КРИОСТАЗ БЕЗ РИСКА РАЗРУШЕНИЯ ЛИЧНОСТИ - НАУЧНЫЙ БЛЕФ ИЛИ ВОПРОС ВРЕМЕНИ?

Многие, наверное, помнят созданную с участием блистательного Луи де Фюнеса увлекательную французскую фантастическую кинокомедию, повествующую о размораживании и реанимации найденного в глыбе льда замерзшего пятьдесят лет назад полярного исследователя. С не меньшим интересом воспринимается и "крутой" сюжет современного американского боевика, герой которого, ошибочно осужденный бывший полицейский, отбывающий наказание в специальной капсуле-холодильнике, после восстановления в нормальное состояние получает шанс доказать свою невиновность. Не обошла тема введения человека в анабиоз и поэтов. Трудно сдержать веселую улыбку, слушая известную всем шуточную песенку Владимира Высоцкого об астронавте, который находясь в анабиотическом состоянии преодолевает громадное галактическое пространство, чтобы выяснить причину загадочного катаклизма, происшедшего на далекой планете Тау-Кита. Можно еще достаточно долго говорить о сюжетах в научно-фантастической литературе, посвященных биологии человека, что иллюстрирует не ослабевающий и сегодня наш интерес к своему будущему, но сейчас перед нами стоит несколько иная задача. Мы хотим познакомить читателя с современными достижениями и отдаленной перспективой одного из направлений криобиологии - науки о влиянии сверхнизких температур на биологические объекты от молекулярного уровня (аминокислот) до высокоразвитых организмов. Далее речь пойдет о крионике, определямой как область научно-практической деятельности, которая интегрирует в себя отдельные разделы общей биологии, генную инженерию и практику клинической медицины с целью разработки и применения криостаза. Так называется метод, предполагающий введение человека в анабиотическое состяние с помощью гипотермии - глубокого охлаждения его организма целиком до уровня порядка -196oС, температуры жидкого азота, наиболее часто используемого в качестве криогента (охлаждающей субстанции). Практическое его использование (под названием "крионика") было начато в США в конце 60-х годов. Преследовалась цель - "перенос" на тот момент терминальных (обреченных на смерть) пациентов в будущее, когда для медицины станут доступными способы борьбы с неизлечимыми сегодня заболеваниями.

Сама идея криостаза возникла в конце 40-х-начале 50-х годов под влиянием выдающихся научных достижений тех лет в области криобиологии, нейробиологии, молекулярной биологии, информатики. Сейчас криобиологические методы уже нашли широкое практическое использование в медицине и животноводстве для хранение в жидком азоте законсервированных холодом кожи, роговицы, костного мозга, спермы и даже эмбрионов. Значительно более сложной оказывается задача глубокого охлажения и реанимации путем отогрева целостного организма. Здесь относительно просто решается вопрос в отношении насекомых и холоднокровных животных. Замороженные до температур от -5 до -50oС легко "оживают" при оттаивании и быстро возвращаются к нормальному функционированию некоторые насекомые (личинки и гусеницы полярных бабочек), земноводные (лягушки и углозубы) и пресмыкающиеся (черепахи). Издавна известен демонстрационный опыт для студентов, в котором одну из двух замороженных до стекловидного состояния лягушек разбивают молотком на мелкие осколки, а вторая после согревания сама выпрыгивает из лотка, где находилась при отогреве.

Совершенно иная ситуация складывается при попытке осуществить гипотермию (понижение температуры тела) организма теплокровного животного, когда даже небольшое переохлаждение в обычных условиях может привести его к гибели. Здесь сказывается жесткая температурная зависимость клетки - структурной единицы жидких (кровь и лимфа) и плотных тканей, образующих сложнейшую архитектонику (строение) опорно-двигательного аппарата, систем и органов, которые функционируют в теснейшей взаимосвязи. Имеет место, однако, и тот факт, что изолированные клетки, ткани и даже отдельные органы при низких плюсовых температурах только снижают уровень обменных процессов, но не теряют жизнеспособность.

При переходе даже к изначальным температурам замерзания (условно принята за ноль точка замерзания воды) внутриклеточных и внутритканевых жидкостей (крови, лимфы и т. д.) мы сталкиваемся с проблемой образования кристаллов льда, а также градиента (неравномерности распределения) химических концентраций и механических напряжений клеточных оболочек и полупроницаемых мембран, с последующим их повреждением и при гипотермии, и при гипертермии (оттаивании). Для предотвращения повреждений тонких клеточных структур необходима разработка криопротекторов (химических соединений, сохраняющих мембраны клетки при термальных воздействиях) и молекулярных технологий, на основе методов генной инженерии, для осуществления репаративных (восстановительных) процессов на молекулярном уровне.

Кроме необходимости разработки новых медико-биологических методик клеточной реабилитации совершенно иные аспекты (социальные, юридические, этические и моральные) приобретает проблема гипотермии до сверхнизких температур организма человека. Абсолютно бесспорным и однозначным здесь остается условие гарантии сохранения индивидуума как отдельной личности после его выведения из анабиоза, будь то медицинское учреждение или капсула космического корабля. Индивидуальные особенности поведения, формирование сознания и само существование каждого из нас связывают с серым веществом коры головного мозга. Именно поэтому восстановление до нормы всех функций центральной нервной системы, включающей все составляющие ее отделы головного и спинного мозга, - главное условие для последующей реабилитации, например, пациента или астронавта в конце перелета, при выходе из состояния анабиоза.

Структура серого вещества коры визуально описывается как некая совокупность определенным образом связанных между собой клеток, называемых нейронами. Главной их особенностью является наличие видимых в обычный световой микроскоп двух типов отростков - дендритов и аксонов (нейритов). Дендриты образуют пути, по которым входные нервные импульсы поступают с периферических нервных узлов к нейронам коры. А через единственный для каждого отдельного нейрона аксон (ветвящийся на конце клеточный отросток) идет посыл нервных импульсов на периферию. Передача импульсов осуществляется через синапсы - образования, в которых клеточные отростки обеспечивают контакт нейронов друг с другом (межнейронная связь) или с тканями (органная связь), определяя основу нервной регуляции тела (она объединяется с действием эндокринных желез, обеспечивая, под контролем коры, общую нейрогуморальную регуляцию жизнедеятельности организма). Физически связь обспечивают медиаторы - высокомолекулярные органические соединения.

Некоторые исследователи определяют личность человека, прежде всего, как его долговременную память, считая что именно ее изменения в процессе обучения и развития формируют человека как индивидиуума. Вообще, вся деятельность мозга рассматривается ими как процесс занесения и удаления информации из памяти. В результате такой совокупной активности нейронов происходят постепенные изменения в их структуре и характере межнейронных связей (меняется количество и взаимное расположение синапсов). Эти изменения и составляют основу обучения и формирования долговременной памяти, которая обеспечивается распределением синаптических связей между нейронами. Высказывается даже мнение, что для сохранения информации о человеке, его индивидуальных психических особенностях, памяти о прошлом достаточно только сберечь пространственное распределение связей между нейронами, т. е. в принципе сохранить существующее на данный момент состояние тех структур мозга, которые обеспечивают долговременную память.

Существует мнение, что мозг как орган является достаточно однородным образованием, поэтому для него проще найти условия, при которых криоповреждения будут минимальны. Имеются научные работы, в которых пытаются доказать, что мозговые ткани обладают достаточно высокой устойчивостью к охлаждению. Пионером исследований в этом направлении является американская частная научно-исследовательская организация "Медицина 21-го века", изучающая возможность обратимости глубокой гипотермии головного мозга. В небольших кусочках мозговой ткани взрослого организма после замораживания и оттаивания наблюдали электрическую активность нейронов. В одной из работ, финансируемых Институтом крионики (США), проведенной сотрудником Харьковского института проблем криобиологии и криомедицины Юрием Пичугиным, было показано, что после оттаивания нервные клетки гиппокампа (мозговой структуры в области больших полушарий головного мозга, связанной с процессом запоминания и эмоциями) обнаруживают функциональную активность. Предполагается продолжение этой разработки в рамках совместного проекта Института нейрокриобиологии (США) и Калифорнийского университета.

Саму возможность криостаза организма теплокровных, в том числе и человека, находящегося в терминальном состоянии, теоретически обосновывают, исходя из современного представления о временных критериях процесса умирания, который является достаточно протяженным во времени. Он включает следующие этапы: 1) прекращение функционирования организма как целого; при этом клетки его органов и тканей продолжают какое-то время сохранять потенциальную жизнеспособность, а разрушение их структур только начинается (клиническая смерть); 2) продолжающееся разрушение клеточных структур; 3) полный необратимый распад структуры клеток; тогда говорят, что это животное или этот человек мертвы (биологическая смерть). Юридически констатация клинической смерти человека проводится по признаку отсутствия в течение нескольких часов внешних признаков жизни после остановки сердца и прекращения дыхания. Если последствия травмы или тяжесть заболевания совместимы с жизненными функциями, то в промежутке до момента гибели клеток коры головного мозга (от нескольких минут до часов, при понижении температуры тела до 20-25oС) проведение реанимационных процедур, например с помощью аппаратов искусственного сердца и легкого, может вернуть человека к жизни. Но в случае, когда тяжесть травмы или заболевания слишком тяжелы, только временное (пока не появятся реальные возможности для лечения) введение человека в анабиоз, в частности через криостаз, может его спасти, ибо предоставляет временную паузу для организации необходимых лечебных мероприятий.

Время, в течение которого можно реанимировать человека после прекращения дыхания и остановки сердца (после клинической смерти), постоянно увеличивается благодаря развитию медицинской техники и разработке методов повышениия уровня сохранения жизнеспособности организма человека. Если лет 50 назад это время равнялось нескольким минутам, то сейчас оно уже составляет около трети часа, а в отдельных случаях удается реанимировать человека и через большие промежутки времени. Экспериментальные исследования процессов, происходящих после клинической смерти, показывают, что они развиваются постепенно, и вполне может оказаться возможным в недалеком будущем реанимировать человека даже спустя несколько часов после смерти, при условии использования передовых медицинских технологий. Поэтому, когда сегодня людей пытаются ввести в анабиотическое состояние в промежутке от одного до нескольких часов после клинической смерти (время, нужное для признания человека мертвым для современной медицины), шансы на их оживление медициной остаются достаточно высокими.

Формируется также представление об информационной смерти - последнего этапа гибели человека как личности. Высказывается предположение, что даже после биологической смерти нейрона его структура (а также многие молекулы и органеллы) и характер связей между клетками сохраняются еще несколько десятков часов, как и информация, описывающая человека как личность. Исчезновение именно этой информации и будет означать информационную смерть, точный момент которой определить современная наука пока не в состоянии - все зависит от возможностей будущих медицинских технологий использовать сохранившуюся информацию о пространственном распределении связей между нейронами (тонкой структуры мозга) для оживления человека.

Практическая реализация криостаза в перспективе связывается с разработкой нанотехнологий, начало которых положило создание сканирующего туннельного микроскопа, позволяющего манипулировать с отдельными атомами и молекулами. Предполагается создание биороботов, обладающих размером порядка нанометра (одной миллиардной доли метра) и состоящих из отдельных групп атомов и молекул (от нескольких десятков до нескольких тысяч). Они предназначены также работать и с отдельными атомами в биологических молекулах, где межатомные расстояния измеряются десятыми долями нанометра. Предполагается, что их вычислительные устройства и манипуляторы позволят заниматься молекулярной "хирургией". В таком роботе может использоваться, например, принцип "работы" рибосомы - клеточной органеллы (одного из функциональных образований протоплазмы клетки), которая согласно биологической программе ДНК "строит" из аминокислот молекулу белка. Уже сегодня в одном из недавних выпусков английского научного журнала "Природа" появилось сообщение о создании прототипа сустава для подобного робота.

Завершает лечение выведение пациента из анабиотического состояния с помощью гипертермии (восстановления нормальной температуры тела), с элементами реанимации и одновременного восстановления повреждений в клетках с помощью упомянутых биороботов, числом порядка 1015 (общей массой около 0,5 кг). В течение нескольких месяцев (необходимых по современным оценкам для этой процедуры) они анализируют повреждения, возникшие в клетках организма в результате травмы или заболевания, а также накопившиеся при гипо- и гипертермии и за время нахождения в капсуле криостата (считают, что это составит 50-100 лет, необходимых для подготовки соответствующих технологий). При необходимости биороботы обмениваются информацией между собой и с контролирующим их деятельность внешним суперкомпьютером. На основе этого анализа они производят исправление всех этих повреждений (разбирают сшивки внутри и между молекулами, восстанавливают клеточные мембраны и органеллы и т. д.). По окончании процедуры репарации биороботы выводятся через кровеносную систему и дыхательные пути, подобно тому как это делают вирусы.

Допускается возможность использования биоробототехники не только для обеспечения репарации после гипотермии, но также и для излечения отдельных заболеваний, радикального "замедления" процесса старения и "омоложения" людей. Некоторые энтузиасты, работающие в области криобиологии, выдвигают даже идею достижения вечной молодости и возможности личного бессмертия за счет периодического "омолаживания" своего тела. В основе последнего утверждения лежат идеи иммортализма (от латинского слова immortalis - бессмертный) - философского материалистического направления, пытающегося научно обосновать возможность бесконечного продления жизни человека и проанализировать социальные аспекты существования подобного общества, а также и мировоззрение его членов. Основоположником этого учения является русский философ второй половины XIX века Николай Федоров, взгляды которого и веру в физическое бессмертие (в форме воскрешения, которое может быть осуществлено людьми будущего) разделяли Федор Достоевский, Лев Толстой, Владимир Соловьев, Константин Циолковский, Владимир Маяковский, Борис Пастернак и некоторые другие известные представители российской интеллигенции. Современные сторонники этой философии рассматривают следующие связанные с ней основные проблемы: какие возможности предоставляет современная наука для радикального продления жизни; каким будет мир, если люди будут жить неопределенно долго; что нужно делать сейчас, чтобы долгая жизнь людей не порождала тяжелых социально-экономических последствий и проблем (например, чтобы не было проблем с жизненным пространством, необходимо уже сейчас тратить значительные средства на космические программы, связанные с колонизацией планет Солнечной системы - таких как полет на Марс), какие изменения претерпят мораль, этика, семейные отношения и т. п. Одним из основных путей реализации этих идей считают криостаз, открывающий дорогу будущим биотехнологиям.

Дискуссионность тезиса о реальных перспективах оживления человека после криостаза, не являющегося доказанным научным фактом, ибо здесь все основано только на теоретических построениях и осуществимо только будущими медицинскими технологиями, не останавливает криобиологов от попыток уже сегодня попытаться начать реализацию проекта проведения гипотермии у людей, находящихся в терминальном состоянии. Известны даже публикации о проведении более 100 криостазов рядом частных клиник в США. На эту процедуру, несмотря на несовершенство современных технологий, решаются прибегнуть люди (по собственной инициативе или по взаимному согласию со своими родственниками), которые страдают СПИДом, опухолевыми, сердечно-сосудистыми и другими тяжелыми заболеваниями и им не может помочь современная медицина, но они все же хотят использовать свой шанс излечиться. Пациент, подписавший соответствующий контракт, становится теперь не только клиентом, но и, как правило, еще и членом организации (клиники), практикующей проведение криостаза, уплачивает членские взносы и имеет даже право принимать участие в управлении ею. Стоимость криостаза составляет от 30 до 150 тысяч долларов. Большую часть суммы после смерти клиента выплачивает страховая компания, в которой клиент страхует свою жизнь. Небольшая часть может выплачиваться при заключении контракта. Таким образом получается оплата в рассрочку, при которой ежегодные выплаты в пользу страховой компании вместе с членскими взносами в организацию обычно составляют сумму менее 1000 долларов.

После констатации клинической смерти клиента и оформления необходимых юридических документов (гипотермию можно начинать, когда госпитальный врач признал неспособность современной медицины спасти умирающего пациента и подписал свидетельство о его клинической смерти) он передается специальной медицинской бригаде из крионической клиники, с которой у пациента был заключен контракт на проведение гипотермии. Сразу же начинается подготовка клиента к охлаждению его тела: кровь заменяется на специальный кровезаменитель, устойчивый при низких температурах, а затем производится перфузия тканей кровеносных сосудов раствором криопротектора, призванного уменьшить повреждения в них при дальнейшем охлаждении. По окончании перфузии начинают медленное охлаждение тела пациента до температуры жидкого азота (-196oС). В процессе дальнейшего совершенствования методик криостаза наряду с поиском новых криопротекторов предполагается поэтапное повышение концентрации криопротекторов во время проведения процедуры охлаждения, так как понижение температуры уменьшает отравляющее воздействие криопротекторов (высокие концентрации криопротекторов ядовиты, а низкие - малоэффективны).

По достижении характерного для условий анабиоза состояния пациента транспортируют в депозитарий (хранилище) и помещают в наполненный жидким азотом криостат. В состоянии такого глубокого охлаждения организм человека может практически без изменений находиться неопределенно долго (в течение столетий) - пока не будут найдены способы его реанимации и лечения. В течение всего периода нахождения клиента в капсуле криостата происходит постоянное испарение из криостата жидкого азота, который туда необходимо периодически добавлять, что делает весь цикл обслуживания достаточно дорогим. Для покрытия этих и других затрат используется доход от вложения (в ценные бумаги, в банки под процент и т. п.) всех средств, оставшихся после расходов на процедуру охлаждения.

Заканчивая наш рассказ о возможностях практического использования гипотермии в медицине, позволим себе немного пофантазировать и представить, что удалось разработать экспресс-методы криостаза, позволяющие не только в условиях стационарной клиники, но и в полевой обстановке, прямо на месте катастрофы на Земле или в условиях космического полета, например, с помощью соответствующей портативной техники вводить человека в состояние анабиоза и затем транспортировать в соответствующий лечебный центр. И тогда не на телевизионном экране, а уже в реальной жизни мы сможем ощутить себя представителями будущей новой цивилизации.

Михаил Соловьев,
кандидат биологических наук


Комментарий автора: Статья опубликована в первом номере нового украинского научно-популярного журнала "Энергия разума" (Декабрь 2000, с. 106-110). Здесь публикуется авторский вариант статьи.