Протокол Крионики - Краткая справка

I. Вводная информация

Целью протокола крионики является минимизация или ликвидация ущерба криоконсервации, чтобы максимально увеличить вероятность того, что крионического пациента можно в конечном итоге вернуть к жизни, вылечив все болезни и даже довести до состояния стойкого здоровья и молодости. Протокол крионики обсуждался очень подробно на нескольких страницах моего вебсайта, но краткое резюме подходит, чтобы дать перспективу для понимания деталей. (Для более подробной справки по крионике смотри мой очерк (оригинал на английском) "Крионика: Часто задаваемые вопросы").

Протокол крионики между юридическим объявлением смерти и долгосрочным хранением при криогенных температурах может быть разделен на четыре этапа:

(1) первоначальное охлаждение при обеспечении сердечно-легочной поддержки

(2) вымывание крови, замена крови раствором консервации органов

(3) перфузия криопротекторами

(4) охлаждение до криогенных температур.

Чтобы крионика была оправдана, мозговая ткань должна быть либо сохранена невредимой, либо повреждена таким образом, чтобы ее можно было восстановить. Сломанную вазу или автомобиль со спущенным колесом можно отремонтировать, но вазу, растворенную в чане с кислотой, нельзя восстановить. Крионисты проводят различие между повреждением и уничтожением, признавая что уничтожение непоправимо, и признавая, что некоторые формы повреждения могут быть непоправимы сегодня, но, возможно, смогут быть исправлены будущей молекулярной технологией ремонта. Хотя ущерб от заморозки может быть когда-нибудь исправлен, церебральное нарушение, вызванное болезнью Альцгеймера, может быть непоправимо. Человек, который умер во сне и не был обнаружен в течение нескольких дней, вероятно, имеет непоправимое разрушение ткани мозга.

Когда человек объявляется юридически мертвым сразу после прекращения сердцебиения и дыхания, почти все клетки в мозге этого человека могут быть все еще живы. Пересадка органов не была бы осуществимой, если бы не тот факт, что юридическая смерть не означает смерть всех клеток, тканей и органов - включая мозг.

Но в течение 5-10 минут без кислорода или питательных веществ в мозге начинаются дегенеративные процессы. Однако, основные начальные дегенеративные процессы происходят в кровеносной системе - агглютинация (склеивание кровяных телец) крови и спазмы сосудов. Фактически, ультраструктура мозга может быть сохранена вплоть до 1 часа без кислорода или питательных веществ. Попытки восстановить циркуляцию крови в течение даже 10-15 минут могут быть вредны. При реперфузионном повреждении восстановление кровообращения после длительной задержки на самом деле приводит к тому, что кислород крови окисляет ткани, вместо того, чтобы оживлять их.

В течение нескольких часов при комнатной температуре ишемическое повреждение, выделение арахидоновой кислоты из мембран и молочной кислоты, произведенной при анаэробном метаболизме (метаболизм при отсутствии кислорода), увеличивают кислотность тканей, включая ткань мозга. Лизосомы (кислотные органоиды, содержащие гидролитические ферменты) разрушаются, ещё более разрушая ткань. Анаэробная clostridium bacteria (гангрена) ускоряет деградацию ткани. В течение 24 часов при комнатной температуре мозг мертвого человека будет практически растворен. Крионические мероприятия должны быть применены гораздо раньше, чтобы была реальная надежда на успех.

II. Первоначальное охлаждение во время оказания сердечно-легочной поддержки

При идеальных обстоятельствах крионический пациент, который не испытал большого повреждения мозга от болезни или возраста будет официально признан мертвым в госпитале или приюте с крионической командой экстренного реагирования наготове. В настоящее время лишь малая часть крионических случаев происходит в данных условиях, но есть надежда на улучшение.

Со свидетельством о смерти, подписанным почти сразу после прекращения сердцебиения и дыхания, крионическая команда восстанавливает сердцебиение и дыхание с помощью СЛР (сердечно-лёгочной реанимации) и аппарата искусственного кровообращения, чтобы сохранить клетки органов и тканей пациента живыми. Ручная СЛР может обеспечить треть кровообращения сердца, и быстро утомляет. Аппарат искусственного кровообращения может обеспечить две трети кровообращения сердца, давая гораздо лучшее насыщение крови кислородом.

Пациент должен быть охлажден от температуры тела (37ºC) до 10ºC как можно быстрее, так как каждое понижение температуры на 10ºC снижает скорость обмена веществ в два раза. Охлаждение является наиболее эффективным, когда приложено к голове, шее, паху и подмышкам из-за концентрации в данных областях кровеносных сосудов, расположенных близко к поверхности кожи. Охлаждение является наиболее быстрым, когда применено в виде холодной текучей жидкости по широкой поверхности. Проточная ледяная вода из кальмаро-подобного устройства охлаждает более быстро, чем мешки льда. Сравнительное время (в зависимости от размера пациента) для охлаждения до 10 градусов по Цельсию будет в диапазоне:

мешки льда - 5 часов

ледяная баня - 3 часа

кальмаро-подобное устройство - 2 часа

Искусственное кровообращение, организованное при первоначальном охлаждении, создаёт возможность для доставки препаратов в кровоток пациента, что снижает деградацию тканей и содействует криосохранению. Эти препараты включают гепарин (для предотвращения свёртывания крови), декстрозу (питательный элемент) и антиоксиданты (для уменьшения ишемического повреждения). (Для более полного списка смотрите крионические медицинские препараты.)

III. Вымывание крови, замена её раствором консервации органов.

Как только пациент охлаждён до 10ºC, следует удалить кровь. При 10ºC скорость метаболизма достаточно снижается, и способность воды к переносу кислорода достаточно повышается, чтобы кровь была более не нужна. Вода вблизи температуры замерзания может удержать почти в 3 раза больше растворённого кислорода, чем вода при температуре около температуры кипения. Более того, при 10ºC кровь начинает агглютинировать, затрудняя кровообращение. Кровь должна быть замещена изотоническим (как физиологический раствор) раствором, который предотвратит осмотическое сжатие или вздутие клеток и тканей. Раствор замещения крови должен так же содержать питательные вещества, равно как и компонент типа гидроксиэтилового крахмала (HydroxyEthyl Starch (HES)), который (как альбумин крови) предохраняет ткань от отёков. Viaspan - коммерческий продукт, который используется для консервации органов, сохраняемых для трансплантации, - удовлетворяет критериям для крионического раствора вымывания крови. (За подробностями обратитесь к "Вымывание и замещение крови" (оригинал на английском).).

В некоторых случаях вымывание крови начинается до охлаждения до 10ºC. Более низкая способность воды к переносу кислорода при более высоких температурах компенсируется тем фактом, что вымывание можно производить очень холодным раствором, тем самым ускоряя охлаждение.

Крионический пациент, которому проведена перфузия раствором сохранения органов, может быть доставлен в крионическую лабораторию при температуре превращения воды в лёд без существенных повреждений тканей, при условии, что время доставки меньше, чем полдня. При некоторых обстоятельствах, например в спешке на самолёт, вымывание крови часто совсем пропускалось, на основании теории, что, поскольку гепарин предотвращает коагуляцию, стадия вымывания может занять больше времени, чем она стоит - и на основании предположения, что кровь может сохранять ткани так же, как и раствор сохранения органов. Вопрос касательно "насколько долго считать "слишком долго"?" для пациента при низкой температуре находиться без кровообращения во время транспортировки, пока пока не начнётся повреждение тканей, как правило зависел от достаточности кровообращения. Если это время больше примерно 18 часов, повреждение системы кровообращения достаточно велико, чтобы помешать хорошей перфузии. (Предыдущее состояние пациента, конечно, тоже имеет значение.)

IV. Перфузия с применением криопротекторов

Криопротекторы - это незамерзающие вещества, вещества для предотвращения образования льда и повреждения от образования ледяных кристаллов. В смеси с водой криопротекторы дают раствор, который постепенно затвердевает как сиропное стекло, а не кристаллизуется - этот процесс известен как витрификация (стеклообразование).

Общеизвестные криопротекторы включают:

этиленгликоль - автомобильный антифриз,

пропиленгликоль - устраняет кристаллы льда в мороженом,

глицерол - кровь, сперма,

DMSO - эмбрионы.

Глицерол использовался для консервации спермы и крови с 1950 годов. Глицерол использовался в крионике большую часть её истории. Но, как большинство криопротекторов, глицерол может быть ядовитым при высоких концентрациях. Более того, глицерол не полностью стекленеет при концентрации менее 55%v/v - что слишком вязко для крионической перфузии.

Не так давно в "Медицине 21 века" (21СМ) были разработаны криопротекторыне смеси, которые используются в Алкоре для нейро криоконсервации (только головы) пациентов, при этом образование льда составляет менее 0,2%. Токсичность настолько низка, что срезы гиппокампа экспериментальных крыс были заморожены до температуры -140ºC и отогреты со 100% жизнеспособностью. Быстрое охлаждение и блокираторы образования льда обеспечили решающее содействие, которое сделало возможной сверхбыструю заморозку мозга. Криобиолог д-р Юрий Пичугин в Институте Крионики разработал похожий витрификационный раствор.

Вероятно, 10ºC это оптимальная температура для перфузии криопротектором. Перфузия будет осуществляться через бедренную артерию/вену, прямой доступ к сердцу или (для нейро пацента) непосредственно через сонную артерию. (За подробностями процесса перфузии обращайтесь к "Перфузия и диффузия в протоколе крионики" (оригинал на английском)).

V. Охлаждение до криогенных температур

Силиконовое масло может оставаться жидким до почти -100ºC. В Алкоре тела пациентов охлаждались в ванне с силиконовым маслом со скоростью 0,1ºC в минуту. Для нейро пациента Алкора, которому проведена перфузия витрификационным криопротектором, охлаждение до температуры застывания (примерно -120ºC) должно быть сделано как можно быстрее. Голова помещается в резервуар, в котором на высокой скорости циркулирует азотный газ при температуре -135ºC - который охлаждает её со скоростью 0,4ºC в минуту. Для других пациентов - и для нейро пациентов при охлаждении их с -120ºC до -196ºC (температура жидкого азота) - охлаждение должно быть медленнее, чтобы избежать раскалывания от термального напряжения. Институт Крионики построил камеры охлаждения с компьютерным управлением, которые охлаждают до температуры жидкого азота с различными скоростями, как предписано программным обеспечением. (За более полной информацией смотрите (оригинал на английском) "Камеры охлаждения с компьютерным управлением в Институте Крионики (CI)"). Охлаждение витрифицированных тканей до -120ºC (температуры застывания) должно быть быстрым, чтобы не допустить образования льда, а ниже этой температуры - очень медленным, чтобы свести к минимуму раскалывание от термального напряжения.

Существуют планы содержать быстро замороженных нейро пациентов при -140ºC, но сомнительно, что это будет так же дешево или безопасно, как хранение в жидком азоте. Жидкий азот гораздо дешевле и более легкодоступен, чем любой другой материал с температурой кипения около -140ºC. Крионические пациенты хранятся в изотермических резервуарах, в которых медленно идёт испарение [жидкого азота] - их нужно пополнять раз в несколько недель. Электрическое охлаждение более уязвимо для механических отказов или пропадания питания - и гораздо более дорого.

Было бы хорошо избежать разломов, но, вполне возможно, разломы будут такой формой повреждения, которая сможет быть исправлена будущей технологией.

Как бы то ни было, чем больше повреждений можно устранить - и чем меньше полагаться на будущую технологию - тем лучше становится перспектива для крионических пациентов.

(За подробностями по вопросам, связанным с крионическим охлаждением, смотрите мой очерк (оригинал на английском) "Физические параметры охлаждения в крионике".).