Anabiozė: gilaus žmonių užšaldymo technologija

2024 Autorius: Seth Attwood | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2023-12-16 16:11

Praėjusią savaitę Naujajame Orleane susirinko ekspertų grupė, tirianti galimybę panardinti žmones į „sintetinį“arba dirbtinį žiemos miegą. Mokslininkai mokosi iš gamtos, bandydami suprasti veiksnius, lemiančius gyvūnų žiemos miegą ir pabudimą.

Joks filmas apie tarpžvaigždines keliones neapsieina be gilaus miego. „Prometėjas“, „Keleiviai“, visur matome, kaip pagrindiniai veikėjai pabunda žiemos miego kabinose, iš naujo paleidžia savo trapią fiziologiją iš ilgos nejudančios fosilijos būsenos – dažnai su skrandžio skysčių išsiveržimu, tai yra tiesiog vėmimu. Atrodo, kad šis brutalus procesas yra prasmingas. Juk žmonės natūraliai neužmiega žiemos miego. Tačiau nedidelė mokslininkų grupė bando įveikti gamtą ir įvesti žmones į dirbtinį žiemos miegą. Jei pasiseks, jie gali atitolinti senėjimą, išgydyti gyvybei pavojingas ligas ir nuvesti mus į Marsą ir ne tik.

Praėjusią savaitę Naujajame Orleane susirinko ekspertų grupė, tirianti galimybę panardinti žmones į „sintetinį“arba dirbtinį žiemos miegą. Mokslininkai mokosi iš gamtos, bandydami suprasti veiksnius, lemiančius gyvūnų žiemos miegą ir pabudimą.

Žiemos miego paslaptis

Kas gali būti geriau norint įveikti ilgas gyvenimo atkarpas grėsmingo šalčio ir maisto trūkumo sąlygomis, nei pasinerti į gilų sąmonės netekimą? Didžioji dalis gyvūnų pasaulio stoja į žiemos miegą: lokiai, voverės, ežiai. Netgi mūsų pusbroliai primatai, riebieji lemūrai, smarkiai sumažina medžiagų apykaitą, kai mažėja maisto atsargos.

O kaip pas mus? Nors, deja, nemiegame žiemos miego, kai kurie „stebuklai“rodo, kad medžiagų apykaitos gilus užšalimas gali padėti išsaugoti mūsų pažeistus kūnus ateičiai.

1999 metais radiologė Anna Bagenholm slidinėdama Norvegijoje iškrito per ledą. Kol ji buvo išgelbėta, ji po ledu buvo išbuvusi daugiau nei 80 minučių. Pagal viską, kliniškai ji buvo mirusi – nei kvapo, nei pulso. Jos kūno temperatūra nukrito iki precedento neturinčių 13,7 laipsnių Celsijaus.

Tačiau gydytojams pamažu kaitinant jos kraują, kūnas pamažu gyja. Kitą dieną širdis buvo paleista iš naujo. Po dvylikos dienų ji atsimerkė. Galiausiai ji visiškai pasveiko.

Bagenholmo atvejis yra tik vienas užuomina, kad žmonės gali atsigauti po labai prislėgtų medžiagų apykaitos būsenų. Daugelį metų gydytojai taikė gydomąją hipotermiją, per kelias dienas sumažindami kūno temperatūrą keliais laipsniais, kad padėtų pacientams susidoroti su smegenų sužalojimu ar uždelsta epilepsija.

Greitas aušinimas padeda išsaugoti audinius, kurie buvo nutrūkę nuo kraujo tiekimo, todėl jiems funkcionuoti reikia mažiau deguonies. Kinijoje eksperimentų dėka žmonės buvo sušalę iki dviejų savaičių.

Terapinės hipotermijos pažadas yra toks didelis, kad 2014 m. NASA bendradarbiavo su Atlantoje įsikūrusia „SpaceWorks“ir suteikė išankstinį finansavimą kosminių kelionių žiemojimo aparatui, skirtai misijai į Marsą.

Nors skrydis į kosmosą trunka tik kelis mėnesius, astronautų išjungimas į neaktyvią būseną gali labai sumažinti reikalingo maisto kiekį ir buveinės dydį. Užmigimas taip pat gali užkirsti kelią rimtiems mažos gravitacijos šalutiniams reiškiniams, pvz., smegenų skysčio srauto pakitimams, kurie gali neigiamai paveikti regėjimą. Tiesioginė raumenų stimuliacija, kurią suteikia žiemos miego lopšys, gali užkirsti kelią raumenų praradimui nulinės gravitacijos sąlygomis, o gilus sąmonės netekimas gali sumažinti psichologines problemas, tokias kaip nuobodulys ir vienatvė.

Projektas pateko į antrąjį finansavimo etapą, tačiau jam lieka daug klausimų. Vienas iš jų siejamas su tuo, kad užsitęsusi hipotermija siaubingai veikia sveikatą: gali atsirasti kraujo krešulių, kraujavimas, infekcija, kepenų nepakankamumas. Erdvėlaivyje be sudėtingų medicinos prietaisų šios komplikacijos gali būti mirtinos.

Kita problema yra ta, kad mes visiškai nesuprantame, kas nutinka gyvūnui, kai jis patenka į žiemos miegą. Būtent tai bandė išspręsti Naujojo Orleano konferencija.

Biologinis įkvėpimas

Gydytoja Hannah Carey iš Viskonsino universiteto mano, kad galimybės panirti į žiemos miegą reikėtų ieškoti ne medicinoje, o gamtoje.

Carey tyrinėja sausumos voverės, mažo visaėdžio graužiko, klaidžiojančio Šiaurės Amerikos prerijose, žiemojimo įpročius. Rugsėjo pabaigos – gegužės mėn. voverė žiemoja požeminiuose urvuose, išgyvena atšiaurias žiemas.

Vienas iš įdomių Carey pastebėjimų yra tai, kad žema medžiagų apykaita trunka ne visą žiemą. Periodiškai miegantys gyvūnai pusei dienos išlenda iš skausmų, padidindami savo kūno temperatūrą iki normalaus lygio. Tačiau gyvūnai šiais laikotarpiais vis tiek nevalgo ir negeria.

Neurologai jau seniai siekė sudaryti išsamų miego privalumų sąrašą. Pavyzdžiui, tyrimai rodo, kad miegas padeda smegenims išvalyti toksiškas atliekas iš limfinės sistemos ir leidžia smegenų sinapsėms „paleisti iš naujo“. Jei žiemos miegas pats savaime sukelia miego trūkumo būseną, ar periodiškas miegas gali tai padėti?

Mes dar nežinome. Tačiau Carey mano, kad tyrimų su gyvūnais rezultatai rodo, kad ieškant žmogaus žiemos miego, tyrinėjant natūralių žiemojančių gyvūnų biologiją, bus gauta daugiau rezultatų nei taikant medicinos praktiką, pagrįstą hipotermija, tai yra, hipotermija.

Dirbtinis panirimas į miegą

Kol Carey ir Vyazovskis tyrinėja, kaip žiemos miegas padeda gyvūnams išlikti sveikiems, daktaras Matteo Serri iš Bolonijos universiteto Italijoje pasuko kiek kitu keliu: kaip dirbtinai sukelti nejautrumą gyvūnams, kurie neužmigdo žiemos miego?

Atsakymas gali slypėti nedidelėje neuronų grupėje raphe pallidus smegenų srityje. Kadangi žiemos miego metu medžiagų apykaita labai sulėtėja, šį procesą gali sukelti hormoniniai ir smegenų mechanizmai.

Dar 2013-aisiais jo mokslininkų komanda buvo viena pirmųjų, įvedusių žiurkes į žiemos miegą. Paprastai šie gyvūnai žiemą nemiega. Jiems buvo sušvirkšta cheminė medžiaga į raphe pallidus, kad būtų slopinamas neuronų aktyvumas. Serry sako, kad šie neuronai paprastai yra susiję su „termoreguliacine apsauga nuo šalčio“, o tai reiškia, kad jie sukelia biologines reakcijas, kurios neutralizuoja kūno temperatūros sumažėjimą.

Tada žiurkės buvo patalpintos į tamsią, šaltą patalpą ir šeriamos maistu, turinčiu daug riebalų, kurie, kaip žinoma, mažina medžiagų apykaitą.

Šešioms valandoms išjungus apsauginius neuronus, žiurkių smegenyse smarkiai sumažėjo temperatūra. Jų širdies susitraukimų dažnis ir kraujospūdis taip pat sulėtėjo ir sumažėjo. Ilgainiui smegenų bangų raštas pradėjo panašėti į natūralaus žiemos miego būsenos gyvūnų bangų modelį.

Įdomiausia buvo tai, kad mokslininkams nutraukus „gydymą“, žiurkės pasveiko – jau kitą dieną jos neparodė nenormalaus elgesio požymių.

Ankstesni bandymai sukelti nežiemojančių gyvūnų varginimą buvo nesėkmingi, tačiau šis tyrimas parodė, kad raphe pallidus neuronų slopinimas yra būtinas norint sukelti į vargus panašią būseną.

Jei šie rezultatai bus patvirtinti didesnių žinduolių pavyzdžiu, bus prasminga pereiti prie žmonių žiemos miego. Serri ir kiti stengiasi toliau analizuoti, kaip smegenys kontroliuoja tirpimą, ir kaip jį nulaužti, kad smegenys įjungtų žiemos miego režimą.

Kas toliau?

Žmogaus panardinimas į žiemos miego būseną, žiemos miegą, sustabdytą animaciją – vadink tai kaip nori – dar toli nuo realybės. Tačiau tyrimų rezultatai palaipsniui atskleidžia molekulinius ir neuroninius veiksnius, kurie teoriškai gali suteikti mums gilaus užšalimo būseną.