Состояние анабиоза: Анабиоз: что это и зачем он нужен человеку |

Содержание

Анабиоз: что это и зачем он нужен человеку

Благодаря анабиозу некоторые животные могут пережить очень низкую температуру, а с наступлением тепла вернуться к привычному образу жизни. Ученые считают, что в будущем подобная технология появится для человека

Что такое анабиоз

Анабиоз (от греч. Anabíōsis — «возвращение к жизни») — это состояние организма, при котором жизненные процессы (дыхание, сердцебиение) временно прекращаются, однако могут возобновиться до нормального уровня при благоприятных условиях. В анабиоз могут впадать некоторые живые существа для выживания при резком ухудшении внешней среды — изменении температуры, влажности, доступа к воде и так далее.

Анабиоз — не то же самое, что спячка, в которую впадают некоторые животные (в науке — гибернация). Как объясняет директор по науке крионической компании «Криорус» Игорь Артюхов, при гибернации жизненные процессы в организме замедляются, но продолжаются. Температура тела в таком состоянии понижается не сильно: у медведя, например, всего на несколько градусов; у других животных, которые впадают в спячку, — до плюс 4–6°С. При длительном холодовом анабиозе температура тела падает значительно ниже нуля и в организме полностью останавливаются жизненные процессы.

Пока процесс анабиоза встречается только в естественной среде — у мелких живых организмов, которым он свойственен. Однако ученые на протяжении последних десятилетий пытаются создать технологии, с помощью которых можно было бы хранить в холодном состоянии тело человека, чтобы потом его оживить. Если ученым удастся подвергнуть человека анабиозу и вывести его из этого состояния, это откроет новые возможности для медицины и освоения космоса. Разбираемся, как работает анабиоз и где он сможет применяться через десятилетия.

Анабиоз у животных

Анабиоз у животных открыл голландский натуралист Антони ван Левенгук в 1701 году. Он положил в стеклянную трубку с водой влажный песок и под микроскопом обнаружил в нем оживших коловраток — так называются первичноротые животные размером до 2 мм. Позднее уже другими натуралистами он был обнаружен у тихоходок — микроскопических беспозвоночных. Это животные размером около полмиллиметра, которые обитают в водоемах и во мхах возле них. Впадая в анабиоз, тихоходки могут адаптироваться к разным условиям, например, пережить температуру минус 20°C в течение 30 лет.

Как поясняет Игорь Артюхов, в анабиоз организмы могут впадать при двух условиях. Первое связано с обезвоживанием — организм теряет большое количество жидкости и химические процессы в нем останавливаются. Тихоходка, например, в анабиозе сохраняет всего до 1% жидкости, конечности ее тела сворачиваются, а тело уменьшается в объемах. Второе связано со значительным охлаждением температуры тела.

Зачем человечеству нужен анабиоз

Есть несколько вариантов, где может использоваться анабиоз в будущем для человека.

Осваивать дальний космос

«Для освоения дальнего космоса ключевым условием является появление двигателей, которые способны донести космический корабль до ближайшей звезды не за миллиард лет, как сейчас, а хотя бы за сто. Когда такой корабль появится, встанет вопрос — как сохранить жизнь человека на время этого полета? По прогнозам, космонавтов можно будет на Земле ввести в состояние анабиоза, а в космосе при приближении к звезде или другой планете «разбудить» с помощью технологий, которых пока нет», — говорит футуролог и основатель венчурного фонда Orbita Capital Partners Евгений Кузнецов. По его мнению, такие корабли появятся через 20–30 лет — и тогда технология введения человека в анабиоз станет востребованной.

Сохранять людей с неизлечимыми болезнями

В состояние анабиоза можно будет вводить людей с неизлечимыми или орфанными (редкими) заболеваниями в надежде на то, что в будущем появятся методы их лечения или лекарства станут более доступны. «Рассмотрим сценарий с 5-летней девочкой, у которой диагностировано прогрессирующее, неизлечимое заболевание. Поскольку доступные методы лечения продлили бы прогнозируемую выживаемость только на 1 год, она помещена в анабиоз. Каждые несколько лет она частично восстанавливается, поскольку появляются новые методы лечения, которые могут оказать существенное влияние на ее выздоровление. После 35 лет пребывания в анабиозе она полностью восстанавливается, поскольку лечение для ее болезни наконец найдено. Но биологически это девочка стареет всего на несколько месяцев», — пишет астробиолог Дэвид Уормфлэш. Он отмечает, что это гипотетический сценарий, который поднимает ряд вопросов: откуда возьмутся ресурсы для ухода за пациентом в состоянии анабиоза и как человек будет адаптироваться, попав в совершенно другой мир.

Для трансплантации органов

В состоянии анабиоза можно будет сохранять органы доноров для последующей трансплантации, говорит Игорь Артюхов. «Сейчас в трансплантации есть проблема совместимости. Когда появляется какой-то орган, врачам зачастую нужно больше времени, чтобы проверить его на совместимость с организмом пациента и на наличие инфекций. А жизнеспособность органа падает с каждым часом. Если бы была возможность сохранять эти органы надолго, это бы радикально изменило медицину», — говорит он.

Возможен ли анабиоз у человека

Какие исследования сейчас ведутся

Как говорят опрошенные РБК Трендами эксперты, исследования по анабиозу человека пока находятся на начальном этапе. Ученые больше изучают возможности гибернации и проводят опыты над животными. При этом в истории медицины есть примеры, когда человек в естественных условиях погружался в состояние, подобное анабиозу, и выходил из него. Например, в 1999 году шведский врач Анна Богенхольм во время катания на лыжах провалилась под лед и провела в холодной воде 80 минут. Ее сердце остановилось, а температура тела опустилась до 13,7°C. Врачам удалось реанимировать девушку и вернуть к жизни.

Также в медицине ученые исследуют возможность применять гипотермический метод в лечении пациентов — по принципу работы это схоже с анабиозом. Гипотермия — это аномально низкая температура тела, при которой резко снижается потребность человеческого организма в кислороде. Врачи пытаются вызвать гипотермию у пациентов, заменяя их кровь очень холодной соленой водой, чтобы охладить все тело до 10°C за 15 минут. Обычно мы не можем выжить без крови — она несет кислород, необходимый клеткам для выработки энергии. Однако, когда температура тела очень низкая, клеточная активность прекращается, и клетки выживают без кислорода, тем самым предотвращая дальнейшее повреждение тканей и органов.

Правительство США разрешило проводить такие исследования в 2014 году группе медиков Питтсбургского университета под руководством врача Сэмюэла Тишермана. Исследование проводилось в одной из американских больниц. По плану врачи должны были сравнить выживаемость пациентов, реанимированных с помощью гипотермии, с выживаемостью пациентов, реанимированных обычными методами. В нем принимали участие люди с огнестрельными или ножевыми ранениями и большой кровопотерей; использовать гипотермию разрешалось, если сердце остановилось не позднее, чем за 5 минут до начала процедуры.

Команда Тишермана впервые в мире смогла ввести человека в анабиоз в 2019 году. Врач, рассказывая об эксперименте, не сообщил, выжил ли пациент и добавил, что исследования гипотермии будут продолжены.

Где используется сейчас

Сейчас методы, схожие с введением человека в анабиоз, используют в крионике. «Это можно считать анабиозом клеток. Потому, что если человек умер, у него остановилось сердце, 99% клеток еще живы и большинство из них живы в течение несколько часов или дней. К сожалению, клетки головного мозга начинают погибать в течение нескольких часов, но если охладить голову до температуры близкой к нулю, как при гипотермии, то они уже могут сохраниться до нескольких дней в таком состоянии. Далее человека для сохранения погружают в состояние глубокого охлаждения», — объясняет он.

Для криосохранения человеку заменяют кровь в теле незамерзающим составом — криопротектором, он препятствует повреждению клеток при заморозке. После этого тело замораживают до температуры жидкого азота — минус 196°C — и помещают на хранение в специальные сосуды.

Сейчас в криохранилищах «Криорус» находятся 84 человека и 47 животных. Люди еще при жизни решились на этот шаг в надежде на то, что в будущем их удастся оживить, вылечить и омолодить. По российскому законодательству человека можно крионировать только после юридической смерти.

Почему исследования идут медленно

Как отмечают эксперты, продвижение науки в вопросах погружения человека в анабиоз идет медленно. По мнению собеседников РБК Трендов, это связано с отсутствием интересантов в исследованиях и, как следствие, достаточного финансирования. «Эта проблема подобна проблеме лечения орфанных заболеваний. Когда болезнь редкая, ни государству, ни страховым компаниям не хватает денег, чтобы разработать для нее медикаменты», — говорит Евгений Кузнецов. По его словам, применение анабиоза для человека — это решение фундаментального вопроса в биологии, для чего потребуются десятки миллиардов долларов. Он отмечает, что при необходимом финансировании ученые при оптимистичном раскладе смогли бы разработать технологию погружения человека в анабиоз и выведения из него за 3–5 лет и еще столько же им потребовалось бы на сертификацию технологии. «Но получится ли разработать — это вопрос. Когда результат вилами по воде писан, ни один инвестор не вложит такую сумму на разработку. Это характерный тупик любой новой технологии, когда доказанного спроса на нее еще нет», — говорит Кузнецов.

Впрочем, эксперты дают разные оценки по срокам появления технологии для восстановления человека после состояния анабиоза. По мнению Игоря Артюхова, ученым для ее создания понадобится больше времени — 20–30 лет. «Учитывая, как развиваются технологии в медицине, такой срок вполне возможен. Главное, проделать это первый раз и доказать всему научному сообществу, что это возможно», — говорит он. Как отмечает Артюхов, сейчас анабиоз человека остается серой зоной: теоретически эта технология возможна, но на практике еще не реализована.

Что такое анабиоз и возможно ли ввести в него человека

22 января

Ликбез

Образование

Удивительная технология, которая, возможно, будет спасать жизни.

Статью можно послушать. Если вам так удобнее, включайте подкаст.

Что такое анабиоз и зачем он нужен

Анабиоз — это временное прекращение или замедление жизненных процессов организма. В отличие от спячки (гибернации) или оцепенения, в таком состоянии признаки жизни практически исчезают. Например, пульс и дыхание не получится зафиксировать без специальной аппаратуры. По сути, анабиоз — это смерть с возможностью ожить.

В него способны впадать многие организмы: простейшие, грибы, черви, раки, моллюски, а ещё некоторые насекомые, земноводные и пресмыкающиеся. Так они переносят резкое ухудшение условий жизни, например похолодание или засуху, а потом восстанавливаются.

Некоторые организмы могут оставаться в анабиозе длительное время. Так, недавно найденные океанские аэробные бактерии провели в состоянии приостановленной жизни от 4,3 до 101,5 миллиона лет. Эти организмы впали в анабиоз, когда по Земле ещё разгуливали динозавры.

В случае с людьми анабиоз в первую очередь может пригодиться в медицине. Например, в экстренных ситуациях, когда нужно спасти жизнь пациента, а традиционные методы вряд ли помогут.

Ещё анабиоз часто упоминают как способ сохранения жизни неизлечимых больных до изобретения лекарства или космонавтов во время длительных экспедиций. Однако даже если учёные найдут безопасный способ погружения человека в анабиоз на длительное время, провести десятки, сотни или тысячи лет в состоянии, близком к смерти, вряд ли возможно. В таких ситуациях гибернация с замедлением жизненных процессов кажется более предпочтительным вариантом.

Почему нельзя просто заморозить человека

Некоторые организмы, например эмбрионы, бактерии, вирусы, клетки, довольно легко ввести в состояние анабиоза: достаточно просто заморозить их. Этим пользуются биологи и медики при создании вакцин, консервировании тканей и органов, спермы и яйцеклеток.

С людьми такой трюк не пройдёт — в нашем теле слишком много воды. Когда она замерзает (кристаллизируется) при отрицательной температуре, ткани повреждаются, кровоток останавливается, и наступает смерть.

Человек может выжить, если впадёт в состояние, подобное анабиозу. При низкой — но не отрицательной — температуре жизненные процессы останавливаются, однако большая часть тканей остаётся в целости.

Интересно, что подобное случалось даже естественным образом без участия врачей и учёных. Так, в 1999 году шведский врач Анна Богенхольм провалилась под лёд, катаясь на лыжах, и провела в холодной воде 80 минут. Температура тела упала до 13,7 °C, а сердце остановилось. Врачи провели вентиляцию органов, подключили девушку к аппарату искусственного кровообращения. В итоге Богенхольм полностью восстановилась, хотя позднее и испытывала проблемы из‑за того, что некоторые нервы в её руках и ногах отмерли.

Похожий случай произошёл в 2014 году в США. 14‑летний мальчик из Миссури Джон Смит провалился под лёд и 15 минут находился в холодной воде. После доставки в больницу он ещё 27 минут не реагировал на сердечно‑лёгочную реанимацию. Однако врачи смогли спасти парня с помощью примерно тех же мер, что когда‑то применялись в ситуации с Богенхольм.

Как можно ввести человека в анабиоз

Учёные рассматривают два способа.

1. С помощью гипотермии

Человека нельзя заморозить, но можно охладить. И хотя это звучит безумно, подобный трюк может быть полезен при лечении раненых с большой кровопотерей.

Внутренние органы таких пострадавших чаще всего перестают работать из‑за недостатка кислорода, и люди умирают. Например, клетки мозга начинают погибать уже после пяти минут кислородного голодания. Однако если резко охладить тело примерно до 10–15 °C, клетки смогут прожить ещё пару часов — процессы в них замедлятся. Это даст медикам дополнительные минуты, чтобы доставить пациента в больницу.

Во время процедуры кровь пострадавшего откачивают, а через аорту по его венам пускают холодный (2–4 °C) солёный физраствор. Температура тела начнёт быстро снижаться (2 °C в минуту), жизненно важные процессы замедлятся, а сердце остановится. Клетки при этом станут потреблять значительно меньше кислорода и не будут разрушаться. После окончания операции пациенту постепенно зальют кровь назад и реанимируют его.

Хотя это звучит как фантастика, подобный план может сработать.

Впервые такая технология была опробована на собаках в 2005 году. Животных с сильным кровотечением разделили на несколько групп. Одним проводили обычную сердечно‑лёгочную реанимацию, пока хирург пытался остановить кровь. Другим заливали вместо крови физраствор, снижали температуру и останавливали сердце, а затем проводили операцию и восстанавливали кровоток. Всего в «охлаждённом» состоянии животные находились либо 12, либо 36 часов. В группе сердечно‑лёгочной реанимации не выжила ни одна собака, а в группах анабиоза — 12 из 14. Хотя животные почти три часа фактически находились при смерти, их мозг не пострадал.

Другой похожий опыт провели в 2006 году на свиньях. У них тоже вызывали сильное кровотечение, а затем погружали в анабиоз. Животные выживали в 90% случаев при средней скорости возвращения к нормальной температуре 0,5 °C в минуту. При этом их сердце в большинстве случаев запускалось само после залива крови назад. У подопытных свиней также не было обнаружено нарушений мозговой деятельности.

Этот метод получил название «экстренной консервации и реанимации» (EPR). И хотя есть вероятность, что он может сработать и на человеке, опасности, связанные с EPR, ещё не изучены до конца. Так, гипотермия может приводить к смещению кислотно‑щелочного баланса организма, нарушениям свёртываемости крови и ухудшению иммунитета.

С помощью сероводорода

Похожих результатов можно достичь и без переливаний крови и охлаждения тела. Для этого учёные пробуют вызвать подобное анабиозу состояние с помощью несмертельных доз сероводорода и других газов. Правильно рассчитанная концентрация в теории снизит потребление кислорода клетками организма, отчего жизненные процессы опять‑таки сильно замедлятся.

В 2005 году группа американских учёных сообщила, что смогла успешно вызвать снижение температуры тела у мышей. Подопытных зверьков на шесть часов оставили в специальной камере, в которую затем подали частицы сероводорода. Концентрация составляла примерно 10% от смертельной для человека.

В течение первых пяти минут эксперимента температура тела мышей упала до 13 °C, сердцебиение замедлилось с 500 до 200 ударов в минуту, а частота дыхания снизилась со 120 до 25 вдохов в минуту.

Подача обычного воздуха без сероводорода постепенно вернула животных в нормальное состояние. Позднее были проведены дополнительные опыты, которые показали, что погружение грызунов в анабиоз с помощью газа тоже может использоваться при сильных кровотечениях. Так, удалось снизить смертность от недостатка кислорода у мышей. Ещё учёные обнаружили, что такой же эффект на грызунов оказывает селеноводород (H₂Se).

Однако подобные эксперименты на более крупных животных, свиньях и овцах, не увенчались успехом. У них метаболизм не замедлялся. Проблема оказалась в разной скорости обмена веществ у крупных и мелких млекопитающих. Если мышей с их быстрым метаболизмом удавалось за несколько минут ввести в состояние анабиоза, свиньям и овцам требовалось куда больше времени, чтобы газ распространился по телу. На основании этих наблюдений учёные пришли к выводу, что анабиоз с помощью сероводорода вряд ли удастся вызвать у человека в случае экстренной ситуации.

Возможно, сероводородный метод сработает, если в запасе будет больше времени. Так, некоторое снижение температуры и потребления кислорода у свиней всё же наблюдалось, но только после 10 часов воздействия газом. А ещё есть предположение, что сочетание гипотермии и сероводорода может дать быстрый и ощутимый результат.

Удавалось ли сделать подобное с человеком

Разработчики гипотермического метода — Сэмюэл Тишерман и его команда медиков — от экспериментов с животными решили перейти к опытам на людях. В 2014 году Управление по надзору за пищевыми продуктами и медикаментами в США впервые утвердило программу такого исследования.

Согласно ей, предполагалось сравнить выживаемость 10 пациентов, реанимированных дежурными врачами‑исследователями с помощью гипотермии, с 10, которых спасали обычными методами. Это должны были быть люди с огнестрельными или ножевыми ранениями и большой кровопотерей, сердце которых остановилось не позднее чем за пять минут до начала процедуры. Сам эксперимент стал возможным лишь потому, что других методов спасения таких пациентов просто нет.

Тем не менее найти подходящих больных оказалось нелегко, и впервые успешно ввести человека в анабиоз команде Тишермана удалось лишь пять лет спустя — в 2019 году. Об этом учёный сообщил в интервью журналу New Scientist. Однако Тишерман не рассказал, выжил пациент или нет. Ни судьба человека, ни дальнейшие результаты исследования EPR пока не известны. С 2019 года Тишерман выпустил на эту тему лишь одну статью, в которой не рассказал ничего нового.

Когда учёные смогут вводить людей в анабиоз безопасно и на длительное время

На самом деле это никому не известно. Результаты первого применения гипотермического анабиоза на людях ещё даже не изложены в научных публикациях. Само исследование EPR тоже не завершено — окончание запланировано на 2022 год. При этом оно уже переносилось из‑за пандемии.

Пока у нас нет данных, как человеческое тело реагирует на анабиоз.

Многие потенциальные опасности, к примеру, всё ещё не изучены. Так, человеческие клетки могут повреждаться и при выходе из состояния гипотермического анабиоза, когда восстанавливается кровоток. И чем дольше они находятся без кислорода, тем сильнее травмы. Сам Тишерман говорит, что с помощью специальных препаратов можно сгладить этот эффект, но причины его появления всё ещё до конца не изучены. Поэтому неизвестно, реально ли держать тело охлаждённым более двух часов.

Однако если испытания EPR будут удачными, а учёные найдут способ, как снизить его негативные эффекты и поддерживать это состояние длительное время, анабиоз из фантастики превратится в реальность. Но произойдёт это явно не скоро.

Эксклюзив: Люди впервые помещены в анабиоз

Хелен Томсон

Анимация может спасти жизни в США, целью которого является возможность исправления травм, которые в противном случае привели бы к смерти.

Сэмюэл Тишерман из Медицинской школы Университета Мэриленда рассказал New Scientist , что его команда медиков поместила по крайней мере одного пациента в анабиоз, назвав это «немного сюрреалистичным», когда они впервые сделали это. Он не стал раскрывать, сколько людей в результате выжило.

Ответы на ваши вопросы: Хелен Томсон из New Scientist об испытании анабиоза

Техника, официально называемая экстренной консервацией и реанимацией (ЭПР), применяется к людям, которые прибывают в Медицинский центр Университета Мэриленда в Балтиморе с острая травма, такая как огнестрельное или колото-резаное ранение, и перенесшие остановку сердца. Их сердце перестанет биться, и они потеряют более половины своей крови. Есть только минуты, чтобы действовать, с менее чем 5-процентным шансом, что они нормально выживут.

ЭПР предполагает быстрое охлаждение человека примерно до 10–15°C путем замены всей его крови ледяным физиологическим раствором. Мозговая деятельность больного почти полностью прекращается. Затем их отключают от системы охлаждения, и их тела, которые в противном случае были бы классифицированы как мертвые, перемещают в операционную.

У бригады хирургов есть 2 часа, чтобы залечить раны человека, прежде чем он согреется и его сердце перезапустится. Тишерман говорит, что надеется объявить полные результаты испытания к концу 2020 г.

Подробнее: Почему грань между жизнью и смертью стала более размытой, чем когда-либо

При нормальной температуре тела – около 37°C – наши клетки нуждаются в постоянном поступлении кислорода для производства энергии. Когда наше сердце перестает биться, кровь больше не несет кислород к клеткам. Без кислорода наш мозг может выжить только около 5 минут, прежде чем произойдет необратимое повреждение. Однако понижение температуры тела и мозга замедляет или останавливает все химические реакции в наших клетках, которым, как следствие, требуется меньше кислорода.

План Тишермана для испытания заключался в том, что 10 человек, получающих ЭПР, будут сравниваться с 10 людьми, которые имели бы право на лечение, если бы не тот факт, что в больнице не было нужной команды во время госпитализации.

Испытание было одобрено Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США. FDA освободило его от необходимости согласия пациента, поскольку травмы участников, вероятно, будут смертельными, а альтернативного лечения нет. Команда провела обсуждения с местным сообществом и разместила в газетах объявления с описанием судебного процесса, указывая людям на веб-сайт, где они могут отказаться.

Интерес Тишермана к исследованию травм был вызван ранним инцидентом в его карьере, когда молодой человек получил ножевое ранение в сердце после ссоры из-за обуви для боулинга. «Несколько минут назад он был здоровым молодым человеком, а потом внезапно умер. Мы могли бы спасти его, если бы у нас было достаточно времени», — говорит он. Это побудило его начать исследовать способы, с помощью которых охлаждение могло бы дать хирургам больше времени для выполнения своей работы.

Исследования на животных показали, что свиней с острой травмой можно охлаждать в течение 3 часов, накладывать швы и реанимировать. «Мы почувствовали, что пришло время показать это нашим пациентам», — говорит Тишерман. «Сейчас мы этим занимаемся и многому учимся по мере продвижения вперед в испытаниях. Как только мы сможем доказать, что это работает здесь, мы сможем расширить полезность этой техники, чтобы помочь пациентам выжить, что иначе было бы невозможно».

Подробнее: Медицинские эксперименты требуют согласия — даже в экстренных случаях

«Я хочу пояснить, что мы не пытаемся отправить людей на Сатурн, — говорит он. «Мы пытаемся выиграть себе больше времени, чтобы спасти жизни».

На самом деле, как долго вы можете продлить время, в течение которого кто-то находится в анабиозе, неясно. Когда клетки человека разогреваются, у него могут возникать реперфузионные повреждения, при которых ряд химических реакций повреждает клетку — и чем дольше они находятся без кислорода, тем больше повреждений.

Возможно, можно дать людям коктейль из лекарств, чтобы свести к минимуму эти травмы и продлить время, в течение которого они отстранены от работы, говорит Тишерман, «но мы еще не выявили все причины реперфузионных повреждений».

Тишерман описал прогресс команды в понедельник на симпозиуме в Нью-Йоркской академии наук. Ариана Льюис, директор отделения нейрореанимации в NYU Langone Health, сказала, что считает это важной работой, но это только первые шаги. «Мы должны увидеть, работает ли это, а затем мы можем начать думать о том, как и где мы можем его использовать».

Еще по этим темам:

операция

ПРИОСТАНОВЛЕНИЕ АНИМАЦИИ определение | Кембриджский словарь английского языка

Подобное гибернации состояние под названием приостановлено анимация на протяжении десятилетий было научно-фантастическим сюжетным приемом.

Из Вашингтон Пост