Anabióza: technológia hlbokého zmrazenia ľudí

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Naposledy zmenené: 2023-12-16 16:15

Minulý týždeň sa v New Orleans zišla skupina odborníkov, aby študovali možnosť ponorenia ľudí do „syntetickej“hibernácie, čiže umelého hibernácie. Vedci sa učia od prírody tým, že sa snažia pochopiť faktory, ktoré u zvierat vedú k hibernácii a prebudeniu.

Žiadny film o medzihviezdnom cestovaní sa nezaobíde bez hlbokého spánku. "Prometheus", "Cestujúci", všade vidíme, ako sa hlavní hrdinovia prebúdzajú v hibernačných kabínach, reštartujú svoju krehkú fyziológiu z dlhého stavu nehybnej fosílie - často s erupciou žalúdočných tekutín, teda jednoducho zvracaním. Zdá sa, že tento brutálny proces má zmysel. Koniec koncov, ľudia sa prirodzene neuložia do zimného spánku. No malá skupina vedcov sa snaží prekonať prírodu a uvrhnúť ľudí do umelého hibernácie. Ak budú úspešné, môžu oddialiť starnutie, vyliečiť život ohrozujúce choroby a dostať nás na Mars a ešte ďalej.

Minulý týždeň sa v New Orleans zišla skupina odborníkov, aby študovali možnosť ponorenia ľudí do „syntetickej“hibernácie, čiže umelého hibernácie. Vedci sa učia od prírody tým, že sa snažia pochopiť faktory, ktoré u zvierat vedú k hibernácii a prebudeniu.

Záhada hibernácie

Čo môže byť lepšie na prekonanie dlhých úsekov života v podmienkach hrozivého chladu a nedostatku jedla, ako upadnúť do hlbokého bezvedomia? Väčšina živočíšneho sveta ide do zimného spánku: medvede, veveričky, ježkovia. Dokonca aj naši bratranci z primátov, lemur tučný, prudko klesajú, keď sa zásoby jedla zmenšujú.

A čo my? Aj keď bohužiaľ nie sme v hibernácii, niektoré „zázraky“naznačujú, že hlboké zmrazenie metabolizmu môže pomôcť zachovať naše poškodené telá pre budúcnosť.

V roku 1999 spadla rádiologička Anna Bagenholmová cez ľad na lyžovačke v Nórsku. V čase, keď ju zachránili, bola pod ľadom vyše 80 minút. Podľa všetkého bola klinicky mŕtva – bez dychu, bez pulzu. Jej telesná teplota klesla na bezprecedentných 13,7 stupňa Celzia.

Keď jej však lekári postupne zohrievali krv, telo sa pomaly uzdravovalo. Na druhý deň bolo srdce reštartované. O 12 dní neskôr otvorila oči. Nakoniec sa úplne zotavila.

Bagenholmov prípad je len jedným vodítkom, že ľudia majú schopnosť zotaviť sa z ťažko depresívnych metabolických stavov. Lekári už roky používajú terapeutickú hypotermiu, ktorá znižuje telesnú teplotu o niekoľko stupňov počas niekoľkých dní, aby pomohli pacientom vyrovnať sa s poranením mozgu alebo oneskorenou epilepsiou.

Rýchle ochladzovanie pomáha zachovať tkanivá, ktoré boli odrezané od zásobovania krvou, takže na fungovanie potrebujú menej kyslíka. V Číne experimenty udržali ľudí zmrazených až dva týždne.

Prísľub terapeutickej hypotermie je taký veľký, že v roku 2014 NASA nadviazala partnerstvo so SpaceWorks so sídlom v Atlante a poskytla predbežné financovanie hibernátora vesmírnych ciest pre misiu na Mars.

Hoci let do vesmíru trvá len niekoľko mesiacov, uvedenie astronautov do neaktívneho stavu môže výrazne znížiť množstvo potrebnej potravy a veľkosť biotopu. Zaspávanie môže tiež zabrániť vážnym vedľajším účinkom nízkej gravitácie, ako sú zmeny v prietoku mozgovomiechového moku, ktoré môžu negatívne ovplyvniť videnie. Priama stimulácia svalov, s láskavým dovolením hibernačnej kolísky, môže zabrániť strate svalov v podmienkach nulovej gravitácie a hlboký stav bezvedomia môže potenciálne minimalizovať psychologické problémy, ako je nuda a osamelosť.

Projekt vstúpil do druhej etapy financovania, no zostáva pred ním veľa otáznikov. Jeden z nich je spojený so skutočnosťou, že dlhotrvajúca hypotermia má hrozný vplyv na zdravie: môžu sa objaviť krvné zrazeniny, krvácanie, infekcia, zlyhanie pečene. Na vesmírnej lodi bez sofistikovaných lekárskych prístrojov môžu byť tieto komplikácie smrteľné.

Ďalším problémom je, že úplne nerozumieme tomu, čo sa deje so zvieraťom, keď sa ukladá do zimného spánku. Toto sa snažila vyriešiť konferencia v New Orleans.

Biologická inšpirácia

Doktorka Hannah Carey z University of Wisconsin sa domnieva, že možnosť ponorenia sa do hibernácie treba hľadať nie v medicíne, ale v prírode.

Carey študuje hibernačné návyky suchozemskej veveričky, malého všežravého hlodavca, ktorý sa túla po severoamerických prériách. Od konca septembra do mája syseľ hibernuje v podzemných norách, kde prežije ťažké zimy.

Jedným z Careyho zvedavých postrehov je, že nízka rýchlosť metabolizmu netrvá celú zimu. Pravidelne spiace zvieratá vychádzajú zo svojho torporu na pol dňa, čím sa zvyšuje ich telesná teplota na normálnu úroveň. Zvieratá však v týchto obdobiach stále nejedia ani nepijú.

Neurovedci sa už dlho snažia zostaviť komplexný zoznam výhod spánku. Výskum napríklad ukazuje, že spánok pomáha mozgu vyčistiť toxický odpad z lymfatického systému a umožňuje „reštartovanie“mozgových synapsií. Ak hibernácia sama o sebe vedie k stavu nedostatku spánku, môže s tým pomôcť pravidelný spánok?

To ešte nevieme. Carey sa ale domnieva, že výsledky štúdií na zvieratách ukazujú, že pri hľadaní hibernácie človeka prinesie štúdium biológie prirodzených hibernátorov viac výsledkov ako aplikácia medicínskych praktík založených na hypotermii, teda podchladení.

Umelé ponorenie do spánku

Zatiaľ čo Carey a Vjazovskij skúmajú, ako hibernácia pomáha zvieratám zostať zdravými, Dr. Matteo Serri z Univerzity v Bologni v Taliansku sa vydal trochu inou cestou: ako umelo vyvolať znecitlivenie zvierat, ktoré nehybernujú?

Odpoveď môže spočívať v malej skupine neurónov v oblasti mozgu raphe pallidus. Keďže metabolizmus sa počas hibernácie dramaticky spomalí, tento proces pravdepodobne spustia hormonálne a mozgové mechanizmy.

Jeho tím vedcov ešte v roku 2013 ako jeden z prvých uložil potkany do hibernácie. Zvyčajne tieto zvieratá v zime nespia. Do raphe pallidus im bola vstreknutá chemikália na inhibíciu neuronálnej aktivity. Tieto neuróny sa zvyčajne podieľajú na „termoregulačnej ochrane pred chladom,“hovorí Serry, čo znamená, že spúšťajú biologické reakcie, ktoré pôsobia proti poklesu telesnej teploty.

Potkany boli potom umiestnené do tmavej chladnej miestnosti a kŕmené stravou s vysokým obsahom tuku, o ktorom je známe, že znižuje rýchlosť metabolizmu.

Vypnutie ochranných neurónov na šesť hodín viedlo k prudkému poklesu teploty v mozgu potkanov. Ich tep a krvný tlak sa tiež spomalili a klesli. Nakoniec sa vzor mozgových vĺn začal podobať vzoru vĺn zvierat v stave prirodzenej hibernácie.

Najzaujímavejšie bolo, že keď vedci „liečbu“ukončili, potkany sa prebrali – hneď na druhý deň nevykazovali žiadne známky abnormálneho správania.

Predchádzajúce pokusy vyvolať torpor u zvierat, ktoré nehybernujú, zlyhali, ale táto štúdia ukázala, že inhibícia neurónov v raphe pallidus je nevyhnutná pre navodenie stavu podobného torporu.

Ak sa tieto výsledky potvrdia na príklade väčších cicavcov, bude mať zmysel prejsť k hibernácii u ľudí. Serri a ďalší pracujú na ďalšej analýze kontroly mozgu nad znecitlivením a ako ho hacknúť, aby sa mozog dostal do hibernácie.

Čo bude ďalej?

Ponorenie človeka do stavu hibernácie, hibernácie, pozastavenej animácie – nazvite si to ako chcete – je ešte ďaleko od reality. Výsledky výskumu však postupne odhaľujú molekulárne a neurónové faktory, ktoré by nám teoreticky mohli poskytnúť stav hlbokého zmrazenia.