Anabioza: tehnologija globokega zamrzovanja ljudi

2024 Avtor: Seth Attwood | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2023-12-16 16:16

Prejšnji teden se je skupina strokovnjakov zbrala v New Orleansu, da bi preučila možnost potopitve ljudi v "sintetično" hibernacijo ali umetno hibernacijo. Znanstveniki se učijo od narave tako, da poskušajo razumeti dejavnike, ki vodijo v hibernacijo in ponovno prebujanje živali.

Noben film o medzvezdnem potovanju ni popoln brez globokega spanca. "Prometej", "Potniki", povsod vidimo, kako se glavni junaki prebujajo v kabinah za hibernacijo, ponovno zaženejo svojo krhko fiziologijo iz dolgega stanja nepremičnega fosila - pogosto z izbruhom želodčnih tekočin, torej preprosto bruhanjem. Ta brutalni proces se zdi smiseln. Navsezadnje ljudje naravno ne prezimujejo. Toda majhna skupina znanstvenikov poskuša premagati naravo in spraviti ljudi v umetno hibernacijo. Če uspejo, lahko upočasnijo staranje, pozdravijo življenjsko nevarne bolezni in nas popeljejo na Mars in še dlje.

Prejšnji teden se je skupina strokovnjakov zbrala v New Orleansu, da bi preučila možnost potopitve ljudi v "sintetično" hibernacijo ali umetno hibernacijo. Znanstveniki se učijo od narave tako, da poskušajo razumeti dejavnike, ki vodijo v hibernacijo in ponovno prebujanje živali.

Skrivnost hibernacije

Kaj bi lahko bilo boljšega za premagovanje dolgih časov življenja v pogojih grozečega mraza in pomanjkanja hrane kot pahnjenje v globoko nezavest? Večina živalskega sveta preide v hibernacijo: medvedi, veverice, ježi. Celo naši bratranci primatov, debelorepi lemur, močno zmanjšajo svojo presnovo, ko se zaloge hrane zmanjšajo.

kaj pa pri nas? Čeprav žal ne prezimujemo, nekateri "čudeži" kažejo, da lahko presnovno globoko zamrzovanje pomaga ohraniti naša poškodovana telesa za prihodnost.

Leta 1999 je radiologinja Anna Bagenholm med smučanjem na Norveškem padla skozi led. Ko so jo rešili, je bila pod ledom več kot 80 minut. Po vsem mnenju je bila klinično mrtva - brez dihanja, brez pulza. Njena telesna temperatura je padla na 13,7 stopinje Celzija brez primere.

Ko pa so ji zdravniki postopoma segrevali kri, se je njeno telo počasi zacelilo. Naslednji dan se je srce ponovno zagnalo. Dvanajst dni pozneje je odprla oči. Na koncu je popolnoma okrevala.

Bagenholmov primer je le en namig, da si ljudje lahko opomorejo od hudo depresivnih presnovnih stanj. Zdravniki že leta uporabljajo terapevtsko hipotermijo, ki v nekaj dneh zniža telesno temperaturo za nekaj stopinj, da bi bolnikom pomagali pri soočanju s poškodbo možganov ali zapoznelo epilepsijo.

Hitro hlajenje pomaga ohraniti tkiva, ki so bila odrezana od oskrbe s krvjo, zato potrebujejo manj kisika za delovanje. Na Kitajskem so poskusi ljudi zamrznili do dva tedna.

Obljuba o terapevtski hipotermiji je tako velika, da je leta 2014 NASA sodelovala s podjetjem SpaceWorks s sedežem v Atlanti in zagotovila predfinanciranje za hibernator za vesoljska potovanja za misijo na Mars.

Čeprav polet v vesolje traja le nekaj mesecev, lahko astronavti v neaktivnem stanju močno zmanjšajo količino potrebne hrane in velikost habitata. Zaspanost lahko prepreči tudi resne stranske učinke nizke gravitacije, kot so spremembe v pretoku cerebrospinalne tekočine, kar lahko negativno vpliva na vid. Neposredna mišična stimulacija, zahvaljujoč zibelki za hibernacijo, lahko prepreči izgubo mišic v pogojih brez gravitacije, globoko stanje nezavesti pa lahko zmanjša psihološke težave, kot sta dolgčas in osamljenost.

Projekt je prešel v drugo fazo financiranja, a zanj ostaja veliko vprašanj. Eden od njih je povezan z dejstvom, da dolgotrajna hipotermija grozno vpliva na zdravje: lahko se pojavijo krvni strdki, krvavitve, okužbe, odpoved jeter. Na vesoljskem plovilu brez sofisticiranih medicinskih pripomočkov so ti zapleti lahko usodni.

Druga težava je, da ne razumemo popolnoma, kaj se zgodi z živaljo, ko preide v hibernacijo. To je poskušala rešiti konferenca v New Orleansu.

Biološki navdih

Dr. Hannah Carey z Univerze v Wisconsinu meni, da je treba možnost potopitve v hibernacijo iskati ne v medicini, temveč v naravi.

Carey preučuje navade zimskega spanja kopenske veverice, majhnega vsejedega glodalca, ki se sprehaja po severnoameriških prerijah. Od konca septembra do maja veverica prezimuje v podzemnih rovih in preživi hude zime.

Eno od Careyjevih radovednih opažanj je, da nizke stopnje presnove ne trajajo vso zimo. Občasno speče živali za pol dneva izstopijo iz utrujenosti in zvišajo telesno temperaturo na normalno raven. Vendar živali v teh obdobjih še vedno ne jedo in ne pijejo.

Nevroznanstveniki že dolgo poskušajo sestaviti izčrpen seznam prednosti spanja. Raziskave na primer kažejo, da spanje pomaga možganom očistiti strupene odpadke iz limfnega sistema in omogoči možganskim sinapsam, da se "ponovno zaženejo". Če prezimovanje samo po sebi vodi v stanje pomanjkanja spanja, ali lahko občasno spanje pomaga pri tem?

Ne vemo še. Toda Carey meni, da rezultati študij na živalih kažejo, da bo pri iskanju človekovega prezimovanja preučevanje biologije naravnih hibernatorjev prineslo več rezultatov kot uporaba medicinskih praks, ki temeljijo na hipotermiji, torej hipotermiji.

Umetna potopitev v spanec

Medtem ko Carey in Vyazovsky raziskujeta, kako hibernacija pomaga živalim, da ostanejo zdrave, je dr. Matteo Serri z univerze v Bologni v Italiji ubral nekoliko drugačno pot: kako umetno povzročiti otrplost pri živalih, ki ne prezimujejo?

Odgovor se lahko skriva v majhni skupini nevronov v možganski regiji raphe pallidus. Ker se presnova med hibernacijo močno upočasni, je verjetno, da bodo hormonski in možganski mehanizmi sprožili ta proces.

Leta 2013 je bila njegova ekipa znanstvenikov ena prvih, ki je podgane spravila v hibernacijo. Ponavadi te živali pozimi ne spijo. V raphe pallidus so jim vbrizgali kemikalijo, da bi zavirali nevronsko aktivnost. Ti nevroni so običajno vključeni v "termoregulacijsko zaščito pred mrazom", pravi Serry, kar pomeni, da sprožijo biološke odzive, ki preprečujejo znižanje telesne temperature.

Podgane so nato namestili v temno hladno sobo in jih hranili z visoko vsebnostjo maščob, za katere je znano, da zmanjšajo hitrost presnove.

Izklop zaščitnih nevronov za šest ur je povzročil močan padec temperature v možganih podgan. Tudi njihov srčni utrip in krvni tlak sta se upočasnila in znižala. Sčasoma je vzorec možganskih valov začel spominjati na vzorec valovanja živali v stanju naravne hibernacije.

Najbolj zanimivo je bilo to, da so si podgane, ko so znanstveniki prekinili »zdravljenje«, opomogli – že naslednji dan niso kazale nobenih znakov nenormalnega vedenja.

Prejšnji poskusi induciranja torporja pri živalih, ki ne prezimujejo, so propadli, vendar je ta študija pokazala, da je zaviranje nevronov v raphe pallidusu bistvenega pomena za induciranje stanja, podobnega torporju.

Če te rezultate potrdimo na primeru večjih sesalcev, bo smiselno preiti na hibernacijo pri človeku. Serri in drugi si prizadevajo za nadaljnjo analizo možganskega nadzora nad otrplostjo in kako ga vdreti, da bi možgane spravili v hibernacijo.

Kaj je naslednje?

Potopitev osebe v stanje hibernacije, mirovanja, začasno animacije - poimenujte jo, kot želite - je še daleč od realnosti. Toda rezultati raziskav postopoma razkrivajo molekularne in nevronske dejavnike, ki bi nam teoretično lahko zagotovili stanje globokega zamrzovanja.