Выжить после переохлаждения помогает гипоксия

Мороженые покойники

В истории медицины описан не один случай «воскрешения» людей после длительной гипотермии. В 2001 году канадская девочка Эрика Нордби (Erica Nordby) замерзла на улице. Когда девочку нашли, температура ее тела уже опустилась до 16°С, сердце остановилось. Ребенка удалось не просто реанимировать, а буквально «оживить». Прошло девять лет, а медики так и не нашли никаких патологий в развитии девочки. В 2006 году японский альпинист Митсутака Учикоши (Mitsutaka Uchikoshi) ударился головой и потерял сознание в заснеженных горах. Спасатели нашли его через 23 часа. К этому моменту температура его тела опустилась до 22°С, он не подавал никаких признаков жизни. Теперь он также чувствует себя нормально и на проблемы со здоровьем не жалуется.

Есть и другие случаи. Но обычно подобная заморозка приводит к летальному исходу. Под воздействием низкой температуры в организме изменяется скорость обмена веществ, нарушается клеточный цикл, уменьшается скорость кровотока и снижается концентрация кислорода в крови. Изменения повреждают мускулатуру, внутренние органы и мозг. Человек, как правило, погибает.

Доктор Марк Рос (Dr. Mark Roth) из Онкологического исследовательского центра Фреда Хачинсона (Fred Hutchinson Cancer Research Center) изучил истории «воскрешений» и пришел в выводу, что возвращение к жизни после длительной гипотермии – это не феномен, а проявление метаболической гибкости организма. Вместе с доктором Кин Чаном (Kin Chan, Ph.D.) он решил экспериментально повторить физиологическое «чудо». И заодно найти способы, с помощью которых можно эффективно и на более длительное время охлаждать органы для последующей пересадки.

Возвращение к жизни под микроскопом

Исследователи работали с дрожжами и эмбрионами нематод. И те и другие достаточно быстро делятся и хорошо видны в микроскоп, что позволяет визуально оценить физиологическую активность испытуемых – без использования молекулярных маркеров или специальных методик. Исследователи помещали эмбрионы нематод и дрожжи в заведомо смертельный холод. И ждали, пока те перестанут двигаться. Когда испытуемые промерзали насквозь, их постепенно реанимировали.

Тонкость состояла в том, что экспериментаторы разделили подопытных на две группы. Первую перед заморозкой сначала вгоняли в анабиоз недостатком кислорода, а вторую просто морозили. Оказалось, что физиологически активные особи при летально низкой температуре практически не выживают — погибли 99% нематод и дрожжей. Зато организмы, которые предварительно придушили, перенесли экстремальную заморозку значительно легче. После суток в морозильной камере к жизни вернулись 97% нематодных эмбрионов и 66% дрожжей.

Доктор Рос уверен, что им удастся проникнуть в тайны спасительного влияния гипоксии на переохлажденные клетки и разработать новые методики и технологии, которые позволят длительное время сохранять органы, предназначенные для пересадки. «Наши эксперименты показывают, что органы могут жить вне организма значительно дольше. Но для этого необходимо сначала «усыпить» их, а уже после охлаждать», — говорит доктор Рос.

Секрет успеха

Доктор Рос давно изучает метаболическую гибкость организма. Механизм, который защищает от гипотермической смерти в условиях гипоксии, связан с изменением скорости обмена веществ. Недостаток кислорода замедляет или даже останавливает каскад биологических реакций, которые ведут к смерти организма от переохлаждения. Например, без кислорода клетки перестают делиться. Соответственно, клеточный цикл не может измениться под воздействием низких температур просто потому, что он не работает. Так как биологическая машина не работает, то и «ломаться» нечему. Поэтому в процессе реанимации клетки снова начинают делиться как ни в чем не бывало. «Физиологически неактивный организм не совершает ошибок, потому что он просто бездельничает. В условиях экстремального холода лучше вообще ничего не делать, чем ошибаться. Такая стратегия позволяет клеткам и организму выживать», — говорит доктор Рос.