Люди будут покорять дальний космос во сне.

Гибернация искусственная

Гибернация искусственная (латинское hibernatio зимняя спячка) - метод фармакологического воздействия на организм, направленный на защиту и сохранение его жизнедеятельности в условиях действия чрезвычайных повреждающих факторов окружающей среды (хирургическое вмешательство, травма, ожоги, инфекционные заболевания и другое). Может быть использована как один из компонентов комбинированной анестезии, а также в комплексе мероприятий интенсивной терапии по лечению тяжелых состояний, обусловленных шоком, интоксикацией, инфекционным заболеванием и так далее.

Основоположник метода гибернации искусственной - французский патофизиолог А. Лабори. Согласно его взглядам, шок возникает вследствие срыва физиологических реакций, направленных на поддержание гомеостаза.

Вначале симптомы шока завуалированы нейроэндокринной реакцией, наиболее важным моментом которой является усиленное выделение адреналина, способствующего поддержанию кровообращения в жизненно важных органах и в первую очередь в центральной нервной системе (период компенсированного, или латентного, шока). Если действие повреждающего фактора продолжается, то после безуспешных попыток восстановить гомеостатическое равновесие во время скрытой фазы шока организм внезапно отказывается от борьбы. Возникает и нарастает атония сосудов, и наступает следующий период - фаза декомпенсированного шока, нередко завершающаяся смертью.

Все проявления реакции организма на повреждающее воздействие, по А. Лабори, можно подразделить на три группы: 1) первичный синдром повреждения (lesional syndrome) - расстройства, нарушения функции и повреждения, которые являются непосредственным результатом воздействия внешнего агента; 2) синдром реакции (reactional syndrome) - комплекс рефлекторных нейровегетативных и эндокринных реакций, возникающих как ответ организма на воздействие внешнего фактора и вызванные им повреждения; 3) вторичный синдром повреждения - нарушения и расстройства, возникающие вторично в связи с длительным существованием синдрома реакции, являющегося чисто функциональным.

Основу синдрома реакции составляет рефлекторная деятельность вегетативной нервной системы с выделением медиаторов и других биологически активных веществ (адреналина, ацетилхолина, гистамина, серотонина) и деятельность эндокринной системы, главным образом гипофиза и надпочечников. При вторичном синдроме повреждения органические изменения связаны с беспорядочностью (дисгармоничностью) некогда защитных реакций, утративших поэтому свое приспособительное значение.

Помощь организму в борьбе с грозными нарушениями физиологического равновесия может осуществляться либо за счет увеличения силы и длительности защитных реакций организма, либо достижением такого состояния, при котором интенсивность реакции будет значительно снижена, что поможет организму пережить период наибольшего внешнего воздействия и в последующем восстановить нарушенное равновесие

Ослабление реакции организма может быть достигнуто с помощью снижения обмена веществ и торможения нейроэндокринной системы, что Лабори считает одной из важнейших задач анестезии во время операции и терапевтических мер при лечении таких тяжелых состояний, как шок. По мнению А. Лабори, уровень основного обмена зависит от нейрогормональных медиаторов (адреналин, ацетилхолин и других). Адреналин повышает основной обмен, а ацетилхолин его снижает. Следовательно, всякий препарат, который тормозит освобождение адреналина и способствует действию ацетил холина, уменьшает обмен и наоборот. Этому же может способствовать гипотермия (смотри Гипотермия искусственная).

Поиски средств, обладающих подобными свойствами, завершились внедрением в клин, практику большой группы фармакологических препаратов - производных фенотиазина, получивших название нейроплегики, а вызываемое ими своеобразное состояние было названо нейроплегией. Наряду с производными фенотиазина при проведении гибернации искусственной используют также ганглиоблокирующие, антигистаминные, симпатолитические, анальгетические препараты и другие. Таким образом, основу метода гибернации искусственной составляет блокада нейровегетативных и эндокринных реакций. Существенным, но необязательным элементом гибернации искусственной является гипотермия, достигаемая физическим охлаждением больного.

Сон животных - это почти всегда период редуцированной двигательной активности. В природе существует целый спектр физиологических состояний адаптивного поведения - от почти постоянного пребывания в покое до почти постоянного движения без отдыха, и сон, по своей глубине и продолжительности, занимает в этом ряду лишь промежуточное место.

Шкала двигательной активности от полной неподвижности во время спячки до полного отсутствия периодов покоя. Источник: Siegel , 2009 (Nature Rev . Neurosci .).

По одну сторону этой шкалы - животные, сон которых приспособился к специфическим условиям среды обитания, требующей постоянного движения (морские млекопитающие, мигрирующие птицы) . Поэтому складывается ошибочное впечатление, что такие животные не спят вообще.

По другую же сторону находится целый ряд животных, у которых помимо сна в процессе эволюции выработалось особое инертное состояние - гипобиоз . Это периоды покоя, позволяющие организму значительное пребывать время в неактивном состоянии. Кажется, что такие животные спят большую часть жизни.

Гипобиотические состояния сопровождаются пониженным уровнем метаболизма (или полным его прекращением) и обусловлены необходимостью адаптироваться к окружающей среды. Такая способность позволяет живым организмам сохранить энергию и пережить неблагоприятные условия.

Главное отличие гипобиоза от сна — это сниженная потребность в энергии, тогда как, сон — это очень энергозатратный процесс, требующий высокого уровня метаболизма.

Каким бывает гипобиоз?

В 1959 году британский энтомолог David Keilin предложил классифицировать гипобиотические состояния по скорости метаболизма -

Скорость метаболизма, обеспечивающая нормальную температуру тела, позволяет организму вести активный образ жизни, питаться, расти и размножаться. Если же скорость падает, то организм переходит в режим гипобиоза - пониженной активности.

В зависимости от того, насколько сильно угнетается активность во время гипобиоза, выделяют состояния, характеризующиеся пониженным (hypometabolism ) или отсутствующим (ametabolism ) обменом веществ.

Пониженный метаболизм характерен для эволюционно более развиты животных, способных впадать с состояние покоя или оцепенения (dormancy / torpor ) при наступлении регулярно повторяющихся неблагоприятных условий.

Сюда входят такие состояний, как зимняя спячка (hibernation ),

летняя спячка () - адаптация к жаре и засухе,

диапауза (diapause) - спячка, наблюдаемая в определенные периоды развития организма,

покой (quiescence ) и однодневное оцепенение (daily torpor ) , которое позволяет, например, некоторым птицам пережить холодные ночи.

Эти виды оцепенения запрограммированы генетически и начинают реализовываться заблаговременно, т.е. до реального наступления неблагоприятных условий.

Диапауза запускается и заканчивается внутренними сигналами организма, что позволяет подготовиться к неблагоприятным условиям заранее. Однако, если условия среды улучшились «раньше срока», то выйти из диапаузы животное все равно не сможет, так как механизмы выхода весьма сложно устроены и требует определенного времени и энергии.

Состояние покоя управляется факторами внешней среды, и при улучшении условий животное сразу выходит из этого состояния.

Вторая группа гипобиотических состояний, аметаболизм (прекращение обмена веществ) - это удел эволюционно древних организмов - бактерий, простейших, мелких ракообразных и др., способных впадать в состояние латентной жизни (latent life ) . Сюда относятся, в порядке увеличения степени угнетения жизненных функций: криптобиоз (cryptobiosis ) , анабиоз (anabiosis ) и абиоз (abiosis ) .

По большому счету между ними нет принципиальной разницы, и их часто объединяют в одно состояние анабиоза. Если анабиоз вызывается обезвоживанием, то это ангидробиоз (anhydrobiosis ) , если экстремально низкими температурами, то криобиоз (cryobiosis ) , если отсутствием кислорода, то аноксибиоз (anoxybiosis ) , если экстремальным уровнем соли в окружающей среде, то осмобиоз (osmobiosis ) и т.д.

Анабиоз - это самое глубокое подавление физиологических функций, вплоть до отсутствия признаков жизни. Как правило, анабиоз наступает при ухудшении условий существования и является адаптацией к неблагоприятным условиям (отсутствие влаги, низкие или высокие температуры и т.д) .

Так, личинки коловраток (Bdelloid rotifers) , простейших ракообразных артемий (Brine shrimp) , комаров-звонцов (Polypedilum vanderplanki) , а также дрожжи впадают в ангидробиоз, претерпевая почти полное высушивание. Механизмы резистентности к высушиванию до конца не изучены, но считается, что для некоторых организмов решающим является накопление в клетках большого количества сахара трегалозы.

Чрезвычайно интересным организмом являются тихоходки (Tardigrada) , которые могут впадать во все известные вида анабиоза: они выживают при высушивании, при экстремально низких температурах, при отсутствии кислорода, в условиях повышенной радиации, при увеличении концентрации токсинов (хемобиоз) и солей в окружающей среде.

В состоянии анабиоза их уровень метаболизма равен 0.01% от нормального, при этом они теряют до 99% воды. Это позволяет тихоходкам выжить в экстремальных условиях. Так, в 2007 году в эксперименте Европейского космического агентства тихоходки выжили после десятидневного пребывания в открытом космосе. Вероятно, это не предел, поскольку есть данные эксперимента «Биориск», в котором личинки комара-звонца провели на внешней стороне МКС более года и по возвращении на Землю показали 80%-ю выживаемость.

Ангидробиоз — высушивание, криобиоз — замораживние, осмобиоз — воздействие соленой среды, аноксибиоз — дефицит кислорода.

Тихоходка способна выжить, впадая в анабиоз, при любых ухудшениях условий обитания.

Особенность анабиоза в том, что живые организмы могут проводить в нем значительное время - десятки и даже сотни лет. И это не только простейшие организмы вроде бактерий и грибов, но и черви, моллюски, насекомые и амфибии.

Одним из рекордсменов анабиоза является представитель сибирской фауны - амфибия углозуб () . Известны случаи, когда углозубы пребывали в вечной мерзлоте 80 - 100 лет и благополучно возвращались к жизни после наступления благоприятных условий.

Во время анабиоза температура их тела может опускаться до -6°С. Их печень синтезирует глицерин, составляющий 37% массы тела, а кровь содержит антифриз, не позволяющий образовываться кристалликам льда.

Антифриз содержится также в гемолимфе насекомых, в крови рыб и млекопитающих, причем не только тех, кто впадает в спячку, но и тех, кто постоянно живет в условиях низких температур. Например, антифриз рыб, живущих в водах Арктики и Антарктики (арктическая треска, нототениевидные рыбы) не позволяет им замерзнуть в ледяной воде при температуре от - 1.9 до 4°С.

Чаще всего в роли антифриза выступают гликопротеины (специализированные полипептиды) или глюканы (на основе фрагментов сахара) , такие как ксиломаннан, выделенный из арктического жука (Upis ceramboides) , способного переносить температуру до -60°С.

Эти молекулы прикрепляются к поверхности зарождающихся внутри клеток тела кристалликов льда, препятствуя их дальнейшему росту, а также взаимодействуют с клеточными мембранами, защищая их от холодового воздействия.

Исследования на аляскинской лесной лягушке (Rana sylvatica ) показали, что перед впадением в анабиоз, который продолжается 2-3 месяца и сопровождается падением температуры тела до -6°С, их печень сильно увеличивается, вырабатывая повышенное количество гликогена. Во время процесса вхождения в состояние анабиоза гликоген превращается в глюкозу, которая наряду с молекулами мочевины сохраняет структуру клеток и снижает температуру замерзания крови.

Гибернация ( спячка)

При гибернации метаболизм не исчезает совсем, но остается на некоем минимально допустимом уровне (до 2-3% от нормального) . В спячку могут впадать многие теплокровные животные: грызуны, ежи и другие насекомоядные, ехидна, опоссум, летучие мыши, медведи, бурундуки, один вид лемура, сумчатые и т.д.

Некоторые рептилии также впадают в спячку, которая называется брумацией - аналог гибернации с признаками анабиоза. Интересно, что птицы, за исключением козодоев, не способны к гибернации.

В отличие от анабиоза, к спячке нужно подготовиться: «нагулять жир» и подготовить место для спячки (гнездо, нора и т.д.) . Это обусловлено тем, что спячка связана не с резкими ухудшениями условий, а с регулярными сезонными.

Существует зимняя спячка, связанная с малодоступностью пищи в зимнее время и летняя спячка, характерная для обитателей пустынь. Есть животные, которые впадают и в зимнюю и в летнюю спячку (среднеазиатский песчаный суслик) .

При спячке все физиологические функции сильно замедляются (дыхание, сердцебиение) , но не исчезают совсем. Так, сердцебиение во время гибернации снижается с 200-300 ударов в минуту до 3-5, частота дыхания - с 100-200 дыхательных движений в минуту до 4-6. При этом исчезают механизмы терморегуляции, то есть резко падает температура тела, обычно до уровня 10˚С, но может доходить и до 2-3˚С, как у сусликов.

Температура тела арктических земляных белок (Spermophilus parryii ) может опускаться до -5˚С, но это скорее исключение.

Продолжительность спячки может доходить до 8 месяцев, и это еще одно отличие от анабиоза: спячка генетически запрограммирована на определенное время года, т.е. на сухой или холодный сезон. Даже если, по какой-то причине, благоприятные условия не наступили или, наоборот, наступили слишком рано, животные выходят из спячки независимо от внешних условий в строго определенный момент времени, реализуя программу поведения, заложенную на генетическом уровне.

Такие животные, как белки и енотовидные собаки могут впасть в нерегулярную спячку при внезапном наступлении неблагоприятных условий. Такое поведение не детерминировано генетически и является факультативным. Это не настоящая гибернация, а форма покоя (quiescence ) .

Медведь не впадает в спячку , как многие думают. Медведи впадают в зимний сон или дрему, которая не сопровождается существенным снижением температуры тела, и из которого животное может легко выйти. Более того, медведица приносит потомство именно в период дремы.

Паттерн сезонной активности сирийского хомячка (Mesocricetus auratus ), состоящий из отдельных циклов оцепенения-пробуждения.

На грани жизни Денков Веселин А.

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 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 °C. 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.

Из книги Здоровье Вашей собаки автора Баранов Анатолий

Химические ожоги Химические ожоги глаз отмечаются в результате воздействия на ткань глаза различных химических веществ: кислот, щелочей, лекарственных препаратов, по ошибке введенных в конъюнктивальный мешок, и др.Доврачебная помощь при ожоге кислотами; открыть веки,

Из книги Болезни собак (незаразные) автора Панышева Лидия Васильевна

Приложение I. Морфологические и физико-химические свойства крови Л. Г. Уткин Таблица 1. Содержание гемоглобина в крови у собак (Примечание. В работе Ряжкина Г. А. дается суженная норма)Таблица 2. Количество эритроцитов в 1 мм3 крови (в млн. шт.) (Примечание. В работе Ряжкина Г. А.

Из книги Новейшая книга фактов. Том 1 [Астрономия и астрофизика. География и другие науки о Земле. Биология и медицина] автора

Из книги Сфинксы XX века автора Петров Рэм Викторович

Из книги Новейшая книга фактов. Том 1. Астрономия и астрофизика. География и другие науки о Земле. Биология и медицина автора Кондрашов Анатолий Павлович

Химические воздействия Не будет преувеличением исчислять историю химиотерапии тысячелетиями. С тех пор как люди осознали разницу между здоровьем и болезнью, они ищут вещества, обладающие целебными свойствами. Они ищут лекарства. Эта история прошла через большие

Из книги Распространненость жизни и уникальность разума? автора Мосевицкий Марк Исаакович

Как образовались химические элементы? Большой взрыв создал только два химических элемента – водород и гелий (и небольшие количества дейтерия и лития). Все остальные элементы, заполняющие таблицу Менделеева, появились только после возникновения звезд. В их недрах в ходе

Из книги По следам минувшего автора Яковлева Ирина Николаевна

Что такое анабиоз? Анабиозом называют состояние организма, при котором жизненные процессы (обмен веществ и др.) временно прекращены или настолько замедлены, что отсутствуют все видимые проявления жизни. Анабиоз наблюдается при резком ухудшении некоторых условий

Из книги На грани жизни автора Денков Веселин А.

4.1. Палеонтологические и физико-химические данные о времени появления на Земле клеточных форм жизни Возраст самых древних минералов на Земле 3800–3900 миллионов лет. К ним относятся уже образовавшиеся к тому времени в морях и океанах осадочные породы, а также более древние

Из книги Энергия жизни [От искры до фотосинтеза] автора Азимов Айзек

Глава XIV ВОЗМОЖНЫ ВАРИАНТЫ С концом предыдущей главы кончилось и наше путешествие в глубины прошлого. Но жизнь не стоит на месте. Наше сегодня станет завтра нашим прошлым, через 10–20 лет - историческим прошлым, а через 10–20 тысяч лет и палеонтологическим.В известном

Из книги автора

Что означают термины анабиоз, гипобиоз, диапауза, покой, гипотермия, гибернация, эстивация, летаргия, криобиология и криомедицина? В своем эволюционном развитии многие растительные и животные организмы приобрели своеобразные механизмы приспособления, чтобы иметь

Из книги автора

Анабиоз и зимний покой в мире микроорганизмов и в мире растений В природе анабиоз не является патентом только животных организмов. Он широко представлен и среди микроорганизмов из царства Prokaryotae, к которым относятся все виды бактерий и синезеленых водорослей. Анабиоз

Из книги автора

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

Из книги автора

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

Из книги автора

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

Из книги автора

Глава 8. ТЕПЛО И ХИМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ Способа напрямую измерить химическую энергию не существует, но тепловую энергию измерить несложно. Предположим, что некоторую реакцию проводят в замкнутой камере, запуская ее, скажем, через электрический провод. Со всех сторон камера

Слово «гибернация» у наших современников ассоциируется в первую очередь с компьютером. Так называется один из режимов работы компьютерной операционной системы – нечто среднее между выключением и ждущим режимом. По-английски это так и называется – Hibernation, в русскоязычной же версии Windows до недавнего времени именовалось «спящим режимом», но начиная с версии Windows Vista, для обозначения его используется то же слово – гибернация.

Чем хороша гибернация? При переходе на такой режим содержимое оперативной памяти не теряется, а записывается на жёсткий диск, после этого электропитание можно отключить: содержимое никуда не денется! Когда вы включите компьютер, не придётся долго ждать инициализации драйверов (да и при уходе в гибернацию не приходится долго ждать их закрытия, как это бывает при выключении), приложения, которые были запущены на момент ухода в спящий режим, запустятся снова, и даже несохранённые документы будут целы.

Конечно, режиму гибернации присущи и некоторые недостатки – например, она требует немалого объёма дискового пространства, и если такового не хватает, этот режим может оказаться недоступным. Но в целом – весьма удобная функция, особенно для тех, кто не любит ждать или не имеет на это времени. Только надо иметь в виду, что держать компьютер на таком режиме месяцами нельзя, из-за этого могут возникать сбои в системе, так что хотя бы раз в неделю не ограничивайтесь гибернацией, а делайте выключение.

Техника техникой, а ведь это слово пришло в компьютерный лексикон из… биологии.

В биологии гибернация иначе называется зимней спячкой (собственно, латинское слово hibernatia как раз и означает «зимовка»). Это приостановка жизненных процессов у животных при наступлении неблагоприятных условий: мороз, отсутствие пищи. Тяжелее всего пережить именно бескормицу, вот организм и «переходит на режим», когда питание не нужно (совсем как компьютеру в «спящем режиме» не так ли?) – обмен веществ замедлен до предела. Такое состояние достижимо только при полной неподвижности и снижении температуры тела. Поскольку обменные процессы с участием кислорода идут намного медленнее и не так интенсивно, как обычно, поэтому потребление его снижается, замедляется и сердцебиение животного. Проявляя активность, животное в таком состоянии и двух недель бы не протянуло, но в оцепенении оно так может пребывать не один месяц.

Когда речь заходит о зимней спячке, прежде всего, вспоминают о бурых медведях – обитателях наших лесов. Как раз у бурого медведя все процессы, связанные со спячкой, не особенно ярко выражены. Например, температура тела у мишек во время спячки снижается всего-навсего до 31 градуса (при норме 37) и при выходе из этого состояния довольно быстро повышается до нормы, так что биологи даже не считают состояние, в которое впадают медведи зимой, гибернацией в настоящем смысле.

Иное дело – грызуны и насекомоядные. Например, у ежей во время гибернации температура тела снижается до 1,8 градуса. У сурков этот показатель несколько выше – 10 градусов, но сердцебиение замедляется до 5 ударов в минуту, а дыхание – до одного вдоха в 2-3 минуты.

Наряду с гибернацией существует и другая сезонная спячка – летняя, она называется эстивацией. Эстивация присуща тем животным, для которых наиболее неблагоприятные условия наступают в самое жаркое время года – т.е. обитателям пустыни, например, африканским земляным белкам. Более того, животное может впадать в спячку и при внезапном наступлении неблагоприятных условий. Например, люди, которым доводилось держать дома сурка, замечали, что зверёк на короткое время впадает в спячку после того, как его мыли, подстригали ему когти или просто помещали в незнакомую обстановку.

Гибернация может быть и искусственной. Основоположником такого метода лечения был французский физиолог А.Лабори. Он обратил внимание на то, что в шоковом состоянии организм пытается восстановить нарушенный гомеостаз (устойчивое внутреннее равновесие), истощает силы в этой борьбе, и тогда наступает фаза декомпенсированного шока – попытки восстановить гомеостаз прекращаются, и в самых тяжёлых случаях организм погибает. Значит, надо сделать гомеостаз таким, чтобы его поддержание не требовало больших усилий, тогда организм получит возможность основные силы бросить на устранение повреждений… но ведь именно таким бывает гомеостаз при зимней спячке у животных! И вот – с помощью специальных препаратов человека погружают в состояние, напоминающее зимнюю спячку животных – при этом организму легче перенести кислородное голодание, шок и другие тяжёлые состояния.

Вот так человек учится у природы – и в области медицины, и в области компьютерных технологий!