Факультет

Студентам

Посетителям

Проблемы, связанные с замораживанием и оживлением крупных млекопитающих

Много самых разнообразных проблем возникло в связи с попытками оживить кроликов и мелких приматов после остановки у них сердца и дыхания и замораживания периферических тканей при температуре внутри тела ниже нуля.

С первыми трудностями столкнулись еще в процессе охлаждения. Чем крупнее животное, тем быстрее по сравнению с поверхностью тела возрастает его общая теплоемкость, связанная с его объемом. Теплоотдача у животного, подвергающегося воздействию холодного воздуха или погруженного в холодную баню, зависит от обмена энергии между молекулами, находящимися в холодной среде, и молекулами поверхностных покровов и более глубоких тканей. Золотистый хомячок весит всего около 100 г и охлаждается сравнительно быстро.

Когда же кроликов весом 1—2 кг наркотизировали, сочетая вдыхание газовой смеси с высокой концентрацией СO2 и воздействие холодным воздухом с температурой 0°, то до момента наступления у них коматозного состояния при температуре внутри тела от +18 до +23° проходило около 3 час. На этой стадии сердце сокращалось примерно 40 раз в 1 мин, а дыхание было глубоким — один-два вдоха в 1 мин. Затем животных погружали в тающий лед. Спустя примерно 30 мин, когда температура в толстой кишке достигала 13—18°, дыхание прекращалось. Сердце обычно продолжало сокращаться 5—10 мин, пока температура внутри тела не падала приблизительно до 12°. Через 40 мин температура в толстой кишке понижалась еще на 3° и была равна 8—10°. Такое медленное охлаждение должно быть обусловлено недостаточностью кровообращения и отсутствием какого-либо движения внутри самого организма. Окружающие жидкости также были неподвижными. Шесть кроликов находились в таком состоянии, т. е. без дыхания и кровообращения, при температуре внутри тела от +9 до +12°, затем этих кроликов согревали при помощи излучающей тепло лампы и проводили искусственное дыхание. У животных временно восстанавливались сокращения сердца и самостоятельное дыхание. Однако полное восстановление жизненных функций наблюдалось только у одного кролика, но и он погиб через 3 дня.

Вполне вероятно, что при более быстром и более глубоком охлаждении тела животного повреждения организма после остановки дыхания и кровообращения должны быть менее тяжелыми. Наиболее подходящим методом повышения скорости теплоотдачи было, по-видимому, нагнетание холодных жидкостей в сосудистую систему посредством искусственного кровообращения. Или же можно было бы проводить орошение плевральной и брюшной полостей холодными жидкостями. Основная цель наших опытов, однако, заключалась в исследовании жизнеспособности интактных млекопитающих после частичного замораживания. Поэтому мы сконцентрировали свое внимание на увеличении теплоотдачи поверхностью тела животного. После полного удаления шерсти кролики замерзали значительно быстрее, но вряд ли можно было рассчитывать на восстановление хорошего состояния у животных, совершенно лишенных мехового покрова. Когда желудок и кишечник орошали замороженной молочной смесью, содержащей многочисленные кристаллы льда, температура внутри тела быстро падала до 0°. Однако после согревания животных в их пищеварительном тракте были обнаружены тяжелые поражения. В последующих опытах область живота выбривали, а остальной мех тщательно промывали детергентом для удаления пузырьков воздуха.

Затем наркотизированных кроликов с температурой внутри тела около +18° погружали в энергично перемешиваемый 50-процентный раствор пропиленгликоля с температурой —5°. В течение 10—15 мин периферические ткани начинали замерзать и температура в подкожной клетчатке понижалась до —0,5 или —2,5° в зависимости от места измерения. Спустя 1 час после прекращения дыхания температура в толстой кишке была около —0,6° и оставалась на этом же уровне, показывая тем самым, что фронт распространения льда достиг внутренних органов тела. К этому времени в периферических тканях содержалось так много льда, что туловище и конечности животных затвердевали. У частично замороженных кроликов в теле образовывалось гораздо больше льда, чем у хомячков, замороженных на такой же период времени. Следовательно, для согревания тканей всего организма требовалось больше энергии, причем оттаивать их следовало как можно быстрее.

Мы предпочитали согревать животных с помощью токов высокой частоты. Для этого применяли генератор, работающий на частоте 27 Мгц, с мощностью около 500 в т. В предварительных опытах мы вновь испытали метод согревания между двумя электродами, который успешно использовали при оживлении замороженных хомячков. Замороженных кроликов помещали в переменное электрическое поле между двумя пластинками, подключенными к генератору высокочастотных колебаний. Равномерного распределения электрического поля, однако, не удавалось достигнуть. В результате поверхностных ожогов избегали, лишь настолько понизив подводимую мощность, что на оттаивание внутренних органов требовалось более 30 мин. Тем не менее у 6 кроликов, согретых таким способом, при вскрытии еще наблюдались сокращения сердца. Других частично замороженных кроликов согревали, помещая их в переменное магнитное поле, так что в тканях возникали вихревые токи высокой частоты и большой силы. Эти токи согревали все тело без опасности поражения электротоком. Животных помещали в трубу из перспекса, вокруг которой шла спиральная медная трубка. Спираль была присоединена к источнику переменного тока высокой частоты и служила внешним резонансным контуром, настроенным на ту же частоту, что и генератор. В предварительных опытах токи, проходившие по поверхности тела, вызывали поверхностные ожоги еще до оттаивания внутренних органов. Во избежание этого в дальнейшем все тело животного перед согреванием протирали охлажденным на льду детергентом и в течение всего периода согревания обдували холодным воздухом. В последующих опытах частично замороженных кроликов согревали за несколько секунд и, если подводили все время одинаковое количество тепла, температура в толстой кишке повышалась со скоростью 16° в 1 мин. Через 2 мин печень и некоторые другие внутренние органы частично «сваривались», хотя на поверхности тела не было следов ожогов

Была разработана специальная методика, при помощи которой замороженных кроликов согревали в течение нескольких секунд, причем температура внутри тела у них повышалась от 0 до примерно +10° за 1 мин,. Затем количество подводимого тепла уменьшали, и температура в толстой кишке повышалась уже со скоростью 1—2° в 1 мин. Во избежание перегрева кожи и чрезмерного расширения кровеносных сосудов на протяжении всего периода согревания животное непрерывно обдували холодным воздухом. Таким способом согревали 20 кроликов, которых предварительно замораживали ка 40—60 мин. Сокращения сердца у них восстанавливались, как только температура в толстой кишке достигала примерно +15°. Слизистые и кожа становились розовыми, а зрачки сужались. Когда температура в толстой кишке повышалась до 20—30°, восстанавливалось самостоятельное дыхание, и тогда искусственное вдувание воздуха прекращали. Пять животных продолжали слегка обогревать с помощью диатермии, пока у них через несколько минут не наступила смерть. У 15 других диатермию прерывали, как только появлялось дыхание. Поверхность тела продолжали слегка обогревать либо с помощью теплоизлучения, либо в теплом инкубаторе или же водяной бане. У некоторых кроликов появились самостоятельные движения, один даже встал на ноги, но все они погибли через 1—2 час после восстановления сердечной деятельности и дыхания. Подобные же результаты были получены и у мелких лемуров Galago crassicaudatus agisymbatius. Возможно, согревание проводили слишком быстро, в результате чего кровообращение и другие физиологические функции не смогли адаптировать к создавшимся условиям.

Единственное видимое повреждение внутренних органов, обнаруженное при вскрытии кроликов и галаго, заключалось в сильном кровотечении в области дна желудка. Гистологическое исследование показало, что эти кровотечения были ограничены той частью желудка, в которой расположены обкладочные клетки. Привратниковая часть желудка, в которой нет клеток, выделяющих соляную кислоту, оставалась нормальной. Кровотечения были обнаружены также и в желудках золотистых хомячков, оживленных после частичного замораживания или продолжительной остановки сердца при температуре внутри тела выше 0°. Возможно, эти повреждения были вызваны пептическим перевариванием слизистой желудка после остановки кровообращения у охлажденного или частично замороженного млекопитающего. Лавлок высказал другое предположение, что присутствующая в полости желудка или в протоках желез соляная кислота могла диффундировать через стенку желудка и повреждать ткани последней, в том числе стенки капилляров и других кровеносных сосудов. Как только кровообращение восстанавливалось, кровь вытекала из поврежденных сосудов и дальнейшие повреждения вызывались уже чисто механически. Лавлок отметил, что при нормальной температуре тела клетки эпителия желудка активно выделяют соляную кислоту. Когда внутренние органы тела охлаждены до температуры ниже той, при которой останавливается кровообращение, избирательная проницаемость может утратиться в связи с уменьшением интенсивности обмена веществ в охлажденных клетках; Диффузия при температурах, близких к нулю, замедляется сравнительно мало, и ионы водорода и хлора будут быстро двигаться по тканям. Мы проверили эту теорию. Кроликам и галаго не давали пищи в течение 15 час до охлаждения. Содержимое желудков нейтрализовали бикарбонатом натрия непосредственно перед остановкой сердца и дыхания у уже охлажденных животных. Затем их переносили в баню с температурой —5° и держали в ней до тех пор, пока температура в толстой кишке не падала ниже 0°.и периферические ткани постепенно не замерзали (в течение 45 мин). После этого животных согревал и с помощью диатермии и проводили искусственное дыхание, как и в предыдущих опытах. Через 2 час животных забивали и исследовали их желудок. Никаких признаков кровоизлияний в желудке не обнаруживали. При гистологическом исследовании слизистую желудка нельзя было отличить от нормальной.

Доде и его сотрудники еще раньше вызывали морфологически идентичные кровоизлияния в желудке у кроликов, кошек, обезьян и других млекопитающих с нормальной температурой тела, вводя им экстракты задней доли гипофиза, вызывающие сильное сужение сосудов. Повреждения наступали во время местной ишемии, и тяжесть их зависела от кислотности содержимого желудка. Когда же содержимое желудка нейтрализовали, введение экстрактов задней доли гипофиза не вызывало кровоизлияний в области дна желудка. Таким образом, желудочное кровотечение может быть вызвано диффузией кислоты, а предотвращено нейтрализацией содержимого желудка, когда у незамороженных животных прекращается кровообращение в слизистой. Полученные результаты укрепили нас в мнении, что повреждения в желудке подопытных животных были вызваны главным образом соляной кислотой, а не ферментативным перевариванием, разрушающим действием кристаллов льда на слизистую или какой-либо формой стресса или шока во время оживления.

Предотвращение желудочного кровотечения удлиняло период восстановления функций у кроликов и галаго, которых частично замораживали после охлаждения до прекращения дыхания и сердцебиения. Тем не менее 4 кролика из этой группы опытов погибли в течение 4 час после оживления. Двух галаго, у которых нейтрализовали содержимое желудков, замораживали на 45—60 мин при температуре —5°. У них полностью восстановились жизненные функции. У одного животного даже временно восстановились нормальное поведение и аппетит. Однако оба они погибли в течение 24 час. При посмертном исследовании обнаружили отек легких, возможно в результате терминальной сердечной недостаточности, обусловленной различными причинами. Не исключено, что выживанию препятствовали некоторые физиологические или физико-химические нарушения, которых можно было бы избежать, если бы удалось диагносцировать.

Опыты были проведены на небольшом числе животных, и полученные результаты не являются обнадеживающими в отношении длительного выживания. Тем не менее и они уже свидетельствуют о возможности оживления взрослых не впадающих в спячку млекопитающих, столь высоко развитых, как приматы, после охлаждения их тела до температур ниже нуля и частичного замораживания жидкостей в поверхностных и внутренних органах. Но при этом у животных могут возникнуть различные повреждения, такие, как повреждения глаз, наблюдавшиеся у согретых и оживленных хомячков.

Обсуждая вопрос о подводе тепла, мы пришли к заключению, что вряд ли прогрессу в деле оживления крупных млекопитающих после замораживания будет мешать несовершенство методики оттаивания и согревания. Увеличение размера сконструированного нами прибора для диатермии и самые разнообразные способы обогревания с помощью токов высокой частоты несомненно смогут обеспечить подвод достаточного количества энергии. Гораздо более сложной проблемой является охлаждение. Вряд ли можно надеяться на открытие каких-то физических агентов, которые подобно охлаждающим лучам, описанным в научно-фантастических романах, оказывали бы действие, противоположное диатермии, и замедляли бы движение молекул в организме. Увеличить скорость охлаждения можно, по-видимому, только путем нагнетания холодной жидкости в кровеносную систему или орошения плевральной и брюшной полости. Таким способом, должно быть, можно в течение нескольких минут после прекращения дыхания понизить температуру внутри тела до нуля. Следовательно, можно увеличить период, в течение которого животное во время постепенного замораживания его при температуре —5° будет сохранять жизнеспособность. Если для ускорения замораживания применяют искусственное кровообращение, то жидкость должна содержать вещество, предотвращающее ее замораживание при температуре ниже нуля. Можно использовать такие инертные жидкости, как силикон. Пригодны также глицерин и близкие ему вещества, имеющие дополнительное преимущество: диффундируя в ткани, глицерин, если только он не оказывает на них токсического действия, защищает клетки от повреждения во время вымерзания воды. Весьма вероятно, что млекопитающее, подвергшееся или подвергающееся перфузии такой защитной жидкостью, можно для ускорения процесса охлаждения погрузить в баню или выставить на холодный воздух с температурой много ниже —5° без риска отморожения. Как только кожа замерзнет, ее теплопроводность повысится в десять раз. Тем не менее температура внутри тела будет еще понижаться медленно вследствие выделения скрытой теплоты кристаллизации при вымерзании воды, содержащейся в тканях.

До настоящего времени еще не разработана методика перфузии отдельных органов или всего организма млекопитающих глицерином, а также способ удаления последнего без повреждения тканей. Если бы этого удалось добиться, мы могли бы охлаждать интактное животное даже до —70° и затем успешно его оживлять. А тогда уже можно было бы думать о продолжительном хранении замороженных млекопитающих. Следует, однако, подчеркнуть, что нет больших надежд на достижение этого в ближайшем будущем.

Ближайшая задача заключается в выяснении физиологических потребностей млекопитающих, согретых после кратковременных периодов пребывания в замороженном состоянии при температуре тела, близкой нулю. Это, вероятно, потребует изучения как состава крови, так и поведения отдельных органов и систем после охлаждения и согревания интактного животного и проведения различными способами искусственного дыхания. В результате, возможно, удастся разработать соответствующую форму дальнейшего лечения животного после восстановления кровообращения и дыхания. Эффективный уход после первоначального оживления, несомненно, предопределит продолжительность последующей жизни. Для того чтобы добиться успеха, потребуются объединенные усилия целой группы физиологов, включающей специалистов в области хирургии, электроники, патологии, физической химии и других дисциплин. Может быть, все, что сейчас нужно, — это какая-то несложная, но новая идея, претворение которой в жизнь обеспечит полное восстановление жизненных функций и последующую нормальную жизнь млекопитающих. Таким образом удастся спасать жизнь тех, кто преднамеренно или в результате несчастного случая подверглись охлаждению и замораживанию на короткое время при температуре внутри тела ниже нуля.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.



Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: