Анабиоза: технология за дълбоко замразяване на хора

2024 Автор: Seth Attwood | [email protected]. Последно модифициран: 2023-12-16 15:58

Миналата седмица група експерти се събраха в Ню Орлиънс, за да проучат възможността за потапяне на хората в "синтетичен" хибернация или изкуствен хибернация. Учените се учат от природата, като се опитват да разберат факторите, които водят до хибернация и повторно събуждане при животните.

Никой филм за междузвездно пътуване не е пълен без дълбок сън. „Прометей“, „Пътници“, навсякъде виждаме как главните герои се събуждат в кабини за хибернация, рестартират крехката си физиология от дълго състояние на неподвижна вкаменелост – често с изригване на стомашни течности, тоест просто повръщане. Този брутален процес изглежда има смисъл. В крайна сметка хората не спят естествено зимен сън. Но малка група учени се опитват да преодолеят природата и да вкарат хората в изкуствен хибернация. Ако успеят, те могат да забавят стареенето, да лекуват животозастрашаващи заболявания и да ни отведат до Марс и отвъд него.

Миналата седмица група експерти се събраха в Ню Орлиънс, за да проучат възможността за потапяне на хората в "синтетичен" хибернация или изкуствен хибернация. Учените се учат от природата, като се опитват да разберат факторите, които водят до хибернация и повторно събуждане при животните.

Мистерията на хибернацията

Какво по-добро за преодоляване на дълги периоди от живота в условия на застрашаващ студ и липса на храна от потапяне в дълбоко безсъзнание? По-голямата част от животинския свят влиза в хибернация: мечки, катерици, таралежи. Дори нашите братовчеди-примати, дебелоопашатият лемур, намаляват скоростта на метаболизма си, когато запасите от храна намаляват.

Ами ние? Въпреки че за съжаление не сме в хибернация, някои „чудеса“предполагат, че метаболитното дълбоко замразяване може да помогне да запазим увредените ни тела за бъдещето.

През 1999 г. рентгенологът Анна Багенхолм падна през леда, докато кара ски в Норвегия. Докато е спасена, тя е била под леда повече от 80 минути. По всичко клинично тя беше мъртва - без дъх, без пулс. Телесната й температура падна до безпрецедентните 13,7 градуса по Целзий.

Въпреки това, когато лекарите постепенно загряват кръвта й, тялото й бавно се лекува. На следващия ден сърцето беше рестартирано. Дванадесет дни по-късно тя отвори очи. В крайна сметка тя се възстанови напълно.

Случаят с Багенхолм е само една улика, че хората имат способността да се възстановяват от тежко депресирани метаболитни състояния. В продължение на години лекарите са използвали терапевтична хипотермия, понижаваща телесната температура с няколко градуса за няколко дни, за да помогнат на пациентите да се справят с мозъчно увреждане или забавена епилепсия.

Бързото охлаждане спомага за запазването на тъканите, които са били прекъснати от кръвоснабдяването, така че те изискват по-малко кислород, за да функционират. В Китай експериментите са държали хората замразени до две седмици.

Обещанието за терапевтична хипотермия е толкова голямо, че през 2014 г. НАСА си партнира с базираната в Атланта SpaceWorks и предостави предварително финансиране за хибернатор за космическо пътуване за мисия до Марс.

Въпреки че полетът в космоса продължава само няколко месеца, поставянето на астронавтите в неактивно състояние може сериозно да намали количеството необходима храна и размера на местообитанието. Заспиването може също да предотврати сериозни странични ефекти от ниска гравитация, като промени в потока на цереброспиналната течност, които могат да повлияят негативно на зрението. Директната мускулна стимулация, с любезното съдействие на люлката за хибернация, може да предотврати загубата на мускули в условия на нулева гравитация, а дълбокото състояние на безсъзнание може потенциално да сведе до минимум психологическите проблеми като скука и самота.

Проектът навлезе във втория етап на финансиране, но към него остават много въпроси. Едно от тях е свързано с факта, че продължителната хипотермия има ужасен ефект върху здравето: могат да се появят кръвни съсиреци, кървене, инфекция, чернодробна недостатъчност. На космически кораб без сложни медицински устройства тези усложнения могат да бъдат фатални.

Друг проблем е, че не разбираме напълно какво се случва с животното, когато влезе в хибернация. Това се опитваше да реши конференцията в Ню Орлиънс.

Биологично вдъхновение

Д-р Хана Кери от Университета на Уисконсин смята, че възможността за потапяне в хибернация трябва да се търси не в медицината, а в природата.

Кери изучава навиците за хибернация на сухоземната катерица, малък всеяден гризач, който обикаля из северноамериканските прерии. От края на септември до май земната катерица зимува в подземни дупки, преживявайки тежки зими.

Едно от любопитните наблюдения на Кери е, че ниските нива на метаболизъм не траят цяла зима. Периодично спящите животни излизат от вцепенението си за половин ден, повишавайки телесната си температура до нормално ниво. Въпреки това животните все още не ядат и не пият през тези периоди.

Невролозите отдавна се стремят да съставят изчерпателен списък на ползите от съня. Например изследванията показват, че сънят помага на мозъка да изчисти токсичните отпадъци от лимфната система и позволява на мозъчните синапси да се „рестартират“. Ако хибернацията сама по себе си води до състояние на лишаване от сън, може ли периодичният сън да помогне за това?

Все още не знаем. Но Кери смята, че резултатите от изследванията върху животни показват, че при търсенето на хибернация при хора, изучаването на биологията на естествените хибернатори ще даде повече резултати, отколкото прилагането на медицински практики, базирани на хипотермия, тоест хипотермия.

Изкуствено потапяне в сън

Докато Кери и Вязовски изследват как хибернацията помага на животните да останат здрави, д-р Матео Сери от университета в Болоня в Италия пое малко по-различен път: как изкуствено да се предизвика изтръпване при животни, които не спят зимен сън?

Отговорът може да се крие в малка група неврони в областта на мозъка raphe pallidus. Тъй като метаболизмът се забавя драстично по време на хибернация, хормоналните и мозъчните механизми вероятно ще задействат този процес.

Още през 2013 г. неговият екип от учени беше един от първите, които поставиха плъхове в хибернация. Обикновено тези животни не спят през зимата. Те бяха инжектирани с химикал в raphe pallidus, за да инхибират невронната активност. Тези неврони обикновено участват в "терморегулаторната защита от студ", казва Сери, което означава, че задействат биологични реакции, които противодействат на понижаването на телесната температура.

След това плъховете бяха поставени в тъмна, студена стая и хранени с диета с високо съдържание на мазнини, за които е известно, че намаляват скоростта на метаболизма.

Изключването на защитните неврони за шест часа доведе до рязък спад на температурата в мозъците на плъховете. Техният сърдечен ритъм и кръвно налягане също се забавиха и паднаха. В крайна сметка моделът на мозъчните вълни започва да наподобява модела на вълните на животни в състояние на естествен хибернация.

Най-интересното беше, че когато учените спряха "лечението", плъховете се възстановиха - още на следващия ден не показаха никакви признаци на необичайно поведение.

Предишни опити за предизвикване на вцепененост при животни, които не спят зимен сън, са се провалили, но това проучване показа, че инхибирането на невроните в raphe pallidus е от съществено значение за предизвикване на състояние, подобно на вцепеняване.

Ако тези резултати се потвърдят от примера с по-големи бозайници, ще има смисъл да се премине към хибернация при хората. Сери и други работят за по-нататъшен анализ на контрола на мозъка върху изтръпването и как да го хакнат, за да поставят мозъка в хибернация.

Какво следва?

Потапянето на човек в състояние на хибернация, хибернация, спряна анимация - наречете го както искате - все още е далеч от реалността. Но резултатите от изследванията постепенно разкриват молекулярни и невронни фактори, които на теория биха могли да ни осигурят състояние на дълбоко замразяване.