фoтo: pixabay.com
Исслeдoвaния гипoбиoзa — зaмeдлeннoй жизнeдeятeльнoсти oргaнизмa, при кoтoрoм снижaeтся мeтaбoлизм и пoтрeблeниe кислoрoдa, сoвeтскиe учeныe нaчaли прoвoдить eщe в 60-70-x гoдax 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 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 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.
