Künstlicher Winterschlaf

Der künstliche Winterschlaf (lat. hibernatio hibernation) ist eine Methode der pharmakologischen Beeinflussung des Körpers mit dem Ziel, seine lebenswichtigen Funktionen unter Bedingungen extrem schädlicher Umweltfaktoren zu schützen und zu erhalten ( Operation, Trauma, Verbrennungen, Infektionskrankheiten usw.). Kann als Bestandteil einer kombinierten Anästhesie sowie in einem Komplex intensivmedizinischer Behandlungsmaßnahmen eingesetzt werden schwere Bedingungen verursacht durch Schock, Vergiftung, Infektionskrankheiten usw.

Der Begründer der Methode des künstlichen Winterschlafs ist der französische Pathophysiologe A. Labori. Seiner Ansicht nach entsteht ein Schock als Folge eines Zusammenbruchs physiologischer Reaktionen, die auf die Aufrechterhaltung der Homöostase abzielen.

Zunächst werden die Schocksymptome durch eine neuroendokrine Reaktion verschleiert, deren wichtigster Punkt die erhöhte Ausschüttung von Adrenalin ist, das zur Aufrechterhaltung der Blutzirkulation in lebenswichtigen Organen und vor allem im Zentralnervensystem beiträgt (der Zeitraum der kompensierten oder latenten Schock). Wenn die Wirkung des schädigenden Faktors anhält, gibt der Körper nach erfolglosen Versuchen, das homöostatische Gleichgewicht während der latenten Schockphase wiederherzustellen, plötzlich den Kampf auf. Die Gefäßatonie entsteht und nimmt zu, und die nächste Periode beginnt – die Phase des dekompensierten Schocks, die oft mit dem Tod endet.

Alle Manifestationen der Reaktion des Körpers auf einen schädigenden Einfluss lassen sich laut A. Labori in drei Gruppen einteilen: 1) primäres Schadenssyndrom (Läsionssyndrom) – Störungen, Funktionsstörungen und Schäden, die eine direkte Folge der Einwirkung eines externen Wirkstoffs sind ; 2) Reaktionssyndrom – ein Komplex neurovegetativer und endokriner Reflexreaktionen, die als Reaktion des Körpers auf den Einfluss eines externen Faktors und den dadurch verursachten Schaden entstehen; 3) sekundäres Schadenssyndrom – Störungen und Störungen, die sekundär im Zusammenhang mit dem langfristigen Bestehen eines rein funktionellen Reaktionssyndroms entstehen.

Grundlage des Reaktionssyndroms ist die Reflexaktivität des Vegetativums Nervensystem mit der Freisetzung von Mediatoren und anderen biologisch aktiven Substanzen (Adrenalin, Acetylcholin, Histamin, Serotonin) und Aktivität endokrines System, hauptsächlich die Hypophyse und die Nebennieren. Beim Sekundärschadenssyndrom gehen organische Veränderungen mit einer Störung (Disharmonie) einst schützender Reaktionen einher, die dadurch ihre adaptive Bedeutung verloren haben.

Die Unterstützung des Körpers im Kampf gegen drohende Störungen des physiologischen Gleichgewichts kann entweder dadurch erfolgen, dass die Stärke und Dauer der Schutzreaktionen des Körpers erhöht wird oder indem ein Zustand erreicht wird, in dem die Intensität der Reaktion deutlich verringert wird, was dem Körper hilft Der Körper übersteht die Zeit größter äußerer Einflüsse und stellt anschließend das gestörte Gleichgewicht wieder her

Eine Abschwächung der Körperreaktion kann durch eine Reduzierung des Stoffwechsels und eine Hemmung des neuroendokrinen Systems erreicht werden, was Labori als eine der wichtigsten Aufgaben der Anästhesie bei Operationen und therapeutischen Maßnahmen bei der Behandlung so schwerer Erkrankungen wie Schock ansieht. Laut A. Labori hängt die Höhe des Grundstoffwechsels von neurohormonalen Mediatoren (Adrenalin, Acetylcholin und andere) ab. Adrenalin erhöht den Grundstoffwechsel, Acetylcholin reduziert ihn. Folglich reduziert jedes Medikament, das die Freisetzung von Adrenalin hemmt und die Wirkung von Acetylcholin fördert, den Stoffwechsel und umgekehrt. Auch Unterkühlung kann dazu beitragen (siehe Künstliche Unterkühlung).

Die Suche nach Mitteln mit ähnlichen Eigenschaften endete mit der Einführung in die Keilpraxis große Gruppe pharmakologische Medikamente – Phenothiazin-Derivate, sogenannte Neuroplegiker, und der eigentümliche Zustand, den sie verursachten, wurde Neuroplegie genannt. Neben Phenothiazin-Derivaten werden bei der Durchführung des künstlichen Winterschlafs auch Ganglienblocker, Antihistaminika, Sympatholytika, Analgetika und andere eingesetzt. Grundlage der Methode des künstlichen Winterschlafs ist somit die Blockade neurovegetativer und endokriner Reaktionen. Ein wesentliches, aber optionales Element des künstlichen Winterschlafs ist die Unterkühlung, die durch physische Kühlung des Patienten erreicht wird.

Der Schlaf von Tieren ist fast immer eine Zeit reduzierter motorischer Aktivität. In der Natur gibt es ein ganzes Spektrum physiologischer Zustände adaptiven Verhaltens – von nahezu ständiger Ruhe bis zu nahezu ständiger Bewegung ohne Ruhe, und der Schlaf nimmt in seiner Tiefe und Dauer in dieser Reihe nur einen Zwischenplatz ein.

Das Ausmaß der motorischen Aktivität reicht von völliger Immobilität im Winterschlaf bis hin zum völligen Ausbleiben von Ruhephasen. Quelle:Siegel, 2009 (Natur Rev. Neurosci.).

Auf der einen Seite dieser Skala stehen Tiere, deren Schlaf sich an die spezifischen Bedingungen ihres Lebensraums angepasst hat, der ständige Bewegung erfordert. (Meeressäugetiere, Zugvögel). Daher entsteht der falsche Eindruck, dass solche Tiere überhaupt nicht schlafen.

Auf der anderen Seite gibt es eine ganze Reihe von Tieren, die im Laufe der Evolution neben dem Schlaf einen besonderen Ruhezustand entwickelt haben – Hypobiose. Dabei handelt es sich um Ruhephasen, die es dem Körper ermöglichen, über einen längeren Zeitraum in einem inaktiven Zustand zu bleiben. Diese Tiere scheinen die meiste Zeit ihres Lebens zu schlafen.

Hypobiotische Zustände gehen mit einer verminderten Stoffwechselrate einher (oder deren vollständige Beendigung) und werden von der Notwendigkeit angetrieben, sich an die Umwelt anzupassen. Diese Fähigkeit ermöglicht es lebenden Organismen, Energie zu sparen und ungünstige Bedingungen zu überleben.

Der Hauptunterschied zwischen Hypobiose und Schlaf ist der verringerte Energiebedarf, wohingegen Schlaf ein sehr energieintensiver Prozess ist, der benötigt hohes Niveau Stoffwechsel.

Was ist Hypobiose?

Im Jahr 1959 schlug der britische Entomologe David Keilin vor, hypobiotische Zustände nach der Stoffwechselrate zu klassifizieren –

Die Stoffwechselrate, die eine normale Körpertemperatur gewährleistet, ermöglicht es dem Körper aktives Bild leben, essen, wachsen und sich vermehren. Sinkt die Geschwindigkeit, geht der Körper in den Hypobiose-Modus – reduzierte Aktivität.

Je nachdem, wie stark die Aktivität während der Hypobiose gehemmt wird, sind Zustände durch verminderte Aktivität gekennzeichnet (Hypometabolismus) oder abwesend (Ametabolismus) Stoffwechsel.

Verminderter Stoffwechsel charakteristisch für evolutionär weiter entwickelte Tiere, die in einen Ruhe- oder Erstarrungszustand verfallen können (Ruhe/ Erstarrung) bei Eintritt regelmäßig wiederkehrender ungünstiger Umstände.

Dazu gehören Erkrankungen wie z Winterschlaf (Winterschlaf),

Ästhetisierung () - Anpassung an Hitze und Trockenheit,

Diapause(Diapause) – Winterschlaf, der während bestimmter Phasen der Organismusentwicklung beobachtet wird,

Frieden (Ruhe) Und eintägiger Stupor (täglich Erstarrung) , was es beispielsweise einigen Vögeln ermöglicht, kalte Nächte zu überleben.

Diese Arten von Erstarrung sind genetisch programmiert und werden im Voraus umgesetzt, d. h. bevor ungünstige Bedingungen tatsächlich eintreten.

Die Diapause beginnt und endet mit inneren Signalen des Körpers, sodass Sie sich im Voraus auf ungünstige Bedingungen vorbereiten können. Wenn sich die Umweltbedingungen jedoch verbessert haben“ früher als geplant„Dann kann das Tier die Diapause trotzdem nicht verlassen, da die Ausstiegsmechanismen sehr komplex sind und einen gewissen Zeit- und Energieaufwand erfordern.

Der Ruhezustand wird durch Umweltfaktoren gesteuert, und wenn sich die Bedingungen verbessern, verlässt das Tier diesen Zustand sofort.

Die zweite Gruppe hypobiotischer Erkrankungen, Ametabolismus (Stoffwechselstopp)- das ist die Menge evolutionär alter Organismen - Bakterien, Protozoen, kleine Krebstiere usw. -, die in einen Zustand latenten Lebens verfallen können (latent Leben) . Hierzu zählen, in der Reihenfolge zunehmender Hemmung lebenswichtiger Funktionen, die Kryptobiose (Kryptobiose) , unterbrochene Animation (Anabiose) und Abiose (Abiose) .

Im Großen und Ganzen gibt es keinen grundlegenden Unterschied zwischen ihnen und sie werden oft in einem Zustand der angehaltenen Animation kombiniert. Wenn die unterbrochene Animation durch Dehydrierung verursacht wird, handelt es sich um Anhydrobiose (Anhydrobiose) , wenn extrem niedrige Temperaturen, dann Kryobiose (Kryobiose) , wenn Sauerstoffmangel vorliegt, dann Anoxybiose (Anoxybiose) , wenn extremer Salzgehalt in Umfeld, dann Osmobiose (Osmobiose) usw.

Anabiose- Dies ist die tiefste Unterdrückung physiologischer Funktionen bis hin zum Fehlen von Lebenszeichen. In der Regel tritt eine suspendierte Animation auf, wenn sich die Lebensbedingungen verschlechtern, und ist eine Anpassung an ungünstige Bedingungen (Feuchtigkeitsmangel, niedrige oder hohe Temperaturen usw.).

Also Rädertierlarven (Bdelloide Rädertierchen), Einzeller, Krebstiere Artemia (Artemia), Glockenmücken (Polypedilum vanderplanki) sowie Hefe treten in die Anhydrobiose ein und werden fast vollständig getrocknet. Die Mechanismen der Austrocknungsresistenz sind nicht vollständig geklärt, es wird jedoch angenommen, dass die Anreicherung in Zellen für einige Organismen von entscheidender Bedeutung ist. große Menge Trehalose-Zucker.

Bärtierchen sind ein äußerst interessanter Organismus. (Tardigrada), die in alle bekannten Arten von Schwebeleben fallen können: Sie überstehen Trocknung, extrem niedrige Temperaturen, Sauerstoffmangel, Bedingungen erhöhter Strahlung und steigende Konzentrationen von Giftstoffen (Chemobiose) und Salze in der Umwelt.

Im Zustand der Ruhepause beträgt ihr Stoffwechsel 0,01 % des Normalwerts, während sie bis zu 99 % Wasser verlieren. Dadurch können Bärtierchen unter extremen Bedingungen überleben. So überlebten Bärtierchen im Jahr 2007 in einem Experiment der Europäischen Weltraumorganisation einen zehntägigen Aufenthalt im Weltraum. Dies ist wahrscheinlich nicht die Grenze, da es Daten aus dem Biorisk-Experiment gibt, bei dem Glockenbauchmückenlarven mehr als ein Jahr außerhalb der ISS verbrachten und bei der Rückkehr zur Erde eine Überlebensrate von 80 % zeigten.

Anhydrobiose – Austrocknung, Kryobiose – Einfrieren, Osmobiose – Einwirkung einer salzigen Umgebung, Anoxybiose – Sauerstoffmangel.

Das Bärtierchen ist in der Lage, bei jeder Verschlechterung der Lebensbedingungen zu überleben und in eine schwebende Animation zu verfallen.

Die Besonderheit der schwebenden Animation besteht darin, dass lebende Organismen eine beträchtliche Zeit darin verbringen können – Dutzende und sogar Hunderte von Jahren. Und das sind nicht nur einfache Organismen wie Bakterien und Pilze, sondern auch Würmer, Weichtiere, Insekten und Amphibien.

Einer der Rekordhalter der suspendierten Animation ist ein Vertreter der sibirischen Fauna - Amphibiensalamander () . Es sind Fälle bekannt, in denen Salamander 80 bis 100 Jahre im Permafrost blieben und nach dem Einsetzen günstiger Bedingungen sicher ins Leben zurückkehrten.

Während der Ruhephase kann ihre Körpertemperatur auf -6 °C sinken. Ihre Leber synthetisiert Glycerin, das 37 % ihres Körpergewichts ausmacht, und ihr Blut enthält Frostschutzmittel, das die Bildung von Eiskristallen verhindert.

Frostschutzmittel kommen auch in der Hämolymphe von Insekten vor, im Blut von Fischen und Säugetieren, nicht nur von solchen, die Winterschlaf halten, sondern auch von solchen, die ständig bei niedrigen Temperaturen leben. Zum Beispiel Frostschutzmittel für Fische, die in den Gewässern der Arktis und Antarktis leben (arktischer Kabeljau, nototheniforme Fische) verhindert das Einfrieren in Eiswasser bei Temperaturen von - 1,9 bis 4°C.

Am häufigsten wirken Glykoproteine ​​als Frostschutzmittel. (spezialisierte Polypeptide) oder Glucane (basierend auf Zuckerfragmenten), wie zum Beispiel Xylomannan, das aus dem Polarkäfer isoliert wird (Upis ceramboides), temperaturbeständig bis -60°C.

Diese Moleküle heften sich an die Oberfläche von Eiskristallen, die in den Körperzellen entstehen, verhindern so deren weiteres Wachstum und interagieren auch mit ihnen Zellmembranen, um sie vor Kälteeinwirkung zu schützen.

Forschung zum Alaska-Waldfrosch (Rana Sylvatica) zeigten, dass sich ihre Leber vor dem Eintritt in den Ruhezustand, der zwei bis drei Monate dauert und mit einem Abfall der Körpertemperatur auf -6 °C einhergeht, stark vergrößert und eine erhöhte Menge an Glykogen produziert. Während des Übergangs in den Ruhezustand wird Glykogen in Glukose umgewandelt, die zusammen mit Harnstoffmolekülen die Struktur der Zellen erhält und den Gefrierpunkt des Blutes senkt.

Winterschlaf ( Winterschlaf)

Während des Winterschlafs verschwindet der Stoffwechsel nicht vollständig, sondern bleibt auf einem bestimmten akzeptablen Mindestniveau. (bis zu 2-3 % des Normalwerts). Viele warmblütige Tiere können Winterschlaf halten: Nagetiere, Igel und andere Insektenfresser, Ameisenigel, Opossum, Fledermäuse, Bären, Streifenhörnchen, eine Lemurenart, Beuteltiere usw.

Einige Reptilien halten auch Winterschlaf, was als Brumation bezeichnet wird – ein Analogon des Winterschlafs mit Anzeichen einer unterbrochenen Animation. Interessanterweise sind Vögel, mit Ausnahme der Ziegenmelker, nicht in der Lage, Winterschlaf zu halten.

Im Gegensatz zur suspendierten Animation müssen Sie sich auf den Winterschlaf vorbereiten: „Das Fett aufarbeiten“ und einen Ort für den Winterschlaf vorbereiten (Nest, Loch usw.). Dies liegt daran, dass der Winterschlaf nicht mit einer plötzlichen Verschlechterung der Bedingungen einhergeht, sondern mit regelmäßigen saisonalen Bedingungen.

Es gibt den Winterschlaf, der mit der geringen Nahrungsverfügbarkeit im Winter verbunden ist, und den Sommerschlaf, der für Wüstenbewohner charakteristisch ist. Es gibt Tiere, die sowohl im Winter als auch im Sommer Winterschlaf halten. (Zentralasiatisches Sandhörnchen).

Während des Winterschlafs verlangsamen sich alle physiologischen Funktionen stark (Atmung, Herzschlag), verschwinden aber nicht vollständig. So sinkt die Herzfrequenz im Winterschlaf von 200-300 Schlägen pro Minute auf 3-5, die Atemfrequenz von 100-200 Atembewegungen pro Minute auf 4-6. Gleichzeitig verschwinden die Mechanismen der Thermoregulation, das heißt, die Körpertemperatur sinkt stark, normalerweise auf ein Niveau von 10 °C, kann aber wie bei Gophern 2-3 °C erreichen.

Körpertemperatur arktischer Erdhörnchen (Spermaphilus parryii) Es kann auf -5˚С sinken, aber das ist eher die Ausnahme.

Die Dauer des Winterschlafs kann bis zu 8 Monate betragen, und hierin liegt ein weiterer Unterschied zum Ruhezustand: Der Winterschlaf ist genetisch auf eine bestimmte Jahreszeit programmiert, d. h. für die trockene oder kalte Jahreszeit. Auch wenn aus irgendeinem Grund keine günstigen Bedingungen eingetreten sind oder diese im Gegenteil zu früh eingetreten sind, erwachen Tiere unabhängig von äußeren Bedingungen zu einem genau definierten Zeitpunkt aus dem Winterschlaf und setzen ein auf genetischer Ebene festgelegtes Verhaltensprogramm um .

Tiere wie Eichhörnchen und Marderhunde können unregelmäßig Winterschlaf halten, wenn plötzlich ungünstige Bedingungen eintreten. Dieses Verhalten ist nicht genetisch bedingt und optional. Dabei handelt es sich nicht um einen echten Winterschlaf, sondern um eine Form der Ruhephase (Ruhe) .

Der Bär hält keinen Winterschlaf, wie viele Leute denken. Bären fallen hinein Wintertraum oder Ruhezustand, der nicht mit einem signifikanten Abfall der Körpertemperatur einhergeht und aus dem das Tier leicht herauskommen kann. Darüber hinaus bringt die Bärin genau in der Ruhephase Nachwuchs zur Welt.

Saisonales Aktivitätsmuster des Goldhamsters (Mesocricetus Auratus), bestehend aus separaten Zyklen des Erwachens aus der Erstarrung.

Am Rande des Lebens Denkov Veselin A.

Sind „chemische“ Schwebe- und Winterschlafphasen möglich?

In den letzten Jahrzehnten hat die moderne medizinische Wissenschaft zunehmend das Patent der Natur – die suspendierte Animation – bei der Konservierung verschiedener Gewebe und Organe, also „Ersatzteile“, für die chirurgische „Reparatur“ durch den Ersatz beschädigter oder abgenutzter menschlicher Gewebe und Organe genutzt. Bis vor Kurzem herrschte unter Wissenschaftlern jedoch die weit verbreitete Überzeugung, dass nur Kälte die Erhaltung von Geweben und Organen gewährleisten kann, indem sie sie in einen anabiotischen Zustand überführt.

Im Jahr 1962 meinte der französische Wissenschaftler Louis Rey, dass „bestimmte chemische Substanzen in der Lage sind, verschiedene Gewebe warmblütiger Tiere (sowohl Erwachsener als auch ihrer Embryonen) wirksam zu konservieren, und es besteht die Hoffnung, dass geeignete Bedingungen gefunden werden, unter denen die Erhaltung des Lebens möglich ist.“ Wirklichkeit werden.“

Etwas später beschlossen Wissenschaftler des Organtransplantationslabors der Akademie der Medizinischen Wissenschaften der UdSSR unter der Leitung des Akademiemitglieds V.V. Kovanov, die Möglichkeit zu untersuchen, mit Chemikalien eine anabiotische Wirkung zu erzielen. Zu diesem Zweck wählten die Forscher eine für die Konservierung lebender Gewebe recht ungewöhnliche Substanz, die ein Gift für Zellen ist – Formalin. Diese Methode wurde von den sowjetischen Wissenschaftlern V. Parfentov, V. Rozvadovsky und V. Dmitrienko vorgeschlagen. Experimente zur chemischen Anabiose mithilfe von Formaldehyd stießen bei vielen medizinischen Forschern auf Skepsis. Wissenschaftlern gelang jedoch der Nachweis, dass Formaldehyd in geringen Konzentrationen lebenswichtige Prozesse in einigen Organen und Geweben reversibel stoppen kann. Diese Methode erwies sich als relativ kostengünstig, erfordert keine komplexe Ausrüstung und ist gleichzeitig recht universell. Zahlreiche Experimente mit Knochengewebe haben gezeigt, dass mit Formaldehyd behandelte Knochen ihre Lebensfähigkeit nicht lange verlieren. Experimente von Botanikern und Mikrobiologen bestätigten diese Daten. Sie zeigten, dass unreife Kartoffelknollen, die drei Jahre lang in Formaldehyd konserviert wurden, nach dem Einpflanzen in die Erde zu wachsen, sich zu entwickeln und Früchte zu tragen begannen.

Diese Entdeckung kann durch Tausende erfolgreicher Knochen bestätigt werden plastische Chirurgie und Hunderte von Gewebetransplantationen in Versuchstieren. Und der sowjetische Chemiker V. Voino-Yasenetsky transplantierte erfolgreich die mit Formaldehyd behandelte Hornhaut des Auges. Es hat sich gut eingelebt und seine Transparenz behalten.

Aber wie gelang es sowjetischen Wissenschaftlern, die Lebensfähigkeit von Geweben und Organen mit einem so starken Zellgift zu erhalten? Widerspricht das nicht allgemein bekannten Tatsachen? Warum wurde mit Formaldehyd behandeltes Gewebe „zum Leben erweckt“?

Der Einsatz von Formaldehyd war aufgrund der Reversibilität seiner chemischen Wirkung möglich. Mit anderen Worten, wann bestimmte Bedingungen Formalin bindet an Proteine, diese Bindung wird jedoch zum richtigen Zeitpunkt leicht zerstört. Deshalb werden nach der Entfernung von Formalin fast alle Eigenschaften lebenden Gewebes wiederhergestellt. Es stellte sich heraus, dass Formaldehydlösungen die Zellstruktur und die physikalisch-chemischen Eigenschaften von Knochen nicht verändern. Darüber hinaus stimuliert der mit Formaldehyd behandelte Knochen die Bildung von neuem Knochengewebe aus dem umliegenden Gewebe, wodurch junges Knochengewebe entsteht und er zuverlässig mit den Knochen verschmilzt. Diese Methode wurde in der UdSSR bereits in die klinische Praxis eingeführt. Zum Beispiel im März 1968 am nach ihm benannten Institut für Neurochirurgie. Burdenko wurde zu einem Patienten mit einem Defekt von 40 mm2 im parietalen Bereich des Schädels eingeliefert. Der Patient erhielt ein in Formalin konserviertes Knochentransplantat und wurde einen Monat später entlassen. Regelmäßige Untersuchungen ergaben, dass der transplantierte Knochen normal eingewachsen war. Dieses Institut hat bereits mehr als 400 solcher Operationen erfolgreich durchgeführt. In der Abteilung für Traumatologie und Orthopädie am 1. Moskau medizinisches Institut Für plastische Operationen an der Wirbelsäule werden in Formaldehyd konservierte Knochen verwendet. Die erste derartige Operation wurde im Mai 1968 durchgeführt, danach war der Gesundheitszustand des Patienten vollständig wiederhergestellt. Das Moskauer Institut für Tuberkulose behandelt Wirbelsäulentuberkulose bereits durch die Transplantation von in Formaldehyd konserviertem Knochengewebe. Beispielsweise entfernten Ärzte bei einer kranken Frau, deren 5 Brustwirbel betroffen waren und bereits erste Anzeichen einer Wirbelsäulenverkrümmung auftraten, alle betroffenen Wirbel und ersetzten sie durch in Formaldehyd vorbehandelte Knochen. Nach 6 Monaten kam die Patientin wieder auf die Beine und nach anderthalb Jahren verschwanden alle Anzeichen der Krankheit. Die transplantierten Knochen erfüllten normalerweise die Funktionen der entfernten Wirbel, und von der Krümmung der Wirbelsäule der Frau war keine Spur mehr vorhanden.

Es bleibt noch zu prüfen: Dient der Knochen des Spenders nur als totes mechanisches Gerüst, um das herum der Körper sein eigenes Gewebe wiederherstellt? Dieses Problem konnte nur durch die vollständige Wiederbelebung eines aktiven, lebenswichtigen Organs gelöst werden. Es begannen Experimente mit dem Herzen. Die Ergebnisse zeigten, dass das mit Formalin behandelte Herz nicht auf starke Elektroschocks (Spannung bis zu 500 V) reagierte, aber nach Entfernung der Konservierungslösung (Formalin) begann das Herz selbst aufgrund schwacher Stromschläge zu pulsieren elektrische Impulse(2,5–3 V), als ob es gerade aus dem Körper entfernt worden wäre. Ein einem Versuchstier transplantiertes Herz begann nach 6 Stunden in Formaldehyd innerhalb weniger Minuten zu pulsieren. Sowjetische Wissenschaftler wiederholten ihre Experimente viele Male und das Herz erwachte ausnahmslos zum Leben. Unter normalen Bedingungen treten bereits 2 Stunden nach dem Stoppen der Blutzirkulation irreversible Veränderungen im Herzmuskel auf, bei denen es unmöglich ist, ein solches Herz wieder zum Pulsieren zu bringen.

Was ist das Wesen der schützenden Wirkung von Formaldehyd auf lebende Gewebezellen?

Der Stoffwechsel ist bekanntlich die Grundlage der Lebensaktivität jedes Gewebes. Andererseits könnte kein Stoffwechsel ohne Enzyme ablaufen – eine Art Proteinkatalysatoren, Beschleuniger, die in Zellen vorkommen. Und Formaldehyd erwies sich als universelles Blockierungsmittel für enzymatische Prozesse, das nicht zur Zerstörung von Enzymen führt. Die Eigenschaften von Formaldehyd wurden bereits 1859 entdeckt, seine Verwendung in der Medizin begann jedoch erst in den 80er Jahren des letzten Jahrhunderts, als seine 40 %ige wässrige Lösung zur Desinfektion, Konservierung anatomischer Proben, Herstellung von Seren und Impfstoffen verwendet wurde. Im Jahr 1932 untersuchte der englische Forscher E. Pierce die Wechselwirkung von Formalin mit Proteinsubstanzen und enthüllte „die Vielfalt und Komplexität dieser Reaktionen“. 1960 griff derselbe Forscher dieses Problem erneut auf und stellte fest, dass die Aktivität von Enzymen unter dem Einfluss von Formaldehyd nicht sofort, sondern allmählich verschwindet. Im Jahr 1938 stellte der sowjetische Professor B.N. Tarusov fest, dass Nerven- und Muskelgewebe nach der Behandlung mit Formaldehyd für eine gewisse Zeit ein elektrisches Potenzial behält. Im Jahr 1949 äußerte der sowjetische Mikrobiologe N. I. Leonov die Meinung, dass Formaldehyd-Impfstoffe (hergestellt mit Formaldehyd) in einigen Fällen nicht „abgetötet“, sondern „lebendig“ seien. Viren und Mikroben könnten sich darin nicht vermehren. Es wurde die Frage aufgeworfen, ob Mikroorganismen unter bestimmten Bedingungen in einer Formaldehydlösung leben können.

Als Ergebnis langwieriger Experimente konnten Forscher des Labors für Organ- und Gewebetransplantation der Akademie der Medizinischen Wissenschaften der UdSSR nachweisen, dass Formaldehyd in allen lebenswichtigen Organen als Zwischenprodukt bei Stoffwechselreaktionen vorhanden ist. Eine 4- bis 5-fache Überschreitung des Gehalts im Vergleich zur Norm führt zu einer Hemmung der Stoffwechselprozesse im Gewebe. Folglich können Sie durch die Änderung der Formalinkonzentration die Intensität des Stoffwechsels regulieren, das Leben eines Organs für kurze Zeit „ausschalten“, also die darin ablaufenden Prozesse blockieren und sie dann wieder wiederherstellen . Unter der Leitung des Akademiemitglieds V.V. Kovanov wurden Experimente zur Konservierung in Formaldehyd und zur anschließenden Transplantation lebenswichtiger Organe wie Nieren, Herz und Gehirn durchgeführt. Die Schwierigkeit des Problems bestand darin, die genaue Methode zur Einführung von Formaldehyd zu wählen, dessen Wirkung auf einzelne Organe direkt am lebenden Organismus untersucht werden musste. Zu diesem Zweck wurde Versuchstieren Formaldehyd in unterschiedlichen Konzentrationen über eine Vene mit einer bestimmten Geschwindigkeit injiziert. Es kam zu einer allmählichen Hemmung der kontraktilen Funktion des Herzens und der bioelektrischen Aktivität von Herz und Gehirn. Die gewonnenen biochemischen Daten zeigten, dass in den Organen keine Stoffwechselprozesse stattfanden. Es schien, als wären sie gestorben.

Die nächste Aufgabe bestand darin, die Organe wiederzubeleben. Es stellte sich heraus, dass dies ganz real war: Nachdem sie an den Blutkreislauf angeschlossen worden waren, begannen die Nieren, Urin abzusondern, das Herz begann im gewohnten Rhythmus zu pulsieren und im Gehirn trat elektrische Aktivität auf, was die Reversibilität der Auswirkungen bewies Formaldehyd auf lebenswichtige Organe. Dieselben Wissenschaftler entdeckten auch andere Chemikalien wie Acetaldehyd, Procionsäure und Glutaraldehyd, die ähnliche Auswirkungen auf die Lebensfähigkeit lebenswichtiger Organe hatten. Der Unterschied bestand lediglich in der Konzentration der Lösung und der Dauer der Exposition. Die Reversibilität von Aldehyden, die die lebenswichtige Aktivität biologischer Objekte blockieren, wurde von sowjetischen Wissenschaftlern auf der Ebene einzelner Organe, Zellen und Moleküle nachgewiesen. Dieses Phänomen wird chemische Anabiose genannt.

Daher ist die durch tiefe Abkühlung verursachte suspendierte Animation ein altes Phänomen natürliches Heilmittel Die bereits zu Beginn unseres Jahrhunderts bekannte Methode zur Erhaltung von Organen und Geweben hat einen würdigen Konkurrenten gefunden.

Die Bedeutung der chemischen Anabiose besteht darin, dass sie gibt theoretische Grundlage für den Einsatz in einem breiten Spektrum wissenschaftliche Forschung und praktische Entwicklungen in verschiedene Branchen Wissenschaft - Biologie, Medizin, Genetik, Veterinärmedizin, Agronomie, Weltraumbiologie und Medizin. In der Georgischen SSR beispielsweise entwickelten Chirurgen des Suchumi-Instituts für Pathologie und Therapie eine Methode zur Konservierung von Wirbeln in Honig. Unter diesen Bedingungen blieben die physiologischen Eigenschaften des Knochengewebes über Monate erhalten. Als ein solcher Wirbel in den Sakralbereich der Lendengegend eines Pavianaffen transplantiert wurde, wurzelte er vollständig und das Tier wurde wie vor der Operation wieder mobil.

Wenn wir über die Aussichten dieses Problems nachdenken, wird der Einsatz der chemischen Anabiose es ermöglichen, verschiedene Gewebe und Organe, die für eine Notfalltransplantation erforderlich sind, über einen langen Zeitraum (Monate, Jahre) zu konservieren. Auf diese Weise wird es möglich sein, ein umfangreiches „Lager“ an Geweben und Organen zu schaffen, das das Leben Tausender Menschen retten kann.

Nachdem Wissenschaftler herausgefunden hatten, dass es möglich ist, den chemischen Winterschlaf einzelner Gewebe und Organe künstlich herbeizuführen, begannen sie über die Frage nachzudenken: Ist es möglich, bei Tieren und Menschen einen vollständigen künstlichen chemischen Winterschlaf zu erreichen? So wurde unter experimentellen Bedingungen in Holland eine neue chemische Methode zur Konservierung lebender Meeresfische entwickelt, die in ein mit einer Alkohollösung gefülltes Gefäß gegeben wurden. Der Fisch verfiel sofort in einen Winterschlaf. Um es wiederzubeleben, musste es lediglich in ein Gefäß umgefüllt werden Meerwasser. Besonders nützlich ist diese Methode beim Transport von lebenden Fischen über große Entfernungen, da festgestellt wurde, dass Fische in diesem Zustand 118-mal weniger Sauerstoff verbrauchen als im wachen Zustand.

In verschiedenen Labors in vielen Ländern begann man mit Experimenten auf der Suche nach chemischen Methoden, die das Tier in einen Zustand versetzen würden, der dem Zustand ähnelt, in dem es sich im Winterschlaf befindet. Es stellte sich heraus, dass dies möglich ist, wenn wir die Blockade des neuroendokrinen Systems mit einer Senkung der Körpertemperatur kombinieren, die als Folge der physikalischen Abkühlung durch Blockierung der Thermoregulation auftritt. Der Körper wird im künstlichen Winterschlaf wesentlich widerstandsfähiger gegen verschiedene Arten von Verletzungen und Sauerstoffmangel, was in der Medizin schnell zur Schmerzlinderung bei komplexen chirurgischen Eingriffen Anwendung fand.

Die Methode des künstlichen menschlichen Winterschlafs wurde 1950 von den französischen Wissenschaftlern A. Laborie und P. Hugener vorgeschlagen und ist heute weit verbreitet. Diese Methode kommt bei Operationen zum Einsatz, wenn der Patient herkömmliche Schmerzmittel nicht verträgt.

Während des künstlichen Winterschlafs werden dem Körper Chemikalien in verschiedenen Kombinationen zugeführt. Durch die Einführung einer Mischung in den Körper kommt es zu einer Blockade des neuroendokrinen Systems, insbesondere der Thermoregulation Chemikalien, mit der entsprechenden Wirkung. Die Zusammensetzung solcher Mischungen umfasst verschiedene Arzneimittel.

Die Blockade des neuroendokrinen Systems führt zu einem Hemmungsprozess in der Großhirnrinde, der durch geringe Medikamentendosen leicht verstärkt werden kann.

Der künstliche Winterschlaf wird bei komplexen Operationen eingesetzt, die bei geschwächten Patienten zu ausgeprägten Stoffwechselstörungen führen. Es wird auch in der Herzchirurgie eingesetzt, bei Operationen an einem „trockenen“ Herzen, das vom Blutkreislauf ausgeschlossen ist, was die Möglichkeit eines chirurgischen Eingriffs erheblich verlängert.

In einem warmblütigen Organismus im künstlichen Winterschlaf erreicht die Temperatur 33–30 °C. Durch die Blockade des neuroendokrinen Systems und die Senkung der Körpertemperatur wird auch der Stoffwechsel geschwächt. Dadurch sinkt der Sauerstoffbedarf des Körpers, die Atemfrequenz und die Amplitude der Atembewegungen nehmen ab, da das Atemminutenvolumen der Lunge sinkt, der Puls verlangsamt und der Blutdruck sinkt. Die Patienten fallen in einen Tiefschlafzustand, der während der Operation nicht gestört wird.

In der Medizin wird der chemische Winterschlaf bereits in der Chirurgie, Onkologie, Hals-Nasen-Ohren-Heilkunde, Neurochirurgie, Zahnmedizin, Phthisiologie, Traumatologie, Orthopädie eingesetzt. Militärische Feldchirurgie um Stoffwechselprozesse bei verschiedenen komplexen chirurgischen Eingriffen zu blockieren.

Ärzte träumen von der Möglichkeit, bei Unfällen, wenn sich das Opfer in einem kritischen Zustand befindet, es sofort in einen Winterschlaf zu versetzen und in eine spezialisierte medizinische Einrichtung zu bringen. In diesem Moment kann die Einführung eines geeigneten Arzneimittels für die gewünschte Entspannung sorgen. Nur eine Injektion mit der Spritze – und das Leben des Opfers wird für einige Zeit unterbrochen. Ärzte können in wenigen Stunden oder Tagen mit der Behandlung beginnen, wenn das klinische Bild der Verletzung das gleiche bleibt wie in den ersten Minuten nach der Katastrophe.

Wenn es den Ärzten jedoch gelingt, die Entwicklung zu vereinfachen wirksame Methoden Um mit chemischen Mitteln einen künstlichen chemischen Winterschlaf im Körper herbeizuführen, wird es wahrscheinlich möglich sein, viele andere Krankheiten zu behandeln.