Реально ли погрузить человека в анабиоз и для чего это может пригодиться

Статью можно послушать. Если вам так удобнее, включайте подкаст.

Что такое анабиоз и зачем он нужен

АнабиозАнабиоз / Большая российская энциклопедия — это временное прекращение или замедление жизненных процессов организма. В отличие от спячки (гибернации) или оцепенения, в таком состоянии признаки жизни практически исчезаютP. Asfar, E. Calzia, P. Radermacher. Is pharmacological, H2S‑induced ‘suspended animation’ feasible in the ICU? / Critical Care. Например, пульс и дыхание не получится зафиксировать без специальной аппаратуры. По сути, анабиоз — это смерть с возможностью ожить.

В него способныАнабиоз / Большая российская энциклопедия впадать многие организмы: простейшие, грибы, черви, раки, моллюски, а ещё некоторые насекомые, земноводные и пресмыкающиеся. Так они переносятC. Hartmann, B. Nussbaum, E. Calzia et al. Gaseous Mediators and Mitochondrial Function: The Future of Pharmacologically Induced Suspended Animation? / Frontiers in Physiology резкое ухудшение условий жизни, например похолодание или засуху, а потом восстанавливаются.

Некоторые организмы могут оставаться в анабиозе длительное время. Так, недавно найденные океанские аэробные бактерии провелиY. Morono, M. Ito, T. Hoshino et al. Aerobic microbial life persists in oxic marine sediment as old as 101.5 million years / Nature Communications в состоянии приостановленной жизни от 4,3 до 101,5 миллиона лет. Эти организмы впали в анабиоз, когда по Земле ещё разгуливали динозавры.

В случае с людьми анабиоз в первую очередь может пригодиться в медицине. Например, в экстренных ситуациях, когда нужно спасти жизнь пациента, а традиционные методы вряд ли помогут.

Ещё анабиоз часто упоминаютH. Thomson. Gunshot victims to be suspended between life and death / New Scientist как способ сохранения жизни неизлечимых больных до изобретения лекарства или космонавтов во время длительных экспедиций. Однако даже если учёные найдут безопасный способ погружения человека в анабиоз на длительное время, провести десятки, сотни или тысячи лет в состоянии, близком к смерти, вряд ли возможно. В таких ситуациях гибернация с замедлением жизненных процессов кажется более предпочтительным вариантом.

Почему нельзя просто заморозить человека

Некоторые организмы, например эмбрионы, бактерии, вирусы, клетки, довольно легко ввести в состояние анабиоза: достаточно просто заморозить их. Этим пользуютсяАнабиоз / Большая российская энциклопедия биологи и медики при создании вакцин, консервировании тканей и органов, спермы и яйцеклеток.

С людьми такой трюк не пройдёт — в нашем теле слишком много воды. Когда она замерзаетС. Амстиславский, С. ла Фальцы. Крионика: мифы и реальность / В защиту науки №2 (кристаллизируется) при отрицательной температуре, ткани повреждаются, кровоток останавливается, и наступает смерть.

Человек может выжить, если впадёт в состояние, подобное анабиозу. При низкой — но не отрицательной — температуре жизненные процессы останавливаются, однако большая часть тканей остаётся в целости.

Интересно, что подобное случалось даже естественным образом без участия врачей и учёных. Так, в 1999 году шведский врач Анна Богенхольм провалиласьM. Gilbert, R. Busund, A. Skagseth et al. Resuscitation from accidental hypothermia of 13·7 °C with circulatory arrest / The Lancet под лёд, катаясь на лыжах, и провела в холодной воде 80 минут. Температура тела упала до 13,7 °C, а сердце остановилось. Врачи провели вентиляцию органов, подключили девушку к аппарату искусственного кровообращения. В итоге Богенхольм полностью восстановилась, хотя позднее и испытывала проблемы из‑за того, что некоторые нервы в её руках и ногах отмерли.

Похожий случай произошёлD. Dovey. Suspended Animation? How A Boy Survived 15 Minutes Trapped Under Ice In Frozen Lake / Medical Daily в 2014 году в США. 14‑летний мальчик из Миссури Джон Смит провалился под лёд и 15 минут находился в холодной воде. После доставки в больницу он ещё 27 минут не реагировал на сердечно‑лёгочную реанимацию. Однако врачи смогли спасти парня с помощью примерно тех же мер, что когда‑то применялись в ситуации с Богенхольм.

Как можно ввести человека в анабиоз

Учёные рассматривают два способа.

1. С помощью гипотермии

Человека нельзя заморозить, но можно охладить. И хотя это звучит безумно, подобный трюк может быть полезен при лечении раненых с большой кровопотерей.

Внутренние органы таких пострадавших чаще всего перестаютS. Tisherman, H. Alam, P. Rhee et al. Development of the emergency preservation and resuscitation for cardiac arrest from trauma clinical trial / Journal of Trauma and Acute Care Surgery работать из‑за недостатка кислорода, и люди умирают. Например, клетки мозга начинают погибать уже после пяти минут кислородного голодания. Однако если резко охладить тело примерно до 10–15 °C, клетки смогут прожить ещё пару часов — процессы в них замедлятся. Это даст медикам дополнительные минуты, чтобы доставить пациента в больницу.

Во время процедуры кровь пострадавшего откачивают, а через аорту по его венам пускают холодный (2–4 °C) солёный физраствор. Температура тела начнёт быстро снижаться (2 °C в минуту), жизненно важные процессы замедлятся, а сердце остановится. Клетки при этом станут потреблять значительно меньше кислорода и не будут разрушаться. После окончания операции пациенту постепенно зальют кровь назад и реанимируют его.

Хотя это звучит как фантастика, подобный план может сработать.

Впервые такая технология была опробованаX. Wu, T. Drabek, P. M. Kochanek et al. Induction of Profound Hypothermia for Emergency Preservation and Resuscitation Allows Intact Survival After Cardiac Arrest Resulting From Prolonged Lethal Hemorrhage and Trauma in Dogs / Circulation на собаках в 2005 году. Животных с сильным кровотечением разделили на несколько групп. Одним проводили обычную сердечно‑лёгочную реанимацию, пока хирург пытался остановить кровь. Другим заливали вместо крови физраствор, снижали температуру и останавливали сердце, а затем проводили операцию и восстанавливали кровоток. Всего в «охлаждённом» состоянии животные находились либо 12, либо 36 часов. В группе сердечно‑лёгочной реанимации не выжила ни одна собака, а в группах анабиоза — 12 из 14. Хотя животные почти три часа фактически находились при смерти, их мозг не пострадал.

Другой похожий опыт провелиH. Alam, P. Rhee, K. Honma et al. Does the Rate of Rewarming from Profound Hypothermic Arrest Influence the Outcome in a Swine Model of Lethal Hemorrhage? / The Journal of Trauma: Injury, Infection, and Critical Care в 2006 году на свиньях. У них тоже вызывали сильное кровотечение, а затем погружали в анабиоз. Животные выживали в 90% случаев при средней скорости возвращения к нормальной температуре 0,5 °C в минуту. При этом их сердце в большинстве случаев запускалось само после залива крови назад. У подопытных свиней также не было обнаружено нарушений мозговой деятельности.

Этот метод получилP. Asfar, E. Calzia, P. Radermacher. Is pharmacological, H2S‑induced ‘suspended animation’ feasible in the ICU? / Critical Care название «экстренной консервации и реанимации» (EPR). И хотя есть вероятность, что он может сработать и на человеке, опасности, связанные с EPR, ещё не изучены до конца. Так, гипотермия может приводить к смещению кислотно‑щелочного баланса организма, нарушениям свёртываемости крови и ухудшению иммунитета.

С помощью сероводорода

Похожих результатов можно достичь и без переливаний крови и охлаждения тела. Для этого учёные пробуют1. P. Asfar, E. Calzia, P. Radermacher. Is pharmacological, H2S‑induced ‘suspended animation’ feasible in the ICU? / Critical Care
2. C. Hartmann, B. Nussbaum, E. Calzia et al. Gaseous Mediators and Mitochondrial Function: The Future of Pharmacologically Induced Suspended Animation? / Frontiers in Physiology вызвать подобное анабиозу состояние с помощью несмертельных доз сероводорода и других газов. Правильно рассчитанная концентрация в теории снизит потребление кислорода клетками организма, отчего жизненные процессы опять‑таки сильно замедлятся.

В 2005 году группа американских учёных сообщилаE. Blackstone, M. Morrison, M. B. Roth. H2S Induces a Suspended Animation–Like State in Mice / Science, что смогла успешно вызвать снижение температуры тела у мышей. Подопытных зверьков на шесть часов оставили в специальной камере, в которую затем подали частицы сероводорода. Концентрация составляла примерно 10% от смертельной для человека.

В течение первых пяти минут эксперимента температура тела мышей упала до 13 °C, сердцебиение замедлилось с 500 до 200 ударов в минуту, а частота дыхания снизилась со 120 до 25 вдохов в минуту.

Подача обычного воздуха без сероводорода постепенно вернула животных в нормальное состояние. Позднее были проведены дополнительные опыты, которые показали, что погружение грызунов в анабиоз с помощью газа тоже может использоваться при сильных кровотечениях. Так, удалось снизить смертность от недостатка кислорода у мышей. Ещё учёные обнаружилиC. Hartmann, B. Nussbaum, E. Calzia et al. Gaseous Mediators and Mitochondrial Function: The Future of Pharmacologically Induced Suspended Animation? / Frontiers in Physiology, что такой же эффект на грызунов оказывает селеноводород (H₂Se).

Однако подобные эксперименты на более крупных животных, свиньяхJ. Li, G. Zhang, S. Cai et al. Effect of inhaled hydrogen sulfide on metabolic responses in anesthetized, paralyzed, and mechanically ventilated piglets / Pediatric Critical Care Medicine и овцахP. Haouzi, V. Notet, B. Chenuel et al. H2S induced hypometabolism in mice is missing in sedated sheep / Respiratory Physiology & Neurobiology, не увенчались успехом. У них метаболизм не замедлялся. Проблема оказалась в разной скорости обмена веществ у крупных и мелких млекопитающих. Если мышей с их быстрым метаболизмом удавалось за несколько минут ввести в состояние анабиоза, свиньям и овцам требовалось куда больше времени, чтобы газ распространился по телу. На основании этих наблюдений учёные пришли к выводу, что анабиоз с помощью сероводорода вряд ли удастся вызвать у человека в случае экстренной ситуации.

Возможно, сероводородный метод сработаетP. Asfar, E. Calzia, P. Radermacher. Is pharmacological, H2S‑induced ‘suspended animation’ feasible in the ICU? / Critical Care, если в запасе будет больше времени. Так, некоторое снижение температуры и потребления кислорода у свиней всё же наблюдалось, но только после 10 часов воздействия газом. А ещё есть предположение, что сочетание гипотермии и сероводорода может дать быстрый и ощутимый результат.

Удавалось ли сделать подобное с человеком

Разработчики гипотермического метода — Сэмюэл Тишерман и его команда медиков — от экспериментов с животными решили перейти к опытам на людях. В 2014 году Управление по надзору за пищевыми продуктами и медикаментами в США впервые утвердилоH. Thomson. Gunshot victims to be suspended between life and death / New Scientist программу такого исследования.

Согласно ей, предполагалось сравнить выживаемость 10 пациентов, реанимированных дежурными врачами‑исследователями с помощью гипотермии, с 10, которых спасали обычными методами. Это должны были быть люди с огнестрельными или ножевыми ранениями и большой кровопотерей, сердце которых остановилось не позднее чем за пять минут до начала процедуры. Сам эксперимент стал возможным лишь потому, что других методов спасения таких пациентов просто нет.

Тем не менее найти подходящих больных оказалось нелегко, и впервые успешно ввести человека в анабиоз команде Тишермана удалось лишь пять лет спустя — в 2019 году. Об этом учёный сообщилH. Thomson. Exclusive: Humans placed in suspended animation for the first time / New Scientist в интервью журналу New Scientist. Однако Тишерман не рассказал, выжилI. Sample. Humans put into suspended animation for first time / The Guardian пациент или нет. Ни судьба человека, ни дальнейшие результаты исследования EPR пока не известны. С 2019 года Тишерман выпустилS. A. Tisherman. Emergency preservation and resuscitation for cardiac arrest from trauma / Annals of the New York Academy of Sciences на эту тему лишь одну статью, в которой не рассказал ничего нового.

Когда учёные смогут вводить людей в анабиоз безопасно и на длительное время

На самом деле это никому не известноH. Thomson. Exclusive: Humans placed in suspended animation for the first time / New Scientist. Результаты первого применения гипотермического анабиоза на людях ещё даже не изложеныEmergency Preservation and Resuscitation (EPR) for Cardiac Arrest From Trauma (EPR‑CAT) / ClinicalTrials.gov в научных публикациях. Само исследование EPR тоже не завершено — окончание запланировано на 2022 год. При этом оно уже переносилось из‑за пандемии.

Пока у нас нет данных, как человеческое тело реагирует на анабиоз.

Многие потенциальные опасности, к примеру, всё ещё не изучены. Так, человеческие клетки могут повреждаться и при выходе из состояния гипотермического анабиоза, когда восстанавливается кровоток. И чем дольше они находятся без кислорода, тем сильнее травмы. Сам Тишерман говорит, что с помощью специальных препаратов можно сгладить этот эффект, но причины его появления всё ещё до конца не изучены. Поэтому неизвестно, реально ли держать тело охлаждённым более двух часов.

Однако если испытания EPR будут удачными, а учёные найдут способ, как снизить его негативные эффекты и поддерживать это состояние длительное время, анабиоз из фантастики превратится в реальность. Но произойдёт это явно не скоро.