Anabióza: technologie hlubokého zmrazení lidí

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Naposledy změněno: 2023-12-16 16:00

Minulý týden se v New Orleans sešla skupina expertů, aby studovali možnost ponoření lidí do „syntetické“hibernace, neboli umělé hibernace. Vědci se učí od přírody tím, že se snaží porozumět faktorům, které u zvířat vedou k hibernaci a opětovnému probuzení.

Žádný film o mezihvězdném cestování se neobejde bez hlubokého spánku. "Prométheus", "Cestující", všude vidíme, jak se hlavní hrdinové probouzejí v hibernačních chatkách, restartují svou křehkou fyziologii z dlouhého stavu nehybné fosilie - často s erupcí žaludečních tekutin, tedy prostě zvracením. Zdá se, že tento brutální proces dává smysl. Lidé se totiž přirozeně neukládají k zimnímu spánku. Malá skupina vědců se ale snaží překonat přírodu a uvrhnout lidi do umělé hibernace. Pokud budou úspěšní, mohou oddálit stárnutí, vyléčit život ohrožující nemoci a dostat nás na Mars a ještě dál.

Minulý týden se v New Orleans sešla skupina expertů, aby studovali možnost ponoření lidí do „syntetické“hibernace, neboli umělé hibernace. Vědci se učí od přírody tím, že se snaží porozumět faktorům, které u zvířat vedou k hibernaci a opětovnému probuzení.

Záhada hibernace

Co může být lepšího pro překonání dlouhých úseků života v podmínkách hrozivé zimy a nedostatku jídla, než upadnout do hlubokého bezvědomí? Většina zvířecího světa se ukládá k zimnímu spánku: medvědi, veverky, ježci. Dokonce i naši bratranci z primátů, lemur tlustoocasý, prudce zpomalí svůj metabolismus, když se zásoby jídla snižují.

co my? I když bohužel nejsme v hibernaci, některé „zázraky“naznačují, že metabolické hluboké zmrazení může pomoci zachovat naše poškozená těla pro budoucnost.

V roce 1999 radioložka Anna Bagenholm propadla ledem při lyžování v Norsku. V době, kdy ji zachránili, byla pod ledem přes 80 minut. Podle všeho byla klinicky mrtvá – žádný dech, žádný puls. Její tělesná teplota klesla na nevídaných 13,7 stupně Celsia.

Když jí však lékaři postupně zahřívali krev, její tělo se pomalu uzdravovalo. Další den bylo srdce restartováno. O dvanáct dní později otevřela oči. Nakonec se úplně uzdravila.

Bagenholmův případ je jen jedním vodítkem, že lidé mají schopnost zotavit se z těžce depresivních metabolických stavů. Lékaři po léta používali terapeutickou hypotermii, snižující tělesnou teplotu o několik stupňů během několika dní, aby pomohli pacientům vyrovnat se s poraněním mozku nebo opožděnou epilepsií.

Rychlé ochlazení pomáhá chránit tkáně, které byly odříznuty od přívodu krve, takže potřebují ke svému fungování méně kyslíku. V Číně experimenty udržely lidi v mrazu po dobu až dvou týdnů.

Příslib terapeutické hypotermie je tak velký, že v roce 2014 NASA uzavřela partnerství se SpaceWorks se sídlem v Atlantě a poskytla předběžné financování hibernátoru vesmírných cest pro misi na Mars.

Přestože let do vesmíru trvá jen několik měsíců, uvedení astronautů do neaktivního stavu může výrazně snížit množství potřebné potravy a velikost biotopu. Usínání může také zabránit vážným vedlejším účinkům nízké gravitace, jako jsou změny průtoku mozkomíšního moku, které mohou negativně ovlivnit vidění. Přímá svalová stimulace, s laskavým svolením hibernační kolébky, může zabránit ztrátě svalů v podmínkách nulové gravitace a hluboký stav bezvědomí může potenciálně minimalizovat psychické problémy, jako je nuda a osamělost.

Projekt vstoupil do druhé fáze financování, ale zůstává pro něj mnoho otazníků. Jeden z nich je spojen se skutečností, že prodloužená hypotermie má hrozný vliv na zdraví: mohou se objevit krevní sraženiny, krvácení, infekce, selhání jater. Na kosmické lodi bez sofistikovaných lékařských přístrojů mohou být tyto komplikace fatální.

Dalším problémem je, že úplně nerozumíme tomu, co se se zvířetem stane, když upadne do zimního spánku. To se snažila vyřešit konference v New Orleans.

Biologická inspirace

Doktorka Hannah Carey z University of Wisconsin se domnívá, že možnost ponoření do hibernace je třeba hledat nikoli v medicíně, ale v přírodě.

Carey studuje hibernační návyky suchozemské veverky, malého všežravého hlodavce, který se potuluje po severoamerických prériích. Od konce září do května sysel hibernuje v podzemních norách, kde přečkává kruté zimy.

Jedním z Careyho zvědavých postřehů je, že nízké rychlosti metabolismu netrvají celou zimu. Periodicky spící zvířata se na půl dne vytahují ze svého torporu, čímž se jejich tělesná teplota zvyšuje na normální úroveň. Zvířata však v těchto obdobích stále nejedí ani nepijí.

Neurovědci se dlouho snažili sestavit ucelený seznam výhod spánku. Výzkum například ukazuje, že spánek pomáhá mozku vyčistit toxický odpad z lymfatického systému a umožňuje mozkovým synapsím „restartovat“. Pokud hibernace sama o sobě vede ke stavu spánkové deprivace, může s tím pomoci pravidelný spánek?

ještě nevíme. Carey se ale domnívá, že výsledky studií na zvířatech ukazují, že při hledání lidské hibernace přinese studium biologie přirozených hibernátorů více výsledků než aplikace lékařských praktik založených na hypotermii, tedy hypotermii.

Umělé ponoření do spánku

Zatímco Carey a Vjazovskij zkoumají, jak hibernace pomáhá zvířatům zůstat zdravá, Dr. Matteo Serri z univerzity v Bologni v Itálii se vydal trochu jinou cestou: jak uměle vyvolat otupělost u zvířat, která nehibernují?

Odpověď může spočívat v malé skupině neuronů v oblasti mozku raphe pallidus. Vzhledem k tomu, že metabolismus se během hibernace dramaticky zpomaluje, tento proces pravděpodobně spustí hormonální a mozkové mechanismy.

V roce 2013 byl jeho tým vědců jedním z prvních, kdo uložil krysy do zimního spánku. Obvykle tato zvířata v zimě nespí. Byla jim vstříknuta chemická látka do raphe pallidus k inhibici neuronální aktivity. Tyto neurony se obvykle podílejí na „termoregulační ochraně před chladem,“říká Serry, což znamená, že spouštějí biologické reakce, které působí proti poklesu tělesné teploty.

Krysy byly poté umístěny do tmavé chladné místnosti a krmeny stravou s vysokým obsahem tuku, o kterém je známo, že snižuje rychlost metabolismu.

Vypnutí ochranných neuronů na šest hodin vedlo k prudkému poklesu teploty v mozku krys. Jejich srdeční frekvence a krevní tlak se také zpomalily a klesly. Nakonec se vzor mozkových vln začal podobat vzoru vln zvířat ve stavu přirozené hibernace.

Nejzajímavější bylo, že když vědci „léčbu“ukončili, potkani se vzpamatovali – hned druhý den nevykazovali známky abnormálního chování.

Předchozí pokusy navodit torpor u zvířat, která nehibernují, selhaly, ale tato studie ukázala, že inhibice neuronů u raphe pallidus je nezbytná pro navození stavu podobného toporu.

Pokud se tyto výsledky potvrdí na příkladu větších savců, bude mít smysl přejít k hibernaci u lidí. Serri a další pracují na další analýze kontroly mozku nad otupělostí a na tom, jak ji hacknout, aby mozek přešel do hibernace.

Co bude dál?

Ponoření člověka do stavu hibernace, hibernace, pozastavené animace – říkejte si tomu, jak chcete – je ještě daleko od reality. Výsledky výzkumu ale postupně odhalují molekulární a neuronální faktory, které by nám teoreticky mohly zajistit stav hlubokého zmrazení.