Közel járnak az ember hibernációjához

2014.05.20. 07:44

A kutatók régóta tanulmányozzák a telet hibernációval átvészelő állatok életjelenségeit, hogy ellessék a túlélés trükkjeit ezektől az élőlényektől. Holland és amerikai kutatók már egész közel járnak az emberi hibernáció gyakorlati megvalósításához, amellyel megsokszorozhatnák a balesetet szenvedett emberek életben maradási esélyeit.

A hibernáció alkalmazása az életjelenségek lelassítására vagy felfüggesztésére már régóta témája a tudományos-fantasztikus műveknek. Az 1950-es években a NASA is sok pénzt fektetett a kutatásokba azt remélve, hogy ily módon megoldható lesz a bolygóközi vagy csillagközi űrutazás egyik problémája: hogyan tartsák életben az űrhajók személyzetét a hosszú utazás alatt.

De bármennyire is izgalmasak voltak ezek a korai kutatások (amelyekben a híres Gaia-elmélet későbbi megalkotója, James Lovelock is részt vett), nem jutottak tovább az állatkísérleteken. Bár Lovelocknak és munkatársainak sikerült újraéleszteniük olyan hörcsögöket, amelyeket annyira lehűtöttek, hogy megállt a szívverésük, az emberi hibernáció a tudományos-fantasztikus művek birodalmában maradt. A kísérletek azonban nem álltak le teljesen, de inkább arra kezdtek koncentrálni, hogyan lehet felhasználni az eljárást súlyos sérüléseket szenvedett áldozatok megmentésére.

Hibernáló kamra az Alien című filmbőlForrás: 20th Century Fox

Életmentő hipotermia

Több olyan eset ismert, ahol az áldozatok életét az mentette meg, hogy hirtelen nagyon lecsökkent a testhőmérsékletük. Egyik leghíresebb példa egy fiatal svéd nőé. Anna Bågenholm Norvégiában síelt 1999-ben, amikor fejjel előrefelé beleesett egy befagyott folyóba. 80 percet töltött a jég alatt, mire a mentőcsapatok kiszabadították. Nem volt szívverése, nem lélegzett, a testhőmérséklete a kórházba szállításkor 13,7 Celsius-fok volt, a legalacsonyabb, amelyet valaha mértek egy véletlenszerű lehűlés áldozatánál. Minden jel arra mutatott, hogy megfulladt.

Mégis, miután óvatosan felmelegítették, és tíz napot töltött az intenzív osztályon, Bågenholm magához tért. Ezután szinte tökéletesen felépült. Normál körülmények között már néhány perc fulladáshoz vezet a víz alatt, Bågenholm mégis túlélt több mint egy órát. A hideg valahogy megőrizte az életét.

A terápiás hipotermiát (lehűtést) manapság már gyakorta használják a kórházakban, hogy csökkentsék a sérülés veszélyét a legkülönfélébb esetekben, a műtétektől a nehéz szüléssel világra jött babák felgyógyulásáig.

A testhőmérséklet csökkentése minden fokkal 5-7 százalékkal csökkenti az anyagcsererátát. Ez viszont csökkenti a létfontosságú anyagok, például az oxigén fogyasztásának ütemét. Így tehát védve vannak azok a szövetek, amelyek éhen halnának a vérvesztés vagy a szívleállás miatt fellépő oxigénhiány miatt. Elméletileg, ha tovább csökkentjük a hőmérsékletet, akkor a biológiai folyamatok végül leállnak, és a felfüggesztett életműködés állapotába kerül az élőlény.

Ez az állapot egy álló óráéhoz hasonlítható. Fizikailag nem romlott el semmi, az élőlény összes alkotórésze ép, csak mozdulatlan. Csupán egy kis hő szükséges, hogy újra mozgásba lendüljön.

Természetesen a valóság azért nem ilyen egyszerű. A hipotermia veszélyes. A test meleg akar maradni, és harcol azért, hogy fennmaradjon ez az állapot. Életünk folyamán a test állandó, nagyjából 37 Celsius-fokos hőmérsékletet tart fenn meglehetősen egyenletesen. Ez nagy erőfeszítést igényel. A testnek számtalan apró kiigazítást kell tennie, hogy kiegyensúlyozza a hőtermelést a külső környezet irányába történő hővesztéssel. Ha a testhőmérséklet túl alacsonyra esik, akkor a vér elterelődik a bőrből, és a törzs központi részén gyűlik össze. A hőtermelést a remegés és más izommozgások is elősegítik.

A jelentősebb lehűlés katasztrofális lehet. Alig négy fokkal a normális testhőmérséklet alatt a szívritmus szabálytalanná válik. 25 Celsius-foknál nagy a szívmegállás veszélye. Ráadásul, ha túl is éli az ember a hipotermiát, az újra felmelegítés kiterjedt vesekárosodást okozhat.

Néhány állat azonban sokkal hosszabb hidegszakaszt is kibír. A sarki ürge testhőmérséklete normális körülmények között hasonló az emberéhez. Hibernáció (téli nyugalmi állapot) idején azonban túléli a maghőmérséklet -3 Celsius-fokra süllyedését. Azt is sikerült megoldania, hogy túlhűtött testfolyadékai ne fagyjanak meg. Lovelock hörcsögei is túlélték a ránk nézve már halálos lehűtést. A kutatók remélik, hogy annak megfejtése, miként élik túl egyes állatok ezt a szélsőségesen alacsony hipotermiát, megoldást kínál az emberi életműködés felfüggesztésére is.

Jégágyon fekvő patkányForrás: Ben Gilbert/Wellcome Images

Állati hibernáció az emberek szolgálatában

Rob Henning, a groningeni Orvosi Egyetemi Központban folytat kísérleteket hibernáló állatokkal. Az aneszteziológusként végzett Henning az 1990-es években kezdett el „hobbiból” foglalkozni a hibernációval, de hat évvel ezelőtt komolyabbra fordultuk a dolgok - amikor megalakította saját kutatócsoportját.

A hibernációt sok helyen lehetne alkalmazni, mondja. Az egyik legnyilvánvalóbb terület a nagy műtétek. A műtéti halálesetek egyik fő oka a vérveszteség, de hipotermiás állapotban a sérültek sokkal súlyosabb sérüléseket is túlélhetnek, mint normál testhőmérsékleten. Ennek oka részben az, hogy a szöveteket védi az alacsonyabb anyagcsere-ráta, részben pedig az, hogy a szív a normális vérmennyiségnek csak a töredékét pumpálja ki.

Henning és doktori hallgatója, Edwin de Vrij jégágyra helyezett patkánnyal kísérleteznek. Az állatot finom csövek és vezetékek hálója veszi körül. Ezen jönnek a létfenntartó folyadékok és érkeznek a műszerekbe az értékes adatok. Az egyik műszerből kígyózó papírtekercs azt mutatja, hogy a patkány hihetetlenül szapora, percenként 300-as pulzusa 60-ra lassult. A másik készüléken látszik, hogy a maghőmérséklet több mint 20 fokkal, 15 Celsius-fokra süllyedt. Az elaltatott állat légzéséről lélegeztetőgép gondoskodik. Mivel a patkány - az emberhez hasonlóan - nem hibernáló állat, ezért orvosi segítség nélkül nem élné túl a mély hipotermiát.

A természetes hibernációval ellentétben, amelynek elérése hetekig is eltarthat, a kutatók gyorsan hűtik le a patkányt, amíg az eljut a felfüggesztett anyagcsere állapotába.

A hibernáció folyamán rengeteg változás zajlik le a szervezetben. Eltűnnek például a vérből a véralvadásért felelős vérlemezkék. Valószínűleg egy eddig ismeretlen helyre gyűlnek, mert az ébredés után nagyon hamar újra megjelennek, gyorsabban, mintha újra szintetizálódnának. A fehérvérsejtek (limfociták) is a nyirokcsomókba húzódnak vissza. Ez megóvja a hibernáló állatokat attól, hogy a test felmelegedése során általános gyulladás alakuljon ki. De ugyanez a jelenség a felelős azért, hogy a nem hibernáló élőlényeknél súlyos vesekárosodás léphet fel a felmelegítés után.

A lehűtés jövőbeni alkalmazási lehetőségei

Az emberek számára hosszú távú és közvetlen előnnyel is járna annak ismerete, miként szabályozzák a hibernáló állatok a vérükben lejátszódó változásokat. Azonkívül, hogy javíthatnánk az emberek túlélési esélyén a hipotermiát és a felfüggesztett anyagcsere-állapotot követően, a fehérvérsejtek kivonása a vérből megakadályozhatná a szív-tüdő gépek által okozott aszeptikus szepszist. Ilyenkor a létfenntartó készüléken áthaladó vérsejtek aktiválódnak, és az egész szervezetre kiterjedő életveszélyes immunológiai reakciót váltanak ki.

Az átültetésre szánt szerveket gyakran lehűtik a szállításhoz. Ilyen esetekben is jól jönne a hűtéskori hatékonyabb védelem. Ezenkívül meg lehetne növelni a vérkészítmények élettartamát. Még mindig nem tudjuk, ugyanis, miként tároljuk alacsony hőmérsékleten a vérlemezkéket, ezért a donoroktól származó vért egy hét után ki kell dobni, mert megnő a bakteriális fertőzés veszélye.

A biztonságos emberi hipotermia előidézésének azonban talán legnagyobb haszna a sürgősségi ellátásban lenne. Mint Sam Tisherman professzor, a sürgősségi orvoslás szaktekintélye (a pittsburghi Safar Újraélesztési Kutatóközpont igazgatóhelyettese) elmondta, a sürgősségi ellátásnál a sebészek szinte mindig versenyt futnak az idővel. Sokszor azért vesztik el a beteget, mert mire sikerülne helyreállítani a sérült ereket, a beteg már túl sok vért veszít ahhoz, hogy túlélje a traumát. Ilyenkor felmérhetetlen jelentőségű lenne, ha le lehetne lassítani vagy fel lehetne függeszteni az anyagcsere-folyamatokat, illetve leállítani a véráramlást. Az így nyert idő ugyanis sokszor elég lenne az életmentő műtéti beavatkozáshoz.

Tisherman több sebésze kísérleti állatokon már rutinszerűen tudja alkalmazni a hipotermiás eljárásokat. A továbblépés egyik nagy akadálya azonban az, hogy az embernek bele kellene egyeznie abba, hogy ilyen kísérleti eljárást alkalmazzanak rajta, viszont az ide kerülők nincsenek abban az állapotban, hogy nyilatkozni tudjanak. Ezért Tishermanék széles körű felvilágosító munkával igyekeznek beleegyező nyilatkozatokat szerezni potenciális betegektől (például a katonaságnál), akiken - baj esetén - élesben is ki lehetne próbálni a módszereket.