Kriokonservācija nav slēdzis, ko pārslēdz no dzīvības uz saglabāšanu. Tā ir sacīkste, un starta signāls izskan tajā mirklī, kad apstājas sirds.
No šī brīža līdz pat temperatūrai, kurā molekulārā kustība praktiski apstājas, organismā turpinās postoši ķīmiski procesi. Šie procesi neapstājas ne uz brīdi. Šis vienīgais fakts nosaka visu pārējo procedūras norisi.
Ko patiesībā skaita pulkstenis
Smadzenes ir metaboliski dārgs orgāns. Tās veido ap 2% no ķermeņa masas, bet patērē apmēram 20% no organisma skābekļa.
Lielākā daļa šīs enerģijas netiek izmantota apzinātai domāšanai. Lielākā daļa enerģijas nepieciešama šūnu pamatfunkciju uzturēšanai, tostarp jonu pārvietošanai pāri membrānām pret koncentrācijas gradientu.
Kad apstājas asinsrite, skābekļa un barības vielu piegāde smadzenēm pārtrūkst dažu sekunžu laikā. Neironiem pietrūkst skābekļa, un tie pārtrauc darbību gandrīz uzreiz.
Dažu minūšu laikā rezerves ir iztērētas. Jonu sūkņi pārstāj darboties, sabrūk šūnu elektriskais līdzsvars, un apkārtējos audos nonāk liels daudzums neirotransmiteru.
Skābekļa trūkuma apstākļos vielmaiņa paskābina šūnu vidi. Kalcija joni nonāk šūnās un šūnu struktūrās, kur to koncentrācijai parasti jābūt daudz zemākai. No šūnu nodalījumiem izdalās enzīmi, kurus parasti no pārējās šūnas norobežo membrānas, un tie sāk noārdīt šūnu sastāvdaļas.
Desmitiem minūšu vai stundu laikā, atkarībā no temperatūras, audu sakārtotā struktūra pakāpeniski noārdās.
Šo procesu kaskādi izraisa išēmija, proti, nepietiekama asins piegāde audiem. Pirmajā stundā išēmija ir galvenais apdraudējums, jo tā bojā smadzeņu struktūras, kurās glabājas atmiņa un personību veidojošā informācija, kā aprakstīts rakstā “Atmiņa, identitāte un smadzenes”.
Svarīgi saprast, kā šī problēma izpaužas praksē. Runa nav par cīņu ar abstraktu jēdzienu, ko saucam par nāvi, bet gan par konkrētu, izmērāmu un labi dokumentētu bioloģisku procesu.
Aukstums ir vienīgā bremze, kas mums pieejama
Ķīmisko reakciju ātrums aptuveni divkāršojas ar katriem 10°C pieaugumu un aptuveni uz pusi samazinās ar katriem 10°C kritumu.
Vairākkārt pazeminot temperatūru, reakciju ātrums samazinās ļoti būtiski. Ķermeņa temperatūrā nopietni bojājumi sāk uzkrāties jau dažu minūšu laikā.
Ledusskapja temperatūrā šo procesu attīstība mērāma stundās. Sausā ledus temperatūrā tā mērāma dienās. Šķidrā slāpekļa temperatūrā, −196°C, šie procesi praktiski apstājas uz tūkstošgadēm.
Tāpēc protokolu mērķis ir atdzesēt smadzenes iespējami ātri, ciktāl to pieļauj konkrētie apstākļi. Aukstums ir bremze visai šai kaskādei.
Atdzesēšana nevar būt paviršs process. Ja audus atdzesē pārāk strauji vai nekontrolēti, var rasties cita veida bojājumi, piemēram, ledus kristāli, kuru veidošanos procedūras laikā cenšas novērst.
Zemai temperatūrai ir vēl viena svarīga nozīme. Krioprotektanti koncentrācijā, kāda nepieciešama vitrifikācijai, ir toksiski.
Pazeminoties temperatūrai, krioprotektantu toksiskā iedarbība būtiski samazinās, tāpat kā palēninās citas ķīmiskās reakcijas. Tāpēc perfūziju veic temperatūrā, kas tuvu 0°C.
Zemā temperatūra ļauj audiem labāk panest šīs vielas, taču tai ir arī trūkums. Aukstums palēnina arī krioprotektantu izplatīšanos audos, tādēļ jālīdzsvaro divas pretrunīgas prasības.
Krioprotektants audos jāievada pirms bojājumi kļuvuši pārāk plaši, taču pietiekami pakāpeniski, lai pats neradītu papildu kaitējumu. Nevienu no šīm prasībām nav iespējams izpildīt pilnībā.
Viss process, sākot ar komandas ierašanos un beidzot ar atdzesēšanu līdz kriogēnai temperatūrai, ir kompromisu virkne, kas jāīsteno stingrā laika ierobežojumā.
Robeža starp bojājumu, kas slēpj, un bojājumu, kas dzēš
Ne visi bojājumi ir vienādi, un tā ir šā raksta svarīgākā doma.
No informācijas saglabāšanas viedokļa bojājumus var iedalīt divās kategorijās. Bojājums var apgrūtināt struktūras nolasīšanu vai arī to neatgriezeniski iznīcināt.
Neirons var būt smagi ievainots un pilnībā nespējīgs funkcionēt. Ja neirona savienojumi joprojām ir identificējami, tajos saglabātā informācija vismaz principā nav zudusi.
Ja šūna ir pilnībā sagrauta un tās savienojumi vairs nav identificējami, informācija ir zudusi. Neviena nākotnes tehnoloģija nevarēs atjaunot informāciju, kas fiziski un neatgriezeniski iznīcināta.
Mērķis nav pilnībā novērst jebkādus bojājumus. Mērķis ir apturēt procesu, pirms bojājumi no pirmās kategorijas pāriet otrajā.
Tieši šī atšķirība izskaidro, kāpēc saglabāšanu var būt vērts veikt arī nepilnīgos apstākļos un kāpēc saglabāšanas kvalitāte ir pakāpeniska, nevis vērtējama tikai kā izdevusies vai neizdevusies.
Šim jēdzienam ir formāls nosaukums: informācijas teorētiskā nāve. Tas ir brīdis, pēc kura informāciju, kas nosaka konkrētā cilvēka atmiņas un personību, vairs nav iespējams atjaunot pat teorētiski.
Šī robeža iestājas daudz vēlāk nekā klīniskā nāve, proti, brīdis, kad sirds vairs pati neatjauno ritmisku darbību.
Kriokonservācijas pamatpieņēmums ir tāds, ka starp šīm abām robežām pastāv reāls laika intervāls un ka atdzesēts ķermenis vēl atrodas šajā intervālā.
No tā izriet arī nepieciešamība pēc skaidriem kvalitātes mērījumiem. Nozarē arvien vairāk cenšas kvantitatīvi novērtēt procedūras radīto ietekmi uz organismu, izmantojot, piemēram, S-MIX metriku.
Nav iespējams uzticami uzlabot procesu, ja tā rezultātus nemēra. Konkrēts rādītājs par išēmijas apjomu ir informatīvāks nekā vispārīgs apliecinājums, ka procedūra noritējusi labi.
Berze, ko nevar novērst ar inženierriskiem paņēmieniem
Papildus bioloģiskajiem procesiem pastāv arī vairāki praktiski ierobežojumi, par kuriem jārunā atklāti.
Pirmais ir juridiskās nāves paradokss. No bioloģiskā viedokļa procesu būtu vislabāk sākt pirms juridiskās nāves konstatēšanas, taču tas būtu nepieļaujami, jo nozīmētu cilvēka nonāvēšanu.
Tādēļ jāgaida juridiskās nāves konstatēšana, lai gan šī kavēšanās samazina saglabāšanas kvalitāti. Šis ierobežojums ir gan pastāvīgs, gan pamatots, un tas sīkāk aplūkots atsevišķā rakstā.
Otrais ir autopsijas problēma. Dažos nāves gadījumos likums paredz autopsiju, kas aizkavē saglabāšanas procedūru un var tieši bojāt smadzenes.
Šie un citi gadījumi, kuros kriokonservāciju nav iespējams veikt, aplūkoti rakstā “Kad kriokonservāciju nevar veikt”.
Trešais ir ģeogrāfija. Ar finansējumu vien nepietiek, lai komanda varētu nekavējoties ierasties jebkurā vietā, tādēļ nāves vieta būtiski ietekmē saglabāšanas kvalitāti.
Ja nāve ir paredzama hospisā, gaidīšanas komanda var sākt darbu iespējami drīz pēc juridiskās nāves konstatēšanas. Pēkšņa sirds apstāšanās vietā, kas atrodas tālu no komandas, var radīt vairākas stundas ilgu kavēšanos.
Tiek kontrolēti visi ietekmējamie faktori: komandu izvietojums, medicīnas personāla informēšana un transporta loģistika, kas nosaka, cik ātri pacients nonāk iestādē.
Tas nenozīmē, ka trūktu zinātnisku zināšanu. Tā ir pretruna starp bioloģisko steidzamību un praktiskajiem apstākļiem, tādēļ saglabāšanas kvalitāte dažādiem pacientiem var būtiski atšķirties.
Kāpēc šo procedūru veikt, ja pastāv tik daudz ierobežojumu? Tāpēc, ka alternatīva nozīmē drošu informācijas zudumu, savukārt mēģinājums vismaz saglabā iespēju no tā izvairīties.
Pat nelabvēlīgos apstākļos veikta saglabāšana var saglabāt vairāk strukturālas informācijas nekā apbedīšana vai kremācija, pēc kuras šāda informācija vairs nav pieejama. Šeit runa ir par atšķirību starp nelielu iespēju un nekādu iespēju, turklāt izšķiroša ir pirmā stunda pēc nāves, nevis tāla nākotne.
Kopsavilkums: Šūnu bojājumi sākas ļoti drīz pēc asinsrites apstāšanās. Strauja gaidīšanas komandas iesaiste, atdzesēšana un stabilizācija samazina šos bojājumus, bet kavēšanās var neatgriezeniski pazemināt saglabāšanas kvalitāti.
Izpētiet šo praktisko rīku
Izmantojiet interaktīvo rīku, lai izpētītu šajā rakstā minēto jautājumu.
Notiek interaktīvā rīka ielāde...
Papildu lasāmviela