Веселин Денков - На грани жизни
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 °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.
