Успехи и трудности крионики. Сколько может продлиться анабиоз организма? [ Редагувати ]

Понятия анабиоза и смерти не тождественны. Анабиоз есть временное замедление всех жизненных функций, смерть - необратима. Оживить можно только заживо замороженный неповрежденный организм, сохранивший потенциал памяти возрождения.

Способность бактериальной клетки к самоконсервации в неблагоприятных условиях называется спорообразованием. Спора может существовать в условиях абсолютного холода (при отсутствии влаги) и вакуума, и только высокая температура и агрессивная среда способны разрушить клеточную стенку и испортить генетический материал. В благоприятных условиях происходит инициация процесса жизни, и клетка оживает, претерпевая метаморфозы перевоплощения и возобновляя способность к размножению.

Анабиоз наблюдается главным образом у семян растений и у некоторых беспозвоночных (насекомых, круглых червей), но встречается и у высших форм (лягушек, мелких землеройных млекопитающих). В природе известны многие виды мелких животных, способных обратимо переносить глубокое замораживание.

Одним из главных условий воскрешения умерших в физическом виде Древний Мир предполагал сохранение памяти об умершем. Современная наука добавляет условие сохранения внутренней памяти. Это означает, что организм может метафизически возродиться, если память его достаточна для обновления в новых условиях, то есть потенциал жизни не исчерпан, но находится в заторможенном состоянии. В определенном смысле крионику можно трактовать как попытку сохранить память человека в заморозке до лучших времен, когда законсервированная информация сможет стать доступной для воскрешения улучшенными научными методами. Хотя воскресение осуществляется Богом, без человеческих усилий оно невозможно. В 20 главе Откровения Иоанна Богослова сказано, что после Страшного Суда были воскрешены только те умершие, которые "были записаны в раскрытой книге жизни", а "кто не был записан в книге жизни, тот был брошен в озеро огненное".

Для будущего воскрешения древние бальзамировали своих знатных умерших и воздвигали для них мавзолеи - в честь правителя Карии Мавзола Галикарнасского (4 век до нашей эры). Кария входила в состав Иранской империи, где государственной религией был зороастризм. Не исключено, что принцип сохранения памяти об умершем для последующего его телесного возвращения послужил основой возникновения множества тайных эзотерических организаций, передающих знания своим членам из поколения в поколение. Одной из таких организаций стал Мальтийский орден, некоторое время возглавляемый Павлом Первым. Супруга убиенного Павла Мария Федоровна построила для любимого мужа мавзолей, надеясь на его воскресение.

С надеждой на воскресение выразил идею заморозить умершего Ленина большевик Леонид Красин. То, что технократ и атеист Красин искренне верил в оживление замороженного тела силами будущей науки, засвидетельствовано документально. Несмотря на скепсис некоторых большевистских руководителей, в Германии было закуплено и перевезено в Россию необходимое холодильное оборудование и начата его установка в одной из башен Кремля. Как всегда, не успели завершить до оттепели, а потому остановились на бальзамировании. Коммунистам тогда было невдомек, что для пущей уверенности замораживать надо было живого Ленина - так нет, они еще и мозг из него вынули и отдельно законсервировали в формальдегиде в Институте мозга. Поэтому можно быть абсолютно уверенными в том, что Ленин никогда не воскреснет - друзья постарались.

Впервые научно сформулировал концепцию заморожения тел для сохранения английский анатом Джон Хантер в конце 18 века (просвещенная Мария Федоровна - жена Павла - накануне смерти супруга узнала об открытии ученых и всерьез прониклась мыслью о воскрешении супруга). Похожую точку зрения высказывал и наш соотечественник Порфирий Бахметьев в начале 20 века. Практичные же американцы поставили дело сохранения умерших в холоде на поток и создали целую индустрию на базе науки крионики, наподобие дианетики - науки о полном психическом исцелении. Все бы ничего, если бы не наивная вера американцев во всемогущество запротоколированного знания и патологическая страсть наставлять остальное человечество на путь истинный.

Криоконсервация отдельных клеток и тканей широко используется в трансплантологии, клеточной терапии, репродуктивной медицине, как часть процесса искусственного оплодотворения вне организма матери. Уже в 1940 году была обратимо заморожена сперма быка, в 1967 году в США был пока что необратимо заморожен первый человек (профессор психологии Джеймс Бэдфорд), а в 1985 году Грегори Фэй впервые осуществил оживление человеческого эмбриона после длительной заморозки.

Чтобы сохранить живые клетки в течение нескольких месяцев, их хранят при температуре минус 72 градуса в твердой двуокиси углерода. При этой температуре все химические реакции практически приостанавливаются. Для более длительного хранения используют более низкие температуры, вплоть до температуры жидкого азота (минус 196 градусов). Теоретически в таком холоде хранение возможно на тысячи и миллионы лет.

Успешный опыт сохранения биологических материалов накоплен в медицинской трансплантологии. Как правило, органы для трансплантации становятся доступны после смерти донора и подписания родственниками права на медицинское их изъятие. В распоряжении врачей имеется всего несколько часов для определения соответствия трансплантанта донора реципиенту. Из-за ограниченности времени не исключена возможность перенесения пациенту ВИЧ и других видов инфекции.

При операции могут быть пересажены собственные клетки пациента, клетки чужого человека или родственника, эмбриональные или фетальные клетки, генетически модифицированные клетки животных.

В последние годы в трансплантологии все больше практикуется использование заранее запасенного собственного (или ближайших родственников) костного мозга и стволовых клеток, которые выделяют из пуповинной крови новорожденных. Основной способ хранения здесь тот же - глубинное и длительное охлаждение.

Помимо клеток и органов практикуется пересадка тканей и наращивание недостающих частей органов. Охлаждение используют, чтобы как можно дольше сохранить жизнедеятельность клеток трансплантанта. Иногда, впрочем, клетки намеренно убивают, для использования ткани донора в качестве матрицы, на которой размножаются собственные клетки организма - все зависит от используемой технологии.

Несмотря на некоторые успехи по пересадке органов и тканей человека, по сей день не существует методики, позволяющей замораживать без повреждения такие органы как сердце, почки, печень и лёгкие. В некоторых случаях удавалось успешно пересадить фрагменты яичника женщине после их непродолжительного хранения в жидком азоте. Те же эксперименты по пересадке яичников на овцах проходят более удачно. По-видимому, необходимо еще дополнительное время для экспериментов и отработки методик, но движение, как признают медики, осуществляется в правильном направлении.

Работы по криоконсервации почек человека возглавляет известный американский ученый Грегори Фэй. На основанной им фирме "21 Century Medicine" используют комбинацию запатентованных криопротекторов из метоксилированных эфиров сахарных спиртов, блокирующих образование ледяных кристаллов при быстром охлаждении. Охлаждение органов до минус 130 градусов без образования льда и разрушения тканевой структуры получило название витрификации - области крионики, где уже достигнуты значительные успехи. В последние годы большое распространение получила практика очень быстрого замораживания ооцитов и эмбрионов с целью достижения витрификации. Витрификационные среды обычно содержат этиленгликоль или сахарозу, а также их комбинации с фиколом.

Основные препятствия по использованию крионики в практической медицине связаны с механизмами повреждающего действия холода. Некоторые из них действуют на клеточном уровне, другие возникают на уровне тканей.

Клеточный уровень

Мембрана клетки состоит из двух слоев фосфолипидных молекул, каждая из которых имеет гидрофильный и гидрофобный конец. Гидрофобные стороны обращены внутрь мембраны, гидрофильные - наружу. В нормальном состоянии мембрана имеет жидкокристаллическую структуру, а толщина слоя составляет около 4 нм. При охлаждении клетки мембрана претерпевает фазовый переход из жидкокристаллического состояния в гелевое. Температура фазового перехода такой сложной структуры как мембрана колеблется в диапазоне от минус 20 до +60 градусов (подобный широкий фронт плавления имеет и ДНК). Ширина диапазона зависит от того состава входящих в мембрану липидов (соотношения АТ и ГЦ пар нуклеотидов). На температуру фазового перехода оказывает влияние и состав ионной среды. Ионы кальция повышают температуру перехода, а холестерин снижает ее.

При замораживании липидные концы молекул напрягаются, мембрана утолщается и функционирование ее нарушается. По мере охлаждения в мембране могут образоваться дырки (поры), часто необратимые при восстановлении нормального температурного режима. Приобретенная пористость мембраны может стать одной из причин гибели клетки.

Еще больший вред на клеточном уровне наносят кристаллики льда, образующиеся при замораживании объекта. Фактически лед разрывает мембраны клетки на осколки. Если небольшие повреждения клетка еще способна регенерировать, с более значительными разрушениями она не справляется. Образование льда происходит как внутри клеток (наиболее опасные повреждения), так и в межклеточном пространстве (не очень опасные).

Тканевый уровень

Растрескивание тканей происходит прежде всего из-за неравномерности охлаждения крупных объектов. Также при образовании кристаллов льда в оставшейся жидкости резко повышается концентрация солей, которая может привести к необратимому нарушению белковых структур. Чем медленнее происходит охлаждение, тем больше концентрация солей. При замерзании с поверхности объекта в нем формируется фронт кристаллизации, который образует и гонит перед собой повышенный солевой градиент, который при достижении критической величины приводит к смерти.

Чтобы защитить клетки и ткани от повреждающего воздействия холода, используют различные защитные вещества - криопротекторы - и подбирают оптимальный режим замораживания для данного типа клеток. Дополнительные трудности обусловлены разнородным клеточным составом отдельных органов, каждый из которых требует своего режима заморозки. Не существует идеальных протекторов, способных понизить температуру кристаллизации хотя бы до температуры "сухого льда". По мере охлаждения, рано или поздно, достигаются температура и концентрация раствора, называемые эвтектическими. В точке эвтектики охлаждаемая смесь превращается в аморфную массу, имеющую вид сухого порошка. Однако частицы этой смеси настолько малы, что не оказывают повреждающего действия на клетку. Опаснее максимальная доза воды, способная выделиться в виде кристаллов льда. Здесь многое зависит от типа клеток.

Опыты по замораживанию золотистого хомячка показали, что если в тканях головного мозга в лед превращается не более 60% воды, то при оттаивании хомячки выживают без сколько-нибудь заметных отклонений в поведении. Если же льда образуется больше, оттаявшие хомячки утрачивают память и координацию движений. Использование в качестве протектора глицерина позволяет понизить долю образуемого при замораживании льда: при введении в нервную ткань хомячка 28% глицерина образование льда при любых низких температурах не превысит 60% (критерий Смита). Однако сам глицерин оказывает побочное токсическое действие на мозг хомячка.

Обычно на практике используют меньшие концентрации протекторов, чем те, которые получаются по критерию Смита. При этом образцы подвергают медленному охлаждению в парах жидкого азота. Образующиеся в межклеточном пространстве кристаллы приносят относительно мало вреда. В процессе роста они оттягивают воду из клеток; концентрация растворенных веществ внутри них повышается, и образование кристаллов замедляется. В некоторых клетках вода витрифицируется, в других образуются небольшие, не опасные для жизни ледяные кристаллы, а оставшаяся незначительная часть клеток погибает.

Разделяют проникающие и непроникающие через мембрану криопротекторы. Наиболее распространены проникающие вещества: глицерин, этиленгликоль, пропиленгликоль, ацетамид и диметилсульфоксид. Среди непроникающих чаще других используют полиэтиленгликоль, сахарозу, фикол. При составлении плана-сценария заморозки применяют комбинации и тех и других протекторов.

Животные дикого мира, способные переносить в природе сильные холода, часто вырабатывают внутри организма те же глицерин или сахара (глюкозу и трегалозу). Кроме того, многие зимующие насекомые, а также некоторые обитающие в арктических водах рыбы вырабатывают так называемые айс-блокеры - блокаторы образования льда, - поддерживающие воду организма в переохлаждённом жидком состоянии при температурах на несколько градусов ниже точки замерзания - обычно, на несколько градусов. Айс-блокеры практически не влияют на количество образующегося при более низких температурах льда, а потому неэффективны при глубоком медленном замораживании в криобиологии. Но при быстром замораживании они могут оказаться полезны.

Не меньшие трудности при витрификации возникают на этапе согревания объекта и возвращения его к жизни. Поскольку переохлаждённая вода метастабильна, на опасном участке также может происходить образование кристаллов. Кроме того, сказывается токсичность криопротекторов. Во избежание дополнительных разрушений организма необходимо обеспечить его быстрое согревание с одновременным отмыванием от протекторов.

Наконец, помимо протекторов и блокаторов при консервации используют и другие вспомогательные вещества: мембранопротекторы и антиоксиданты. Мембранопротекторы защищают мембраны от повреждения и образования дыр. Антиоксиданты связывают свободные радикалы, которые в условиях кислородного голодания повреждают многие макромолекулы.

Выяснение механизмов физических повреждений организма при замораживании и оттаивании не может дать ответ на вопрос о возможности продления жизни человека в замороженном состоянии. Поскольку большинство ученых считает, что личность человека определяется деятельностью его мозга, а память зависит от связи между нейронами, можно было бы сузить проблему до гипотезы: возможно ли путем замораживания сохранить в целости структуру связей нервных клеток головного мозга? Или, по крайней мере, восстановить память с достаточной степенью точности?

Известно, что после смерти человека его нервные клетки разрушаются относительно медленно, сохраняя связи между собой в течение нескольких часов. Некоторые же нервные клетки продолжают после смерти определенную функциональную активность, то есть еще живы. Казалось бы, не потерян шанс на оживление и других нервных клеток, а затем и на восстановление функций всего мозга, всей памяти человека, если реанимацию проводить средствами медицины будущего, дающими возможность лечить нервную клетку на молекулярном уровне. Но насколько глубоки и обратимы нарушенные?

Тот факт, что современные методы крионики уже сейчас позволяют обратимо замораживать и размораживать отдельные нервные клетки и участки головного мозга, дает мало оптимистических оснований для возрождения целостного организма. Если повреждения отдельных органов и могут быть исправлены, справедливо ли это в отношении мозга?

Возвращаясь к различию между анабиозом и смертью, можно предположить, что восстановление связей мозга возможно только у замороженного живьем человека. Что это за человек? Управление сознанием доступно немногим тренированным людям: тибетским монахам, индийским йогам и представителям некоторых других древних учений, - которые постигли всю полноту учения и способны погружать себя в транс и нирвану. Учитель Вивекананды Рамакришна, не старый и совершенно здоровый, точно спланировал дату и час своей смерти. Быть может, если бы его заморозили в момент отключения сознания и всех жизненных функций, при оттаивании он сумел бы самостоятельно возродиться, без привлечения новой медицины. Жаль, он сам не поделился, что думает по этому поводу.