer ville ikke kunne tåle det, for de ville hurtigt blive udspilet og ødelagt.

Girafhjerte granskes på alle leder og kanter. Blodtrykket i hjertehøjde for alle pattedyr ligger omkring 100 mm Hg – bortset fra giraffens der er 200 mm Hg. (Foto: Emil Brøndum)

Et af de organer, der hos mennesker er mest sårbar over for forhøjet blodtryk, er nyren.

Mennesker, der får forhøjet blodtryk, begynder automatisk at tisse mere, fordi kroppens forskellige reguleringsmekanismer forsøger at mindske væskemængden i kroppen.

Tisseriet får i en periode trykket til at falde lidt igen. Men fortsætter trykket med at være højt, holder reguleringsmekanismen op med at virke.

For at blive klogere på, hvorfor giraffer kan klare mosten, udtog Emil Toft Brøndum og hans kolleger giraffernes nyrer og undersøgte dem på kryds og tværs.

»Vi var lidt forbløffede over, at giraffernes nyrer ikke blev spilet op som en ballon af det høje blodtryk, og vi gennemgik dem derfor nøje for at finde en forklaring. Det viser sig, at der er en form for ’kapsel’ rundt om nyren i giraffen, der forhindrer nyren i at svulme op. Kapslen består ikke af muskler, men af bindevæv, der ikke kan give sig,« siger han.

Giraffer bærer støttestrømper

En patient med stærkt forhøjet blodtryk vil have tendens til at få vand i benene, men det sker aldrig for en giraf.

Og nu viser det sig, at hemmeligheden ligger i selve tykkelsen af væggen i blodkarrene. 

Indtil nu har den gængse teori været, at girafferne bevarede deres flotte lange stænger og undgik at få tykke elefantben ved at have en form for støttestrømpe på. 

Vi sigter mod en bedre forståelse af de grundliggende mekanismer der er involveret i blodtrykregulering til gavn for patienter med forhøjet blodtryk.

Emil Toft Brøndum

Selve huden på benets yderside skulle altså ifølge denne teori være gjort af et stof og have en særlig stærk struktur, så de kom til at virke som en slags støttestrømpe, der forhindrer vand i at hobe sig op i benene.

»Vi kan endnu ikke afvise, at huden på benene virker som en støttestrømpe á la dem, som piloter bærer ombord på et jagerfly, men det er efter alt at dømme ikke hele forklaringen,« siger han.

Ved forsigtigt at udtage et væld af blodkar i benene og i halsen og måle deres tykkelse på alle leder og kanter opdagede forskerne nemlig, at blodårerne er væsentligt tykkere i benene end i halsen. Det tykkere karlag er formentlig hovedårsagen til, at blodkarrene og dermed heller ikke benene, svulmer op.

»Tykkelsen af blodkarrenenes vægge ser ud til at være en vigtig årsag til, at benene forbliver slanke på trods af blodets voldsomme tryk,« siger Emil Toft Brøndum.

Forskerne har altså nu samlet fire ud af fem brikker i det store girafpuslespil, og der begynder at tegne sig et klart billede af de beskyttelsesmekanismer, som moder natur har udstyret giraffen med.

Nu hvor forskerne ved, hvordan mekanismerne virker, kan de begynde at tænke over, om den viden kan bruges til at hjælpe blodtrykspatienter til et bedre liv.

»Det kan være, at vi begynder at se på menneskers kredsløb på en lidt anden måde. Så på den måde kan vores girafstudier give os en bedre forståelse af menneskets fysiologi,« siger han.

Femte mysterium: Hvordan kan giraffen drikke uden at dø?

Forskerne mangler at løse den sidste gåde, før de er helt i hus, nemlig at måle blodtrykket i giraffens hoved, når det løfter og sænker hovedet.

»Dette blodtryk er vigtigt at måle, fordi det har betydning for, hvordan vi skal tolke de andre fysiologiske fund, vi har. Giraffen er det dyr i verden, der i hovedet oplever de mest ekstreme blodtrykssvingninger,« siger Emil Toft Brøndum. 

Forskerne har kun målt det på bedøvede dyr, men bedøvelsen sætter giraffens reflekser ud af spil, hvilket påvirker trykket – så den måling er ikke tilstrækkelig.

Forskerne forsøgte også at løse dette mysterium, men på grund af en række uheldige omstændigheder og problemer med det medbragte udstyr, lykkedes det dem kun at opnå en enkelt måling, hvilket ikke er nok til at udtale sig definitivt om hvad trykket er i hovedet på den vågne, drikkende giraf. Forskerne planlægger derfor at tage af sted igen i 2012 for at indsamle tilstrækkeligt med målinger.

»Jeg kan ikke tænke på andre dyr, hvor der er så store udsving i blodtryk, som der er i giraffens hoved, når den hæver og sænker det. Ud over vores ene måling, findes der kun en måling tilbage  fra 1969, og den er lidet troværdig. Så vi må på den igen,« slutter han.

Når dyret bukker sig ned, vil blodtrykket stige så voldsomt, at det for os mennesker ville betyde, at blodårer i vores hjerne ville briste, så vi fik en hjerneblødning og at vores øjne popper ud af hovedet på os. Men det sker ikke for giraffen. Den spankulerer frejdigt videre.

Forskernes ’Big Five’

Ekspeditionen til Afrika skulle løse fem mysterier om giraffens biologi:

  1. Mennesker med forhøjet blodtryk får ofte problemer med nyrerne. Giraffens blodtryk er dobbelt så højt som menneskets, så hvorfor tager dens nyrer ikke skade?
     
  2. Folk med forhøjet blodtryk lider ofte af vand i benene. Hvordan undgår giraffen at få vand i benene, når den står stille på savannen?
     
  3. Mennesker med forhøjet blodtryk kan få forstørret hjerte på grund af den forøgede belastning af kredsløbet. Giraffens hjerte udgør en halv procent af kropsvægten som den gør for alle andre pattedyr. Hvorfor får giraffen ikke et forstørret hjerte, når dens blodtryk er så højt?
     
  4. Når giraffen bukker hovedet ned til jorden burde blodtrykket i hovedet stige så voldsomt, at små blodkar burde sprænges og øjnene falde ud af hovedet på den. Hvordan tilpasser den blodtrykket?
     
  5. Hvordan formår hjertet at pumpe blodet helt op i hovedet og ikke være større end hvad man finder hos andre pattedyr?

 

Projektet er tværfagligt og inkluderer biologer (fra Århus, Sverige, Canada) , læger (fra Skejby, Ålborg, Riget og Odense), ingeniører (fra Århus og USA) samt sydafrikanske forskere.
Styregruppen er ph.d.studerende og projektleder Emil Toft Brøndum, og professor Christian Aalkjær fra Institut for Biomedicin ved Aarhus Universitet. Hjertekirurg John Michael Hasenkam, Aarhus Universitetshospital Skejby, og professor Tobias Wang fra Biologisk Institut, Aarhus Universitet.

Videnskab.dk Podcast

Lyt til vores seneste podcast herunder eller via en podcast-app på din smartphone.


Se den nyeste video fra Tjek

Tjek er en YouTube-kanal om videnskab og sundhed henvendt til unge.

Indholdet på kanalen bliver produceret af Videnskab.dk's Center for Faglig Formidling med samme journalistiske arbejdsgange, som bliver anvendt på Videnskab.dk.