Anabioos: inimeste sügavkülmutamise tehnoloogia

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2023-12-16 16:03

Eelmisel nädalal kogunes grupp eksperte New Orleansi, et uurida võimalust sukeldada inimesi "sünteetilisse" talveunne ehk kunstlikku talveunne. Teadlased õpivad looduselt, püüdes mõista tegureid, mis viivad loomade talveunestumiseni ja taasärkamiseni.

Ükski tähtedevahelise reisimise film pole täielik ilma sügava uneta. "Prometheus", "Reisijad" näeme kõikjal, kuidas peategelased ärkavad talveunekajutites, taaskäivitavad oma habrast füsioloogiat pikast liikumatust fossiilist – sageli koos maovedelike purskega, see tähendab lihtsalt oksendamisega. See jõhker protsess näib olevat mõistlik. Inimene ei jää ju loomulikult talveunne. Kuid väike rühm teadlasi üritab loodusest jagu saada ja inimesi kunstlikku talveunerežiimi panna. Edu korral võivad nad vananemist edasi lükata, ravida eluohtlikke haigusi ning viia meid Marsile ja kaugemalegi.

Eelmisel nädalal kogunes grupp eksperte New Orleansi, et uurida võimalust sukeldada inimesi "sünteetilisse" talveunne ehk kunstlikku talveunne. Teadlased õpivad looduselt, püüdes mõista tegureid, mis viivad loomade talveunestumiseni ja taasärkamiseni.

Talveune saladus

Mis võiks olla parem pikkade eluperioodide ületamiseks ähvardava külma ja toidupuuduse tingimustes, kui sukelduda sügavasse teadvusetusse? Suurem osa loomamaailmast läheb talveunne: karud, oravad, siilid. Isegi meie primaatide nõod, rasvasaba-leemur, langevad toiduvarude vähenemisel oma ainevahetuse kiirust järsult.

Kuidas on lood meiega? Kuigi me kahjuks ei maga talveunes, viitavad mõned "imed" sellele, et metaboolne sügavkülmutamine võib aidata meie kahjustatud keha tulevikuks säilitada.

1999. aastal kukkus radioloog Anna Bagenholm Norras suusatades läbi jää. Tema päästmise ajaks oli ta jää all olnud üle 80 minuti. Kõigi eelduste kohaselt oli ta kliiniliselt surnud – ei hingelda ega pulssi. Tema kehatemperatuur langes enneolematult 13,7 kraadini Celsiuse järgi.

Kui aga arstid ta verd järk-järgult soojendasid, paranes tema keha aeglaselt. Järgmisel päeval taaskäivitati süda. Kaksteist päeva hiljem avas ta silmad. Lõpuks paranes ta täielikult.

Bagenholmi juhtum on vaid üks vihje, et inimestel on võime taastuda tugevalt depressioonis metaboolsetest seisunditest. Arstid on aastaid kasutanud terapeutilist hüpotermiat, alandades kehatemperatuuri mitme päeva jooksul mitme kraadi võrra, et aidata patsientidel toime tulla ajukahjustuse või hilinenud epilepsiaga.

Kiire jahutamine aitab säilitada kudesid, mis on verevarustusest ära lõigatud, mistõttu vajavad nad toimimiseks vähem hapnikku. Hiinas on katsed inimesed külmunud kuni kaks nädalat.

Terapeutilise hüpotermia lubadus on nii suur, et 2014. aastal tegi NASA koostööd Atlantas asuva SpaceWorksiga ja rahastas Marsi missiooniks ette nähtud kosmosereisi talveunerežiimi.

Kuigi lend kosmosesse kestab vaid paar kuud, võib astronautide passiivsesse olekusse viimine oluliselt vähendada vajaliku toidu hulka ja elupaiga suurust. Uinumine võib ära hoida ka väikese gravitatsiooniga kaasnevaid tõsiseid kõrvalnähte, nagu tserebrospinaalvedeliku voolu muutused, mis võivad nägemist negatiivselt mõjutada. Otsene lihaste stimulatsioon, tänu talveunehällile, võib ennetada lihaste kadu nullgravitatsiooni tingimustes ja sügav teadvusetus võib potentsiaalselt minimeerida psühholoogilisi probleeme, nagu igavus ja üksindus.

Projekt on jõudnud rahastamise teise etappi, kuid selles on palju küsimusi. Üks neist on seotud asjaoluga, et pikaajaline hüpotermia avaldab tervisele kohutavat mõju: võivad ilmneda verehüübed, verejooks, infektsioon, maksapuudulikkus. Ilma keerukate meditsiiniseadmeteta kosmoseaparaadil võivad need tüsistused lõppeda surmaga.

Teine probleem on see, et me ei saa täielikult aru, mis juhtub loomaga, kui ta läheb talveunne. Seda püüdis lahendada New Orleansi konverents.

Bioloogiline inspiratsioon

Dr Hannah Carey Wisconsini ülikoolist leiab, et talveunne sukeldumise võimalust tuleks otsida mitte meditsiinist, vaid loodusest.

Carey uurib Põhja-Ameerika preeriatel ringi liikuva väikese kõigesööja närilise maa-orava talveunerežiimi. Septembri lõpust maini talveunes maa-orav maa-alustes urgudes, elades üle karmid talved.

Üks Carey uudishimulikest tähelepanekutest on see, et madal ainevahetus ei kesta terve talve. Perioodiliselt magavad loomad väljuvad pooleks päevaks oma torporist, tõstes kehatemperatuuri normaalsele tasemele. Loomad nendel perioodidel siiski ei söö ega joo.

Neuroteadlased on pikka aega püüdnud koostada põhjalikku nimekirja une kasulikkusest. Näiteks näitavad uuringud, et uni aitab ajul lümfisüsteemist mürgiseid jäätmeid puhastada ja võimaldab aju sünapsil "taaskäivitada". Kui talveuni iseenesest põhjustab unepuuduse seisundit, kas perioodiline uni võib selle vastu aidata?

Me ei tea veel. Kuid Carey usub, et loomkatsete tulemused näitavad, et inimeste talveunerežiimi otsimisel annab looduslike talvitujate bioloogia uurimine rohkem tulemusi kui hüpotermial põhinevate meditsiinipraktikate, see tähendab hüpotermia, rakendamine.

Kunstlik sukeldumine unesse

Samal ajal kui Carey ja Vjazovski uurivad, kuidas talveunestus aitab loomadel tervena püsida, läks dr Matteo Serri Itaaliast Bologna ülikoolist veidi teistsugusele teele: kuidas tekitada kunstlikult tuimust loomadel, kes ei jää talveunne?

Vastus võib peituda väikeses neuronite rühmas raphe palliduse ajupiirkonnas. Kuna ainevahetus aeglustub talveunerežiimi ajal dramaatiliselt, käivitavad selle protsessi tõenäoliselt hormonaalsed ja ajumehhanismid.

Veel 2013. aastal oli tema teadlaste meeskond üks esimesi, kes pani rotid talveunne. Tavaliselt need loomad talvel ei maga. Neile süstiti raphe pallidusse kemikaali, et pärssida neuronaalset aktiivsust. Need neuronid on tavaliselt seotud "termoregulatiivse kaitsega külma eest", ütleb Serry, mis tähendab, et nad käivitavad bioloogilisi reaktsioone, mis takistavad kehatemperatuuri langust.

Seejärel paigutati rotid pimedasse jahedasse ruumi ja neile toideti kõrge rasvasisaldusega dieeti, mis teadaolevalt vähendab ainevahetuse kiirust.

Kaitsvate neuronite väljalülitamine kuueks tunniks tõi kaasa temperatuuri järsu languse rottide ajus. Nende pulss ja vererõhk samuti aeglustusid ja langesid. Lõpuks hakkas ajulainete muster sarnanema loomulikus talveunerežiimis olevate loomade lainete mustriga.

Kõige huvitavam oli see, et kui teadlased "ravi" lõpetasid, siis rotid paranesid – juba järgmisel päeval ei ilmnenud neil mingeid märke ebanormaalsest käitumisest.

Varasemad katsed tekitada torporit loomadel, kes ei maga talveunes, on ebaõnnestunud, kuid see uuring näitas, et raphe palliduse neuronite pärssimine on torporitaolise seisundi esilekutsumiseks hädavajalik.

Kui need tulemused leiavad kinnitust suuremate imetajate näitel, on inimeste puhul mõttekas liikuda edasi talveunerežiimile. Serri ja teised töötavad selle nimel, et analüüsida veelgi aju kontrolli tuimuse üle ja kuidas seda häkkida, et viia aju talveunne.

Mis järgmiseks?

Inimese sukeldumine talveuneseisundisse, talveunestusse, peatatud animatsiooni - nimetage seda, kuidas tahate - on endiselt reaalsusest kaugel. Kuid uurimistulemused näitavad järk-järgult molekulaarseid ja neuronaalseid tegureid, mis võiksid teoreetiliselt anda meile sügavkülmutuse.