Анабиоз

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Анабио́з (от др.-греч. ἀνα-βίωσις, ἀνα-βίωσεως«возвращение к жизни, воскресение»др.-греч. ἀνᾰ-приставка со значением: повторности + др.-греч. βίωσις, βίωσεως«жизнь»)[1], — временное замедление или прекращение жизненных процессов в организме под воздействием внешних или внутренних факторов. При этом дыхание, сердцебиение и другие жизненные процессы замедленны настолько, что могут быть обнаружены только с помощью специальной аппаратуры.

Этот термин был предложен в 1873 году немецким учёным Вильгельмом Прейером в его сводке по исследованию феномена временного прекращения жизнедеятельности.

Анабиоз наблюдается при резком ухудшении условий существования (низкая температура, отсутствие влаги и др.). При наступлении благоприятных условий жизни происходит восстановление нормального уровня жизненных процессов. Наиболее устойчивы к высушиванию, нагреванию, охлаждению спорообразующие бактерии, грибы, простейшие (образующие цисту). У многоклеточных организмов угнетение жизнедеятельности и её почти полная остановка вошли в нормальный цикл развитиясемена, споры.

Мельчайшие организмы (например, эмбрионы до восьми клеток) могут быть криоконсервированы и потом восстановлены. Некоторые из них существуют в анабиозе до 13 лет.[2][3]

Животные, впадающие в анабиоз, могут терять половину и даже три четверти заключённой в тканях воды. Анабиоз по сравнению с оцепенением и спячкой сопровождается более глубоким подавлением жизнедеятельности.

Явление анабиоза при высушивании и охлаждении используется для приготовления сухих живых вакцин, длительного хранения клеточных культур, консервирования тканей и органов.

Имеются данные о возможности введения млекопитающих в состояние анабиоза с помощью таких газов, как углекислый газ, аргон, сероводород и пр.

Эксперименты[править | править вики-текст]

Температурное индуцирование анабиоза[править | править вики-текст]

Понижение температуры вещества снижает химическую активность по уравнению Аррениуса. Это включает в себя такие жизненные процессы, как метаболизм.

Гипотермический диапазон[править | править вики-текст]

В июне 2005 года ученые Центра исследований проблем реаниматологии им. П. Сафара, Питтсбургского университета объявили о том, что им удалось погрузить собак в анабиоз и впоследствии вернуть их к жизни, практически без повреждений головного мозга. Для этого у животных была выкачана кровь и заменена инъекционным раствором, которым заполнили всю кровеносную систему для удержания живого организма в охлажденном состоянии. По окончанию трёх клинической смерти кровь была возвращена в кровеносную систему, а сердцебиение было восстановлено электрическим разрядом. После чего сердце начало процесс кровообращения в нормальном режиме. Таким образом животные были возвращены к жизни.[4]

20 января 2006 года врачи Центральной больницы Бостона, штат Массачусетс, объявили о помещении свиней в анабиоз подобным методом. Свиньям была проведена анестезия и сымитирована кровопотеря с помощью скальпеля, как при тяжелых травмах (например, проколотая аорта, как это могло бы произойти в автокатастрофе или при огнестрельном ранении). После того, как свиньи потеряли приблизительно половину их крови, остающаяся кровь была заменена охлажденным физиологический раствором. После того как температура тела достигла 10 ° C (50 ° F) поврежденные кровеносные сосуды были восстановлены, и кровь была возвращена.[5] Этот метод был проверен 200 раз с 90%-м показателем успешности.[6]

С мая 2014 года команда хирургов из пресвитерианской Больницы UPMC в Питтсбурге планирует опробовать вышеупомянутый метод на жертвах огнестрельного оружия (или на тех, которые страдает от подобных травм и повреждений). Испытания будут проведены на десяти таких тяжелораненых пациентах. Результаты их выживаемости будут сравнивать с десятью аналогичными пациентами, у которых не было доступа к вышеупомянутому методу. В настоящее время эта процедура будет использоваться при экстренной криоконсервации и в реаниматологии.[7]

Криогенный диапазон[править | править вики-текст]

Это понятие носит теоретический характер и часто воспринимается неверно. Человек неспособен пережить анабиоз при криогенных (экстремально низких) температурах из-за повреждений в результате кристаллизации воды в организме. Пределы современной технологии и техники также недостаточны для предотвращения потери жизнеспособности клеток. Специалисты в области крионики работают над технологиями, принципиально отличающимися от парадигм анабиоза.

« Анабиоз отличается от крионики, поскольку не требует "презумпцию невиновности" в отношении технологий будущего. Он работает сразу и очевидно. Медицинское использование анабиоза внушает оптимизм в плане излечения болезней.
Брайан Вовк[8]
»

Для полноценной реализации анабиоза необходим надёжный метод для предотвращения повреждения клеток. Вследствие охлаждения и других физических ограничений в сочетании с токсичностью криопротектора, успешную витрификацию в лаборатории можно реализовать только для небольшого количества тканей.[9] Также существует лишь ограниченные доказательства того, что это в принципе возможно, потому что только мельчайшие организмы могут быть подвергнуты безопасной заморозке и витрификации. Исследования по свободноживущей нематоде показали, что воспоминания могут быть восстановлены, и такие организмы могут пережить витрификацию приблизительно с 100%-ми показателями успешности.[10]

Химическое индуцирование анабиоза[править | править вики-текст]

22 апреля 2005 года в научном журнале Science была опубликована статья, сообщающая об успешной симуляции гипотермического анабиоза у мышей. Полученные данные имеют большое значение, так как мыши не впадают в спячку в природе. Лаборатория Марка Б. Рота в Центре Исследований рака Фреда Хатчинсона в Сиэтле, штат Вашингтон, поместили мышей в камеру на 6 часов, наполненную смесью, в которой на миллион частиц воздуха приходилось 80 частиц сероводорода. Температура тела мышей снизилась до 13 ° C и обмен веществ замедлился в 10 раз, что определили по выработке углекислого газа и потреблению кислорода.[11] Они также вызвали гипоксию на эмбрионах нематоды и эмбрионах рыбы Данио-рерио, погрузив их в многочасовой анабиоз с последующей реанимацией кислородом.

Центральная больница Массачусетса в Бостоне по тому же методу провела гибернацию мышей. Их сердечный ритм замедлили с 500 до 200 ударов в минуту, дыхание упало с 120 до 25 дыханий в минуту, а температура тела понизилась до 30 °C (естественный: 39 °C). После двух часов дыхания воздухом без сероводорода состояние мышей вернулось в норму. Необходимы дальнейшие исследования для понимания, оказывает ли газ разрушающее воздействие на мозг, принимая во внимание, что влияние сероводорода на организм подобно водородному цианиду; это не замедляет скорость метаболизма, а скорее запрещает передачу энергии в клетке через АТФ.[12]

Эксперименты на овцах под снотворным[13] и на частично вентилируемых под наркозом свиньях[14] не увенчались успехом. Предположительно, что в случае с крупными млекопитающими это может оказаться неосуществимым. Во всяком случае долгосрочный анабиоз не был реализован.

Анабиоз человека[править | править вики-текст]

Работы по анабиозу человека пока находятся в начальной стадии теоретических разработок и опытов над животными. Но первые успехи по погружению в анабиоз теплокровных животных, в частности, мышей[15], позволяют предполагать, что принципиальных препятствий для осуществления анабиоза человека не существует.

Погружение космонавтов в анабиоз было предложено как один из способов для длительного межзвёздного или межгалактического путешествия человечества. В таком случае отпадает необходимость в корабле поколений. Нужны лишь "смотрители", контролирующие наибольшую часть замороженного населения корабля. Это позволит значительно экономить ресурсы, необходимые для поддержания жизнедеятельности экипажа и пассажиров.[16]

С 1970-х искусственно вызванная гипотермия была использована для некоторых кардиохирургических операций, как альтернатива аппаратам «искусственное сердце — лёгкие». Однако охлаждение обеспечивало ограниченное количество времени для работы, и существовал риск повреждения тканей и головного мозга.

В настоящее время создано много научно-исследовательских проектов изучающих, как вызвать “искусственную спячку” в организме человека.[17][18] Это погружение в состояние анабиоза будет также очень полезным по целому ряду причин, таких как спасение жизни тяжелобольных или травмированных людей. Состояние глубокой гипотермии поможет выиграть время при ожидании медицинской помощи.

Фактические примеры выживания людей, находящихся длительное время в состоянии гипотермии:

  • 1999 год. Анна Бодженхолм, шведский радиолог, пробыла в ледяном озере подо льдом в течении 40 мин в состоянии гипотермии. Ее температура тела снизилась до 13.7 ° C (56.7 °F). После реанимационных мер пришла в себя практически без повреждений головного мозга.
  • 2006 год. Мицутака Учикоши, 35-летний японец, провел 24 дня без еды и воды, впав в состояние “спячки”. Мужчина пропал в горах, когда его нашли, процесс обмена веществ в его организме практически остановился, пульс пропал, температура тела достигла 22 °C. Врачи предположили, что он впал в состояние гипотермии на ранней стадии. Функции его мозга восстановились на 100 %.[19]
  • 2001 год. Пауль Хинек, 2-х летний ребенок провалился в сугроб, температура тела снизилась до 64 °F (18 °C). Провел так несколько часов в состоянии гипотермии. Все функции организма восстановились полностью.[20]
  • 2015 год. Джон Смит. 14 летний мальчик провалился под лед и провел под водой 15 минут, прежде чем спасатели извлекли его из воды. Несмотря на отсутствие сердцебиения, после реанимационных мер в течение 45 минут мальчика вернули к жизни.[21]

См. также[править | править вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]

  1. Источник: «Биологический энциклопедический словарь.» Гл. ред. М. С. Гиляров; Редкол.: А. А. Бабаев, Г. Г. Винберг, Г. А. Заварзин и др. — 2-е изд., исправл. — М.: Сов. Энциклопедия, 1986.).
  2. Longest frozen embryo baby born, BBC News (6 July 2005). Проверено 14 января 2009.
  3. Triplets born 13 years apart, Times Online (6 July 2005). Проверено 24 января 2010.
  4. Mihm, Stephen. Zombie Dogs, The New York Times (11 December 2005).
  5. (2006) «Does the rate of rewarming from profound hypothermic arrest influence the outcome in a swine model of lethal hemorrhage?». J Trauma (Ncbi.nlm.nih.gov) 60 (1): 134–146. DOI:10.1097/01.ta.0000198469.95292.ec. PMID 16456447.
  6. Doctors claim suspended animation success, The Sydney Morning Herald (20 January 2006). Проверено 10 октября 2006.
  7. Left between life and death: First 'suspended animation' trials set to begin in bid to buy time for stabbing and gunshot victims.
  8. Cryonet 2008 Suspended Animation vs Cryonics
  9. (2015) «Principles of Cryopreservation by Vitrification». Methods in Molecular Biology 1257: 30–33. DOI:10.1007/978-1-4939-2193-5_2. ISSN 1064-3745.
  10. Vita-More, Barranco. "Persistence of Long-Term Memory in Vitrified and Revived C. elegans." Rejuvenation Research doi: 10.1089/rej.2014.1636
  11. (2005) «H2S induces a suspended animation-like state in mice.». Science 308 (5721): 518. DOI:10.1126/science.1108581. PMID 15845845.
  12. Gas induces 'suspended animation', BBC News (9 October 2006). Проверено 10 октября 2006.
  13. Haouzi P (2008). «H2S induced hypometabolism in mice is missing in sedated sheep». Repiratory Physiology & Neurobiology 160 (1): 109–115. DOI:10.1016/j.resp.2007.09.001. PMID 17980679.
  14. Li, Jia (January 2008). «Effect of inhaled hydrogen sulfide on metabolic responses in anesthetized, paralyzed, and mechanically ventilated piglets». Pediatric Critical Care Medicine 9 (1): 110–112. DOI:10.1097/01.PCC.0000298639.08519.0C. PMID 18477923. Проверено 23 March 2008. “H2S does not appear to have hypometabolic effects in ambiently cooled large mammals and conversely appears to act as a hemodynamic and metabolic stimulant.”
  15. Межзвёздные путешествия «отрепетировали» на мышах — Lenta.ru
  16. Шаблон:Cite film
  17. New Hibernation Technique might work on humans | LiveScience at www.livescience.com
  18. Race to be first to 'hibernate' human beings - Times Online at www.timesonline.co.uk
  19. Japanese man in mystery survival at BBC News
  20. Eleva boy’s story part of national tour to honor Mayo Clinics 150 years Mayo Clinic
  21. Suspended Animation? How A Boy Survived 15 Minutes Trapped Under Ice In Frozen Lake at Medical Daily

Ссылки[править | править вики-текст]

Логотип Викисловаря
В Викисловаре есть статья «анабиоз»