Anabioze: cilvēku dziļas sasaldēšanas tehnoloģija

2024 Autors: Seth Attwood | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2023-12-16 16:11

Pagājušajā nedēļā Ņūorleānā pulcējās ekspertu grupa, lai pētītu iespēju iegremdēt cilvēkus "sintētiskā" hibernācijā jeb mākslīgajā ziemas guļas režīmā. Zinātnieki mācās no dabas, cenšoties izprast faktorus, kas izraisa dzīvnieku pārziemošanu un atmošanos.

Neviena filma par starpzvaigžņu ceļojumiem nav pilnīga bez dziļa miega. "Prometejs", "Pasažieri", visur mēs redzam, kā galvenie varoņi pamostas ziemas guļas kajītēs, atsāk savu trauslo fizioloģiju no ilgstošas nekustīgas fosilijas stāvokļa - bieži vien ar kuņģa šķidrumu izvirdumu, tas ir, vienkārši vemšanu. Šķiet, ka šim brutālajam procesam ir jēga. Galu galā cilvēki dabiski neguļ ziemas guļā. Bet neliela zinātnieku grupa cenšas pārvarēt dabu un ievietot cilvēku mākslīgā ziemas guļas stāvoklī. Ja tas izdosies, tie var aizkavēt novecošanos, izārstēt dzīvībai bīstamas slimības un aizvest mūs uz Marsu un tālāk.

Pagājušajā nedēļā Ņūorleānā pulcējās ekspertu grupa, lai pētītu iespēju iegremdēt cilvēkus "sintētiskā" hibernācijā jeb mākslīgajā ziemas guļas režīmā. Zinātnieki mācās no dabas, cenšoties izprast faktorus, kas izraisa dzīvnieku pārziemošanu un atmošanos.

Hibernācijas noslēpums

Kas var būt labāks, lai pārvarētu ilgus dzīves posmus draudoša aukstuma un pārtikas trūkuma apstākļos, nekā ieniršana dziļā bezsamaņā? Lielākā daļa dzīvnieku pasaules nonāk ziemas miegā: lāči, vāveres, eži. Pat mūsu primātu brālēni, resnās astes lemuri, strauji samazina vielmaiņas ātrumu, kad pārtikas krājumi sarūk.

Kā ar mums? Lai gan mēs diemžēl neguļam ziemas guļā, daži "brīnumi" liecina, ka vielmaiņas dziļa sasalšana var palīdzēt saglabāt mūsu bojātos ķermeņus nākotnei.

1999. gadā radioloģe Anna Bagenholma Norvēģijā, slēpojot, izkrita caur ledu. Līdz brīdim, kad viņa tika izglābta, viņa zem ledus bija atradusies vairāk nekā 80 minūtes. Pēc visa spriežot, klīniski viņa bija mirusi – nebija ne elpas, ne pulsa. Viņas ķermeņa temperatūra pazeminājās līdz nepieredzēti 13,7 grādiem pēc Celsija.

Taču, kad ārsti pamazām uzsildīja viņas asinis, viņas ķermenis lēnām sadzija. Nākamajā dienā sirds tika restartēta. Divpadsmit dienas vēlāk viņa atvēra acis. Galu galā viņa pilnībā atveseļojās.

Bagenholma gadījums ir tikai viena norāde, ka cilvēkiem ir spēja atgūties no smagi nomāktiem vielmaiņas stāvokļiem. Gadiem ilgi ārsti ir izmantojuši terapeitisko hipotermiju, pazeminot ķermeņa temperatūru par vairākiem grādiem vairāku dienu laikā, lai palīdzētu pacientiem tikt galā ar smadzeņu traumu vai aizkavētu epilepsiju.

Ātra dzesēšana palīdz saglabāt audus, kas ir atdalīti no asins piegādes, tāpēc to darbībai ir nepieciešams mazāk skābekļa. Ķīnā eksperimentu rezultātā cilvēki ir nosaluši līdz divām nedēļām.

Terapeitiskās hipotermijas solījums ir tik liels, ka 2014. gadā NASA sadarbojās ar Atlantā bāzēto SpaceWorks un nodrošināja priekšfinansējumu kosmosa ceļojumu hibernatoram misijai uz Marsu.

Lai gan lidojums kosmosā ilgst tikai dažus mēnešus, astronautu nodošana neaktīvā stāvoklī var ievērojami samazināt nepieciešamās pārtikas daudzumu un dzīvotnes lielumu. Aizmigšana var arī novērst nopietnas blakusparādības no zemas gravitācijas, piemēram, izmaiņas cerebrospinālā šķidruma plūsmā, kas var negatīvi ietekmēt redzi. Tieša muskuļu stimulācija, pateicoties ziemas guļas šūpulim, var novērst muskuļu zudumu nulles gravitācijas apstākļos, un dziļš bezsamaņas stāvoklis var potenciāli samazināt psiholoģiskas problēmas, piemēram, garlaicību un vientulību.

Projekts ir iegājis otrajā finansēšanas posmā, taču uz to joprojām ir daudz jautājumu. Viens no tiem ir saistīts ar to, ka ilgstoša hipotermija briesmīgi ietekmē veselību: var parādīties asins recekļi, asiņošana, infekcija, aknu mazspēja. Kosmosa kuģī bez sarežģītām medicīniskām ierīcēm šīs komplikācijas var būt letālas.

Vēl viena problēma ir tā, ka mēs līdz galam nesaprotam, kas notiek ar dzīvnieku, kad tas nonāk ziemas miegā. To mēģināja atrisināt Ņūorleānas konference.

Bioloģiskā iedvesma

Daktere Hanna Kerija no Viskonsinas universitātes uzskata, ka iespēja iegremdēties ziemas miegā ir jāmeklē nevis medicīnā, bet gan dabā.

Kerijs pēta sauszemes vāveres, neliela visēdāja grauzēja, kas klīst Ziemeļamerikas prērijās, ziemas guļas paradumus. No septembra beigām līdz maijam zemes vāvere pārziemo pazemes urvos, pārdzīvojot bargas ziemas.

Viens no Kerija ziņkārīgajiem novērojumiem ir tāds, ka zems vielmaiņas ātrums nepastāv visu ziemu. Periodiski guļošie dzīvnieki uz pusi dienas iziet no niknuma, paaugstinot ķermeņa temperatūru līdz normālam līmenim. Tomēr dzīvnieki šajos periodos joprojām neēd un nedzer.

Neirozinātnieki jau sen ir centušies izveidot visaptverošu miega priekšrocību sarakstu. Piemēram, pētījumi liecina, ka miegs palīdz smadzenēm iztīrīt toksiskos atkritumus no limfātiskās sistēmas un ļauj smadzeņu sinapsēm “atsāknēties”. Ja hibernācija pati par sevi izraisa miega trūkuma stāvokli, vai periodisks miegs var palīdzēt ar to?

Mēs vēl nezinām. Bet Kerijs uzskata, ka dzīvnieku pētījumu rezultāti liecina, ka cilvēku ziemas guļas meklējumos, pētot dabisko ziemotāju bioloģiju, tiks iegūti vairāk rezultātu nekā pielietojot medicīnas praksi, kuras pamatā ir hipotermija, tas ir, hipotermija.

Mākslīgā iegremdēšana miegā

Kamēr Kerija un Vjazovskis pēta, kā ziemas guļas režīms palīdz dzīvniekiem palikt veseliem, Dr Matteo Serri no Boloņas Universitātes Itālijā izvēlējās nedaudz atšķirīgu ceļu: kā mākslīgi izraisīt nejutīgumu dzīvniekiem, kuri neguļ?

Atbilde var būt neliela neironu grupa raphe pallidus smadzeņu reģionā. Tā kā hibernācijas laikā vielmaiņa dramatiski palēninās, hormonālie un smadzeņu mehānismi, visticamāk, aktivizēs šo procesu.

Vēl 2013. gadā viņa zinātnieku komanda bija viena no pirmajām, kas ievietoja žurkas ziemas guļas stāvoklī. Parasti šie dzīvnieki ziemā neguļ. Viņiem tika ievadīta ķīmiska viela raphe pallidus, lai kavētu neironu aktivitāti. Šie neironi parasti ir iesaistīti "termoregulācijas aizsardzībā pret aukstumu", saka Serijs, kas nozīmē, ka tie izraisa bioloģiskas reakcijas, kas neitralizē ķermeņa temperatūras pazemināšanos.

Pēc tam žurkas ievietoja tumšā, aukstā telpā un baroja ar diētu ar augstu tauku saturu, kas, kā zināms, samazina vielmaiņas ātrumu.

Aizsargājošo neironu izslēgšana uz sešām stundām izraisīja strauju temperatūras kritumu žurku smadzenēs. Viņu sirdsdarbība un asinsspiediens arī palēninājās un samazinājās. Galu galā smadzeņu viļņu modelis sāka līdzināties dzīvnieku viļņu modelim dabiskā ziemas guļas stāvoklī.

Interesantākais bija tas, ka tad, kad zinātnieki pārtrauca "ārstēšanu", žurkas atveseļojās – jau nākamajā dienā tās neizrādīja nekādas neparastas uzvedības pazīmes.

Iepriekšējie mēģinājumi izraisīt torporu dzīvniekiem, kuri nepārziemo, ir bijuši neveiksmīgi, taču šis pētījums parādīja, ka raphe pallidus neironu kavēšana ir būtiska, lai izraisītu torporam līdzīgu stāvokli.

Ja šos rezultātus apstiprinās lielāku zīdītāju piemērs, cilvēkiem būs jēga pāriet uz ziemas guļas režīmu. Serri un citi strādā, lai sīkāk analizētu smadzeņu kontroli pār nejutīgumu un to, kā to uzlauzt, lai smadzenes nonāktu ziemas guļas stāvoklī.

Ko tālāk?

Cilvēka iegremdēšana ziemas guļas stāvoklī, hibernācija, apturēta animācija - sauciet to, kā vēlaties - joprojām ir tālu no realitātes. Taču pētījumu rezultāti pakāpeniski atklāj molekulāros un neironu faktorus, kas teorētiski varētu nodrošināt mūs ar dziļu sasalšanas stāvokli.