Anabioza: tehnologija dubokog zamrzavanja ljudi

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Zadnja promjena: 2023-12-16 16:06

Prošlog tjedna skupina stručnjaka okupila se u New Orleansu kako bi proučila mogućnost uranjanja ljudi u "sintetičku" hibernaciju, odnosno umjetnu hibernaciju. Znanstvenici uče od prirode pokušavajući razumjeti čimbenike koji dovode do hibernacije i ponovnog buđenja kod životinja.

Nijedan film o međuzvjezdanim putovanjima nije potpun bez dubokog sna. "Prometej", "Putnici", posvuda vidimo kako se glavni likovi bude u kabinama za hibernaciju, ponovno pokreću svoju krhku fiziologiju iz dugog stanja nepokretnog fosila - često uz erupciju želučane tekućine, odnosno jednostavno povraćanje. Čini se da ovaj brutalni proces ima smisla. Uostalom, ljudi prirodno ne hiberniraju. Ali mala skupina znanstvenika pokušava prevladati prirodu i staviti ljude u umjetnu hibernaciju. Ako su uspješni, mogu odgoditi starenje, izliječiti bolesti opasne po život i odvesti nas na Mars i dalje.

Prošlog tjedna skupina stručnjaka okupila se u New Orleansu kako bi proučila mogućnost uranjanja ljudi u "sintetičku" hibernaciju, odnosno umjetnu hibernaciju. Znanstvenici uče od prirode pokušavajući razumjeti čimbenike koji dovode do hibernacije i ponovnog buđenja kod životinja.

Misterij hibernacije

Što bi moglo biti bolje za prevladavanje dugih životnih razdoblja u uvjetima prijeteće hladnoće i nedostatka hrane od poniranja u duboku nesvijest? Većina životinjskog svijeta ide u hibernaciju: medvjedi, vjeverice, ježevi. Čak i naši rođaci primati, debelorepi lemur, naglo opadaju svoj metabolizam kada se zalihe hrane smanjuju.

Što je s nama? Iako nažalost ne hiberniramo, neka "čuda" sugeriraju da bi metaboličko duboko zamrzavanje moglo pomoći u očuvanju naših oštećenih tijela za budućnost.

1999. radiologinja Anna Bagenholm propala je kroz led na skijanju u Norveškoj. U trenutku kada je spašena, bila je pod ledom više od 80 minuta. Po svemu sudeći, klinički je bila mrtva - bez daha, bez pulsa. Tjelesna temperatura joj je pala na neviđenih 13,7 Celzijevih stupnjeva.

Međutim, kada su joj liječnici postupno zagrijali krv, njezino je tijelo polako zacijelilo. Sljedećeg dana srce je ponovno pokrenuto. Dvanaest dana kasnije otvorila je oči. Na kraju se potpuno oporavila.

Bagenholmov slučaj samo je jedan od tragova da ljudi imaju sposobnost oporavka od teško depresivnih metaboličkih stanja. Godinama su liječnici koristili terapeutsku hipotermiju, snižavajući tjelesnu temperaturu za nekoliko stupnjeva tijekom nekoliko dana, kako bi pomogli pacijentima da se nose s ozljedom mozga ili odgođenom epilepsijom.

Brzo hlađenje pomaže u očuvanju tkiva koje je odsječeno od opskrbe krvlju, pa im je potrebno manje kisika za funkcioniranje. U Kini su eksperimenti držali ljude zamrznutima do dva tjedna.

Obećanje terapeutske hipotermije toliko je veliko da se NASA 2014. udružila sa SpaceWorksom sa sjedištem u Atlanti i osigurala unaprijed financiranje za hibernator za svemirsko putovanje za misiju na Mars.

Iako let u svemir traje samo nekoliko mjeseci, stavljanje astronauta u neaktivno stanje može ozbiljno smanjiti količinu potrebne hrane i veličinu staništa. Uspavljivanje također može spriječiti ozbiljne nuspojave niske gravitacije, kao što su promjene u protoku cerebrospinalne tekućine, što može negativno utjecati na vid. Izravna stimulacija mišića, zahvaljujući kolijevci za hibernaciju, može spriječiti gubitak mišića u uvjetima nulte gravitacije, a duboko stanje nesvijesti može potencijalno smanjiti psihološke probleme kao što su dosada i usamljenost.

Projekt je ušao u drugu fazu financiranja, ali za njega ostaju mnoga pitanja. Jedan od njih povezan je s činjenicom da dugotrajna hipotermija ima strašan učinak na zdravlje: mogu se pojaviti krvni ugrušci, krvarenje, infekcija, zatajenje jetre. Na letjelici bez sofisticiranih medicinskih uređaja te komplikacije mogu biti kobne.

Drugi problem je što ne razumijemo u potpunosti što se događa sa životinjom kada ode u hibernaciju. To je ono što je konferencija u New Orleansu pokušavala riješiti.

Biološka inspiracija

Doktorica Hannah Carey sa Sveučilišta Wisconsin smatra da mogućnost uranjanja u hibernaciju treba tražiti ne u medicini, već u prirodi.

Carey proučava navike hibernacije kopnene vjeverice, malog glodavca svejeda koji luta sjevernoameričkim prerijama. Od kraja rujna do svibnja, vjeverica hibernira u podzemnim jazbinama, preživljavajući teške zime.

Jedno od Careyjevih znatiželjnih zapažanja je da niske stope metabolizma ne traju cijelu zimu. Životinje koje povremeno spavaju izlaze iz ukočenosti pola dana, povećavajući tjelesnu temperaturu na normalnu razinu. Međutim, životinje još uvijek ne jedu i ne piju u tim razdobljima.

Neuroznanstvenici dugo pokušavaju sastaviti sveobuhvatan popis dobrobiti sna. Na primjer, istraživanja pokazuju da san pomaže mozgu očistiti otrovni otpad iz limfnog sustava i omogućuje moždanim sinapsama da se “ponovno pokrenu”. Ako hibernacija sama po sebi dovodi do stanja nespavanja, može li periodično spavanje pomoći u tome?

Ne znamo još. No, Carey smatra da rezultati studija na životinjama pokazuju da će u potrazi za ljudskom hibernacijom proučavanje biologije prirodnih hibernatora dati više rezultata nego primjena medicinskih praksi temeljenih na hipotermiji, odnosno hipotermiji.

Umjetno uranjanje u san

Dok Carey i Vyazovsky istražuju kako hibernacija pomaže životinjama da ostanu zdrave, dr. Matteo Serri sa Sveučilišta u Bologni u Italiji krenuo je malo drugačijim putem: kako umjetno izazvati obamrlost kod životinja koje ne spavaju u hiberniranju?

Odgovor bi mogao biti u maloj skupini neurona u području mozga raphe pallidus. Budući da se metabolizam dramatično usporava tijekom hibernacije, hormonski i moždani mehanizmi vjerojatno će pokrenuti ovaj proces.

Još 2013. godine njegov tim znanstvenika bio je jedan od prvih koji je štakore stavio u hibernaciju. Obično ove životinje ne spavaju zimi. Ubrizgana im je kemikalija u raphe pallidus kako bi se inhibirala aktivnost neurona. Ti neuroni su obično uključeni u "termoregulacijsku zaštitu od hladnoće", kaže Serry, što znači da pokreću biološke odgovore koji sprječavaju smanjenje tjelesne temperature.

Štakori su potom stavljeni u mračnu, hladnu prostoriju i hranjeni hranom bogatom mastima, za koje je poznato da smanjuju brzinu metabolizma.

Isključivanje zaštitnih neurona na šest sati dovelo je do oštrog pada temperature u mozgu štakora. Njihovi otkucaji srca i krvni tlak također su se usporili i smanjili. Na kraju je uzorak moždanih valova počeo nalikovati uzorku valova životinja u stanju prirodne hibernacije.

Najzanimljivije je bilo to što su znanstvenici, kada su znanstvenici prekinuli "liječenje", štakori oporavili - već sljedeći dan nisu pokazivali znakove abnormalnog ponašanja.

Prethodni pokušaji izazivanja omamljenosti kod životinja koje ne hiberniraju nisu uspjeli, ali ova studija je pokazala da je inhibicija neurona u raphe pallidusu ključna za izazivanje stanja nalik torporu.

Ako se ovi rezultati potvrde na primjeru većih sisavaca, imat će smisla prijeći na hibernaciju kod ljudi. Serri i drugi rade na daljnjoj analizi kontrole mozga nad ukočenošću i kako je hakirati kako bi se mozak stavio u hibernaciju.

Što je sljedeće?

Uranjanje osobe u stanje hibernacije, hibernacije, suspendirane animacije - nazovite to kako želite - još je daleko od stvarnosti. No rezultati istraživanja postupno otkrivaju molekularne i neuronske čimbenike koji bi nam, u teoriji, mogli pružiti stanje dubokog zamrzavanja.