По следам Дракулы
В зарисовках художников XIX века можно увидеть много сюрреалистичных изображений того, каким может стать будущее, то есть наши дни. И некоторые из этих творений оказались пророческими. Нет, кареты и автомобили летать так и не заставили, но, во всяком случае, «зеркала», в которых виден собеседник во время разговора, появились. Хотя в то время современные смартфоны были такой же фантастикой, как и полет на Луну.
О чем грезят сегодня? Научиться спать крепко и беспробудно на протяжении лет или даже десятилетий. Зачем это нужно? Ключевых направлений, пожалуй, всего два. Первое — изучение космоса: Вселенная безгранична, а человек смертен, и с этим нельзя не считаться. Чтобы всерьез говорить о поиске разумных цивилизаций в других солнечных системах, нужно научиться обманывать собственный организм.
Рассмотрим как гипотезу полет до планеты Плутон. При уровне развития современных технологий для преодоления расстояния в 5,9 миллиарда километров потребуется целых 12 лет. При этом «рабочий» возраст космонавта составляет от 35 до 55 лет. То есть если он стартует в 35, то на Землю сможет вернуться, когда ему будет уже 59. И, наверное, обидно сначала добраться до планеты, к которой двигался 12 лет, и сразу развернуться в обратную сторону. Даже короткая орбитальная экспедиция вокруг Плутона съест еще немало времени, по прилету космонавту будет за 60. Продолжаем мечтать дальше. Сможет ли он перенести перегрузки в своем предпенсионном возрасте? Какие изменения претерпит его тело за 25 лет в состоянии невесомости? В общем, пока сплошная фантастика.
А вот погрузить человека в анабиоз, чтобы спасти от смерти, — это второе направление, которое становится вполне реальным. «Анабиоз — это временное замедление или прекращение жизненных процессов в организме под воздействием внешних или внутренних факторов. К нему способны многие растения и животные, кроме того, искусственно в анабиоз можно погружать человеческие эмбрионы», — говорится в толковом словаре. Так вот, люди уже давно с завистью смотрят на медведей, а также прочих млекопитающих, которые зимой впадают в спячку. Ведь это действительно удобно, поскольку вся их сознательная жизнь проходит в режиме «лето». С прошлого века ученые провели тысячи экспериментов, пытаясь разобраться в устройстве этой полезной «функции», чтобы суметь ее перенять. Но до недавнего времени все опыты над более или менее крупными животными были неудачными.
Переломным можно считать 2003 год, когда ученым из Питтсбургского университета (США) удалось погрузить собак в гибернацию — так по-научному называется зимняя спячка. Правда, чтобы добиться желаемого результата, им пришлось выкачать из собак всю кровь!
С того света
Если быть более точным, кровь не столько выкачали, сколько вытеснили, заменив ее холодным солевым раствором. Этот прием позволил снизить температуру тела до 10 градусов по Цельсию. В таком состоянии все подопытные животные, а их было около трех десятков, провели два часа, после чего вместо раствора вновь закачали кровь. Казалось бы, животные должны были погибнуть уже через 10 минут после начала эксперимента, но все выжили, при этом ни у одной собаки не было выявлено никаких повреждений головного мозга.
В 2005 году похожий эксперимент провели над более крупными животными. Специалисты Мэрилендского университета и Гарвардской медицинской школы (США) выбрали в качестве подопытных свиней. Только на этот раз эксперимент был намного сложнее, поскольку животным преднамеренно наносили ранение — повреждали артерию, в результате чего они теряли большое количество крови. После того как они теряли половину объема крови, начиналась операция по реанимации. Часть свиней оперировали классическим способом, другим, как и в случае с экспериментом 2003 года, ввели охлажденный физраствор для резкого понижения температуры тела. Когда температура опустилась до 10 градусов по Цельсию, свиньям зашили поврежденные сосуды, после чего закачали родную кровь. В результате выжили только те животные, которые побывали в гибернации. Более того, в дальнейшем у них не было проблем со здоровьем и обучаемостью. А вот их сородичи с нормальной температурой тела операцию не пережили.
«Как только в организм закачивается кровь, кожа сразу же розовеет, а при определенной температуре сердце включается спонтанно, — рассказывает научный сотрудник университета Питер Ри. — Это довольно любопытно: при температуре 30 градусов по Цельсию сердце начинает биться само собой. Потом, когда тело становится еще теплее, оно самостоятельно восстанавливает нормальный ритм». Это был настоящий прорыв.
Но одно дело — эксперименты над животными и совершенно другое — отправить в анабиоз человека. Пусть многие органы у нас и схожи, но хомо сапиенс устроен намного сложнее, и потом... Много ли желающих добровольцев «прогуляться» на тот свет и обратно?!
И все-таки реализовать подобную операцию удалось в 2019 году. Она прошла в стенах того же американского университета Мэриленд под руководством Самюэля Тишермана. Речь шла об анабиозе пациента с тяжелой травмой, практически несовместимой с жизнью, и остановкой сердца после потери 50 процентов крови. Как правило, даже в условии реанимации шансы на выживание очень малы — всего пять процентов.
Теория Тишермана заключалась в том, что, если пациента успеть охладить до десяти градусов за 15 минут, то есть шансы на его спасение. Дело в том, что метаболические процессы в организме замедляются, а значит, клетки получают возможность функционировать без кислорода. При нормальной температуре (36-37 градусов по Цельсию) клеткам необходимо бесперебойное снабжение кислородом. Как только сердце останавливается, а кровь перестает переносить кислород, у мозга есть не более 5-10 минут, чтобы выйти из этого состояния без потерь. После этого начинаются необратимые процессы. В свою очередь резкое охлаждение тела может замедлить или даже приостановить химические реакции в клетках, и кислорода им потребуется меньше. Тогда клетки, в том числе и нейроны, проживут не считаные минуты, а несколько часов. Другими словами, у хирургов появляется дополнительное время на сложную операцию.
В таком режиме прошла первая операция над человеком. В университетскую клинику привезли «безнадежного» пациента с огнестрельным ранением брюшной полости, после чего была проделана аналогичная работа по замещению крови и остужению тела. Затем врачи-хирурги зашили все раны и устранили последствия кровопотери. Пациенту снова заместили физраствор кровью, восстановили обычную температуру тела и запустили сердце. В результате человеку удалось спасти жизнь, причем впоследствии не было выявлено никаких отклонений мозговой деятельности.
Эксперимент не закончен, и, чтобы говорить об успехе, нужно провести такие операции по меньшей мере еще с 10 пациентами. Итоги обещают сообщить к концу 2020 года. Однако уже сейчас можно отметить слова Тишермана, который сказал, что его эксперименты не имеют никакого отношения к перспективе дальних космических полетов. Дело в том, что все люди, которых он вводил в анабиоз, находились в таком состоянии не более двух часов.
Марсиане, пока не ждите
Другими словами, полеты к отдаленным планетам, пока откладываются. Собственно говоря, космические агентства и не рассматривают метод Тишермана как вариант «транспортировки» космонавтов. Слишком уж много тонкостей, когда речь идет об откачке крови. Гораздо больший интерес они проявляют к исследованиям способов введения космонавтов и астронавтов в состояние, близкое к оцепенению, когда метаболизм замедляется на длительное время, но мозг продолжает функционировать. Это называют гипобиозом.
Ученые рассчитывали на опиоидоподобное вещество HIT (hibernation induction trigger). В 2006 году его выделили из крови животных, находящихся в спячке. Однако на тех, кто зиму проводит в активном состоянии, HIT не действовал так, как ожидалось.
Тогда же, в середине нулевых, ученым Вашингтонского университета удалось ввести в шестичасовую гибернацию мышей, которые в природных условиях никогда не впадают в спячку. Тогда грызунов заставили дышать воздухом с сероводородом, и температура тела снизилась до 13 градусов, а обмен веществ замедлился в десять раз.
Казалось бы, успех! Но с более крупными млекопитающими подобный эксперимент провалился. При низких дозах они не впадали в спячку, при более высоких погибали. Об опытах на человеке говорить не приходится.
В 2015 году в Институте биофизики клетки РАН при поддержке Фонда перспективных исследований пытались ввести в гипобиоз крыс. Животным давали специальный препарат на основе ксенона в двух вариантах — в виде газовой смеси и таблеток. В результате грызуны оцепенели почти на семь суток. Сердцебиение замедлилось в двачетыре раза, а температура тела снизилась на семь-восемь градусов, что, собственно, уже неплохо. После того как крысам переставали давать препарат, они самопроизвольно восстанавливались в течение 10−15 часов.
Похожих результатов на крысах в этом году добились американские и японские ученые. Они воздействовали на Q-нейроны — группу нервных клеток в гипоталамусе, которые, судя по всему, запускают спячку. Животные впадали в гипобиоз на двое суток. Когда же пробуждались, вели себя так же, как и прежде. Никаких повреждений внутренних органов у них не зафиксировали. Сработают ли эти способы на людях, пока не ясно.
Впрочем, надеяться, что вскоре мы сможем проводить всю зиму в глубоком сне, не стоит. Ведь даже сейчас, без всяких «эликсиров сна», космонавты сильно слабеют, находясь в открытом космосе. В условиях отсутствия гравитации, даже несмотря на специальные тренажеры, имеющиеся на станции, мышцы человека слабеют — за полгода полета они могут потерять до 13 процентов объема. Также слабеют и кости, которые в месяц теряли до двух процентов костной массы. Опираясь на эти цифры, даже полет на Марс, который может длиться всего шесть-восемь месяцев, выглядит по-прежнему фантастическим. Даже если членам команды удастся удачно приземлиться, точнее, «примарситься», то вряд ли они смогут там проводить какие-то работы. Так что возможность вводить людей в анабиоз пока может быть полезна только в медицине и исключительно в скромных временных рамках. Об усыплении пациента на 50-100 лет, чтобы, скажем, оживить его, когда будет разработано лекарство от рака, говорить пока не приходится.
