Где находят применение анабиоз и зимняя спячка — эти патенты природы?

Можно ли сохранять «запасные части» для нормальной жизнедеятельности?

В последние десятилетия в хирургической практике все чаще стали применять (различные виды трансплантации (пересадок) для замены больных тканей у человека (кровеносных сосудов, крови, костного мозга, кожи, роговицы глаза, кости и др.) и даже целых органов (почек, поджелудочной железы, селезенки, печени, сердца и др.). Для того чтобы в нужный момент обеспечить необходимые ткани или органы, сначала рассчитывали на людей-доноров (дающих кровь или костный мозг), а чаще уповали на случай: вдруг окажется под рукой внезапно скончавшийся в результате катастрофы человек, у которого можно взять необходимые здоровые органы. Но на такие случаи трудно рассчитывать. Бесспорно, значительно удобнее и практичнее иметь в наличии для неотложной пересадки хранящиеся в течение известного периода времени необходимые ткани или органы. Это заставило ученых вспомнить о патентах природы — способности многих видов организмов впадать в анабиотическое состояние.
В этом отношении первые успехи были достигнуты довольно давно, при сохранении в течение длительного времени при низкой температуре мужских половых клеток (сперматозоидов), с целью использовать их для искусственного осеменения сельскохозяйственных животных, а ныне это применяется и в повседневной практике медицины (на этих интересных проблемах мы остановимся в следующих главах).
В 1951 г. профессор Б. Лайет сообщил, что ему удалось заморозить, кроме сперматозоидов, еще и ряд других биологических объектов. Наибольший интерес представляют его опыты по замораживанию при температуре —150°С красных клеток крови (эритроцитов) и сердца зародыша цыпленка. При быстром замораживании и быстром размораживании ученому удалось сохранить до 75% эритроцитов. В результате мгновенного воздействия при температуре —150°С на сердце зародыша цыпленка и последовавшего затем размораживания при температуре +40°С было установлено, что сердечная деятельность постепенно восстанавливается.
В 1958 г. французскому ученому Луи Рею удалось с помощью жидкого азота заморозить сердце зародыша цыпленка до —196°С, причем перед этим его помещали в глицерин. Через некоторое время сердце стали согревать, и при температуре 37°С оно начало сокращаться.
За последние десятилетия в клинической практике резко возросла потребность в донорской крови. Во многих странах мира созданы специальные центры, откуда можно в любое время получить кровь нужной группы крови и в необходимом количестве. Но сохранить жизнеспособность крови — дело совсем непростое. Уже к концу первой недели кровь доноров портится, даже если ее сохраняют в холодильнике. Тогда ученые решили прибегнуть к помощи глубокого замораживания. На сравнительно просто устроенных безъядерных клетках крови — эритроцитах, как на модели, изучались процессы, происходящие при замораживании и размораживании. Выяснилось, что не все эритроциты остаются живыми после размораживания. Оказалось, что у них есть смертельные враги — кристаллики льда, образующиеся при температуре от —3°С до — 40°С, из-за которых клетки крови повреждаются и становятся биологически неполноценными.
Группа советских ученых разработала целый ряд методов эффективного замораживания и размораживания эритроцитной массы. Рентгеноструктурный анализ помог установить, что чем быстрее осуществляется охлаждение эритроцитной массы, тем меньше размеры образующихся кристалликов льда и, следовательно, меньше повреждение эритроцитов. Надежным защитником от льда-разрушителя оказался глицерин. Если эритроцитную массу погрузить в раствор глицерина, его молекулы проникают в эритроциты и образуют связи с молекулами воды, которые значительно прочнее, чем связи между молекулами воды между собой. Именно это препятствует быстрому росту правильной кристаллической решетки льда. Удалось установить, что один из лучших методов заключается в том, чтобы эритроциты, помещенные в раствор, содержавший 10 — 12% глицерина, охлаждались бы с помощью жидкого азота до —196°С за 1 — 2 мин, а размораживание осуществлялось за 40 с водой, подогретой до +45°С. Как выяснилось, более быстрое размораживание приводило к повреждению эритроцитов, ибо «врывающаяся» в эритроцит растаявшая вода в этом случае играла разрушительную роль. Оказалось, что методы, разработанные советскими учеными, сохраняют неповрежденными 85 — 95% замороженных эритроцитов, а их основные показатели в день размораживания почти re же, что и в день замораживания. В результате многочисленных опытов удалось выявить одно исключительно важное обстоятельство — продолжительность хранения практически не влияет на число эритроцитов, полностью восстанавливающих свои функции после размораживания. Профессор В. А. Аграненко и профессор Ф. Р. Виноград-Финкель вместе с группой своих сотрудников исследовали эритроциты, хранившиеся на протяжении 5 лет при температуре —70°С, и установили, что все это время замороженные с помощью холода эритроциты сохраняли все свои биологические свойства.
Размороженная эритроцитная масса имеет ряд преимуществ перед донорской цельной кровью, в которую обязательно добавляют консерванты, отнюдь не безвредные для организма. В большинстве случаев после переливания размороженных, хорошо промытых эритроцитов у больных не наблюдалось отрицательных реакций, часто возникающих даже после переливания свежей крови доноров. Кроме того, эритроцитная масса не содержит плазмы крови, а именно в ней развиваются вирусы инфекционного гепатита — тяжелого заболевания, печени, часто поражающего людей, которым перелили натуральную кровь доноров. Если возбудитель гепатита останется на поверхности эритроцитов, то при их промывании коварный вирус удаляется вместе с белковыми фракциями плазмы, лейкоцитами и тромбоцитами, к которым также чувствительны многие больные. Благодаря этим достоинствам размороженной эритроцитной массы хирурги используют ее при операциях с искусственным кровообращением.
В сентябре 1979 г. на советско-американском симпозиуме по проблемам переливания крови в Бетезде (США) профессор В. П. Осипов в своем докладе от имени сотрудников Всесоюзного научно-исследовательского института клинической и экспериментальной хирургии сообщил о результатах использования размороженной эротроцитной массы для заполнения аппарата искусственного кровообращения во время операции. Опыт возглавляемой им лаборатории подтвердил, что и в этом случае размороженные эритроциты переносят кислород не хуже, чем эритроциты натуральной крови доноров, не вызывая при этом обычных осложнений. Весьма важно и другое наблюдение: промытые эритроциты, попавшие в организм больного, практически не изменяют свертываемость крови, а это крайне важно, особенно после сложных операций (например, при операциях на сердце).
В настоящее время консервирование крови, особенно ее компонентов (сыворотка крови, плазма крови, антигемофильная плазма, альбумин крови, глобулин и др.), широко используется в медицинской практике. Медицинские учреждения, оказывая неотложную медицинскую помощь, используют их для переливания крови при всех случаях острого сокращения объема циркулирующей крови, вызванных потерей крови. Некоторые продукты крови, полученные из отдельных составных частей крови, имеют даже известные преимущества перед цельной кровью: у них более продолжительный срок годности в связи с возможностью сохранять их в анабиотическом состоянии не только путем замораживания и лиофилизации (высушивание в условиях вакуума) и — что особенно важно — они не обладают изосерологическими особенностями (т. е. особенностями отдельных групп крови), благодаря чему их можно немедленно переливать в кровеносную систему нуждающегося в этом человека или животного без опасений, что может возникнуть несовместимость по группе крови.
В последнее время для продолжительного консервирования компонентов крови различные фирмы во многих странах сконструировали современную аппаратуру для автоматического замораживания в диапазоне от —10 до — 196°С (с помощью жидкого азота).
Но ученые на этом не остановились. Если возможно приводить в анабиотическое состояние клетки крови, почему же не попытаться осуществить то же самое с костномозговыми клетками, столь необходимыми при трансплантации костного мозга — операции, известной под названием миелотрансфузии (пересадка костного мозга). Эта операция особенно необходима при серьезном нарушении ряда важных функций гемопоэза (образования клеток крови), защитных механизмов и иммунитета. Именно такое нарушение наблюдается при лучевой болезни, вызываемой вредным воздействием ионизирующих излучений. В подобных случаях самым эффективным средством лечения является пересадка костного мозга.
Французский врач Жаме впервые в мире решился осуществить пересадку костного мозга югославским физикам, подвергшимся облучению от ядерного реактора, несмотря на то что его коллеги пытались убедить его в том, что такая операция опасна и бесполезна. К счастью, опыт удался и физиков удалось спасти. Это была настоящая сенсация.
Пересадка костного мозга оказалась эффективной и при многих врожденных генетических болезнях. Так, например, несколько лет тому назад широкую известность получил случай с годовалым Морисом Илайсом из Калифорнии. Врачи установили у ребенка врожденную агаммаглобулинемию. В его организме отсутствовала защитная система иммунитета, вследствие того что некоторые белые кровяные тельца нормально не функционировали. Жизнь ребенка несколько раз была на волоске. Исчерпав все возможные средства, врачи во главе с профессором Ричардом Стаймом решили применить метод доктора Роберта Гуда из Миннесоты по пересадке костного мозга и таким образом ввести в организм больного новую иммунную систему. С помощью шприца врачи извлекли из грудины его 13-летней сестры Тейми костный мозг. Взятое количество мозга содержало около 2 млрд. жизненно важных для Мориса клеток костного мозга. После успешной пересадки костного мозга потекли дни напряженного ожидания. Так как система иммунитета у маленького Мориса в достаточной мере не функционировала, она не смогла отторгнуть клетки костного мозга его сестры, однако существовала реальная опасность, что клетки сестры предпримут атаку на клетки брата, что приведет к фатальному исходу. После длившегося некоторое время кризиса состояние больного начало улучшаться, а исследование его белых кровяных клеток показало, что в них содержатся женские хромосомы (т. е. они представляют собой клетки его сестры), что доказывало одно: пересадка прошла успешно. Через 2 месяца Мориса выписали из больницы вполне здоровым.
Вот почему решение проблемы длительной консервации костного мозга не терпит отлагательства. Костный мозг, как кровь и компоненты крови, крайне важно сохранять как можно более длительное время, приводя его в анабиотическое состояние путем замораживания, чтобы врач мог им воспользоваться в нужный момент.
Установлено, что при температуре +4°С клетки костного мозга сохраняют жизнеспособность только в течение суток. Для консервирования их на более длительное время специалисты пользуются способом замораживания при температуре от —76 до — 80°С, добавляя вещество, легко проникающее через клеточную мембрану и удерживающее внутриклеточную воду, например, 15 — 30%-ный глицерин или коллоид диметилсульфоксид. При постепенном замораживании важно соблюдать определенный ритм, чтобы предотвратить гемолиз (разрушение) красных кровяных клеток, содержащихся в суспензии костного мозга, и сохранить в целости ядерные клетки костного мозга. Замороженный костный мозг сохраняется в холодильнике при температуре —80°С и может использоваться 1 — 5 лет. Перед употреблением костномозговой материал размораживают на водяной бане при температуре +37°С. Размораживание можно проводить и медленно при температуре 0°С в течение 40 — 60 мин, что более благоприятно сказывается на сохранении в целости ядерных клеток.
В Ленинградском научно-исследовательском институте гематологии и переливания крови сконструирован аппарат для замораживания костного мозга при температуре —196°С с помощью жидкого азота — для соответствующих экспериментов и неотложных нужд клиник. Для более длительного хранения и замораживания большего по объему количества костного мозга в Англии создан аппарат с автоматическим программным устройством, работающим в диапазоне от +18 до —196°С.
Но ученые продолжают поиск. После того как им удалось с помощью глубокого замораживания консервировать сперматозоиды, кровь и костномозговую ткань, они задумались над другой проблемой: возможно ли сохранять и другие виды тканей и даже целые органы? В этом отношении представляют интерес исследования, проведенные советским фармакологом членом-корреспондентом Академии наук СССР Н. П. Кравковым с отрезанными ушами кроликов и человеческими пальцами (14). В артерию отрезанного кроличьего уха Н. П. Кравков с помощью специального аппарата вводил питательную жидкость, насыщенную кислородом и подогретую до определенной температуры, соответствующей температуре тела кролика. Питательная жидкость протекала по артерии всего уха, достигала капилляров, собиралась в венах и капля по капле вытекала через перерезанную вместе с ухом ушную вену. Когда в питательную жидкость Н. П. Кравков добавлял адреналин (гормон надпочечников), кровеносные сосуды сужались, медленнее пропускали питательную жидкость и скорость выделения ее замедлялась, а это доказывало, что ткань кровеносных сосудов еще жива. Мертвая ткань не могла бы реагировать на адреналин. Оказалось, что при условии искусственного подкармливания кроличьего уха питательной жидкостью оно может жить очень долго. Если ухо поместить под стеклянным колпаком над серной кислотой, которая является сильным водопоглощающим средством, оно высыхает и становится похожим на пергамент. Такое ухо Н. П. Кравков сохранял в высушенном состоянии в течение 8 месяцев, затем увлажнял его и оставлял на некоторое время во влажной среде, после чего снова пропускал через его кровеносную систему питательную жидкость. Оказалось, что кровеносные сосуды отчетливо реагируют на адреналин — следовательно, живы.
Подобные опыты ученый проводил и с отрезанными пальцами человека. Их ткань оказалась тоже очень выносливой. Когда отрезанный край заливали парафином и прикрепляли к горлышку колбы, палец удавалось сохранять под стеклянным колпаком в течение нескольких месяцев, если под колпаком оставляли немного воды и несколько капель эфира. Вода поддерживала определенный уровень влажности, а эфир препятствовал процессу загнивания. Кровеносные сосуды пальца отчетливо реагировали на адреналин, ноготь продолжал расти, а при введении в него препарата пилокарпина (вызывающего потоотделение), кожа на пальце начинала выделять пот. Это доказывало, что ткани отрезанного пальца продолжали жить. После продолжительного высушивания и последующего увлажнения и в данном случае, как и при опыте с кроличьим ухом, кровеносные сосуды реагировали на адреналин, следовательно, их ткань была жива.
Несмотря на огромные трудности, в наше время пересадка органов стала действительностью. Уже тысячам больных пересадили почки. Если первые успехи были достигнуты только при пересадке почек, взятых у кровных родственников, то теперь положительные результаты получены при пересадке почек, взятых у трупа, разумеется, при точном определении соответствия группы крови.
После знаменитой операции профессора Бернарда не прошло и двух десятилетий, а уже во многих странах сотням людей сделана пересадка сердца (15). Пересадка печени уже не считается эпохальным событием, но все же число пациентов, перенесших эту операцию, еще невелико. Достигнутые успехи вселяют надежды на дальнейшее усовершенствование операций подобного рода. Известно, что печень выполняет очень сложную и важную функцию — это настоящая биохимическая лаборатория для обмена веществ в организме. Уже осуществлены и первые попытки пересадки поджелудочной железы, что преследует цель радикально решить вопрос о лечении такого тяжелого заболевания, как диабет (сахарная болезнь). Изучаются также возможности замены периферических нервов, что даст возможность решить вопрос о пересадке конечностей и глаз.
Повседневной медицинской практикой в хирургических клиниках стала пересадка кожи, костей, кровеносных сосудов, роговицы глаза и др.
Многие из этих тканей и органов трансплантировали и до того, как новые криобиологические методы нашли широкое применение в медицинской практике. Чтобы получить необходимые ткани и органы, в то время рассчитывали на случайное совпадение обстоятельств (например, при неотложной и жизненно необходимой операции нужный орган брали у случайно погибшего в катастрофе или внезапно скончавшегося, но не от инфекционной болезни, человека).
Во многих странах ученые в случае смерти от неинфекционной болезни изымают у трупов здоровые ткани и органы, которые немедленно консервируют на длительный период путем замораживания, т. е. переводят их в состояние анабиоза, чтобы использовать в будущем (речь идет о коже, роговице глаза, костях, щитовидной железе, клапанах сердца и др.). В отношении этих органов и тканей утвердилось мнение, что проблема их замораживания и многолетнего сохранения уже решена. Однако вопрос относительно замораживания почек оказался более сложным. В лабораториях у мышей уже получены обнадеживающие результаты — замороженные почки затем пересаживали другим мышам, у которых почки удаляли, и они работали нормально. В исследовательской лаборатории Красного Креста США удалось заморозить почку кролика в жидком азоте путем нитрификации, и орган полностью сохранил цвет и свежесть в отличие от замороженной обычным путем почки, которая темнеет и не выдерживает продолжительного хранения. Что касается почек человека, то, согласно утверждению известного советского криобиолога профессора Н. С. Пушкаря, консервация почек человека с помощью холода тоже стала реальностью (хотя пока только в течение 36 ч).
Недавно в прессе появилось сообщение, что японскому профессору Исаму Суда удалось сохранить в течение 203 дней замороженный мозг кошки и затем снова его «оживить». Перед замораживанием профессор Суда промыл мозг, чтобы удалить кровь из кровеносных сосудов, а затем заполнил клетки 35%-ным раствором глицерина, чтобы они не разрушались, и наконец заморозил его до —20°С. «Оживляли» мозг при помощи крови, подогретой до 37°С. По мнению ученого, в будущем с помощью низких температур станет возможным сохранять и впоследствии восстанавливать и другие органы животных и человека.
В 1975 г. стали известны опыты и другого японского ученого Садзио Сумида (из Центральной национальной больницы в г. Фукуока) — известного специалиста в области замораживания крови. Ему удалось «вернуть к жизни» несколько сердец животных (мышей и крыс), сохранявшихся более 2 лет в замороженном состоянии. По словам Сумиды, оживление сердец холоднокровных животных после продолжительного замораживания уже осуществлялось в Японии и в других странах, но «возвращение к жизни» замороженных сердец теплокровных животных произошло впервые. Эти сердца заморозили в мае 1973 г. Животные были умерщвлены, и после того как их сердца промыли, чтобы удалить из них остатки крови путем введения раствора Рингера через сонную артерию, все еще живые сердца заморозили в сосуде с жидким азотом при — 196°С. Сначала сердца охлаждали со скоростью 1°С в минуту до температуры — 80°С, а затем температуру быстро довели до —196°. Чтобы предотвратить повреждение клеток из-за образующихся кристалликов льда, в сердца ввели раствор глицерина. Размораживали сердца в августе 1975 г., быстро заполняя их полости раствором Рингера при температуре 40°С.
В настоящее время с помощью искусственного замораживания сохраняют в течение продолжительного срока ряд органов и тканей, извлеченных из трупов в целях их пересадки в случае необходимости. На этой базе в некоторых странах созданы специальные центры, так называемые банки тканей, а по сути, это «банки запасных частей жизни» для человека.
В Советском Союзе существуют специальные центры (например, Институт проблем криобиологии и криомедицины Украинской академии наук), откуда можно получить необходимые ткани и органы для пересадки и спасения жизни нуждающегося в них пациента (16).
Обычно органы и ткани берут у людей, погибших чаще всего в результате катастрофы или скончавшихся от незаразных болезней. Установлено, что некоторые ткани после смерти организма сразу не умирают и в течение нескольких часов сохраняют жизнеспособность. Именно это свойство тканей переживать смерть организма и используется при их консервировании.
Благодаря успехам в области длительного сохранения тканей и органов стала возможной замена различных заболевших органов и тканей человека. Возможно, уже недалек тот день, когда эти революционные достижения перешагнут порог клиник и лабораторий и будут внедрены в широкую медицинскую практику, как это произошло с переливанием крови, пересадкой костного мозга, роговицы глаза, кожи и костей.
В последние годы достигнуты бесспорные успехи и в консервировании эмбрионов (зародышей) животных и человека с помощью глубокого замораживания (т. е. перевода их в состояние анабиоза) и их последующего размораживания и пересадки в организмы самок животных и женщин.
Эти вопросы, по существу, означают революцию в медико-биологических науках, поэтому они вызывают особый интерес и будут рассмотрены в следующих главах.

Возможны ли «химические» анабиоз и гибернация?

В последние десятилетия современная медицинская наука все чаще использует патент природы — анабиоз — при консервировании различных тканей и органов, т. е. «запасных частей», для хирургического «ремонта» путем замены поврежденных или изношенных тканей и органов человека. Однако до недавнего времени среди ученых было распространено убеждение, что только холод в состоянии обеспечить консервирование тканей и органов путем перевода в анабиотическое состояние.
В 1962 г. французский ученый Луи Рей высказал мнение, что «некоторые химические вещества способны эффективно сохранять различные ткани теплокровных животных (как взрослых особей, так и их зародышей), и можно надеяться на то, что будут найдены подходящие условия, при которых консервация жизни станет реальностью».
Несколько позже ученые из лаборатории по пересадке органов Академии медицинских наук СССР под руководством академика В. В. Кованова решили изучить возможность добиться анабиотического эффекта с помощью химических средств. Для этой цели исследователи избрали совсем необычное для консервации живых тканей вещество, являющееся ядом для клеток,— формалин. Этот метод предложили советские ученые В. Парфентов, В. Розвадовский и В. Дмитриенко. Опыты по достижению химического анабиоза с помощью формалина были встречены весьма скептически многими исследователями-медиками. Ученым, однако, удалось доказать, что формалин в слабой концентрации способен обратимо приостановить процессы жизнедеятельности в некоторых органах и тканях. Этот метод оказался сравнительно дешевым, не требующим сложной аппаратуры и вместе с тем достаточно универсальным. Многочисленные опыты с костной тканью показали, что кости, обработанные формалином, долго не теряют жизнеспособности. Эксперименты, проведенные ботаниками и микробиологами, подтвердили эти данные. Они показали, что незрелые клубни картофеля, сохранявшиеся в формалине в течение 3 лет, после их посадки в землю начинали расти, развиваться и плодоносить.
Подтверждением этого открытия могут служить осуществленные в Советской стране тысячи успешных костно-пластических операций и сотни пересадок тканей подопытным животным. А советский химик В. Войно-Ясенецкий успешно трансплантировал и роговицу глаза, обработанную формалином. Она хорошо прижилась и сохранила свою прозрачность.
Но каким образом советским ученым удалось сохранить жизнеспособность тканей и органов, применяя такой сильный клеточный яд? Не противоречит ли это общеизвестным фактам? Почему «оживала» обработанная формалином ткань?
Применение формалина было возможным в связи с обратимостью его химического действия. Другими словами, при определенных условиях формалин вступает в связь с белками, но эта связь в нужный момент легко разрушается. Вот почему после удаления формалина восстанавливаются практически все свойства, живой ткани. Оказалось, что растворы формалина не изменяют структуры клеток и физико-химические свойства кости. Кроме того, обработанная формалином кость стимулирует образование новой костной ткани из окружающих ее тканей, создает молодую костную ткань, и та надежно срастается с костями. Этот метод уже внедрен в клиническую практику в СССР. Так, например, в марте 1968 г. в Институт нейрохирургии им. Бурденко поступила больная, у которой в теменной области черепа обнаружили дефект площадью 40 мм2. Больной была пересажена кость, сохранявшаяся в формалине, и через месяц ее выписали. Периодические осмотры показали, что пересаженная кость нормально приросла. В этом институте успешно проведено уже более 400 подобных операций. На кафедре травматологии и ортопедии при 1-м Московском медицинском институте для пластических операций на позвоночнике используют кости, сохранявшиеся в формалине. Первую такую операцию сделали в мае 1968 г., после чего здоровье больного полностью восстановилось. В Московском институте туберкулеза уже лечат туберкулез позвоночника, пересаживая сохраняющиеся в формалине костные ткани. Так, например, у больной женщины, у которой оказались поражены 5 грудных позвонков и уже появились первые признаки искривления позвоночника, врачи удалили все пораженные позвонки и заменили их костями, предварительно обработанными в формалине. Через 6 месяцев больная встала на ноги, а через полтора года исчезли все признаки болезни. Пересаженные кости нормально выполняли функции удаленных позвонков, а от искривления позвоночника у женщины не осталось и следа.
Осталось проверить: не служит ли кость донора только мертвым механическим каркасом, вокруг которого организм восстанавливает свою собственную ткань? Решить этот вопрос можно было только при полном оживлении активного, жизненно важного органа. Начались эксперименты с сердцем. Результаты показали, что обработанное формалином сердце не реагирует на сильные удары электрического тока (напряжение до 500 В), но при удалении консервирующего раствора (формалина) сердце начинало пульсировать даже в результате слабых электрических импульсов (2,5 — 3 В), как будто его только что извлекли из организма. Сердце, пересаженное подопытному животному после 6 ч пребывания в формалине, через несколько минут начало пульсировать. Советские ученые многократно повторяли свои опыты, и сердце неизменно оживало. В обычных условиях уже через 2 ч после остановки кровообращения в мышце сердца наступают необратимые изменения, при которых заставить такое сердце снова пульсировать невозможно.
В чем сущность защитного воздействия формальдегида на живые клетки тканей?
Обмен веществ, как известно, является основой жизнедеятельности любой ткани. С другой стороны, никакой обмен веществ не мог бы осуществляться без ферментов — своеобразных белковых катализаторов, ускорителей, находящихся в клетках. И как раз формальдегид оказался универсальным блокирующим средством для ферментативных процессов, не вызывающим разрушение ферментов. Свойства формальдегида открыты еще в 1859 г., но его применение в медицине началось только в 80-е годы прошлого века, когда его 40%-ный водный раствор стали использовать для дезинфекции, консервирования анатомических препаратов, приготовления сывороток и вакцин. В 1932 г. английский исследователь Э. Пирс изучал взаимодействие формалина с белковыми веществами и выявил «многообразие и сложность этих реакций». В I960 г. тот же исследователь снова вернулся к этой проблеме и установил, что активность ферментов под влиянием формалина исчезает не сразу, а постепенно. В 1938 г. советский профессор Б. Н. Тарусов установил, что нервная и мышечная ткани после обработки их формалином в течение определенного времени сохраняют электрический потенциал. В 1949 г. советский микробиолог Н. И. Леонов высказал мнение, что формалиновые вакцины (приготовленные с помощью формалина) в ряде случаев оказываются не «убитыми», а «живыми». Вирусы и микробы в них не могли размножаться. Был поставлен вопрос о способности микроорганизмов при некоторых условиях жить в растворе формалина.
В результате продолжительных опытов исследователям из лаборатории по пересадке органов и тканей Академии медицинских наук СССР (17) удалось доказать, что формальдегид присутствует во всех жизненно важных органах как промежуточный продукт при реакциях обмена веществ. Превышение его содержания в 4 — 5 раз по сравнению с нормой приводит к затормаживанию процессов обмена в тканях. Следовательно, путем изменения концентрации формалина можно регулировать интенсивность обмена веществ, можно «выключить» на короткий промежуток времени жизнь органа, т. е. блокировать протекающие в нем процессы, а потом снова их восстановить. Под руководством академика В. В. Кованова проводились опыты по сохранению в формалине и последующей пересадке жизненно важных органов, таких, как почки, сердце, мозг. Сложность проблемы состояла в том, чтобы выбрать точный метод введения формальдегида, чье влияние на отдельные органы следовало изучить непосредственно на живом организме. Для этой цели подопытным животным через вену с определенной скоростью вводили формальдегид в разных концентрациях. Наступило постепенное торможение сократительной функции сердца и биоэлектрической активности сердца и мозга. Полученные биохимические данные свидетельствовали о том, что процессы обмена в органах отсутствовали. Казалось, что они умерли.
Следующая задача состояла в том, чтобы оживить органы. Оказалось, что это вполне реально: после подключения их к току крови почки начали выделять мочу, сердце стало пульсировать в обычном для него ритме, а в мозге появилась электрическая активность, что доказывало обратимость воздействия формальдегида на жизненно важные органы. Те же ученые обнаружили и другие химические вещества, например, ацетальдегид, проционовый и глутаревый альдегиды, которые оказывали подобное воздействие на жизнеспособность жизненно важных органов. Различие состояло только в концентрации раствора и продолжительности воздействия. Обратимость блокирования альдегидами жизнедеятельности биологических объектов доказана советскими учеными на уровне отдельных органов, клеток и молекул. Это явление названо химическим анабиозом.
Таким образом, анабиоз, вызванный глубоким охлаждением, — старое природное средство сохранения органов и тканей, известное уже в начале нашего века, — нашел достойного конкурента.
Значение химического анабиоза состоит в том, что он дает теоретическую основу для использования широкого спектра научных исследований и практических разработок в различных отраслях науки — биологии, медицине, генетике, ветеринарии, агрономии, космической биологии и медицине. Так, например, в Грузинской ССР хирурги Сухумского института патологии и терапии разработали метод консервирования позвонков в меде. В этих условиях физиологические свойства костной ткани сохранялись месяцами. При пересадке такого позвонка в крестцовую область поясницы обезьяны павиана он полностью прижился, и животное стало снова подвижным, как до операции.
Если вдуматься в перспективу этой проблемы, то использование химического анабиоза даст возможность сохранять в течение продолжительного времени (месяцы, годы) различные ткани и органы, необходимые для неотложной трансплантации. Таким образом, можно будет создать обширный «склад» тканей и органов, которые смогут обеспечить спасение жизни тысячам людей.
Выяснив, что искусственно вызвать химический анабиоз отдельных тканей и органов возможно, ученые начали задумываться над вопросом: нельзя ли добиться полной искусственной химической гибернации у животных и человека. Так, в экспериментальных условиях в Голландии был разработан новый химический метод консервирования живой морской рыбы, которую помещали в сосуд, наполненный раствором спирта. Рыба мгновенно впадала в состояние гибернации. Для ее оживления потребовалось лишь перенести ее в сосуд с морской водой. Этот метод особенно удобен при транспортировке живой рыбы на большие расстояния, так как было установлено, что рыба в этом состоянии расходует в 118 раз меньше кислорода, чем бодрствующая.
В различных лабораториях многих стран начали проводить эксперименты в поисках химических методов, которые приводили бы животное в состояние, аналогичное тому, в каком оно находится, впадая в зимнюю спячку. Оказалось, что это возможно, если сочетать блокаду нейроэндокринной системы с понижением температуры тела, которое наступает в результате физического охлаждения, осуществленного с помощью блокирования терморегуляции. Организм в состоянии искусственной гибернации становится значительно более устойчивым к различным видам травм и кислородной недостаточности, что быстро нашло применение в медицине для обезболивания при сложных хирургических операциях.
Метод искусственной гибернации человека был предложен французскими учеными А. Лабори и П. Югенером в 1950 г. и получил в настоящее время широкое распространение. Этот метод находит применение при операциях в тех случаях, когда больные не переносят обычных видов обезболивания.
При искусственной гибернации в организм вводят химические вещества в различных комбинациях. Блокирование нейроэндокринной системы, в частности терморегуляции, наступает благодаря введению в организм смеси химических веществ, оказывающих соответствующее действие. В состав таких смесей входят различные фармацевтические препараты.
Блокирование нейроэндокринной системы приводит к процессу торможения в коре головного мозга, который легко можно усилить с помощью небольших доз наркотических средств.
Искусственная гибернация применяется при сложных операциях, приводящих к резко выраженным нарушениям обмена веществ у истощенных больных. Используется она и в хирургии сердца, при операциях на «сухом», выключенном из кровообращения сердце, что значительно продлевает возможность оперативного вмешательства.
В теплокровном организме, находящемся в состоянии искусственной гибернации, температура достигает 33 — 30°С. В результате блокирования нейроэндокринной системы и понижения температуры тела обмен веществ тоже ослабевает. Вследствие этого сокращается потребность организма в кислороде, уменьшается частота дыхания и амплитуда дыхательных движений, так как падает минутный объем вентиляции легких, пульс замедляется, понижается артериальное давление. Больные впадают в состояние глубокого сна, который не нарушается во время хирургического вмешательства.
В медицине химическая гибернация уже находит применение в хирургии, онкологии, оториноларингологии, нейрохирургии, стоматологии, фтизиатрии, травматологии, ортопедии, военно-полевой хирургии в целях блокирования процессов обмена веществ при различных сложных хирургических вмешательствах.
Медики мечтают о возможности при несчастных случаях, когда пострадавший находится в критическом состоянии, тотчас перевести его в состояние гибернации, доставив в специализированное медицинское учреждение. Именно в такой момент введение соответствующего препарата может дать желанную отсрочку. Всего лишь один укол шприца — и жизнь пострадавшего будет на некоторое время выключена. Врачи смогут приступить к лечению через несколько часов или дней, когда клиническая картина травмы останется такой же, что и в первые минуты после катастрофы.
Впрочем, если врачам удастся разработать упрощенные эффективные методы, чтобы вызывать искусственную химическую гибернацию организма с помощью химических средств, вероятно, можно будет лечить и многие другие болезни.

Анабиоз в прикладной микробиологии, вирусологии и энтомологии

Изучение анабиоза у бактерий и вирусов, как выяснилось, имеет огромное значение для теоретических и практических основ решения вопроса продолжительного сохранения свойств микроорганизмов и живых микробных вакцин.
Использование в медицинской и ветеринарной практике живых бактериальных и вирусных вакцин для профилактики заразных болезней у людей и животных приобретает все более широкие размеры, так как живые вакцины обладают (по сравнению с другими видами вакцин) самыми высокими иммунологическими свойствами. Однако большим препятствием в этом отношении является отмирание бактерий и вирусов при продолжительном их хранении, что приводит к быстрой утрате их иммуногенных свойств. Современные наука и практика доказали, что бактериальные и вирусные вакцины можно консервировать на продолжительный срок путем их замораживания или высушивания в условиях вакуума (лиофилизации), т. е. перевода в состояние анабиоза. Больше того, оказалось, что живые вакцины могут усовершенствоваться при лиофилизации из замороженного состояния, т. е. по пути превращения их из твердого в сухое состояние, минуя жидкую фазу. Доказано, что в лиофилизированном состоянии при наличии глубокого вакуума бактериальные и вирусные вакцины, а также и производственные штаммы микроорганизмов (бактерии, рикетсии, вирусы и др.) могут сохранять свои первоначальные свойства в анабиотическом состоянии в течение длительного периода (от одного года до нескольких лет).
Еще в 1935 г. У. Стенли сумел привести в состояние анабиоза вирус табачной мозаики (инфекционное заболевание табака, встречающееся на плантациях) путем кристаллизации при низкой температуре. На какое-то время ему удалось сохранить в этом состоянии вирус, который не потерял своего болезнетворного действия.
В наше время микробиологи сохраняют в контейнерах с жидким азотом (температура — 196°С) многие виды полезных и болезнетворных микроорганизмов и в случае надобности размораживают их, оживляют и используют для научных и практических целей.
В пищевой промышленности давно используются методы замораживания и сверхглубокого замораживания пищевых продуктов. Установлено, что для полного подавления развития микроорганизмов необходима температура —18°С, при которой блокируется химическое действие ферментов, в частности, вызывающих прогорклость жиров. При такой температуре практически останавливается всякое развитие основных микроорганизмов, вызывающих опасные пищевые отравления (салмонеллы, Clostridium perfrigens, Clostridium botulinum, золотистого стафилококка). Первые два токсичны при попадании в кишечник, в то время как последние два воздействуют через токсин, образующийся в пищевых продуктах. При сверхглубоком замораживании (в сущности, и сверхбыстром) микроорганизмы моментально впадают в состояние анабиоза, при этом полностью прекращается их развитие и они остаются в том же состоянии, в котором находились в свежих продуктах. Поэтому при длительном хранении продуктов микроорганизмы не в состоянии размножаться, да и все остальные процессы приостанавливаются.
В молочной промышленности уже давно используют низкие температуры для консервирования закваски из бактерий Lactobacillus bulgaricus, Streptococcus termophilis, Streptococcus lactis, которые в анабиотическом состоянии можно хранить долгое время и даже транспортировать за границу (Болгария экспортирует такие культуры в Западную Европу).
Благодаря низким температурам сохраняются микробиологические удобрения, которые устойчивы по отношению к продолжительному сроку консервирования. Уже создана и технология для получения сухих бактериальных удобрений, которые тоже можно консервировать в анабиотическом состоянии с расчетом на длительное время, причем они не потеряют своих ценных качеств.
В области прикладной энтомологии анабиоз тоже нашел применение при использовании умеренно низких температур, при которых происходит сильное понижение процессов жизнедеятельности и замедляется развитие некоторых видов насекомых. Известно, например, паразитирующее перепончатокрылое насекомое (Trichogramma evanescens), которое успешно используют для биологической борьбы против сельскохозяйственного вредителя — лугового мотылька. Трихограмма откладывает свои миниатюрные яйца в яйца различных видов бабочек, а ее личинки питаются их содержимым, в результате вместо гусениц бабочек вылупляются трихограммы. Именно эта особенность паразитирующего насекомого успешно используется в биологической борьбе против бабочек-вредителей. Во многих странах (в том числе и в Болгарии) уже созданы лаборатории, где успешно разводят трихограмм на яйцах зерновой моли. Эту моль можно разводить круглый год на зерновых продуктах, и она дает миллионы яиц, на которых могут развиваться трихограммы. Установлено, что на 1 кг зерна можно получить примерно 15 тыс. бабочек моли, которые откладывают от 200 тыс. до 300 тыс. яиц. Их заражают трихограммами, и через 4 — 5 дней зараженные яйца темнеют. В таком виде яйца могут храниться в течение нескольких месяцев в холодильнике при температуре от 1 до 2°С. В таком анабиотическом состоянии процессы развития насекомых прекращаются или сильно замедляются. Вскоре после того как яйца вынут из холодильника, из них вылупляются взрослые трихограммы. Такое продление срока, необходимого для развития этих паразитических насекомых, дает возможность массового использования зараженных яиц для биологической борьбы в самый подходящий момент — когда луговой мотылек откладывает яйца.
В шелководстве модель анабиоза используется для продолжительного хранения яиц тутового шелкопряда путем воздействия на них низких температур, которые значительно задерживают развитие яиц, вследствие чего гусеницы не могут вылупиться. Это позволяет специалистам шелководства поддерживать генетический фонд и — что не менее важно — дает возможность различным странам совершать обменные операции, транспортируя в анабиотическом состоянии яйца ценных разновидностей тутового шелкопряда.

Длительное сохранение сперматозоидов при помощи анабиоза

Крупным достижением биологической науки является глубокое замораживание семенной жидкости и продолжительное ее хранение (10 — 20 лет). Этот метод длительного хранения мужских половых клеток целиком основан на возможности приведения их в состояние анабиоза.
Первые опыты со спермой по выяснению консервирующих свойств низких температур проведены в 1866 г., когда механизм действия сперматозоидов в процессе оплодотворения еще не был выяснен. Уже тогда Мантегца сделал сообщение, что сперматозоиды человека можно сохранять, прибегнув к замораживанию при температуре — 17°С. Он предсказал, что замороженную сперму быков и жеребцов можно будет перевозить на большие расстояния и успешно использовать для искусственного осеменения и размножения животных. Но в то время работы Мантегца не привлекли внимания современников и были преданы забвению.
Первые опыты по замораживанию спермы животных провел в России в 1907 г. Илья Иванов, которого известный болгарский ученый академик К. Братанов назвал «смелым реформатором, который благодаря своей прозорливости и исключительной эрудиции добился таких достижений в науке, которые не потеряли своего значения и сегодня».
Успешное замораживание спермы связано с открытием защитного действия глицерина для сохранения тканей растений. Честь этого открытия, сделанного в 1912 г., принадлежит русскому ученому Н. А. Максимову. Позже английские ученые Смит, Ловелок, Парке и другие изучали действие глицерина на ткани животных. В разных странах началась усиленная работа над созданием подходящих методов для замораживания спермы. В 1938 г. Люйе и Ходап успешно провели глубокое замораживание сперматозоидов лягушки при температуре — 192°С. В том же году Четлес впервые заморозил сперму человека. После замораживания спермы при температуре —79, —196 и —256°С 10% сперматозоидов восстановили подвижность при размораживании.
Когда в 1947 г. появилась статья И. И. Соколовской «Может ли замороженная сперма оплодотворять и давать нормальное потомство?», многие ученые считали эту проблему фантастичной. И. И. Соколовская первая в мире получила крольчат в результате оплодотворения глубокозамороженной спермой. Годом позже И. В. Смирнов сумел получить высокий процент живых сперматозоидов быка после их замораживания. Почти одновременно появились сообщения английских ученых (Смит и другие) о замораживании спермы птиц (главным образом петухов) с использованием глицерина как составной части при ее разбавлении. Позже в Англии ученые Полдж, Смит, Раусон и Парке (1949 — 1952 гг.) разрабатывают и усовершенствуют метод глубокого замораживания спермы быков. Этот метод и сейчас находит широкое применение во всем мире, причем в ряде стран 100% коров осеменяют глубокозамороженной спермой.
Учеными уже разработаны надежные методы продолжительного сохранения посредством глубокого замораживания спермы быков, жеребцов, хряков, баранов, козлов, кроликов, собак, петухов и других сельскохозяйственных, а также некоторых диких животных и, разумеется, сперматозоидов человека (18).
Когда речь идет о замороженных сперматозоидах, обычно подразумевают сперму, сохраняющуюся при температуре —79°С (температура твердого СО2) или чаще при —196°С (температура жидкого азота). Для продолжительного сохранения спермы необходимо быстро ее охладить до температуры, при которой обменные процессы в цитоплазме сперматозоидов приостанавливаются. При медленном охлаждении спермы при температуре ниже 0°С образуются кристаллы льда, разрушающие клеточную мембрану сперматозоидов. При быстром охлаждении кристаллы не образуются, а вода замерзает и переходит в стеклообразное состояние (витрификация). При глубоком замораживании спермы важно использовать глицерин (5 — 7%), потому что он проникает в клетки и придает цитоплазме способность переносить глубокое охлаждение без существенных нарушений ее структуры и жизнедеятельности.
Замораживание спермы — сложный физико-биохимический процесс. На первый взгляд кажется, что сперматозоиды в замороженном (анабиотическом) состоянии находятся в необычайных условиях, не совместимых с сохранением их жизнеспособности. Но в действительности сперматозоиды в процессе замораживания при оптимальном режиме находятся почти в привычной для них среде, т. е. в жидкой фазе, которая при дальнейшем глубоком охлаждении существенно не изменяет свою структуру, а только свои физические свойства, переходя в твердое аморфное состояние.
Консервирование сперматозоидов методом глубокого замораживания создает следующие возможности: использовать только качественную сперму от проверенных по качеству потомства элитных самцов племенных животных; использовать почти 100% полученной и сохраненной спермы, в то время как при жидкой сперме используется едва 40—50%; сократить транспортные расходы и повысить эффективность искусственного осеменения вне зависимости от местонахождения племпитомников; организовать широкий международный обмен спермой ценных племенных животных; обеспечить сохранение на длительные сроки ценного запаса спермы от элитных племенных животных и — что не менее важно — предохранить животных от опасных инфекционных и паразитических заболеваний, передаваемых половым путем. Неограниченные возможности сохранения генетического материала, которые создает криоконсервирование спермы при сверхнизких температурах, несомненно, побуждают ученых проводить многочисленные исследования, гарантирующие доведение этих процессов до совершенства.
В то время как способ искусственного осеменения животных с использованием глубокозамороженной спермы давно и широко распространен во всем мире, в медицинской практике это сравнительно новый метод.
Менее чем за 20 лет искусственное оплодотворение замороженными сперматозоидами решительно проникло и в сферу человеческих нравов. Во всем мире число детей, родившихся в результате искусственного оплодотворения, уже превысило несколько десятков тысяч. На практике существует два возможных случая искусственного оплодотворения женщины: первый — сперматозоидами мужа и второй — постороннего донора. В первом случае цель достигается использованием семенной жидкости супруга, в которой концентрируют и активируют сперматозоиды. После криоконсервации их используют в необходимый момент для искусственного осеменения.
Если никакая предварительная обработка не в состоянии активизировать сперматозоиды супруга, остается единственное решение — прибегнуть к искусственному оплодотворению криоконсервированными сперматозоидами постороннего донора. Установлено, что среди детей, родившихся в результате искусственного оплодотворения, значительно реже встречаются различные аномалии. Однако в этом вопросе существует ряд морально-этических и психологических проблем.
Некоторые супруги, приходя в «банк», где сохраняются замороженные сперматозоиды, испытывают серьезное беспокойство по поводу качеств донора. Во многих странах личность донора сохраняется в тайне, подбирается он анонимно, с учетом того, чтобы его данные приближались к данным супруга (рост, вес, группа крови, цвет кожи, тип нервной системы и др.). Специалисты считают, что в какой-то степени все участники этого процесса остаются в выигрыше. Донор обеспечивает себе воспроизводство своего генетического материала, мать обретает ребенка, а супруги получают наследников, которые отмечены заметным с ними сходством.
Одна из самых сложных проблем — это оплодотворение женщины сперматозоидами собственного супруга, но после его смерти. В мировой практике уже насчитывается большое число подобных случаев. Многие мужчины, которым предстоят рискованные начинания или тяжелые операции, настаивают на том, чтобы с помощью криоконсервации была сохранена их семенная жидкость. Именно для этой цели в некоторых странах даже созданы специальные лаборатории. Этот метод особенно перспективен для мужчин, страдающих болезнью Хочкина, которая излечивается, но после выздоровления они становятся стерильными.
Разумеется, при всех вариантах искусственного оплодотворения у людей возникают деликатные морально-этические и психологические проблемы различного свойства, но они не являются объектом рассмотрения в этой книге.

«Замороженная жизнь» и рождение животных путем трансплантации (пересадки) зигот

Мы рассмотрели проблемы, связанные с научными достижениями в области продолжительного сохранения мужских половых клеток — сперматозоидов, глубокое замораживание которых приводит их в состояние анабиоза.
Но достигнутые успехи не могли полностью удовлетворить ученых. Стал реальным способ замораживания спермы и ее длительного хранения. Почему же не добиться таких же результатов с уже оплодотворенными женскими половыми клетками (яйцеклетками)? Эта идея была осуществлена после 60-х годов, когда получил распространение метод, названный пересадкой зигот.
Чем же обусловливается повышенный интерес к этому столь перспективному, по мнению ученых, методу? Он вызван как большими теоретическими и прикладными возможностями метода, так и его биологической и экономической эффективностью. Применяя этот метод, можно получить возможность более полноценно использовать огромный биологический потенциал плодовитости, присущий определенным породистым самкам животных. Известно, например, что в яичниках коров имеется свыше 80 — 100 тыс. женских половых клеток. Из них за период эксплуатации одной коровы обычно выделяются и оплодотворяются лишь 5 или 6 яйцеклеток и соответственно рождаются 5 или 6 телят. Остальные яйцеклетки не могут реализовать свои возможности. До сих пор для создания стада из потомков коровы с генетически выявленной продуктивностью были необходимы десятки лет. Если корове-донору ввести гормоны, стимулирующие функцию яичника, то можно вызвать суперовуляцию, при которой одновременно выделяется 12 — 15 и больше яйцеклеток вместо одной, как это происходит при нормальной циклической функции яичников. Эти яйцеклетки попадут в яйцевод, где их при искусственном осеменении оплодотворят консервированными сперматозоидами, взятыми от племенных производителей, потомство которых обладает высокопродуктивными качествами. Зиготы извлекают на 6-й или 7-й день, оценивают под микроскопом их жизнеспособность, а затем, глубоко заморозив (до состояния анабиоза), сохраняют в специальной среде. В нужный момент их размораживают и пересаживают в половой аппарат низкопродуктивных коров — «приемных матерей». Пересаженные зиготы (от высокопродуктивных животных) вынашивают до рождения низкопродуктивные животные, причем они не в состоянии повлиять на наследственные признаки этих зигот. Биологический эффект такого метода состоит в том, что от коровы с высокопродуктивными качествами (дающей, например, 10 тыс. л молока в год), можно будет получить за 2 — 3 года 50 — 60 телят. Все они будут обладать генетически обусловленной высокой продуктивностью элитной матери — донора. В этом и заключается большой экономический эффект. Подкрепляется он и еще одним обстоятельством: вместо того чтобы ввозить высокопродуктивных коров из-за границы, для чего необходим специальный транспорт, затрата больших средств, причем животные подвергаются естественному риску заболеваний, создается возможность получать такие же ценные экземпляры посредством международного обмена замороженными консервированными зиготами.
Метод трансплантации открывает возможность увеличения рождаемости у коров телят-близнецов, что увеличивает производство мяса. Этого можно добиться путем пересадки двух зигот «приемной матери».
Идея пересадки зародышей не нова. Еще в 1890 г. в Кембриджском университете англичанин Уолтер Хип сумел получить таким способом двух кроликов ангорской породы от крольчих породы «Бельгийский великан». Но более полувека никто не обращал внимания на эту интересную новость в биологии размножения. Только в 1950 г. коллектив под руководством профессора Роусона из Кембриджа начал проводить опыты по пересадке зародышей у крупного рогатого скота (19). В период 1964— 1969 гг. уже появились первые сообщения об успешных опытах с коровами: Роусона и его сотрудников, а позже Беттериджа и Митчела (1974 г.); Хана и его сотрудников (1974); Микельса (1974 г.); Грэхема (1974 г.); Гордона (1975 г.) и других. Для этого периода характерно то, что до 1976 г. зиготы извлекали хирургическим путем. Позже все большее распространение получило извлечение зигот с помощью зонда. Это метод дает лучшие результаты, и его можно применять в условиях молочной фермы. Извлеченные зиготы подвергают тщательному исследованию, и в случае одобрения их пересаживают коровам или переводят в состояние анабиоза, замораживают для сохранения на более продолжительный срок и использования в будущем.
Криоконсервация имеет два серьезных преимущества: во-первых, пересадку можно осуществлять в нужный момент и, во-вторых, законсервированные зиготы можно перевозить на большие расстояния (даже за границу).
Преимущество нехирургических методов извлечения и пересадки зигот у крупного рогатого скота состоит в следующем: возможности повторного использования одной и той же коровы-донора; пересадку можно осуществлять в условиях молочной фермы, когда корова находится в стоячем положении; нет опасности, связанной с вскрытием перитониальной полости.
Однако у овец, коз и свиней пока продолжают применять хирургические пересадки, в то время как у лошадей нехирургические методы дали до 75% выживаемости пересаженных зародышей (20).
В последнее время разработаны методы кратковременного сохранения зигот коров в яйцеводах крольчих, которые в данном случае используются как промежуточные биологические «инкубаторы». Этих крольчих можно без труда перевозить на большие расстояния, и в течение нескольких дней сохранять зиготы, которые затем пересаживают подготовленным для этой цели телкам и коровам. Этот метод однажды поспособствовал одной курьезной операции: находчивые контрабандисты, чтобы переправить через границу запрещенную к вывозу ценную породу крупного рогатого скота, с помощью специалистов пересадили зиготы в яйцеводы крольчих, которых «законным путем» вывезли в другую страну.
Возможность пересаживать зиготы одного вида животного другому виду натолкнула ученых на мысль попытаться осуществить пересадку зигот редких видов диких животных, которые в условиях неволи в зоопарках не приносят потомства. Так, например, недавно в США благодаря сотрудничеству между несколькими зоопарками и университетским медицинским центром в штате Цинциннати был извлечен зародыш из утробы тигрицы и пересажен львице, которая и родила тигренка (2l). Подготавливаются опыты и с другими редкими видами диких животных. Специалисты считают, что таким образом можно будет сохранить некоторые виды животных, которых остается все меньше и меньше. Так, например, полным ходом идет подготовка экспериментов по пересадке коровам зародышей некоторых диких африканских и индийских видов жвачных животных, которым грозит полное исчезновение.
В течение последнего десятилетия многое сделано для того, чтобы добиться длительного сохранения зигот посредством их замораживания при сверхнизких температурах (путем перевода их в состояние анабиоза) или, иначе говоря, обеспечить своего рода «замороженную жизнь». Однако в отличие от спермы, в которой при замораживании сохраняется свыше 10 млн. сперматозоидов в каждой дозе, зародыш представляет собой значительно более сложную структуру. Его клетки содержат 90% воды, в связи с чем существует опасность образования кристалликов льда. Вот почему ученые сконцентрировали свои усилия на использовании криопротекторов, которые после размораживания зародышей можно удалить. Перед использованием для трансплантации замороженные зародыши снова подвергаются тщательной проверке.
В начале 70-х годов специалистами из Национальной лаборатории в Оук Ридже (США) удалось впервые заморозить зародыши лабораторных мышей при температуре — 196°С, не повредив их. Эти зародыши после размораживания были пересажены в матку самок мышей, продолжили развитие, и родились вполне нормальные мышата. Но для того чтобы добиться этого успеха, пришлось заморозить при различных низких температурах свыше 2500 зародышей на различных стадиях их развития (от одной клетки до многоклеточных). Например, 1 тыс. зародышей заморозили при температуре —196°С. После размораживания большинство из них оказались вполне жизнеспособными. Когда их пересадили в организмы самок мышей, они нормально развивались до взрослых животных, способных продолжать род.
Успех опыта объясняется тем, что замораживание и размораживание производились исключительно медленно и с применением специальных веществ, предотвращающих образование кристалликов льда. Задача заключалась в том, чтобы вода при замораживании не переходила в кристаллическое состояние, а постепенно диффундировала из зародышей. Опыты давали положительные результаты, если температуру понижали со скоростью от 0,3 до 2°С в минуту. Когда же процесс замораживания ускоряли до 7°С и более в минуту, все зародыши погибали.
В 1973 г. ученым из Кембриджа (Англия) сопутствовал успех в новом опыте: родился теленок из замороженного зародыша, ранее законсервированного при температуре — 196°С. Корова, у которой извлекли этот зародыш, не стала матерью животного. После оплодотворения путем искусственного осеменения зиготы извлекли из организма коровы-матери и пересадили другой корове, которая вынашивала теленка в течение 9 месяцев.
Благодаря этому методу можно сохранять зародыши некоторых ценных пород буквально десятилетиями, т. е. даже и после того, как сами производители умрут. Взятые у них зародыши можно заморозить и сохранить.
В 1979 г. советскими учеными была успешно осуществлена пересадка замороженного, а затем размороженного зародыша. Советские ученые испробовали пересадку зародышей различного «возраста», замороженных и незамороженных, на разных стадиях полового цикла коровы — «приемной матери».
Как уже было сказано, метод замораживания дает возможность транспортировать зародыши даже через границы. Так, например, летом 1979 г. в Научно-исследовательском центре животноводства около города Ростока (ГДР) родился «экспериментальный» теленок. Необычным в этом случае было то, что он развился из яйцеклетки, оплодотворенной в Зоотехническом институте польского города Белица. Вскоре после оплодотворения зиготу заморозили при температуре —196°С, перевезли в ГДР и сохраняли в жидком азоте более 3 месяцев. Затем зиготу извлекли из азота, постепенно разморозили и пересадили в матку телки местной породы. Через определенное время родился здоровый теленок весом 67 кг.
Методом глубокого замораживания зародышей стало возможно консервировать чистые линии лабораторных мышей, сохраняя замороженные зародыши, вместо того чтобы непрерывно содержать и разводить животных для сохранения нужной линии. Этот метод предлагает и способ сохранения редко используемых мутантов и вариантов, что более выгодно с точки зрения экономической, чем поддерживать их живыми. Безусловно, этот метод представляется надежным средством против потерь вследствие какого-нибудь несчастного случая или опасного заболевания.
Хотя большую часть исследований до сих пор проводили на лабораторных мышах, в последнее время получены результаты и при замораживании зародышей крыс и кроликов. Уже ряд лабораторий в Европе, Америке, Японии и Австралии создал «банки замороженных зародышей», в которых надежно сохраняются ценные линии лабораторных животных. Обсуждается даже возможность с помощью этих «банков зародышей» из различных стран создать «международную коллекцию замороженных культур лабораторных животных». Подобные замороженные зародыши при необходимости можно быстро транспортировать через границы (22).
Французские ученые из Центра научных исследований «Жуан-Жозас», стремясь установить, не оказывает ли замораживание отрицательного влияния на зародыши, занялись изучением морфологических изменений замороженных зародышей крупного рогатого скота. С помощью сканирующего электронного микроскопа они исследовали структуру изменения на поверхности зародышей и установили, что после замораживания и размораживания заметных нарушений не наблюдалось.
Почти целое десятилетие ученые изучают проблемы долговременного консервирования зародышей путем замораживания (в состоянии анабиоза). Из размороженных зародышей уже получено несколько тысяч животных различных видов. Многие специалисты склонны считать, что подобная процедура со временем станет такой же обычной, каким ныне стало искусственное осеменение.
В последнее время стало возможным распознавать пол зародыша путем анализа хромосом клеток наружного слоя зародышевого пузыря, однако при этом снижается вероятность того, что зародыш уцелеет. Пол можно определить, прибегнув к некоторым иммунным реакциям, связанным с Y-хромосомой, или выявив половой хроматин в ядрах клетки из околоплодной жидкости, которую извлекают с помощью пункции через влагалище или перитонеум в количестве около 10 мл в течение первой половины беременности. При наличии полового хроматина, находящегося на внутренней поверхности ядерной мембраны, можно с полной уверенностью установить, что плод — женского пола. В некоторых странах (Канаде и др.) уже получены телята желаемого пола. В комбинации с техникой замораживания этот метод предоставляет возможность выбирать между мужским и женским приплодом.
Новая техника раскрывает огромные возможности перед селекционерами, занимающимися созданием новых пород. Наследственность любого высокопродуктивного животного может быть сохранена в течение длительного срока путем замораживания зародышей, так что даже преждевременная смерть производителя не приведет к неотвратимым последствиям и полной потере породы.
Для увеличения приплода сельскохозяйственных животных во многих лабораториях проводится ряд интересных и перспективных опытов. Так, например, оказалось, что если между 6-м и 7-м днем развития зародышей произвести с ними некоторые требующие особенной осторожности и точности манипуляции, в результате рождаются ягнята-близнецы и телята-близнецы.
Ныне усилия ученых направлены на получение зародышей путем оплодотворения яйцеклетки in vitro (вне организма)— так называемых животных из пробирок (23). Таким способом можно получить много зародышей от животных с исключительно ценными продуктивными качествами. В этом отношении уже достигнуты заметные успехи. Так, в 1981 г. сообщалось, что на ветеринарном факультете Пенсильванского университета родился первый в мире теленок из пробирки. Точнее, оплодотворение было произведено не в пробирке, а в небольшом стеклянном сосуде для выращивания культур. Руководитель группы, осуществивший этот эксперимент, сообщил, что беременность продолжалась 280 дней, теленок родился здоровым и вполне нормальным во всех отношениях. Неоплодотворенную зрелую яйцеклетку взяли у породистой коровы и после оплодотворения размороженными сперматозоидами поместили ее в специальные инкубационные условия. Позже зародыш пересадили в матку другой коровы, которая нормально его выносила. Это достижение раскрывает перед животноводством богатые перспективы. Специалисты надеются, что эти исследования помогут решить и некоторые проблемы бесплодия у человека.
В планах на будущее ученые ставят перед собой задачу после извлечения зиготы из организма и помещения ее в стеклянный сосуд, применив современные методы электронной микроскопии, биохимии и иммунологии, изучить сложные биологические процессы, протекающие в течение одного из самых важных периодов процесса размножения — начального эмбриогенеза. Используя способ так называемой зиготной инженерии, можно будет осуществить межклеточную гибридизацию, а также выяснить некоторые процессы в иммунных отношениях между матерью и плодом. Предполагается, что можно будет размножать зародыши от идеальных родительских пар путем пересадки ядер клеток зародыша на начальных стадиях развития в только что оплодотворенные яйцеклетки. У лягушек этого добились еще 30 лет тому назад, но до сих пор из всех млекопитающих, над которыми производился этот сложный эксперимент, успех отмечен только у лабораторных мышей (и то лишь в самое последнее время) (24).
Исследования в области трансплантации зигот в Болгарии и в других социалистических странах согласуются в рамках СЭВа. Осенью 1979 г. в Варне состоялось совещание экспертов из социалистических стран по вопросам трансплантации зигот у животных. Болгарскую делегацию возглавлял видный ученый в области биологии размножения академик Кирилл Братанов. На совещании был учрежден международный научно-исследовательский коллектив по проблемам пересадки зигот, который должен объединять и согласовывать работу специалистов из социалистических стран. На Институт биологии и иммунологии размножения и развития организмов при Болгарской Академии наук возложена разработка иммунологических проблем, связанных с пересадкой зигот. Болгарскому коллективу ученых, возглавляемому академиком К. Братановым, поручено заниматься разработкой технологии — этого особенно перспективного метода в овцеводстве.
С 1979 г. сотрудники Института биологии и иммунологии размножения и развития организмов при Болгарской академии наук под руководством доктора К. Блахова при содействии Научно-производственного объединения по разведению крупного рогатого скота и овцеводству при Национальном агропромышленном союзе (НАПС) провели ряд опытов с трансплантацией зигот у овец. Были получены первые ягнята, из них некоторые — результат опыта, проведенного совместно с Институтом зоотехнии в Кракове. Оплодотворенные яйцеклетки, полученные в Польше, были доставлены самолетом в Болгарию, где их хранили в течение 320 дней при температуре — 196°С (жидкий азот). Затем размороженные зиготы пересадили специально подготовленным овцам, которые их выносили и родили ягнят. Болгарские специалисты провели удачные опыты по пересадке зигот у овец и в Институте горного животноводства и земледелия в городе Троян. Там родились жизнеспособные ягнята с высоким весом (6300 г). До середины 1983 г. в результате пересадки зигот в Болгарии родилось 20 ягнят. В 1981 — 1982 гг. на молочной ферме села Рыжево Конаре Пловдивского округа получено несколько телят от пересаженных свежих зародышей. На этой же ферме в феврале 1983 г. родились 4 теленка от замороженных зародышей, полученных из Чехословакии. В будущем при Сельскохозяйственной академии предусматривается организация центра по пересадке зигот.
Новая техника предоставляет специалистам животноводства возможность улучшать качества стада значительно быстрее, чем при искусственном осеменении. Можно будет подбирать не только отца, но и мать, причем молодняк производится «приемными матерями». Если родятся телята женского пола, они вольются в стадо. Если потомство окажется мужского пола, некоторых из них оставят для нужд племенного разведения. Новый метод поможет приступить и к другим начинаниям, например, к превращению молочного стада скота в стадо, дающее мясо. Представляется возможность продолжить род животных с особенно ценными качествами, жизнь которых подходит к концу. Для вышеуказанных целей достаточно сохранить их последних зародышей.
Если 10 лет назад проблема пересадки зигот ограничивалась сферой лабораторных исследований, то сейчас накопленный богатый опыт внедрен в практику животноводства и способствует интенсификации работ по разведению и улучшению пород скота и выяснению важных теоретических проблем в области биологии размножения.
Метод трансплантации зигот быстро прогрессирует. Это подтверждается следующими фактами: только в 1980 г. в США этим методом было «произведено» 23 тыс. телят, в Канаде — 7 тыс., в Швеции — тоже несколько тысяч.
С генетической точки зрения этот метод дополняет искусственное осеменение при улучшении стад сельскохозяйственных животных. С экономической точки зрения замороженные зародыши оказались исключительно удобными для международного обмена животными. Замороженные зародыши значительно лучше, чем живые представители соответствующей высокопродуктивной породы, переносят продолжительные перевозки.

Можно ли производить «детей в пробирках»?

Еще в 1940 г. американские ученые А. Хертиг и Дж. Рок провели опыты с оплодотворением человеческих яйцеклеток. Однако анализ результатов показал, что деление яйцеклетки после оплодотворения протекало с заметным отклонением от нормы. В 50-е годы американский исследователь Л. Шеттлз сообщил, что ему удалось наблюдать развитие оплодотворенной человеческой яйцеклетки (зиготы) вне организма. Но яйцеклетки совершали лишь 2 — 4 деления, после чего их развитие прекращалось. Деление человеческих зигот наблюдал и советский ученый Г. Петров, а также коллектив ученых под руководством академика М. Петрова-Маслакова. Но никому из них не удалось трансплантировать зиготы в утробу женщины. Позже в газетах появилось сообщение о том, что профессору Дугласу Бевису из университета в английском городе Лидс удалось оплодотворить яйцеклетки в пробирке. Профессор Д. Бевис провел свыше 30 опытов, из которых 3 закончились успешно, и бездетные женщины родили. Но одно дело — сенсация в газете, а другое — научное сообщение, документированное и подкрепленное публикацией в научном журнале.
После удачной пересадки животным зигот, оплодотворенных в организме животного (что, разумеется, не представляет особых трудностей, так как материнский организм был нормальным и здоровым), ученые задались целью выяснить, нельзя ли произвести оплодотворение вне организма, т. е. «в пробирке», с целью оказать помощь женщинам, у которых в силу разных причин нарушена проходимость яйцеводов и которые обречены на бездетность. Такие случаи являются, например, результатом оперативного удаления обеих маточных труб при внематочной беременности. У таких женщин яичники функционируют нормально, в них созревают и выделяются яйцеклетки, но оплодотворение произойти не может по той простой причине, что исключается встреча яйцеклетки со сперматозоидами. Ни один из известных ныне методов лечения не может помочь этим женщинам стать матерями. Тогда специалисты пришли к выводу, что единственный способ помочь таким пациенткам — взять у них зрелую яйцеклетку и, оплодотворив ее вне организма, пересадить в матку. Но эта проблема оказалась довольно сложной. Многолетние опыты над животными уже начали давать обнадеживающие результаты. Сравнительно легко удалось оплодотворить in vitro яйцеклетки мышей.
Метод выращивания яйцеклеток мышей в культуре сейчас хорошо изучен, и его можно воспроизвести почти в любой современной биологической лаборатории. В Советском Союзе этот метод нашел применение, например, во Всесоюзном институте акушерства и гинекологии (25) и в Ленинградском институте экспериментальной медицины, Академии медицинских наук СССР.
Однако если с мышами дело обстоит довольно благополучно, то яйцеклетки крыс — рода, весьма близкого к мышам,— вне организма по неизвестным причинам не способны к нормальному развитию. Очень трудно добиться развития вне организма и яйцеклеток других млекопитающих.
Опытным путем установлено, что оплодотворить яйцеклетку кролика вне организма возможно только в том случае, если сперматозоиды предварительно активированы их введением в полость матки крольчихи до или во время овуляции, но не после. По-видимому, здесь играют роль какие-то вещества, выделяемые так называемым желтым телом — железой, возникающей и развивающейся в яичнике сразу после овуляции. Если яйцеклетка, выделенная при овуляции, осталась неоплодотворенной, то через неделю-другую желтое тело дегенерирует, если же оплодотворение осуществилось — оно продолжает развиваться и функционировать почти до момента рождения плода. В чем же причины неудач? Очевидно, в том, что нельзя точно воспроизвести те условия, при которых развивается яйцеклетка в материнском организме, — условия, которые, кроме того, имеют свои особенности у каждого вида животных. В яйцеклетке запрограммированы не только процессы ее дальнейшего развития, но и ее требования в отношении условий внешней среды. И если искусственно созданные условия не соответствуют этой программе — развитие яйцеклетки прекращается.
Культивирование зигот млекопитающих вне организма — сложный процесс. Даже если яйцеклетки оплодотворены, но не прошли в организме первого деления, они вне его не развиваются (26). Предполагается, что первое деление зиготы (оплодотворенной яйцеклетки) находится под контролем выделяемых материнским организмом эстрогенных гормонов, стимулирующих процесс удвоения хромосом в ядре зиготы. Подтверждением этому служит тот факт, что если в яйцеводы, взятые у нормальных самок, поместить зиготы, то они начинают делиться. Но простое прибавление эстрогенов в питательную среду не решает проблемы. Желтое тело, пока оно существует, выделяет гормон — так называемый лютеинизирующий гормон (гормон желтого тела), который обеспечивает нормальное течение беременности, не допуская преждевременных сокращений мускулатуры матки. Кроме того, пока оно функционирует, невозможно оплодотворение новых яйцеклеток, и в этот период сперматозоиды не активизируются. Этот контроль над оплодотворением имеет глубокий биологический смысл — забеременевшее животное не должно забеременеть вторично. Но этот механизм создает серьезные затруднения для исследователей, пытающихся оплодотворить яйцеклетку вне организма.
В наши дни многим исследователям удалось осуществить пересадку яйцеклеток, оплодотворенных вне организма, в матку самок. Такие яйцеклетки развивались в жизнеспособных животных. В Советском Союзе подобная пересадка у овец удалась Ф. М. Мухамадгалиеву и Р. Б. Абелгинову в 1968 г; в Польше того же результата добился с мышами в 1959 г. А. Тарковский; в США, также работая с мышами, — Дж. Биггерс со своими сотрудниками в 1965 г.; в Японии — с коровами Т. Сугие в 1965 г. Данные об этих опытах опубликованы в научных журналах. В Болгарии успешные опыты по оплодотворению вне организма яйцеклетки грызунов (мышей и хомяков) проводил старший ассистент кафедры общей биологии Медицинской академии доктор Илья Ватев.
Но все эти успехи достигнуты в опытах, проведенных на животных. А как обстоит дело с человеком? Мы уже упоминали о ряде ученых, чьи опыты оказались безуспешными.
Лишь в конце 60-х — начале 70-х годов английскому физиологу доктору Роберту Эдвардсу из Кембриджского университета в результате многочисленных экспериментов удалось оплодотворить вне организма человеческую яйцеклетку и довести развитие зародыша до стадии бластоцисты, а в июле 1978 г. в пригородной больнице близ Манчестера родился первый официально признанный «ребенок из пробирки», названный Луизой. Это событие принесло мировую славу доктору Роберту Эдвардсу и гинекологу профессору доктору Патрику Стептоу.
Радио, телевидение и газеты немедленно распространили новость, объявив ее самой значительной научной сенсацией года. Английская газета «Дейли мейл» за очень большую сумму купила у родителей право первой снимать и писать о «ребенке из пробирки». Французская печать всячески изощрялась, придумывая для младенца самые впечатляющие определения. Так, газета «Ле матен» объявила его «ребенком невозможного», газета «Ле поан» — «ребенком, пришедшим из небытия», «Нувель обсерватер» назвала зачатие матери «таинственным» (или «загадочным»). Средства массовой информации других стран называли новорожденного чудо-ребенком, ребенком века и т. п. Представители католической церкви незамедлительно предприняли попытку умалить значение этого достижения, объявив, что это не что другое, как «бегство от человеческой природы».
Что же в действительности так взволновало весь журналистский мир?
Мать — 30-летняя Лесли Браун — страдала бесплодием в связи с закупоркой маточных труб. В течение нескольких дней в ее организм вводили гонадотропные гормоны, стимулирующие созревание яйцеклеток, а также гормоны, способствующие начальной беременности. 10 ноября 1977 г. при общем наркозе врачи разрезали брюшную мускулатуру и ввели лапароскоп, с помощью которого осмотрели яичник. Используя специально сконструированный зонд, врачи извлекли из яичника зрелые яйцеклетки, поместили их в подготовленную для этой цели питательную среду, в которой находились секрет из яичника и сперматозоиды отца — Джона Брауна. В «пробирке» были обеспечены условия, близкие к тем, при которых происходит оплодотворение в человеческом организме. Через 18 ч. профессор Стептоу и доктор Эдварде смогли наблюдать начало первого деления оплодотворенной яйцеклетки. Второе деление началось через 36 ч, а третье — через 51 ч. Образовался зародыш из 8 клеток. При последующих делениях зародыш превратился в морулу, а после 4-го дня достиг стадии бластулы. Клетки зародыша уже нельзя было пересчитать. На 5-й день зародыш был перенесен в матку матери (в естественных условиях вышеописанный процесс развития зародыша происходит в яйцеводах; зародыш становится способным закрепиться в стенке матки также на 5-й день). Одновременно с этим матери дополнительно вводили новые порции гормонов, после чего и была осуществлена трансплантация зародыша. Несмотря на полученные до этого момента вполне обнадеживающие результаты, врачи опасались, что организм Лесли может отторгнуть «инородное тело» (даже у здоровых женщин при естественной беременности из-за какой-то аномалии наблюдается отторжение до 50% зигот). Но врачи преодолели и этот биологический барьер. С помощью специального безболезненного и безвредного аппарата (эхографа) они непрерывно следили за происходящими процессами, за формой и размерами зародыша, проводили исследования околоплодной жидкости и хромосомного набора (для проверки физических и умственных качеств будущего человека). И наконец, в июле 1978 г. они прибегли к кесареву сечению, и родилась вполне нормальная Луиза весом 2600 г. Теперь «ребенок века» радуется доброму здоровью и пользуется всемирной славой. Более того, почти через 4 года после рождения Луизы у нее появилась сестра, названная Натали (тоже «ребенок из пробирки»). На сей раз роды были преждевременными, но естественными. Ребенок появился на свет в больнице Бристоля (Англия).
Сейчас уже во многих странах получены «дети из пробирок» (только в Англии к концу 1983 г. родилось 57 таких младенцев, но они есть и во Франции, США, Австралии, ФРГ, Индии, Чехословакии и др) (27). «Ребенок из пробирки» перестал быть сенсацией в современном медицинском мире, а вот «близнецы из пробирки» впервые появились в Мельбурне (Австралия). Счастливцами оказались в начале 1984 г. супруги Мейс, у которых не было детей более 10 лет. Близнецы — брат и сестра (Стивен и Аманда) — родились при помощи кесарева сечения.
Естественно, что эти уникальные случаи рождения «детей из пробирки» вызвали продолжительное обсуждение и споры по многим морально-этическим и юридическим проблемам, возникающим в связи с самим фактом оплодотворения женщин вне организма: имеют ли право врачи выращивать зародыши человека вне организма и распоряжаться теми из них, которые не возвращаются матери (например, при глубоком замораживании для продолжительного хранения); имеют ли право врачи предварительно определять пол (подбирая бластоциты), что может привести к нарушению естественного соотношения приблизительно 1 : 1 между двумя полами; не опасен ли этот метод оплодотворения вне организма, при котором можно моделировать людей по желательным для родителей показателям (талантливые, красивые, сильные и пр.); как определять отцовство, когда мужские половые клетки взяты не у главы семьи и др.
Видный советский ученый академик Л. Петров-Маслаков по поводу многих спорных вопросов высказал следующую точку зрения: «Хотя научная целесообразность и практическая польза подобных исследований не подлежит никакому сомнению, моральные стороны проблемы вызвали (если судить по западной печати) чересчур шумные и острые споры. Это естественно и можно понять: такие исследования вторгаются не только в сокровенные глубины физиологических процессов, но и в одну из самых сложных и самых интимных сфер человеческого существования. По нашему мнению, следует широко информировать общественность о характере и возможных последствиях исследований подобного рода, чтобы можно было выработать правильное отношение к ним. Однако, когда все это подменяется сенсационной шумихой вместо серьезного рассмотрения возникающих вопросов, тогда внимание сосредоточивается на мнимых проблемах. Например, создается впечатление, что в иностранной прессе, по существу, обсуждается только один вопрос — морально или неморально допускать, чтобы женщина рожала, если оплодотворение осуществляется искусственно, т. е. «в пробирке». А разве в этом суть проблемы? Да разве есть что-нибудь более естественное и более моральное, чем стремление женщины иметь ребенка? Добавим к этому, что речь идет о женщине, которая не может родить иначе, чем только после «пересадки зародыша», и этот процесс не принесет вреда здоровью матери и ее ребенка — это мы уже теперь можем утверждать! Почему же мы должны считать такое решение проблемы безнравственным?»
В научном мире продолжаются споры о будущем этого метода, который независимо от пессимистического раздувания морально-этических проблем осчастливил много бездетных брачных пар во всем мире. Во всяком случае, сильное желание продолжить свой род (иметь собственного, а не усыновленного ребенка) — не что иное, как проявление одного из основных инстинктов у человека. Этот биологически обоснованный, наследственно запрограммированный инстинкт присущ всем живым организмам в мире животных и растений.
Но в сущности, каковы же будущие перспективы у этого нашумевшего и вызывающего столько споров уникального метода, совершившего революцию в биологии? Несмотря на многочисленные проблемы, ученые стремятся предоставить возможность иметь собственных детей все большему числу семей, которые по той или иной причине не могут создать их естественным путем. Во многих научно-исследовательских лабораториях уже достигнуты хорошие результаты по продолжительному хранению оплодотворенных зигот путем замораживания и перевода их в анабиотическое состояние. Ученые считают, что в будущем следовало бы брать у каждой бездетной женщины по нескольку яйцеклеток, оплодотворять их вне организма сперматозоидами ее супруга (или другого мужчины), а затем переводить их в замороженное анабиотическое состояние на неопределенное время. В нужный момент можно будет взять зиготу, разморозить ее и пересадить в утробу матери. Это поможет при однократной манипуляции получить запасные зиготы, которые вдруг понадобятся при неудачной пересадке или при желании родителей иметь второго и третьего ребенка (как в случае с Луизой и Натали).
Недавно появилось сообщение, что именно такой опыт осуществлен австралийскими специалистами из лечебного учреждения в Мельбурне. У бездетной женщины извлекли две яйцеклетки, которые были оплодотворены в пробирке. Затем одну зиготу пересадили женщине, а вторую оставили в анабиотическом замороженном состоянии в качестве запасной на случай, если первая не привела бы к желаемой беременности или родители захотели бы иметь второго ребенка. Более того, в будущем австралийские ученые предусматривают возможность выращивать запасной зародыш в специальной среде до 16 — 17-го дня, когда уже оформляется гемопоэтическая (кроветворная) ткань, которую можно будет использовать для лечения уже родившегося ребенка, если вдруг у него обнаружатся признаки опасного заболевания крови (например, лейкемии и др.).
Техника глубокого замораживания клеток, тканей и целых органов уже хорошо отработана криобиологами, накоплен значительный опыт успешной криоконсервации зародышей животных с последующим их размораживанием и пересадкой, поэтому можно надеяться на то, что этот уникальный метод перевода зародышей человека в замороженное анабиотическое состояние на неопределенный срок исключительно перспективен и в ближайшем будущем станет обычным в медицинской практике.
Ясно, что способ получения «детей из пробирки» имеет большое будущее. По мнению видного советского ученого академика Л. Персиянинова, «это новый, в высшей степени гуманный метод лечения», который поможет миллионам женщин во всем мире преодолеть бесплодие, и тем самым станут счастливыми многие бездетные семьи.

Возможно ли обрести «бессмертие» методом замораживания?

Многим читателям, вероятно, нетрудно вспомнить французский художественный фильм «Замороженный», показанный несколько лет назад на экранах. В нем создан образ главного героя, замороженного в прошлом веке. При раскопках его случайно обнаруживают вмерзшим в глыбу льда. «Находку» увозят в специализированное медицинское учреждение, где героя размораживают и оживляют. Этот герой, сохранивший возраст и память до того момента, когда его заморозили, после выхода из анабиотического состояния начинает свою вторую жизнь и, разумеется, попадает в целый ряд комедийных ситуаций.
Может ли нечто подобное стать реальностью? Известный русский ученый профессор Бахметьев долгие годы жизни посвятил проблемам анабиоза. После отъезда из Болгарии в сентябре 1913 г. он прочел в Киеве лекцию, которую закончил так: «Мечников занят сейчас опытами по возрождению человека, пытаясь вернуть ему вечную молодость, превратить старика в юношу. Я не сомневаюсь в том, что когда-нибудь, через десять, двадцать пять, сто лет, этого добьются. Но когда? Может быть, тогда, когда никого из нас, присутствующих здесь, не будет среди живых... Но и нам хочется испытать такое счастье. И вот мы прибегаем к помощи анабиоза... Потом придет смерть, будет искать нас и спрашивать: где же они? И окажется, что «нас» нет, что мы укрылись от смерти каким-то таинственным способом. И смерть, опозоренная, уйдет. А в это время я буду спокойно спать в анабиотическом состоянии... Промчатся годы. Появится какой-нибудь «Мечников второй» или «Мечников третий» и откроет «секрет вечной молодости». И тогда меня разморозят, и я оживу... С помощью маленького шприца в мою кровь введут живительный бальзам, названный «Мечников №...», и моя поседевшая борода начнет чернеть, мое старческое сердце станет снова молодым, двадцатилетним...»
«Вот почему русские газеты того времени называли Бахметьева «современным Фаустом», — писал в своем библиографическом очерке о научных трудах Бахметьева видный болгарский зоолог академик И. В. Буреш.
Замедлить ход времени, применив замораживание! Бесспорно, идея бессмертия, перевода человека в анабиотическое состояние с помощью холода весьма заманчива. Как в прежние времена, так и в наши дни она продолжает занимать умы ученых.
Еще в 1766 г. английский физиолог Хантер высказал мысль о том, что «если бы человек захотел посвятить последние десять лет своей жизни чередованию сна и активности, то его жизнь могла бы продлиться до тысячи лет — при размораживании через каждые сто лет на один год он мог бы каждый раз узнавать, что же произошло за то время, когда он был безжизненной ледяной сосулькой».
В более близкие времена американский физиолог и специалист по гибернации В. Поповиц из университета в городе Атланта (США) писал: «Если бы человек, подобно медведям и суркам, впадал в зимнюю спячку, то мог бы жить 1400 лет».
Давайте посмотрим — есть ли основания для подобного рода прогнозов? Многочисленные опыты бесспорно доказывают, что холод замедляет течение биохимических реакций. В принципе вполне возможно при замораживании замедлять жизненные функции, т. е. так понижать обмен веществ, чтобы «замедлить» ход времени.
Французский ученый Анри Лабори в опытах с животными охладил их организм до +30°С и сумел отсрочить смерть клеток мозга на 15 мин после полной остановки работы сердца. С помощью аппарата «Искусственное сердце — легкие», соединенного с термостатом, можно понизить температуру организма до +10°С. Но сердце останавливается еще при +25°C. Между тем для тех целей, которые ставил перед собой ученый, требовалось, чтобы оно не останавливалось и кровообращение не нарушалось даже при +10°С. Известно, что животные, впадающие в зимнюю спячку, переходят эту границу безболезненно. Применяя различные вещества, изменяющие каталитическую активность ферментов, Лабори удалось поддерживать сокращение сердца у кроликов и собак при температуре ниже + 10°С.
К сожалению, совсем не просто подвергнуть замораживанию организм человека, так как содержащаяся в нем вода вызывает разрушения. Капиллярные силы не позволяют воде превращаться в лед при температуре 0°С. Даже при —15°С она может оставаться в неустойчивом переохлажденном состоянии. Это состояние завершается внезапно — в межклеточном пространстве и внутри клеток образуются кристаллики льда с острыми краями, которые разрывают нежные стенки клеток, в результате чего возникают биологические повреждения. Вода в живом организме всегда содержит соли. Под влиянием холода заметно меняются концентрации растворов. Нарушается общее электролитное равновесие, тесно связанное с процессами жизнедеятельности. Кроме того, некоторые насыщеннные растворы не замерзают до температуры —60°С. Необходимо понизить температуру до — 190°С, чтобы обеспечить полную стабилизацию кристаллической среды.
В 30-е годы в этом отношении открылись новые пути. Профессор Б. Лайет высказал идею, сводившуюся к тому, что можно помешать клеткам изменяться, если не дать им времени для этого. Речь шла о витрификации, т. е. о переходе цитоплазмы за доли секунды в «стеклообразное состояние». Но возникает вопрос: как мгновенно перейти от +37°С к — 196°С? Предлагался следующий метод: привязать кусочки ткани к пулям для огнестрельного оружия и стрелять ими в охладительную ванну. К сожалению, Лайет сам был вынужден констатировать, что для мгновенного охлаждения кусочков живой материи необходимо, чтобы их размер не превышал... четверти миллиметра.
В 1956 г. ученым удалось оживить крыс, замороженных при температуре —6°С. Интересно, что у «воскресших» животных защитные силы организма оказались выше, чем у контрольных животных, — они имели более выносливое сердце и были устойчивее к заболеваниям. Но все-таки крысы находились в состоянии только мнимой смерти — при таких температурах большая часть воды, содержащейся в их организме, не замерзала, а процессы обмена веществ хотя и были сильно заторможены, но все же продолжались.
В 1958 г. французский ученый Луи Рей сделал следующий шаг. Ему удалось заморозить сердце зародыша цыпленка, поместив его в жидкий азот при температуре — 196°С. На сей раз было достигнуто полное остекление, и сердце стало твердым как камень. Но согретое в ванне при температуре +37°С, оно снова начало пульсировать.
«Жизнь — это смерть»,— сказал в XIX в. великий французский физиолог Клод Бернар. С точки зрения биологов XX в., смерть все еще остается чем-то фатально неизбежным, изначально предопределенным. Но по мнению ученых, клетка потенциально бессмертна, и в теле человека нет ни одного органа или ткани, заведомо обреченных на смерть. Французский биолог Жан Ростан считает, что если человека можно было бы раздробить на отдельные клетки и затем каждую из них поместить в питательную среду, то подобный «рассыпанный» человек практически стал бы бессмертным. Смерть — это лишь одна из разновидностей несчастного случая. В определенный момент что-то останавливает работу хронометра сложной, высокоорганизованной системы, которая руководит согласованной работой миллиардов клеток. Но несчастный случай не может быть признан неизбежным! Ученые предполагают, что «беспорядок», вызванный несчастным случаем, можно исправить. В тот момент, когда человек делает последний вздох, все клетки его организма все еще живы. Если бы удалось искусственно восстановить биологическое равновесие, то организм можно было бы оживить. Этой проблемой занимается в медицине особая область — реанимация. Профессор В. Неговский из Москвы, один из пионеров в этой области, спас многих больных, умерших преждевременно, например, во время операции из-за большой потери крови или остановки сердца. Так, известно, что академик Ландау, лауреат Нобелевской премии по физике, став жертвой автомобильной катастрофы, «умирал» 4 раза, и четырежды был возвращен к жизни.
В первые минуты после остановки работы сердца организм находится в неустойчивом состоянии клинической смерти. Естественно, что остановка сердца влечет за собой прогрессирующее умирание тканей. Через 5 — 6 мин первыми начинают отмирать клетки коры головного мозга. С каждой секундой вероятность оживления человека катастрофически уменьшается. В литературе неоднократно описывались случаи оживления умерших.
Во время отступления наполеоновской армии из России в ноябре 1812 г. в сражении под селом Красным был смертельно ранен французский генерал Орнано. Военный врач констатировал факт отсутствия признаков жизни. Один из наполеоновских полководцев, поверив в то, что генерал мертв, приказал немедленно похоронить его в глубоком сугробе. Однако после сражения один из офицеров выкопал труп генерала, чтобы перевезти его во Францию и там похоронить с надлежащими воинскими почестями. Но когда «мертвого генерала» перенесли в штаб-квартиру французской армии, он «пришел в себя». Орнано был доставлен во Францию, но уже не как мертвец, а с новым для его прозвищем «воскресший генерал». Много лет спустя другой французский император Наполеон III присвоил Орнано звание маршала.
Анализируя этот случай, советские ученые профессор Н. Агаджанян и А. Катков пришли к заключению, что генерала Орнано спасло сочетание двух факторов — охлаждение и потеря крови, так как вместе с кровью организм теряет питательные вещества и кислород, другими словами, оказывается в условиях пищевого и кислородного голодания. Именно такое сочетание пищевой и кислородной недостаточности более всего способствует обратимому ослаблению физиологических функций организма в условиях охлаждения, впадания в анабиотическое состояние с последующим «воскрешением». В подтверждение они приводят другой пример, описанный В. Флайгом в книге «Внимание, лавины», изданной в 1960 г.: «После лихорадочного разгребания снега до обеда 2 февраля удалось извлечь из-под него 26-летнего Фрайзенера, погребенного снежной лавиной ночью 21 января в 2 часа ночи! Силы окончательно покинули его в тот момент, когда он издал последний крик о помощи, находясь уже под снегом. Но что это? Фрайзенер начал приходить в себя и даже открыл глаза! Тихим голосом, но вполне отчетливо он рассказал о своих муках и охватившем его счастье, когда он понял, что спасен, ведь он остался жив после 13 дней, проведенных под лавиной». В Советском Союзе тоже зарегистрированы случаи оживления людей, умерших в результате глубокого охлаждения зимой. Нередко находили людей, замерзших до такой степени, что отсутствовало малейшее проявление жизни, но как только их согревали, они оживали.
Так, например, в марте 1960 г. в морг больницы одного из совхозов Казахстана доставили труп мужчины. В акте осмотра была сделана запись: «Окоченевшее тело полностью обледенело, без признаков жизни. Постукивание по телу вызывает глухой звук, как от ударов по дереву. Температура на поверхности тела ниже 0°С. Глаза широко раскрыты и на них образовалась ледяная корочка. Пульс и дыхание не прослушиваются. Диагноз: общее замерзание, клиническая смерть!»
Вопреки такому заключению доктор П. С. Абрамян принял энергичные меры для оживления пострадавшего: согревание теплой водой, стимулирование сердечной деятельности, искусственное дыхание, массаж сердца. Через полтора часа упорной работы врачу удалось вернуть человека к жизни, хотя пришлось ампутировать у него пальцы рук. Пострадавшим оказался 29-летний тракторист В. И. Харин. Он возвращался на тракторе в деревню, но внезапно мотор заглох. После двухчасовых безрезультатных попыток завести мотор тракторист решил добираться домой пешком, но потерял ориентировку, силы покидали его. Тогда он решил немного отдохнуть, его одолел сон, а затем его почти полностью занесло снегом. Пока его отыскали, прошло 3 — 4 ч. Тракториста нашли без шапки, он потерял ее по дороге.
Другой необычный случай произошел в Токио. Лето 1967 г. выдалось очень жарким. В один из таких дней шофер грузовика-рефрижератора Масару Сайте решил немного отдохнуть и охладиться в холодильной камере грузовика, перевозившего блоки «сухого льда», т. е. твердой углекислоты. Дверь рефрижератора неожиданно захлопнулась и шофер оказался в западне, абсолютно беспомощным перед тремя крайне опасными факторами, холодом (— 10°С), быстро нарастающей вследствие испарения «сухого льда» концентрацией углекислого газа и кислородной недостаточностью, возникшей в связи с расходованием запасов кислорода при дыхании в герметически закрытом пространстве. Когда шофера извлекли из холодильной камеры, он оказался в абсолютно замерзшем состоянии и не подавал никаких признаков жизни. Но в ближайшей больнице ему была оказана срочная медицинская помощь, и он был спасен.
Почему же Харин и Сайто не погибли? У обоих в результате значительного понижения температуры головного мозга наступила так называемая гипотермия, которая и предохранила нервные клетки от повреждения вследствие кислородной недостаточности, так как потребность в кислороде была ничтожной. В случае с японским шофером гипотермия развивалась быстро и достигла большой глубины. В рефрижераторе была высокая концентрация углекислого газа, выделявшегося из сухого льда, что оказывало наркотическое воздействие, вследствие чего степень приспособляемости организма к кислородному голоданию повысилась.
Подобные результаты при опытах с животными еще до этих случаев получил советский ученый Н. Н. Тимофеев. В условиях герметически закрытого помещения ему удалось на целые сутки охладить подопытных животных до 5 — 7°С путем повышения содержания углекислого газа и понижения содержания кислорода, а после этого вернуть животных к жизни.
Ученые всегда с особым интересом относились к подобным поразительным случаям, стараясь дать им научное объяснение. Узнав о случае с Сайто в Токио, югославский ученый Анжус решил воспроизвести это явление в экспериментальных условиях. Он поместил белых крыс в герметически закрытый стеклянный сосуд при низкой температуре. Быстрое увеличение концентрации углекислого газа, выделявшегося крысами при дыхании, способствовало такому же быстрому и глубокому охлаждению животных. В результате выяснилось, что крысы, которые в обычных условиях могут без опасности для жизни перенести охлаждение лишь до 15 — 16°С, при повышении концентрации углекислого газа переносят температуру до 1 — 2°С.
В других опытах было установлено, что понижение температуры тела способствует замедлению процесса обмена веществ и уменьшению потребности организма животных в кислороде. При температуре тела 28°С потребность в кислороде уменьшилась до 50% от нормально необходимого кислорода; при 24°С до 30%, а при 20°С до 15%. Кроме того, резко замедлялись сердечная деятельность, дыхание и кровообращение, благодаря чему жизнь организмов сохранялась при минимальном расходе запасов питательных веществ.
Но вернемся к случаям спасения замерзших людей. Обычно во всех случаях клинической смерти вследствие переохлаждения температура внутренних органов людей понижалась, как правило, до 26 — 24°С. Однако известны исключения из этого правила. Вот, например, одно из них.
В феврале 1951 г. в одну из больниц Чикаго привезли 23-летнюю негритянку, обнаруженную полураздетой в снегу. Она провела там 11 ч при колебаниях температуры воздуха от —18 до —26°С. Температура ее внутренних органов в момент поступления в больницу была 18°С. Современные хирурги редко решаются охлаждать человека до такой низкой температуры даже во время сложных операций, так как принято считать, что это предел, ниже которого могут наступить необратимые изменения в коре головного мозга. Но в описываемом случае врачей удивило то обстоятельство, что при таком сильном переохлаждении тела пострадавшая все еще дышала, хотя и редко (3—5 вздохов в минуту). Пульс тоже был очень замедлен (12 — 20 ударов в минуту) и нерегулярен (паузы между сердечными сокращениями достигали 8 с). Врачам удалось сохранить ей жизнь, но пришлось ампутировать ступни ног и пальцы на руках.
До недавнего времени ученые считали, что если утонувшего человека не вынести из воды в течение 5 — 6 мин, то он неизбежно погибнет в результате необратимых патологических изменений в коре головного мозга, вызванных острой кислородной недостаточностью. Однако оказалось, что в холодной воде это время может значительно продлиться. Так, например, в американском штате Мичиган зарегистрирован такой случай: 18-летний студент Брайан Канинхем провалился под лед замерзшего озера, и его извлекли оттуда лишь через 38 мин. Пострадавшего немедленно доставили в ближайшую больницу, где с помощью искусственного дыхания (он вдыхал чистый кислород) ему вернули жизнь. Безусловно, помогло и то обстоятельство, что тело юноши было охлаждено в ледяной воде.
Другой случай произошел с 5-летним мальчиком Вегардом Слетемуненом из города Лилестрема (Норвегия)— он провалился под лед замерзшей реки. Через 40 мин безжизненное тело ребенка вынесли на берег и начали делать искусственное дыхание и массаж сердца. Вскоре у мальчика появились признаки жизни, а через двое суток к нему вернулось сознание и он спросил: «А где мои очки?»
В периодической печати нередко появляются сенсационные сообщения об оживлении людей после продолжительного пребывания подо льдом или снегом. В это трудно поверить, но кратковременное переохлаждение человек все же способен перенести.
Все эти случаи уникальны, так как большинство попыток охладить до 0°С не впадающих в зимнюю спячку млекопитающих, как правило, заканчивались неудачей — после размораживания животные очень редко оживали.
Как можно объяснить все эти уникальные случаи оживления людей, замерзших или утонувших в ледяной воде и пробывших в этом состоянии более получаса после наступления смерти? Ведь ученые считали, что оживить человека можно только в том случае, если прошло не более 4 — 5 мин после прекращения всех жизненных функций организма.
В 1968 г. ответом на эти вопросы занялись специалисты из Института хирургии им. А. Вишневского в Москве во главе с доктором биологических наук А. С. Конниковым. До тех пор целенаправленные исследования молекулярных процессов, протекающих в тканях организма после наступления смерти, не проводились. Советские ученые поставили перед собой задачу изучить у высших организмов молекулярные механизмы и условия обратимости смерти. Известно, что после наступления смерти перестают функционировать целые системы, прежде всего из-за остановки кровообращения прекращается доставка необходимых материалов для процессов жизнедеятельности в органах и тканях. Ученые, прибегнув к искусственному кровообращению, продолжали поддерживать кровоснабжение в мертвом организме кроликов и таким образом обеспечивать ткани веществами, которые могли быть использованы для обмена веществ без поступления самого необходимого для жизни — кислорода. Советским ученым принадлежит открытие, свидетельствующее о том, что поступающие в мертвый организм метаболиты свободно проникают в клетки всех органов и преодолевают биологические преграды точно так же, как у живых здоровых животных. Но так или иначе через час после наступления смерти все процессы синтеза в органах и тканях приближаются к нулевому уровню. С другой стороны, исследователи установили, что через несколько часов после смерти в тканях печени, мозга, почек и других органов процессы распада биополимеров до низкомолекулярных соединений уже не наблюдались. Это дало им повод прийти к заключению, что распад белков и нуклеиновых кислот при гибели организма в условиях острой гипоксии (кислородной недостаточности) прекращается так же, как и их синтезирование, — наступало своеобразное состояние, названное исследователями метаболическим нулем. Это состояние, в сущности, известно — оно характерно для явления анабиоза и широко распространено в природе. У высших организмов обычно не бывает полного анабиоза — этому состоянию у них соответствует зимняя спячка, при которой процессы жизнедеятельности полностью не прекращаются, а лишь сильно замедляются. Состояние, подобное анабиозу, можно вызвать у высокоорганизованных животных искусственно, если понижать энергетический уровень в живой системе путем охлаждения. Если живого кролика охладить до температуры 10 — 20°С, то у него прекращаются биосинтетические процессы — как и после наступления смерти,— фактически наступает тот же самый «метаболический нуль», так как не наблюдается ни распад биополимеров, ни их синтезирование. Однако между этими двумя состояниями существует большая разница. При глубокой гипотермии «метаболический нуль» легко обратим. Анализ показал, что смерть сложного организма в условиях острой кислородной недостаточности приводит к двум видам изменений, протекающих на молекулярном уровне. Прежде всего в связи с прекращением доставки энергии для биологических систем прерывается круговорот белков и нуклеиновых кислот и тем самым выключаются физиологические функции организма как целостной системы, т. е. прекращается жизнедеятельность, но жизнеспособность все еще сохраняется, как и при глубокой гипотермии (при температуре 10 — 20°С). Эти изменения еще могут быть обратимы. Молекулярные изменения второго вида, проявляющиеся через несколько минут после смерти, уже необратимы. Ферменты теряют свои свойства биокатализаторов, что приводит к утрате жизнеспособности биологической системы. При гипотермии подобные изменения не наступают.
Исходя из этих соображений, ученые решили проверить, как повлияет холод на мертвый организм, что произойдет с подопытными кроликами, если их охладить до той же температуры 20°С после смерти? Опыты показали, что если через 1 ч или 1,5 ч начать переливание крови, обогащенной кислородом, и при этом медленно повышать температуру, в определенный момент кролики начинают оживать! Сначала начиналось сокращение сердца, через 1 ч, при температуре тела 26 — 30°С, возобновлялось и дыхание, а еще через какое-то время (в общем через 3 — 4 ч с момента наступления смерти) появлялись признаки восстановления высшей нервной деятельности. При исследовании обмена веществ у этих «воскресших» животных оказалось, что у них во всех органах восстанавливаются и биосинтез, и распад белков и нуклеиновых кислот, причем метаболизм восстанавливается одновременно с функциями всего организма, т. е. кролик оживал в полном смысле этого слова. Стало очевидным, что под воздействием холода белки в организме каким-то образом сохраняют (или приобретают снова) способность в ответ на возобновление поступления кислорода в клетки восстанавливать свою ферментативную активность. Следовательно, быстрое охлаждение сложного теплокровного организма после его смерти действительно дает возможность оживить его через значительно более продолжительное время, чем предполагалось до сих пор. В чем же состоит действие холода на ферменты?
Давно известно, что скорость некоторых химических реакций при понижении температуры на 10°С сокращается в 2 — 4 раза. Однако биохимические реакции, т. е. реакции, в которых в качестве катализаторов выступают ферменты, не всегда подчиняются этому закону. Известно, например, что при температуре выше 40°С активность большинства ферментов вследствие изменений в строении молекул понижается (тепловая денатурация). Оптимальная ферментативная активность у многих биокатализаторов появляется при более низких температурах, чем температура, необходимая для нормальной жизнедеятельности теплокровного организма. Экспериментальным путем удалось установить, что ферментные системы биосинтеза белков у подопытных собак после смерти активнее при температуре тела 24°С, чем при 38°С. Все это дало повод советским ученым сделать вывод, что у животного с постоянной температурой тела при понижении температуры тела ниже обычной параллельно с понижением общего уровня энергии в системе происходят изменения в пространственном строении ферментов, потенциально способствующие усилению ферментативных метаболических процессов. Судя по всему, именно подобные изменения происходят при охлаждении кроликов до температуры 20°С после их смерти. Можно предположить, что холод возвращает белкам трупа их способность быть ферментами — способность, утраченную ими после наступления смерти из-за нехватки кислорода. При возобновлении снабжения кислородом в условиях низких температур тела эта их способность восстанавливается, обмен веществ возобновляется, и происходит чудо — труп превращается в живого кролика. Эта гипотеза в последнее время получила известное экспериментальное подтверждение.
Таким образом, исследования советских ученых показали, что после наступления смерти можно, изменяя температуру тела, искусственно изменять пространственное строение белков-ферментов, возвращая им способность восстанавливать свои функции. Быстрое охлаждение после смерти, очевидно, во многих случаях может способствовать оживлению человека даже через продолжительное время после его смерти. Из проведенных опытов следует, что использование такого охлаждения продлевает сроки сохранения потенциальной жизнеспособности у высокоразвитого животного до полутора часов.
Но в то время, как советские ученые придерживаются мнения, что необходимо дальнейшее изучение открытых ими молекулярных механизмов, что позволило бы еще глубже раскрыть закономерности смерти и оживления сложных биологических систем, некоторые находчивые ученые на западе буквально спекулируют на достижениях науки. Они шумно рекламируют тезис о бессмертии. В сущности, о чем же идет речь? Известно, что медицина все еще не в состоянии справиться с многими болезнями, при которых смертельный исход неизбежен. Но медицинская наука, вступившая в период бурного развития, может в будущем открыть методы лечения всех болезней. Если пациент непосредственно после смерти будет заморожен в герметически закрытой камере и сохранен до тех времен, когда эти открытия будут сделаны, то, по мнению этих ученых, есть возможность вернуть его к жизни.
Эта идея особенно нашумела почти 20 лет назад, когда стало известно, что специалист в области физиологии профессор Джеймс Бедфорд из Лос-Анджелеса, умирая в возрасте 73 лет, завещал, чтобы его тело привели в состояние анабиоза. В тот момент, когда была констатирована смерть, группа ученых приступила к замораживанию тела профессора, чтобы «воскресить» его тогда, когда медицина станет всесильной. Предварительно в кровь ввели вещество, препятствующее ее свертыванию. После этого кровь удалили и заменили ее искусственной плазмой, содержащей необходимые вещества. Работу остановившегося сердца взял на себя аппарат для искусственного кровообращения. Одновременно с этим тело заморозили с помощью сухого льда. Через несколько дней оно было перенесено в криокапсулу, похожую на огромный термос, заполненный жидким азотом (—196°С).
После опыта, проведенного над профессором Бедфордом, в западных странах развернулась шумная кампания за «бессмертие». Были созданы общества, взявшие на себя «обязательства» обеспечить «вечную жизнь». Многие миллионеры записались в эти общества и заплатили вступительный взнос, который составлял «всего лишь» 10 тыс. долларов! Дальнейшие дополнительные расходы связывались с приобретением криокапсулы, жидкого азота, с оплатой персонала и, разумеется... с процессом воскрешения. Одним из тех, кто пожелал воспользоваться подобным «благом», стал известный греческий миллиардер Аристотель Онассис, распорядившийся подвергнуть криоконсервации труп своего 24-летнего сына Александра, которому предстояло сменить отца у кормила одной из самых крупных в мире финансовых монополий. Известно, что Александр — опытный пилот, налетавший более тысячи часов,— разбился на своем двухмоторном самолете на афинском аэродроме. И все же Онассис оплатил требуемую сумму, чтобы «заморозить» труп своего сына. В 1973 г. стало известно, что сам Аристотель Онассис и тогдашняя его жена Жаклин (вдова президента США Джона Кеннеди) за «приличную» сумму заключили договор с одной фирмой, обязавшейся после того, как наступит их клиническая смерть, подвергнуть их тела криоконсервации.
С такой же надеждой в США терпеливо ждут своего «воскрешения» уже десятки скончавшихся миллионеров. В американском городе Формингдейл с 1972 г. функционирует настоящая «клиника для мертвецов», которой руководит некто Кертис Хендерсон. Все пациенты, находящиеся в герметически закрытых и глубокозамороженных хранилищах, умирали с надеждой, что когда-нибудь они снова вернутся к жизни. В этой клинике работают по методу доктора Этингера — профессора Венского университета. По его мнению, «ныне человек может воскреснуть, физически воскреснуть после смерти!». Методика венского профессора состоит в следующем: после смерти пациента у него удаляют всю кровь и затем вводят в его кровеносные сосуды специальный раствор глицерина. Тело пациента заворачивают в станиоль и закрывают в сосуд с сухим льдом, поддерживающим температуру —79°С, который помещают в герметически закрытый ковчег со стеклянным колпаком, названный Этингером спальным холодильником, содержащий жидкий азот (—196°С). Этот азот периодически заменяют, что позволяет сохранять труп в течение неопределенно долгого времени — до тех пор, пока медицина не будет в состоянии излечить болезнь, приведшую пациента к смерти.
По мнению президента другой калифорнийской фирмы «Транстайм», при замораживании мертвецов «надо исходить из того факта, что медицина и наука быстро развиваются и через несколько десятилетий или столетий станут излечимыми те болезни, от которых сегодня люди умирают. Необходимо переждать это время». И специалисты фирмы также замораживают умерших в специальных контейнерах с жидким азотом, который сохраняет трупы при температуре — 196°С.
Разумеется, существуют и другие методики добровольного замораживания умирающих людей, лелеявших надежду на последующее «воскрешение». Например, американский профессор Поль Стал обеспечивает своим пациентам пребывание в холодильниках-цилиндрах, куда умирающего можно поместить еще до наступления клинической смерти.
Есть ли основания считать, что подобного рода надежды осуществятся?
На этот вопрос многие ученые отвечают отрицательно. Так, например, нейрофизиолог Питер Гауэрс считает, что основные клетки человеческого мозга начинают дегенерировать сразу же после наступления клинической смерти из-за отсутствия кислорода. Всего лишь через час они погибают окончательно. По его мнению, «похоронная наука», обещающая сохранение клеток организма человека живыми при необычайно низких температурах до бесконечности, — это прежде всего грандиозная финансовая афера, торговая операция без какого бы то ни было теоретического и экспериментального основания».
Того же мнения придерживается и доктор Дэвид Робинсон, работающий на кафедре криобиологии при Джорджтаунском университете. Он полагает, что «успешная криоконсервация всего организма человека может быть осуществлена лишь тогда, когда удастся успешно сохранять при низких температурах все отдельные органы человека, как, например, мозг, да еще при том не нарушить память или индивидуальность пациента. Тогда глагол «замораживать» приобретет совершенно новое значение».
С ними солидарен и канадский врач Эдмунд Декорм: «Замораживание может замедлить некоторые биологические процессы, но не выключить их совсем. Какой бы ни была степень замораживания, в мертвом теле неизбежно будет продолжаться распад молекул. При температурах, которые теперь используют, в организме наступают такие перемены, которые через 4 — 5 ч становятся уже необратимыми».
Член-корреспондент АМН СССР В. А. Неговский, один из самых известных в мире патофизиологов, утверждал: «Техника еще не в состоянии обеспечить достаточно низкие температуры, которые позволили бы избежать распада нервных клеток и других тканей. Я знаю лишь один подобный случай со счастливым концом — это случай со спящей красавицей. От столетнего сна ее пробудил поцелуй. Это тоже способ реанимации, да к тому же еще и приятный».
Но несмотря на все эти высказывания, не будем заядлыми пессимистами и не станем забывать, что в XX в. один из пионеров новой биологии — советский ученый Метальников — высказал свой знаменитый парадокс: «Если есть что-либо, что наилучшим образом характеризует живой организм, так это бессмертие!» Сегодня впервые в истории биологическое бессмертие бросает вызов времени...

Что такое летаргический сон у человека?

Еще в начале книги, касаясь вопросов терминологии, мы указали, что летаргический сон — это чисто медицинский термин, обозначающий болезненно сонное состояние у человека, которое не поддается насильственному прекращению. Однако недостаточно информированные люди зачастую ошибочно используют понятия «летаргия» и «летаргический сон» как синонимы зимней спячки или анабиоза у животных. Поэтому следует уточнить — что же, в сущности, представляет собой летаргия с точки зрения современной науки?
Само слово «летаргия» происходит от греческого слова lethargia, что в переводе означает глубокий сон, бессознательное состояние. В медицинской практике под летаргическим сном подразумевают болезненное состояние человека с более или менее выраженными ослабленными проявлениями жизни, сопровождающееся неподвижностью, значительным понижением обмена веществ и отсутствием реакций на различные раздражения.
Глубина летаргического сна может быть различной. При легкой степени летаргии наблюдается неподвижность, расслабление мускулатуры, равномерное дыхание, иногда дрожь в глазных веках и движение глазных яблок. При легкой форме все же сохраняется возможность принимать пищу. При тяжелых, редко встречающихся формах летаргии наблюдается настоящая картина мнимой смерти. Кожа становится холодной и бледной, реакция зрачков отсутствует, дыхание и пульс почти не прослушиваются, и даже сильные раздражители не вызывают никаких реакций. Интересно, что очень часто сознание и возможность воспринимать впечатления при летаргии частично сохраняются. Приступы летаргического сна возникают внезапно и также внезапно прекращаются. Иногда в начале и в конце сна заметны глотательные движения. Летаргический сон может длиться от нескольких минут или часов до нескольких дней и даже недель, а иногда и более продолжительное время.
При летаргическом сне в отличие от истинной смерти сохраняется постоянная температура тела и нервно-мышечная возбудимость при воздействии электрическим током. Летаргия чаще всего возникает в виде самостоятельных приступов или в непосредственной связи с истерическим состоянием. С помощью гипноза можно вызвать состояние, полностью сходное с внезапным приступом летаргии. Особенно легко добиться этого у людей, склонных к истерии. Истерические припадки летаргического сна объясняются распространением торможения в коре головного мозга и близко расположенных подкорковых центрах. Людям, страдающим истерическими приступами, даже самые обычные в жизни раздражения кажутся сверхмаксимальными, вызывают возбуждение, что влечет за собой распространение торможения и возникновение различных форм гипнотического состояния.
Медики в настоящее время считают, что термин «летаргический сон» — это сборное понятие, включающее в себя разнообразные болезненные сонные состояния. Так, например, установлено, что глубокий и продолжительный сон может быть вызван тяжелой психической травмой. Каков же механизм этого сна? Еще в прошлом известные ученые Дарвин, Мечников, Кречмар и другие исследователи пытались найти ему объяснение. Психогенный летаргический сон, по мнению немецкого ученого Кречмара, это «мнимая смерть», реакция самозащиты, унаследованная от животных и переданная последующим поколениям их первобытными предками. Организм человека словно бы перестает функционировать, замирает, чтобы пережить опасность и остаться невредимым. Подобные защитные реакции иногда проявляются и в виде психогенных параличей, онемения, глухоты, потери голоса и пр. В крайне редких случаях древние механизмы самозащиты воскресают при погружении в глубокий предохранительный сон. Подобные случаи болезненного (патологического) прекращения жизнедеятельности обычно кратковременны (редко более 3 — 4 дней) и постепенно проходят, особенно при правильном лечении. Такой сон возникает обычно у чрезмерно эмоциональных людей, поддающихся внушению. В таких случаях сон проходит бесследно. Интересно, что психогенный летаргический сон относительно часто упоминается врачами прошлых веков. В наше время подобные случаи крайне редки.
Другое происхождение и другую клиническую картину имеет летаргический сон, возникший при ограниченных заболеваниях мозга. В начале XX в. было описано, например, своеобразное воспаление мозгового вещества, вызванное вирусом. Его описал венский врач Константин фон Экономо, поэтому само заболевание было названо экономовой болезнью. Кроме всех признаков энцефалита (воспаления мозга), для этой болезни характерна и сонливость. Прогнозы относительно того, как будет протекать экономовый энцефалит, различны. Успехи современной медицины теперь позволяют воздействовать на это заболевание с большим эффектом, чем прежде.
Сходные формы продолжительной сонливости (тоже относящиеся к летаргическим состояниям) встречаются и при других видах энцефалитов, которые являются следствием тяжелых травм головы, сотрясений мозга и других повреждений. Летаргия может наступить и в результате общего истощения, анемии, после тяжелых родов.
В 1880 г. французский врач Желино описал одну странную болезнь, при которой возникала неожиданная потребность заснуть. Эта потребность была такой сильной, что больной не мог ей сопротивляться и засыпал глубоким сном. Приступы болезни всегда начинались днем и продолжались различное время, но обычно не более 4 — 5 ч. Это болезненное, нечасто встречающееся состояние назвали нарколепсией. Ныне установлено, что это, в сущности, не самостоятельное заболевание. В таких случаях врачи стараются лечить не нарколепсию, а ту болезнь, одной из проявлений которой она является.
Особенная форма летаргии отмечена при кататонии — специфическом расстройстве, встречающемся при шизофрении, органических нарушениях головного мозга и при некоторых других нервно-психических заболеваниях. Кататония впервые описана более века тому назад немецким ученым К. Л. Калбаумом, который отметил, что эта болезнь проявляется в нарушении мышечного тонуса, реакции на внешние раздражители, изменениях в сознании и мышлении. Больные тяжелой формой кататонии часто производят впечатление спящих глубоким сном. Это всего лишь одно из проявлений общего поражения центральной нервной системы. Происхождение кататонии все еще полностью не выяснено. Многие годы посвятил изучению кататонии великий русский физиолог академик И. П. Павлов. Его внимание привлекла судьба 34-летиего Ивана Кузьмича Качалкина, впавшего в кататоническое состояние. Больной не двигался, не разговаривал, не реагировал на внешние раздражители, не подавал признаков жизни, и его приходилось кормить с помощью зонда. Это продолжалось почти 25 лет. Проснувшись незадолго до своей смерти, И. К. Качалкин рассказал о том, что слышал и видел за все эти годы. Судя по его словам, он все воспринимал, но был бессилен реагировать на окружающую его действительность. Он умер в сентябре 1918 г. от сердечной недостаточности. Больные, подобные Качалкину, встречаются нечасто. Обычно в кататоническом состоянии пациенты пребывают значительно меньший срок, особенно теперь, когда современная медицина в состоянии лечить это расстройство. Любопытно, что больные кататонией нередко приходят в сознание сами по себе, без всякого лечения. Это иногда совпадает с сильным психическим потрясением, с явной угрозой их жизни и с подобными воздействиями. Советский ученый М. Буянов пишет, что особенно часто подобные случаи самоизлечения встречались в годы второй мировой войны в психиатрических больницах, подвергшихся артиллерийскому обстрелу, когда по тем или иным причинам медицинский персонал отсутствовал. Пациенты, оставшиеся без надзора и помощи, просыпались и начинали сами себя обслуживать, разговаривать, двигаться. Некоторые из них снова впадали в состояние кататонии сразу же после того, как устанавливалось относительное спокойствие и возобновлялось медицинское обслуживание.
Врачи-специалисты теперь предполагают, что описанные в прошлом в научной и научно-популярной литературе случаи летаргического сна чаще всего были не чем иным, как кататонией.
В далекие времена, когда медицинские познания были скудными и наука была не в состоянии объяснить подобные явления, рождались многочисленные легенды о несчастных людях, засыпавших по неизвестным причинам глубоким безжизненным сном. Считая их умершими, их, бывало, хоронили. Особенно много таких легенд распространялось до середины прошлого века. Многие люди приходили в ужас при мысли, что и с ними может произойти нечто подобное. В журнале «Наука и жизнь» советский врач М. Буянов писал, что такие опасения высказывали великие русские писатели Ф. М. Достоевский и Н. В. Гоголь. Эти гениальные люди неоднократно оговаривали, чтобы их не похоронили заживо, и просили своих близких не торопиться с похоронами, пока не убедятся, что они не впали в летаргический сон. По словам доктора М. Буянова, сохранилась легенда, что когда через много лет выкопали гроб с останками Н. В. Гоголя, то обнаружили, что он лежит не на спине, а на боку...
Современная медицина во избежание ошибок подобного рода предусматривает полное врачебное освидетельствование умерших людей, причем обязательная аутопсия (вскрытие) делается через 12 часов после наступления смерти.

Применяется ли в медицине искусственное охлаждение?

Идея замораживания организмов с постоянной температурой тела (животных и людей) с целью добиться полной нечувствительности перед последующим хирургическим вмешательством не нова. Еще в 1862 г. А. О. Вальтер установил, что кроликов можно лишать чувствительности, понижая температуру тела до 20°С. Позже, в 1902 г., Симпсон доказал возможность охлаждения тела высокоразвитых организмов (обезьян) до 25°С при комбинации с эфирным наркозом.
Начались и первые опыты по использованию холода при хирургических операциях на человеке. Искусственное замораживание было названо гипотермией (от греч. слова hypo — под, ниже, и thermos — тепло).
Впервые в мире гипотермию, т. е. искусственное охлаждение организма человека с лечебной целью, использовали американские ученые Темил Фей и Лоуренс Смит в 1940 г. Ученые решили с .помощью гипотермии лечить людей, заболевших раком. Они заметили, что опухоли чаще образуются в тех органах и частях человеческого тела, где сравнительно более высокая температура. Отдельные опыты показали, что локальное охлаждение раковой ткани в известной степени задерживает ее рост и ведет к общему улучшению состояния организма. Это стимулировало попытки Фея и Смита осуществить общее охлаждение всего тела больного раком. Для этой цели они разработали довольно сложную и не совсем безопасную методику. Больного сначала усыпляли, применив наркоз, а затем охлаждали в ванне при температуре воды —4°С (с плавающими в воде кусками льда). Охладив тело пациента до температуры 28—29°С, они заворачивали его в одеяло и для поддержания пониженной температуры тела обкладывали его резиновыми мешочками со льдом. Таким образом пациенты впадали в состояние искусственной гибернации: резко падал пульс, замедлялось дыхание, переставали функционировать почки и сильно понижался обмен веществ. При одном из опытов температура тела больного упала даже до 27,7°С. Одновременно с этим в вену вводили лекарственные препараты (барбитураты), чтобы блокировать центр терморегуляции, расположенной в гипоталамусе. Этот метод позволил врачам поддерживать состояние умеренной общей гипотермии в течение 2 недель, а иногда и больше, но с интервалами. Пациент находился на искусственном питании. Для выведения из этого состояния (т. е. пробуждения) применялся продолжительный массаж и больному давали теплый кофе. После возвращения в нормальное состояние пациенты не могли ничего вспомнить и не испытывали никаких неприятных ощущений.
Несмотря на то что Фей и Смит не смогли вылечить пациентов, больных раком, с биологической точки зрения особенный интерес представляет тот факт, что стало возможным привести человека в состояние гибернации в течение 2 недель, причем температура тела понижалась до 27,7°С и значительно понизились все проявления жизни (пульс, дыхание, обмен веществ).
Методикой Фея и Смита, при помощи которой вызывалось искусственное охлаждение человека, впоследствии воспользовались хирурги. В 1950 г. американский хирург Мак Куистон использовал гипотермию при лечении больных с врожденными пороками сердца, протекающими с цианозом. Одновременно другой американский хирург доктор Бигелоу и его сотрудники с успехом применили методику Фея и Смита при сложных операциях на сердце.
Известно, что у детей встречаются различные врожденные пороки сердца. Все они тяжело отражаются на кровообращении, и дети растут больными и физически неполноценными. Эти дефекты сердца можно устранить только хирургическим путем. Но долгое время это было неосуществимо по двум причинам: во-первых, хирурги боялись оперировать органы, находящиеся в грудной полости, опасаясь внести туда инфекцию, и во-вторых, чтобы «открыть» сердце, необходимо выключить кровообращение. Но как продлить жизнь клеток головного мозга? Известно, что если кровь не снабжает их кислородом, то они сохраняют жизнеспособность всего 3 — 4 мин, а за такой короткий срок сложная операция на сердце невозможна. Первую причину, вызывавшую опасения хирургов (внести инфекцию), удалось преодолеть после того, как были открыты антибиотики и началось их широкое применение. Для устранения второй причины врачи решили воспользоваться гипотермией, благодаря которой выносливость нервных клеток значительно повышается.
При этом методика охлаждения человека уже была разработана Феем и Смитом. Сначала ученые экспериментировали на подопытных собаках и лишь после этого приступили к хирургическому вмешательству на людях. Доктор Бигелоу и его сотрудники охлаждали тело пациента до температуры 28 — 29°С, затем вскрывали грудную полость, изолировали крупные кровеносные сосуды, идущие к сердцу и выходящие из него, таким образом выключая кровообращение. Обнаружилось, что кровообращение не должно прерываться более чем на 7 — 8 мин. Но этого времени для опытного хирурга достаточно, чтобы вскрыть полость сердца, оперативным путем устранить дефект в сердце и зашить рану, после чего снова возобновить кровообращение. Первая такая операция была проведена в начале 50-х годов. С тех пор во всем мире начали широко оперировать на «сухом», т. е. свободном от крови, сердце.
Однако трудоемкость охлаждения и согревания приводила к тому, что на каждого пациента уходило 8 — 9 ч, что делало труд хирурга малопроизводительным. Кроме того, для многих операций 7 — 8 мин было явно недостаточно. Это обстоятельство привело к необходимости создать какие-то новые условия и методы искусственного кровообращения. При продолжительных оперативных вмешательствах на сердце, когда нужно, например, заменить сердечные клапаны или устранить сложный врожденный порок, продолжительность операции вынуждала сочетать искусственное кровообращение с гипотермией. Но при искусственном кровообращении, когда операция на сердце продолжается более длительное время (примерно 20 — 30 мин), этот метод оказывался непригодным, так как требовалось большое количество ценной донорской крови. Кроме того, полная замена крови больного кровью многих доноров, пусть даже совместимой, отрицательно сказывалась на организме, и после операции больной долго оставался в тяжелом состоянии. Вот почему форсировались и углублялись опыты по использованию гипотермии без искусственного кровообращения и в конце концов они увенчались успехом. Было установлено, что под действием холода прежде всего понижается температура крови, циркулирующей под поверхностью кожи человека. Охлажденная кровь циркулирует по всему телу, в.том числе и в голове, охлаждая головной мозг.
Таким образом, температура тела всегда на 2 — 3°С ниже температуры мозга. Если тело человека можно, не опасаясь последствий, охладить до 29 — 30°С, то головной мозг в этот момент будет иметь температуру 31 — 33°С, а этого не хватает для его защиты от кислородной недостаточности. Но если голову охлаждать более 7 — 8 мин, то возникнет противоположная картина — сначала понизится температура головного мозга, а уже затем — циркулирующей в нем крови; значит, температура мозга станет на несколько градусов ниже, что даст возможность довести перерыв в кровообращении до 30 мин. Идея казалась весьма перспективной, но выяснилось, что если довольно легко охлаждать мозг мелких животных (мышей, крыс, кроликов, кошек и др.), то почти невозможно это проделать на собаках, обезьянах, а тем более на людях. Даже если поместить голову в сосуд с температурой воздуха —20°С или в холодную воду при температуре —4°С, все равно не произойдет охлаждения головного мозга, а постепенно будет охлаждаться весь организм.
Эту задачу удалось разрешить коллективу советских ученых во главе с профессором В. А. Буковым из лаборатории по пересадке органов и тканей. Исследователи проследили за рядом фактов из живой природы. Они задались вопросом: почему в Ленинграде при температуре воздуха —5°С, но при сильном ветре лицо человека может замерзнуть быстрее, чем при —40°С в безветренную погоду, например, в Иркутске? Оказалось, что все дело в быстрой смене воздуха. Исходя из этого принципа, ученые создали первоначально опытные, а затем и клинические гипотермические аппараты, в которых голову поливали струями воды, охлажденной до 1°С (аппарат «Холод 2ф» и «Флюидо краниотерм», где охлаждение осуществлялось с помощью сильной воздушной струи). Эти аппараты позволяют понизить температуру головного мозга у подопытных собак до 24 — 25°С. Такой же результат получен в тех случаях, когда они применялись к людям, причем важно отметить, что температура тела сохраняется в безопасных границах от 30° до 31°С. Созданные советскими учеными гипотермические аппараты позволяют проводить все сложные операции на сердце, для которых необходимо не более 30 мин. Эти аппараты пользуются большой популярностью во многих странах.
Практически операции, при которых используется гипотермия, проводятся следующим образом: больного усыпляют на операционном столе. На его голову надевают специальный шлем и сразу же начинают ее охлаждать. Хирург вскрывает грудную полость, подводят лигатуру под крупные кровеносные сосуды сердца, чтобы изолировать их от сердца. В это время температура головного мозга успевает понизиться до нужного уровня. Когда кровообращение временно приостановлено, искусственное дыхание тоже становится ненужным. После этого врачи приступают к вскрытию сердца и осуществляется сама операция. Как только стенки сердца зашьют, с кровеносных сосудов снимают лигатуру, сердце возобновляет свою работу, тогда начинают согревать организм тем же аппаратом, но при этом воздействуют на голову температурой +40°С.
Использование гипотермических аппаратов позволяет проводить безопасные операции на сердце, длящиеся 20 — 30 мин. Благодаря тому что при этом методе нет необходимости заменять кровь больного, процесс выздоровления протекает без осложнений (29). Уже на 8 — 10-й день пациенты начинают ходить, и вскоре их выписывают из больницы. Разумеется, при более продолжительных операциях хирурги и теперь сочетают гипотермию с искусственным кровообращением.
В 1954 г. советский хирург В. Шамов первым провел весьма успешно сложную операцию на брюшной полости, применив способ гипотермии.
Что же касается искусственного охлаждения людей, то рекорд в этой области принадлежит хирургам Ниази и Люису, которые в 1958 г. за 1 ч охладили под наркозом больную (в возрасте 51 года), доведя температуру ее тела до 9°С.
Установлено, что максимальная продолжительность остановки сердечной деятельности для организма человека во время искусственного охлаждения составляет 77 мин, а для собаки — 180 мин.
В зависимости от степени понижения температуры тела при гипотермии резко снижается и обмен веществ в организме, а в связи с этим уменьшается потребность тканей в кислороде. По утверждению Бигелоу и его сотрудников, при гипотермии, которая проводится на фоне блокирования терморегулирующих механизмов (с помощью фармакологических средств), потребность в кислороде при температуре тела 20°С падает в среднем до 15% исходной величины, а при температуре тела 25°С — до 35%. Беринг и его сотрудники установили, что при температуре тела 27°С потребление кислорода в тканях головного мозга понижается от 2,5 — 4,7 (норма) до 0,3 — 1 мл на 100 г в минуту.
Потребление кислорода сердечной мышцей понижается в меньшей степени, чем головным мозгом и другими тканями, — в среднем на 50% по сравнению с нормальными величинами. В связи с резким снижением потребности тканей организма в кислороде повышается его устойчивость к различным формам острой кислородной недостаточности.
В 1955 г. исследования Е. В. Гублера показали, что при экспериментальной гипотермии у собак при понижении температуры тела до 25—28°С их устойчивость к кислородному голоданию повышается в среднем в 3 раза по сравнению с контрольными собаками с нормальной температурой тела. Установлено, что допустимый предел выключения сердца из системы кровообращения при гипотермии при температуре 25 — 28°С увеличивается с 3 — 5 мин (норма) до 15 — 20 мин, а период наступления клинической смерти продлевается до 30 — 40 мин. Все эти данные доказывают резкое повышение устойчивости тканей организма, в частности головного мозга, к кислородной недостаточности. В соответствии с понижением температуры тела уменьшается число сердечных сокращений, понижается артериальное давление, уменьшается ударный объем сердца. Артериальное давление при температуре тела 20°С уменьшается в среднем на 15 — 20% исходной величины. Особенно резкое понижение артериального давления и уменьшение частоты сокращений сердца наступают при понижении температуры тела ниже 25 — 26°С. При температуре тела до 25°С ударный объем сердца в среднем составляет 60% нормы. Время для свертывания крови при гипотермии увеличивается, а следовательно, возрастает продолжительность кровотечений. Понижение температуры тела до 29 — 30°С сопровождается сначала увеличением, а затем торможением электрической активности головного мозга. Согласно данным Бенуа и его сотрудников, электрическая активность коры головного мозга сохраняется при понижении температуры тела до 25°С. Патофизиологические и биохимические данные дают возможность сделать заключение, что при гипотермии повышается устойчивость организма к различного рода травмам, в частности к операционным.
Использование гипотермии в клинической практике зависит от правильного проведения анестезии (введения наркоза). Независимо от применяемых наркотических и нейроплегических веществ при применении гипотермии анестезиолог должен проводить охлаждение на фоне достаточно глубокой блокады терморегулирующих механизмов. В противном случае вместо ожидаемого понижения обмена веществ и повышения устойчивости организма к травмам наступит повышение обмена веществ, да и само по себе охлаждение окажется тяжелой травмой. Но до сих пор нет единого мнения о выборе наркозов при гипотермии (например, Суан, Куприянов, Вишневский использовали эфир, а Мак Куистон — циклопропан).
За последние годы сверхнизкие температуры быстро вошли в медицинскую практику. Возник новый раздел, заимствованный из криобиологии, получивший название «криомедицина». Попытки использовать холод при работе с хирургическими инструментами делались еще в 1899 г., однако только в последнее время инженеры разработали надежные и универсальные криохирургические инструменты.
В Советском Союзе исследовательская работа по криомедицине в обширном объеме давно ведется в Институте проблем криобиологии и криомедицины Академии наук Украины. Под руководством профессора Николая Пушкаря разработан метод лечения ожогов и гнойных ран при помощи криовоздействия. Известно, что ныне чаще всего больных лечат антибиотиками, но некоторые микроорганизмы привыкают к ним. Когда же на пораженную ткань воздействуют низкими температурами, то все патогенные микроорганизмы погибают. При обработке раны (например, путем орошения ее жидким газом с низкой температурой) происходит криоразрушение ткани. Однако это приносит пользу, так как разрушается только больная ткань. Образуется мертвая зона, защищающую здоровую ткань — ту ткань, которая не поражена ни ожогом, ни микроорганизмами. В таком случае уже можно говорить о криозащите. В результате криовоздействия изменяется и характер заживления раны — ее регенерация. Приблизительно в 2 раза уменьшается глубина омертвевшей ткани. При ожогах обычно возникает токсикоз, так как обмен веществ в ткани нарушен. При воздействии низких температур токсикоз бывает выражен в значительно меньшей степени. Не образуются и грубые шрамы. При обработке холодом рана становится чистой, достаточно только закрыть пораженный участок и сделать пересадку кожи. Однако работы советских ученых все еще находятся на стадии опытов, которые нуждаются в последующих проверках в клинических условиях.
Советские ученые добились больших успехов и в области криохирургии. Прежде всего криохирургическая операция, при которой вместо скальпеля используют инструмент, например, иглу, постоянно охлаждаемую до температуры жидкого азота (—196°С), фактически проходит безболезненно, и можно обойтись без наркоза. С другой стороны, нет необходимости в тщательно подготовленной операционной, можно оперировать в амбулаторных условиях, а если возникает необходимость — даже и в полевых условиях.
Огромный опыт работы с новыми криохирургическими инструментами накоплен в Московском научно-исследовательском институте глазных болезней им. Гельмгольца. Научно-технический прогресс с полной силой заявил о себе в области офтальмологии. Вот уже несколько лет в этом институте оперируют с помощью криогенных аппаратов, постепенно вытесняющих традиционные инструменты хирургов-офтальмологов. Ученые института разработали оригинальный метод удаления инородных тел из глаза с помощью криогенных аппаратов, названных криоэстракторами.
Они оказались незаменимыми в тех случаях, когда в глаз попадало инородное тело, не обладающее магнитными свойствами. До сих пор хирурги успешно удаляли «пылинки» из стали с помощью специальных магнитов. Но как удалить, например, крохотный осколочек стекла? В таких случаях на помощь приходит холод и криогенные аппараты, заменяющие пинцет. Рабочая часть криоэкстрактора представляет собой небольшой медный стержень, обернутый станиолем. В пространство между станиолем и стержнем подают жидкую углекислоту. Испаряясь, она понижает температуру инструмента; этим стержнем, охлажденным до температуры от —55 до —60°С, с максимальной осторожностью прикасаются к ткани глаза, где «засел» кусочек опасного инородного тела. Он приклеивается к криоэкстрактору, после чего хирург без особых затруднений удаляет его из глаза.
Результаты клинических исследований показали исключительно высокую эффективность работы с криогенными аппаратами. В отличие от обычных аппаратов криогенные, благодаря тому что капилляры заморожены, не вызывают кровотечений в глазном яблоке. С помощью криоэкстрактора можно удалять инородные тела не только с поверхности, но и из глубины глаза, можно лечить заболевания роговицы и оперировать катаракту. Этот метод лечения сокращает время пребывания больных в лечебных заведениях: их можно выписывать на 5 — 6-й день после операции.
Советским ученым принадлежит честь разработки не только сложных криоинструментов. Например, криоскальпель создан для одноразового использования, по величине он не больше авторучки и назван «Криостилет 2001». Он легок, надежен, удобен для пользования и не требует никаких забот. Криостилет состоит из корпуса, из специальной пластмассы, теплоизолятора, баллончика, наполняемого охлаждающей жидкостью, и металлической иглы-наконечника. Когда в баллончик наливают охлаждающую жидкость, она охлаждает наконечник до определенной температуры, причем не сразу, а через 10 с после того, как нальют жидкость. Этого времени достаточно, чтобы хирург успел ввести наконечник инструмента в оперируемое поле, не опасаясь, что низкая температура повредит окружающую ткань глаза. Добавим, что и сам корпус криостилета надежно изолирует ткань от воздействия холода.
Сотрудники Всесоюзного научно-исследовательского и экспериментального института медицинской техники совместно с врачами из клиники болезней уха, горла, носа при Центральном институте усовершенствования врачей под руководством профессора И. Потапова создали оригинальный криоаппликатор и разработали методику бескровного разрушения миндалин под воздействием сверхнизких температур. Этот метод незаменим для пациентов, страдающих хроническим тонзиллитом, у которых имеется также хроническое воспаление печени или заболевание кроветворных органов. При таких случаях не могут быть применены традиционные методы удаления миндалин, так как при малейшей царапинке кровь долгое время не свертывается и трудно остановить кровотечение. В криоаппликаторе по тонкой трубочке, которая не толще авторучки, к наконечнику стекает жидкий азот (—196°С). Достаточно слегка прикоснуться охлажденным наконечником к больной миндалине, и она начинает быстро замораживаться. Через две недели некротизированная ткань безболезненно отторгается. Чтобы как можно глубже разрушить миндалины, рекомендуется эту процедуру повторить. Разумеется, прежде чем применить этот аппарат в клинике на людях, профессор П. Рудня проделал сотни опытов на животных, замораживая им миндалины. И только после того, как было доказано преимущество нового метода, его безопасность, бескровность и незначительная травматичность, врачи решились применить его в клинических условиях. Криогенный метод воздействия на миндалины уже применяется во многих клиниках. Операции с использованием холода называют операциями по выбору, т. е. холоду отдается предпочтение в тех случаях, когда обычная хирургическая операция больному противопоказана. Профессор И. Потапов и его сотрудники с помощью холода излечили уже сотни больных, страдавших хроническим тонзиллитом. В клинику приезжают на обучение многие советские специалисты, а также хирурги из других стран. Метод криогенного воздействия нашел применение и при лечении других заболеваний, например, хронического насморка, фарингитов, опухолей и др.
Криогенный метод, хотя и с некоторым опозданием, теперь уверенно утвердился в оториноларингологии, а после этого его с успехом применили дерматологи, нейрохирурги, офтальмологи, гинекологи, урологи и специалисты из других областей медицины (30).
В ГДР доцент Матхоуз и сотрудники Медицинской академии в Дрездене разработали аппаратуру для операций глаза и опухолей с помощью глубокого замораживания тканей. Это зонды, острые стержни которых охлаждаются жидким азотом до температуры —196°С. Работа с такими аппаратами проходит почти безболезненно для пациента, так как холод действует обезболивающе. Клетки, которые иногда бывают повреждены зондами, заменяются самим организмом или отторгаются от него.
Криохирургия сегодня находит применение и при сложных операциях мозга. Ей подвластны и операции по удалению опухолей в носовой полости.
В современной медицине сейчас успешно применяется в технике низких температур томограф с ядерным магнитным резонансом. Он напоминает огромный термос. В него помещают пациента, тело которого обследуется с особенной тщательностью.
Совершенно очевидно, что благодаря возникновению новой отрасли биологической науки криобиологии, объектом которой является жизнь при низких температурах, раскрываются блестящие перспективы и перед ее ответвлением — криомедициной, использующей методы гипотермии и криохирургии. И все это делается во имя самого ценного для человек — здоровья и продления жизни.

Могут ли йоги впадать в анабиоз?

Известно, что йогизм — одно из самых древних культурных наследий Индии — возник в IV—II вв. до н. э. Упоминания о нем встречаются в древних веддах (молитвенниках и книгах песнопений ранних индоарийцев). Все формы йоги и его учения ставят себе целью мобилизовать «скрытую, потенциальную силу тела», чтобы слиться с «всемирной мощью». Доказано, что применяемая хата-йогой техника — удерживание тела в определенных позах и контроль за дыханием — может привести человека к полному самоовладению некоторыми автономными функциями организма.
«Йога» на санскритском языке означает единство, связь. В индуистском религиозном смысле этого слова имеется в виду установление связи, слияние индивидуальной души человека, которую считают «искрой» «всемирной души» — со вселенским духом. Наиболее полно это слияние осуществляется в состоянии, называемом «самадхи», которого тренированные йоги добиваются, прибегая к древней индийской технике мысленного самовнушения. По мнению индусов, «дух утопает в глубокой мысли, а тело — в глубоком сне». Индусы верят, что в подобном состоянии дух, находящийся в теле, полностью соединяется с духом вселенной.
Историки предполагают, что первые йоги появились где-то в высокогорьях Тибета и на склонах Гималаев. Для высокогорного климата характерна нехватка кислорода, которая начинает ощущаться на высоте 2 тыс. м. Кислородная недостаточность обычно приводит к увеличению объема воздуха, проходящего через легкие, т. е. к усилению вентиляции легких. Волевым уменьшением вентиляции легких жители высокогорий Тибета умели ускорять приспособляемость организма, привыкание к нехватке кислорода на уровне тканей.
Довольно часто пишут и говорят о том, что йоги владеют анабиозом, при этом обычно ссылаются на то, что путем регулирования дыхания они могут управлять некоторыми процессами жизнедеятельности. По мнению советских физиологов Н. А. Агаджаняна и А. Ю. Каткова, тайна анабиоза йогов скрывается в суммарном действии трех влияющих на организм физиологических факторов: дозированного голодания, расслабления мускулов и замедленного дыхания (кислородной недостаточности). Попытаемся разобраться в этом и начнем с замедленного дыхания. В этом отношении большие успехи достигнуты не только йогами. Еще в 1930 г. американский физиолог Е. С. Шнайдер провел обследование двух пилотов. Один из них, вдохнув чистый кислород, затем сумел остановить дыхание на 14, а другой — на 15 мин. Ловец жемчуга калифорниец Роберт Форстер после того, как дышал кислородом в течение получаса, мог оставаться под водой без акваланга в течение 13 мин. Но и он не был способен погрузиться в гипнотическое состояние, подобно йогам.
В этом отношении в природе серьезные преимущества имеют некоторые виды животных, например тюлени. Они, как и люди, дышат легкими. Чтобы иметь возможность долгое время оставаться под водой, у них эволюционным путем выработалась способность к мышечному расслаблению. В связи с тем, что под водой мышечный тонус понижается, потребность в кислороде снижается на 1/3, а ведь потребность организма в кислороде служит главным критерием уровня жизнедеятельности. Не случайно у всех видов животных, впадающих в зимнюю спячку, мышцы расслаблены, сердце едва-едва бьется, дыхание поверхностное и очень редкое.
Но снижать потребность своего организма в кислороде могут не только тюлени, медведи и ежи, а также йоги и факиры. Это доступно многим. В октябре 1974 г в Дели на XXVI Международном конгрессе физиологов Р. К. Валайс доложил о результатах своих исследований, о том эффекте, который достигается благодаря умению сосредоточить все внимание на расслаблении мышц тела. Участвовавшие в исследовании (36 человек) тренировались в течение 2 — 3 лет. Они научились всего лишь за 15 мин понижать потребление организмом кислорода на 16%. Люди, которые подобными тренировками не занимались, такого эффекта добиться не могут, так как даже во время ночного сна потребление кислорода не уменьшается больше чем на 8%.
В Советском Союзе тоже проводились подобные исследования: после соответствующей тренировки люди понижали частоту сердечных сокращений от физиологических 70 до 42 в минуту.
Однако далеко не каждый может овладеть таким умением. Продолжительные тренировки можно облегчить с помощью созданного советскими исследователями в 1975 г. лечебного импульсного дистанционного аппарата, названного сокращенно «ЛИДА». Этот аппарат излучает 4 вида раздражителей —электромагнитный, тепловой, звуковой и зрительный; все они действуют одновременно (40—60 импульсов в минуту) в течение получаса. Под влиянием этого ритма наступает расслабление мышц.
В 1950 г. был проведен совершенно невероятный эксперимент с 52-летним йогом Бабашри Рамаджи Джирнари, описанный потом индийским врачом Вейкелем в журнале «Ланцет». На глазах у десятитысячной толпы в Бомбее йог опустился в выкопанную в земле узкую яму-камеру, на дне и стенах которой повсюду торчали гвозди. Затем эту яму загерметизировали цементом. Там в состоянии «мнимой смерти» Рамаджи провел 56 ч. После этого камера была заполнена водой и он оставался под водой 6,5 ч, и все же его «оживили» в одной из бомбейских клиник.
Можно ли объяснить это чудо? Разумеется, таких поразительных результатов нельзя добиться только тренировками, умением расслаблять свои мышцы и замедлять дыхание. Перед экспериментом Рамаджи в течение 10 дней пил только воду и ничего не ел.
Помогло ли это? Еще в начале нашего века советский физиолог В. В. Пашутин выяснил, что повторное, довольно продолжительное голодание, как это ни странно, представляет собой своего рода гимнастику мозга и тела: центральная нервная система все больше замедляет расход запасов в организме. Этой гимнастике помогает и тот факт, что при дозированном голодании мозг не страдает. В настоящее время известно, что голодание понижает газообмен и организм удовлетворяется меньшим количеством кислорода, выделяет меньше углекислого газа. При голодании дыхание становится поверхностным. Это по-своему тоже способствует расслаблению.
Установлено, что замедленное глубокое дыхание (не более четырех вдохов в минуту) с задержкой на вершине вдоха облегчает приток венозной крови к сердцу. Кроме того, накопление в организме углекислого газа, являющееся результатом замедления дыхания, улучшает питание мускулатуры сердца.
Если после задержки дыхания сделать максимально полный выдох, то можно резко замедлить сокращения сердца. Именно таким способом некоторые йоги и факиры добиваются «остановки сердца».
В 1957 г. это явление было изучено у 32-летнего йога Рамананда. При полном выдохе тот прижимал к груди подбородок и в течение 15 с максимально напрягал мускулы груди и живота. В результате резко повышалось внутригрудное давление, затрудняя сокращения сердечной мышцы. На рентгеновском аппарате диаметр сердца уменьшился на 1 см. Сердечные тоны не прослушивались, пульс не улавливался, но электрическая активность сердечной мышцы все же сохранялась. Следовательно, полной остановки сердечной деятельности у йога не наблюдалось, но сокращения сердечной мышцы становились настолько слабы, что не было никакой возможности определить их на слух.
Подобное явление еще в 1904 г. описал в своей книге «Дух и тело» русский академик И. Р. Тарханов. В ней приводится случай с английским полковником Таунсендом, который умел произвольно вызывать остановку своего сердца, «причем на такое продолжительное время, что впадал в бессознательное состояние; его тело во время подобного опыта коченело... глаза казались неподвижными; через несколько часов пребывания в таком состоянии он снова постепенно приходил в себя. Долгое время подобные сеансы проходили для Таунсенда благополучно, но однажды, демонстрируя перед множеством свидетелей подобный опыт, он умер вечером того же дня».
Первая попытка тщательного физиологического исследования «погребения йогов живьем» осуществлена в 1959 г. на кафедре физиологии Индийского института медицинских наук. Вместо гробницы ученые использовали прозрачную стеклянную герметически закрытую камеру. В ней дважды в течение 8 — 10 ч. находился все тот же, но уже 34-летний йог Рамананда, за плечами которого был 17-летний опыт в этой области. За время пребывания Рамананды в камере содержание кислорода в ней понизилось до 14,9%, а углекислого газа увеличилось до 5%. При этом самочувствие йога не ухудшилось, частота пульса и дыхания не увеличилась, а потребление кислорода понизилось на 40 — 50%. Для нетренированного человека это непосильно. Для того чтобы во время операции на грудной клетке понизить потребность в кислороде на 50%, хирургам с помощью наркоза и искусственного охлаждения приходится понижать температуру тела пациента до 28 — 30° С. У йога Рамананды во время опыта температура тела была 38,4°С: столь явно выраженного понижения потребности организма в кислороде он добивался за счет максимального расслабления мускулов.
Как показали опыты советских ученых Н. Агаджаня-на, Г. Давыдова и А. Сергиенко, у людей, которые не занимались специальными тренировками по расслаблению мышц, понижение содержания кислорода в воздухе герметически закрытой камеры до 13% и увеличение содержания углекислого газа до 8% (за 16 — 17 ч) приводило к 13-кратному увеличению вентиляции легких, усилению сердцебиения и резкому ухудшению их общего состояния. Советские ученые пришли к выводу, что важное значение в выработке способности впадать в состояние мнимой смерти, кроме умения расслаблять мышцы, имеет тренированность организма в отношении гипоксии (кислородной недостаточности). Вот почему не случайно йоги, прежде чем впасть в состояние анабиоза, резко замедляют свои дыхательные движения.
Советские ученые Н. А. Агаджанян и А. Ю. Катков, занимающиеся проблемами анабиоза у человека, пишут, что в книге швейцарского этнографа О. Штоля «Гипноз и внушение в психологии народов» (1904 г.) описывается уникальный сеанс, проведенный в 1837 г. по инициативе магараджи Рунджита Синга и английского офицера Клода Уайта. Жители индийского города Лахора и окрестных деревень собрались, чтобы наблюдать за тем, как йог Харида самовольно впадет в глубокий 6-недельный сон. Перед этим испытанием йога находился на 7-дневной молочной диете, а в день засыпания промыл свой желудочно-кишечный тракт. Процесс впадания в анабиоз начался с позы расслабления, опускания головы на грудь и монотонного повторения одних и тех же слов, при этом йог стал постепенно задерживать свое дыхание. Когда Харида заснул, слуга залепил ему глаза, нос, уши и рот воском (чтобы туда не проникали насекомые). Комиссия во главе с магараджей Сингом и англичанином Уайтом, чтобы предотвратить любую возможность обмана, заставила зашить йога в мешок, мешок положить в сундук и, закрыв, оставить его в строго охраняемой комнате. Там йог и проспал целых 42 дня.
Перед процедурой пробуждения комиссия убедилась в целости печати на дверях комнаты. Когда их открыли, присутствующие увидели вертикально поставленный деревянный сундук с висячим замком, запечатанный личной печатью магараджи. Открыли сундук и в нем нашли зашитого в мешок из полотна йога. Он находился там в неудобной сгорбленной позе в состоянии оцепенения. Руки у него сморщились, на ощупь казались деревянными, голова лежала на плече. Врач взял его руку, чтобы найти пульс, но тот не прощупывался. Слуга начал обрызгивать йога теплой водой и растирать ему руки. После этого он завернул его голову в разогретое тесто из пшеничной муки, удалил восковые тампоны из рта, носа, ушей и глаз, насильно открыл ему рот и вытянул из глубины гортани втянутый туда язык. Последовали длительные процедуры и массаж, и наконец йог вздохнул. Слуга влил ему в рот масло и заставил его проглотить. Йог медленно открыл один глаз, затем другой, по его телу несколько раз прошли судороги. Постепенно к нему вернулся нормальный цвет кожи, и через полчаса после начала пробуждения Харида «ожил». Его первые слова, произнесенные медленно, словно он преодолевал неимоверную тяжесть 42-дневного сна, были обращены к магарадже: «Ну а теперь ты мне веришь?» Примерно через час после этого у Хариды постепенно пришли в норму все проявления жизнедеятельности.
Эту историю многократно пересказывали, зачастую извращая, но всегда оценивали как чудо, называя божественным сном йога. Почти в таком же виде описал ее известный болгарский ученый академик Методий Попов, приведя в качестве примера возможного сокращения активных функций человека, известного еще в давние времена под названием «вита минима» («минимальная жизнь»). В действительности же этот сеанс показал умение йогов в совершенстве управлять собственным телом.
Директор Парижской кардиологической клиники Тереза Бросе проводила исследование заживо погребенных («оживших») йогов и обычных людей. Она установила, что после нескольких лет тренировок человек может научиться не дышать 10 — 15 мин. При этом происходило замедление всех процессов жизнедеятельности, как это бывает у животных во время зимней спячки. У заживо погребенных йогов сердце не останавливается, а резко падает частота и сила сердечных сокращений.
Еще один, можно сказать, невероятный опыт был проведен в предместье столицы Индии Дели — Модел Тауне. Йог Свами Сатиамуртри — довольно пожилой человек с поседевшей бородой — опустился в выкопанную яму размером 2,5х2,5 м, дно которой было устлано сеном. Там он принял позу «подмазана» (позиция «лотос») и совершил религиозный обряд. После этого к ногам и груди йога прикрепили электроды. Доктор Иогеш Чандра Матур, специалист по болезням сердца, провел последние приготовления, йог остался один в яме, и ее накрыли крышкой. Поверх крышки утрамбовали 15-сантиметровый слой земли. Через 7 дней «гробницу» вскрыли и обнаружили Сатиамуртри в состоянии оцепенения в первоначально принятой им позе. Его жена принялась массировать сначала голову и верхнюю часть тела йога подогретым оливковым маслом. Вскоре тот пришел в себя. Через некоторое время он выпил стакан молока и съел немного фруктов. Прошло 8 ч, за это время йог принял несколько теплых ванн и выглядел свежим, чувствовал себя хорошо, но похудел на 5 кг. Доктор Матур, свидетель «погребения» йога, вместе со своими сотрудниками круглосуточно контролировал аппаратуру, подключенную к электродам, прикрепленным к телу Сатиамуртри. Все данные тщательно регистрировались на протяжении всего опыта. Прослушивались шумы в сердце йога в течение всех семи суток. Вот что сказал доктор Матур: «Нам долго пришлось ждать, почти сорок часов, пока йог впал в это состояние. Во время предыдущего опыта это ему удалось только через 5 дней. После этого начали происходить странные явления, зарегистрированные аппаратурой: температура тела понизилась до 34,8°С, сопротивление в коже, обычно колеблющееся между 3 и 8 тыс. ом, за несколько часов резко подскочило и превысило чувствительность нашего аппарата, измеряющего сопротивление до 2 млн. ом. Когда йог впал в состояние «самадхи», сопротивление в коже понизилось до нормального уровня. В конце второго часа у йога резко сократились дыхательные движения. Биения сердца сначала участились, а затем замедлились». В дальнейшем началось сильное сердцебиение — до 250 ударов в минуту (как при быстром беге). Затем наступил короткий период нарушения деятельности сердца, пока кардиограф неожиданно не сигнализировал: йог остановил сердцебиение— его сердце не работало! Уж не фокус ли это? Доктор Матур категоричен: йог ни в коем случае не мог отключить электроды и «обмануть» чрезвычайно чувствительный микрофон, вмонтированный в его «гробницу». Кроме того, проверка показала, что ни к одному из электродов вообще никто не прикасался. Через 5 ч после наступления состояния «самадхи» все функции организма, кроме функций центральной нервной системы, прекратились. 5 дней подряд кардиограмма не отмечала никакой деятельности сердца.
Как объяснить все это? По мнению доктора Матура, некоторые йоги обладают способностями почти останавливать сокращения сердца, в значительной степени уменьшать другие биологические функции организма и жить несколько дней без дыхания и кровообращения. Доктор Матура сравнивает это их состояние с зимней спячкой у некоторых пресмыкающихся, земноводных и млекопитающих.
По словам известного факира Ивона Ива, позволявшего, чтобы его закапывали в землю живьем, объяснение этой тайны заключается в следующем: «Я зажимаю сонную артерию и чувствую, что теряю сознание. Я впадаю в полулетаргию, пульс у меня почти не прощупывается, дыхание почти прекращается. Только так можно выдержать под землей и не задохнуться». Однако после одного такого сеанса пульсация сердца у него достигла 250 ударов в минуту, и врачи предупредили его, что следующий сеанс может оказаться для него роковым, после чего факир прекратил свою деятельность.
Между тем интересен тот факт, что йоги не зажимают свою сонную артерию, а используют другой физиологический метод — постепенно замедляют ритм дыхания и увеличивают паузу между дыхательными движениями. Таким опытом поделился пожилой йог, выглядевший как 20-летний юноша. Он посетил Советский Союз и объяснил, как ему удалось сохранить юношескую внешность: по его словам, он живет только днем. Ночью он сокращает частоту вдохов и выдохов в 10 раз и «таким образом живет всего час вместо десяти» (31).
Сочетая дыхательные упражнения с неподвижными позами и системой самовнушения, йогам, вероятно, удается сократить потребление организмом кислорода и перейти к такому уровню жизнедеятельности, при котором внешние признаки жизни исчезают.
Но не только йоги умеют «умирать и воскресать». Вот как врач-путешественник Гарри Райт в своей книге «Свидетель колдовства» (1971 г.) описывает практикуемый некоторыми африканскими жрецами обряд воскрешения впавшего в анабиотическое состояние «колдуна»: «На земле лежал здоровый молодой мужчина, ростом выше 6 футов (1 фут — 0,3048 м.— (Прим. переводчика), с широкой грудью и сильными руками. Я сел так, чтобы загородить его своим телом, и быстрым движением приподнял его веки, чтобы проверить реакцию зрачков по методу Аргила-Робинсона. Реакции не было. Попытался также нащупать его пульс. Пульса не было. Я не обнаружил и признаков того, что у него работает сердце... Нас окружила группа из тридцати человек. Низкими голосами они запели какую-то ритмическую песню. Это было что-то среднее между воем и рычанием. Они пели все быстрее и все более высокими голосами. Как будто мертвый должен был услышать эти звуки. Каково же оказалось мое удивление, когда именно так и случилось — «мертвый» неожиданно провел рукой по груди и попытался повернуться. Крики окруживших его людей слились в громкий вопль. Грохот барабанов стал еще более яростным. В конце концов лежащий на земле все же повернулся, поджал под себя ноги и медленно пополз. Его глаза, еще несколько минут назад не реагировавшие на свет, сейчас были широко раскрыты и устремлены на нас. Судя по всему, этот молодой мужчина с помощью самогипноза разработал в коре своего головного мозга контрольный пункт для определенных музыкальных ритмов. И ничто иное, кроме этих музыкальных ритмов, не могло бы его воскресить».
Разумеется, наука все еще находится в начале изучения явлений подобного рода, но во многих странах проводятся научные обследования йогов, впавших в состояние анабиоза.
В настоящее время, кроме врачей и физиологов, методами впадания в состояние анабиоза интересуются и специалисты в области космической биологии. Это одна из любимейших тем писателей-фантастов.
Но как бы мог обычный человек или космонавт, отнюдь не йог, в самом деле впасть в состояние анабиоза?
Еще в 1901 г. профессор Бахметьев в своей статье «Рецепт того, как дожить до XXI века» подробно описал, как протекает переход в состояние анабиоза у высших животных: «Сначала теплокровное животное должно превратиться в животное с изменяющейся температурой крови, что достигается с помощью наркоза... Это необходимо для того, чтобы у млекопитающих дыхание могло протекать так же, как у лягушек, насекомых и др., т. е. при понижении температуры оно бы ослабевало. Иначе животное будет напрасно терять силы в борьбе с холодом, и это истощит его преждевременно. После наркоза животному надо устроить холодную воздушную ванну, температуру которой следует постепенно понижать с помощью специального регулятора».
Теперь достаточно хорошо известно, что наркоз и вообще фармакологические средства способны привести только к кратковременному частичному состоянию анабиоза, что нашло применение в хирургической практике. «Продолжительный анабиоз (в течение нескольких месяцев или лет) требует принципиально других решений» — к такому выводу пришел советский академик В. В. Парин.
Советские ученые Н. А. Агаджанян и А. Ю. Катков утверждают, что вместо наркоза дыхание можно замедлить, если человек научится управлять своими дыхательными движениями. Когда человек начнет тренироваться, замедляя дыхательные движения, он постепенно будет приучать ткани своего тела к повышению содержания углекислого газа. Излишек двуокиси углерода охлаждает тело за счет понижения обмена веществ в тканях — главном источнике образования тепла, подавляет центральную нервную систему и ослабляет чувствительность организма к самым различным раздражителям, в том числе и к холоду. Вот почему организм, обогащенный углекислым газом, может дополнительно охлаждаться и дойти до состояния анабиоза. По мнению этих двух советских ученых, принципиальная схема впадания в состояние анабиоза выглядит примерно так: тренировка дыхания — повышение содержания углекислого газа в организме — общее охлаждение тела. От тренировки дыхания зависит приспособляемость организма не только к большим количествам углекислого газа, но и к нехватке кислорода в тканях. Такая приспособляемость организма может предотвратить необратимые явления, которые могли бы возникнуть при охлаждении тела.
Ныне методы йогов, в совершенстве владеющих способом впадания в состояние анабиоза, стали объектом обстоятельных научных исследований. Это полезно не только для науки, но и для здоровья и долголетия человека. Весьма вероятно, что этот метод найдет применение в космической биологии при будущих космических полетах к далеким планетам. Может быть, недалеко то время, когда сбудутся слова Циолковского о неограниченной (с помощью анабиоза) продолжительности жизни человека, покоряющего Вселенную.

Космические горизонты анабиоза и гибернации

Мы живем в эпоху научно-технической революции. Человек создал сложные космические аппараты, которые помогли ему вырваться из цепких объятий земного притяжения и проникнуть в необъятный космос.
Нога человека ступила на Луну, но не следует забывать, что Луна — лишь спутник Земли и находится от нее на сравнительно недалеком расстоянии.
Для дальнейшего изучения космического пространства в будущем предстоят все более продолжительные полеты к дальним планетам. Это потребует от специалистов не только решения целого ряда технических, но и сложнейших биологических проблем. Для полета на Луну были использованы небольшие запасы кислорода, пищи и воды. Но, например, для путешествия к Марсу потребуется целый год, к Сатурну — 4 года, а путь к Урану продолжался бы десятилетиями. При таком положении запастись для космического корабля всем необходимым на Земле невозможно. Элементарные расчеты, сделанные советскими учеными, показывают, что вес необходимого запаса для полета в течение 10 — 15 суток равняется массе членов экипажа, а запасы на год превышают массу членов экипажа в десятки раз. При полетах к более отдаленным планетам Солнечной системы, которые могут продолжаться десятки лет, вес запасов достиг бы астрономических цифр. Эти данные говорят о том, что обеспечить космонавтам нормальные условия жизни во время их будущих продолжительных полетов существующими методами практически пока невозможно. Вот почему советские специалисты рассматривают эти проблемы в совершенно ином аспекте.
Еще в 1870 г. великий русский ученый К. Э. Циолковский заметил, что в кабине космического корабля необходимо воспроизвести естественные взаимоотношения человека с природой, существующие на Земле. Миниатюрной моделью, которая будет содержать все материальные и энергетические связи человека, должна стать замкнутая система, работающая за счет энергии солнечного излучения.
Теперь уже не подлежит сомнению, что в кабине космического корабля должна быть создана замкнутая экологическая система круговорота веществ, сходная с круговоротом веществ на нашей планете. В этом небольшом пространстве необходимо создать микромир, в котором будут строго дозированы растительные и животные организмы. В первую очередь надо решить вопрос о кругообороте воды, а затем — о кругообороте растений и животных, дающем необходимое количество продуктов питания и кислорода. Но эти на первый взгляд простые вопросы, связанные с созданием замкнутого биоцентра, становятся исключительно сложными, если к ним присмотреться поближе. Например, проблема безопасности. В то время как механические элементы замкнутого цикла могут иметь большую прочность или можно взять с собой необходимое количество запасных частей, в крайнем случае даже изготовить какие-то нужные детали в самом корабле, то что произойдет, если нарушится один из участков биологической цепи? Это привело бы к нарушению всего замкнутого цикла. Даже временное нарушение одного из циклов (что трудно исключить при длительном полете) повлечет за собой опасность заболеваний и даже гибели животных и растений. Но самая серьезная опасность скрывается в самих биологических процессах: биологические свойства, особенно организмов растений, могут резко измениться в условиях продолжительной невесомости, вибрации, космических излучений и целого ряда других известных и неизвестных причин.
Возникает проблема: как же предохранить будущих путешественников от такой опасности? Разумеется, невозможно взять с собой в качестве запасных частей растения и животных, входящих в замкнутый экологический цикл кругооборота веществ.
Вот почему взгляды ученых, занимающихся этими проблемами, снова обращаются к патентам живой природы. В этом отношении весьма заманчивой представляется перспектива изоляции космонавтов в специальном помещении космического корабля на время большей части длительного путешествия и перевода их в состояние анабиоза или гибернации, чтобы затем в необходимый момент автоматически или по команде с Земли безопасно вернуть их к нормальной температуре и к жизни.
Почему же ученые сосредоточили свое внимание на этом уникальном биологическом явлении, стремясь моделировать его применительно к космонавтике?
Прежде всего наиболее правлекательно то, что животные в состоянии анабиоза или зимней спячки расходуют намного меньше кислорода и не нуждаются в пище. Кроме того, доказано, что у них повышается устойчивость к неблагоприятным факторам окружающей среды. Исключительно интересной особенностью состояния анабиоза или зимней спячки у животных является их повышенная устойчивость к неблагоприятным воздействиям. Так, например, установлено, что инфекционные болезни у таких животных не развиваются даже при искусственном заражении, а многие яды, смертельные для их организма в обычных условиях, в состоянии анабиоза или гибернации для них абсолютно безвредны. Доказано даже, что, когда такие животные были подвергнуты смертельной дозе ионизирующего облучения, они все равно выжили, так как у них в такой период сильно понижен обмен веществ и после пробуждения их жизненные функции протекали вполне нормально.
Эта временная устойчивость к заболеваниям, ядам и особенно к опасной радиации исключительно важна для будущих длительных космических полетов. Если принять во внимание вероятность того, что космическому кораблю придется проходить через зоны опасных космических излучений, станет ясно, какое значение имеет обеспечение защиты космонавтов от ионизирующей радиации.
Кроме того, дальние космические полеты будут осуществляться при скоростях, близких к скорости света. Это выдвигает со своей стороны перед космической биологией новые проблемы. При подобных полетах живые организмы будут подвергаться длительному влиянию повышенных ускорений. Следовательно, ученым необходимо заблаговременно выяснить, смогут ли космонавты безболезненно вынести подобное испытание.
В этом отношении интерес представляют опыты, проведенные на животных, о которых сообщил советский ученый Н. Тимофеев. Было установлено, что их устойчивость к перегрузкам (ускорениям) зависит от интенсивности обмена веществ. Например, при охлаждении крыс до температуры 28 — 22°С животные в 2 раза легче переносили ускорение, превышающее земное в 30 раз. А когда животные находились в состоянии глубокой гипотермии при температуре тела от 5 до 8°С, их жизнедеятельность восстанавливалась даже после пятиминутного воздействия ускорением, превышающим земное в 70 — 80 раз. В этом случае кровь становилась в 5 — 6 раз тяжелее ртути. Если такое же ускорение (перегрузка) было бы получено не на центрифуге (как это происходило в условиях опыта), а в условиях космического полета, то всего за 5 мин корабль развил бы вторую космическую скорость и стал бы спутником Солнца.
Во время проведения другого опыта крысы были возвращены к жизни после того, как их в состоянии глубокой гипотермии продержали в течение 20 мин в условиях вакуума, соответствующего вакууму, на высоте 18 — 20 км над уровнем моря, где все животные погибли бы уже в первые же секунды. Советские ученые считают, что сохранение жизни при таких значительных перегрузках и при таком разреженном воздухе не является крайним пределом.
Но возможно ли, чтобы в будущем космонавты были доведены до состояния, близкого к анабиозу или гибернации? На этот вопрос с точки зрения науки дан положительный ответ (32). Вспомним широкое применение гипотермии в медицине. Почти все хирургические клиники в мире применяют этот метод. При сложных сердечно-сосудистых, мозговых и глазных операциях, а также в тех случаях, когда пациенты не переносят фармакологических наркозов, хирурги используют заимствованный у природы патент — гипотермию. При гипотермии осторожно, но быстро охлаждают весь организм (или его часть), при этом резко понижается обмен веществ, значительно замедляется движение крови, а чувствительность исчезает полностью. Это позволяет хирургам проводить свою работу, не опасаясь непредвиденных осложнений.
Но продолжительность даже самой сложной операции исчисляется несколькими часами. Возникает вопрос: возможно ли держать человека в таком состоянии несколько суток или недель? В этом отношении представляют интерес уже упомянутые опыты американских ученых Фея и Смита, которые они провели с лечебной целью над больными раком. С биологической точки зрения важнейшей является сама возможность держать человека в течение 40 суток в состоянии гибернации без каких-либо повреждений, а также понижать температуру его тела до 29 — 27,7° С.
Почему же не применить эти методы в космической биологии и медицине?
Сейчас ученые обсуждают и такую проблему: как определить самую целесообразную при космических полетах степень анабиотического состояния, в которую следует привести космонавта? В этом отношении они различают две степени: первая — гибернация, при которой налицо частичный анабиоз с сохранением дыхания и сердечной деятельности, хотя они очень замедленны, а также понижение обменных процессов и температуры тела до 26 — 28°С, и вторая — гипотермия, представляющая собой глубокий анабиоз, при которой температура тела понижается до 2 — 6°С. При второй степени любое понижение температуры тела на 1°С сокращает потребность организма в кислороде и обмен веществ в среднем на 5%. Расчеты ученых показали, что гибернация сохраняет 35 — 40% жизненно необходимых запасов организма, а глубокая гипотермия — почти 100%. Следовательно, вторая степень анабиоза практически решает многие проблемы, стоящие перед космической биологией в связи с будущими дальними межпланетными полетами.
Разумеется, опыты в этом направлении станут возможны только после создания сложной аппаратуры, обеспечивающей автоматическое искусственное регулирование химического состава и физического состояния внутренней среды в соответствии с заданной программой. Техника обычных физиологических лабораторий не в состоянии обеспечить анабиоз у высших млекопитающих или у человека. Вот почему прежде всего необходимо спроектировать и создать принципиально новую сверхсовременную аппаратуру. Только с помощью такой аппаратуры можно реализовать требования, предъявляемые учеными криобиологами и экзобиологами для осуществления будущих космических полетов, которые будут продолжаться годами. Несомненно, эти высокие требования лягут в основу принципиально новых решений, нуждающихся в многочисленных экспериментах и исследованиях. Дальнейшее изучение анабиотического состояния у млекопитающих имеет огромный научный и практический смысл, так как в будущем это состояние может оказаться единственным средством спасения жизни членов экипажа при аварийных ситуациях, вероятность которых обязательно следует предусматривать при длительных межпланетных полетах.
Космическая биология находится в стадии становления, можно сказать, в «юношеском возрасте», но, даже учитывая это обстоятельство, нельзя не отметить, что путь ее развития избран правильно и он неизбежно снова пройдет через патентное бюро живой природы.

---