Сенсационной новостью поделился российский Фонд перспективных исследований. Отечественные биофизики научились вводить живой организм в спячку, подобную гибернации из фантастического фильма «Пассажиры»! Пока только на семь суток и только крыс. Но не за горами создание технологии, которая поможет продлевать жизнь получивших тяжелые травмы пациентов до реанимации, а космонавтам – пережить длительный полет к другой планете в состоянии замедленной и ограниченной жизнедеятельности. Корреспондент «МК» выясняла подробности.
фото: pixabay.com
Исследования гипобиоза — замедленной жизнедеятельности организма, при котором снижается метаболизм и потребление кислорода, советские ученые начали проводить еще в 60-70-х годах прошлого века. Изучали особенности спячки медведей, бурундуков, сусликов… Их опыт мог бы помочь человеку не только в преодолении длительных межпланетных пространств, но и в других не менее сложных условиях, к примеру, острой нехватки кислорода, большой кровопотери и т.д.. В общем, специалисты задались целью понять, а может ли хомосапиенс перенять у млекопитающих их врожденный дар – переживать тяжелые времена во сне?
Исследователи обратили внимание на то, что их организм затормаживает метаболизм еще до спячки: температура тела постепенно становится почти такой же, как у окружающей среды. Так, российские ученые, долго изучавшие гипобиоз сусликов, выяснили, что температура их тела на время длительного сна падала до 0 градусов. Однако это не мешало им, когда воздух теплел, благополучно просыпаться и приступать к своим повседневным делам.
Секрет искусственного погружения живого организма в гипобиотическое состояние кроется в сложнокомпонентных жидких смесях на основе газа ксенона. Более подробного описания «снотворного» ученые не дают, – ноу-хау. Известно лишь, что разработано оно в рамках проекта ФПИ, который реализуется совместно с Институтом биофизики клетки РАН с 2015 года.
«Основная ближайшая цель проекта — создание фармакологических препаратов для продления «золотого часа». (Золотой час — термин, используемый в реаниматологии для определения промежутка времени, который позволяет наиболее эффективно оказать первую помощь – Авт.) путем введения человека в искусственное гипобиотическое состояние, аналогичное состоянию зимней спячки медведей», – отметили в Фонде. Его сотрудникам удалось ввести в подобное состояние лабораторных животных — кроликов и крыс – на заданное время. При этом у животных снижалась температура тела, замедлялся кровоток и частота сердечных сокращений, а также значительно снижалось потребление органами и тканями кислорода за счет выраженного (двукратного) и продолжительного снижения скорости всех биохимических процессов в организме. Так в эксперименте с крысой ученым удалось усыпить ее при помощи газовых смесей на 7(!) дней. После прекращения действия препарата экспериментальное животное самопроизвольно восстановилось в течение 15 часов. «Продолжительность действия препарата можно регулировать его составом и дозой», – пояснил «МК» руководитель проектной группы Фонда перспективных исследований профессор Анатолий Ковтун. То есть, ввести его дополнительно внутривенно, и сон будет продолжаться столько, сколько нужно.
Если крысы используются для изучения длительного погружения в спячку, что может пригодиться для дальних полетов в космическом пространстве, то на кроликах как более сложных организмах пока отрабатывают продление «золотого часа», для чего введение в гипобиоз производится более кратковременно.
Это значит, что есть надежда, что способ, если он будет внедрен в медицину через 5-10 лет, позволит продлить жизнь до оказания первой помощи человеку с летальной гипоксией, смертельной кровопотерей, болевым шоком и с переохлаждением. Исследования показали, что в состоянии искусственного гипобиоза наблюдается 10-кратное повышение устойчивости организма к условиям смертельной гипоксии (при содержании кислорода в окружающей среде 3,0% – 3,5% имеется в 13 раз больший шанс выжить в течение 350 минут), в 3 раза повышается выживаемость при 50% кровопотере при восполнении лишь 12% утраченного объема крови, в 2 раза увеличивается время выживания при переохлаждении в ледяной крошке. При этом после прекращения охлаждения происходит постепенный саморазогрев животного, и полное восстановление всех физиологических функций без последствий для организма. Такие средства будут востребованы и для продления жизни людей в замкнутых объектах в условиях продолжительного дефицита кислорода, например, для спасения людей из-под завалов при землетрясениях, шахтеров и военнослужащих подводных лодок при потенциальных катастрофах.
Есть еще один эффект, связанный с гипобиозом, который может пригодиться человеку в будущем. Организм, погруженный в это состояние, становится невосприимчив к заболеваниям (у сусликов в состоянии спячки не прививались даже опухолевые клетки!). К тому же он значительно медленнее стареет.
Справка «МК». Суслики во время сна периодически просыпаются. По версии биологов, это нужно организму для тонизирования нервной и иммунной систем.
Согласно последним публикациям NASA на тему будущих полетов человека в космос, людям также потребуется периодически прерывать процесс длительной «спячки» примерно на час, а потом снова засыпать. Температуру его тела при гипобиозе не обязательно опускать до 0 градусов, как у суслика, – достаточно будет «сбросить» 5-6 градусов, как это происходит у медведя. Главное – добиться уменьшения потребления кислорода. При этом, если суслик и медведь могут обходиться длительное время без еды, так как нагуливают дополнительный жир до спячки, то человеку придется во сне вводить питательные вещества при помощи катетера.
Справка «МК» Установлено, что сурки в состоянии гипобиоза потребляют кислорода в 42 раз меньше, чем в активном состоянии, а углекислоты выделяют в 75 раз меньше.
МЕЖДУ ТЕМ
ФПИ создает технологию неограниченного сохранения тканей и органов человека перед их трансплантацией. Основной метод – криоконсервация – низкотемпературное хранение живых биологических объектов с возможностью восстановления их биологических функций после размораживания. «К настоящему времени разработана и экспериментально обоснована на клеточной, тканевой и органной моделях концепция витрификации (быстрого замораживания – Авт.) биологических объектов, обеспечивающая замораживание без кристаллизации», – подчеркнул Анатолий Ковтун. Например, на моделе аорты крысы показано восстановление эндотелиального и гладкомышечного слоев сосуда на уровне 85%-95% живых клеток после замораживания до криогенных температур. Доказано восстановление сократительной функции сосуда.
«Предмет нашей особой гордости – это то, что впервые в мире удалось восстановить после хранения в течение 45 суток сердце лягушки, замороженное при температуре минус 196°С», – отметил представитель ФПИ.
Показано устойчивое восстановление функциональной активности изолированного сердца крысы после 24 часов гипотермического хранения при +4°С. Проведены успешные пересадки сердца после гипотермического хранения крысам-реципиентам. И это при том, что существующие технологии позволяют хранить сердце донора не более 6 часов. Сейчас исследователи переходят к сохранению сердца мини-пигов, поскольку сердечно-сосудистая система маленьких свинок ближе к человеческой.
Ожидается, что основными потребителями данной технологии станут Минздрав России, МЧС РФ и прочие заинтересованные органы.