Слайд 2
Что происходит с клетками и тканями при глубоком
охлаждении?
Как нетеплокровные животные переживают полярные морозы?
Криоконсервация клеток и тканей
человека
Криоконсервация органов?
Криодеструкция в медицине
Человеческий организм в состоянии глубокой гипотермии
Крионика с точки зрения криобиологии
Содержание лекции:
Слайд 3
Что происходит с клетками и тканями при глубоком
охлаждении?
На уровне молекул
Денатурация белков (холодовая и химическая)
На уровне клеток
Разрыв
мембран
На уровне тканей
Повреждение межклеточного матрикса
Микро- и макротрещины
Слайд 4
Денатурация белков
Тепловая
Барическая
Радиационная
…
Холодовая
Химическая
Слайд 5
У них тепловая денатурация наступает уже при +6°С
◄
«Снежная блоха» - ногохвостка Hypogastrura nivicola
Гололобая антарктическая нототения Notothenia
neglecta ►
Слайд 6
Строение клеточной мембраны
Слайд 8
Разрыв клеточных мембран кристаллами льда
Слайд 9
Криодеструкция в медицине
Результат криодеструкции гемангиомы у ребёнка
(фото с
сайта Медицинского Центра
онкологии и детской онкологии, СПб)
Слайд 10
Криодеструкция очага опухоли
в печени собаки
Слайд 11
ВКМ-каркасы органов крысы
◄ Печень (в одну из долей
введён краситель; видна сеть кровеносных сосудов)
Лёгкие ►
Слайд 12
Как нетеплокровные животные переживают полярные морозы?
Сибирский углозуб Salamandrella
keyserlingii
Слайд 13
Замерзающая лягушка
Rana sylvatica
Слайд 14
Животные - рекордсмены
Сибирский углозуб - ~90 лет ►
◄
Коловратка - ~30 тыс. лет
Слайд 15
Механизм действия криопротекторов
Слайд 16
Криоконсервация клеток и тканей человека и др. млекопитающих
Слайд 17
В настоящее время
успешно сохраняются:
сперма
кровь
стволовые клетки
Эмбрионы
Ткани яичника, тестикул
роговица
кожа
и
др.
Слайд 18
Дети, рождённые от матерей с ретрансплантированными яичниками
Мама –
Квадра Туро
Её дочь Тамара
Слайд 19
Некоторые криопротекторы
Глицерин, этиленгликоль, пропиленгликоль
ДМСО, ДЭСО
этанол, метанол
формамид, метилформамид
пропандиол
…
трегалоза,
сахароза
полиэтиленгликоль
фиколл
…
Слайд 20
Витрификация
2 литра раствора М22 в состоянии витрификации
при
Т=-124.4оС
Слайд 21
Криоконсервация эмбрионов человека и др. млекопитающих
Слайд 23
Криоконсервация органов?
Создание банков органов для трансплантации позволило бы:
Подбирать
органы с высокой степенью гистосовместимости,
Исключить возможность переноса при трансплантации
возбудителей заболеваний,
Обеспечить достаточное время для подготовки больного к операции
Слайд 24
Обратимая витрификация
почки кролика
Слайд 25
Продемонстрировано обратимое замораживание целой печени
Израильские учёные разработали
методику, позволяющую целиком обратимо замораживать крупные органы со сложной
внутренней структурой. Технология была проверена на крысиной и свиной печени. После разморозки органы сохраняли более 80% жизнеспособности.
Ранее эта же группа продемонстрировала обратимое сохранение овечьего яичника, крысиных сердца и печени.
Слайд 26
Перспективные, но
неапробированные методы
Использование высоких давлений
в комбинации
с адиабатическим охлаждением
Использование ультразвука
Использование СВЧ – полей
Использование сверхсильных
магнитных
полей
Использование инертных газов
в качестве криопротекторов
Слайд 27
Организм человека и др. млеко-питающих в глубокой гипотермии
Слайд 28
Стадии индуцированной гипотермии человека
Начальная гипотермия* (34-32°C)
Средняя гипотермия*
(31-28°C; необходима при выключении сердца сроком до 10 минут)
Промежуточная
степень гипотермии (27-20°C; практически не используется)
Глубокая гипотермия (19-8°C; применяют при необходимости выключения сердца на 60-120 минут и более)
_________________________
* Эти две стадии часто объединяют термином «умеренная гипотермия»
Слайд 30
Температура тела и скорость старения у пойкилотермных животных
Зависимость скорости процессов метаболизма от температуры:
- Уравнение Аррениуса
- Правило
Вант-Гоффа
У пойкилотермных животных (насекомые, рыбы и
т. д.) снижение температуры ведёт к увеличению продолжительности жизни (и к замедлению развития).
Слайд 31
Температура тела и скорость старения у гетеротермных животных
У
гетеротермных животных снижение температуры приводит к снижению интенсивности метаболических
процессов и росту ПЖ. Причем в определенных пределах рост ПЖ тем больше, чем ниже температура и продолжительнее торпор или гибернация, а животные, лишенные такой возможности, живут меньше. Так, если ПЖ обычной мыши не превышает 3-4 лет, то виды из этого же надсемейства, впадающие в спячку, могут дожить до 8 и более лет. Виды, впадающие в состояние ежедневного торпора и в зимнюю спячку, живут еще больше, например летучая мышь - до 18 лет.
В некоторых экспериментах снижение t° на 0.3-0.5° приводило к увеличению ПЖ на 12-20%.
Слайд 32
Температура тела и скорость старения у гомойотермных животных
Эпидемиологические
и экспериментальные данные убедительно показывают, что смертность у старых
гетеротермных животных при экстремальных температурных изменениях резко возрастает.
Известно, что у некоторых племен австралийских аборигенов, живущих в высокогорье, во время сна температура тела может снижаться до 33-35°C. Аналогичные сдвиги наблюдаются у корейских ныряльщиков из племени ама. Однако данные о повышенной ПЖ этих и других подобных групп людей отсутствуют.
В то же время, ряд повышающих ПЖ воздействий сопровождается некоторым снижением температуры тела.
Слайд 33
Крионика с точки зрения криобиологии
Роберт Эттингер
1918-2011
Слайд 35
Исторические предшественники
Роберт Бойль
(1627-1691)
Порфирий Бахметьев
(1860-1913)
Слайд 36
Аспекты крионики:
Философский
Этический
Правовой
Финансовый
Организационный
Технический
Религиозный
Демографический
Исторический
…
Естественнонаучный
Слайд 37
Исходное предположение:
Личность человека представляет из себя некоторый объём
информации, материальным носителем которой является головной мозг.
Отсюда возникает понятие
«информационной смерти»: это такая степень разрушения головного мозга, при которой адекватное восстановление личности любыми, мыслимыми на сегодня методами представляется невозможным.
Слайд 38
Эксперименты Суда
(1966 г.)
Головной мозг кошки
проявлял электрическую активность
после 1.5-7 мес. хранения при -18°С.
Слайд 39
Память у нематоды восстанавливается после глубокого замораживания
Persistence of
Long-Term Memory in Vitrified and Revived C. Elegans
Dr. Natasha
Vita-More and Mr. Daniel Barranco. Rejuvenation Research, ahead of print.
Слайд 40
Основная идея:
Впереди у человечества неограничено много времени для
прогресса. Рано или поздно будет достигнуто всё, что в
принципе возможно.
На сегодняшний день мы не знаем фундаментального принципа, который запрещал бы восстановление личности по сохранённой конфигурации нейронных сетей.
Отсюда задача: сохранить эту конфигурацию до времён, когда такое восстановление станет возможно – или будет доказано, что это невозможно.
Слайд 41
Этапы крионического процесса:
Подготовительный (прижизненный)
Подготовительный (посмертный)
Замораживание
Хранение
Восстановление
Слайд 42
Этап 2: посмертная подготовка:
2.1. Охлаждение (особенно, головного мозга)
2.2.
Введение гепарина, тромболитиков, антиоксидантов, мембранопротекторов, ингибиторов апоптоза, хелаторов, антибиотиков
и др.
2.3. Перфузия раствором криопротектора
Слайд 43
Повреждения на этапах 2- 4:
Разрушение нейронов вследствии аутолиза,
апоптоза и др.
Осмотический шок
Токсичность криопротектора
Холодовая денатурация белков
Повреждения кристаллами льда
Слайд 44
Сохранение нейронов после остановки кровообращения
М. К. Недзведь, С.
В. Шелег и др., Морфологические изменения коры головного мозга
человека при длительной аноксии – Здравоохранение, 7/2003 (Минск)
Слайд 46
Последние достижения в крионике
Восстановление сокращений сердца крысы после
замораживания in situ
(В. И.Тельпухов, П. В. Щербаков)
Витрификация эмбриона
человека
(G. Fahy)
Обратимая криоконсервация почки кролика (G. Fahy)
Выживание более 90% клеток головного мозга крысы в экспериментах, имитирующих крионическое сохранение (Ю. Пичугин)
Замораживание с обратной пересадкой фрагментов яичника человека
Замораживание с обратной пересадкой яичника овцы, сердца крысы, печени свиньи (A. Arav)
Слайд 47
Некоторые экспериментальные результаты, релевантные крионике
Восстановление сокращений сердца крысы
после замораживания in situ (В. И.Тельпухов, П. В. Щербаков)
Витрификация
эмбриона человека (G. Fahy)
Обратимая криоконсервация почки кролика (G. Fahy)
Выживание более 90% клеток головного мозга крысы в экспериментах, имитирующих крионическое сохранение
(Ю. Пичугин)
Замораживание с обратной пересадкой фрагментов яичника человека
Замораживание с обратной пересадкой яичника овцы, сердца крысы, печени свиньи (A. Arav)
Слайд 48
Восстановление
(современные представления):
Восстановление головного мозга – наномедицинские технологии
Восстановление остального
тела при его криосохранении - наномедицинские технологии
Восстановление остального
тела при нейрокриосохранении – терапевтическое клонирование, инженерия тканей и органов, клеточная 3D-литография, протезирование, наномедицинские технологии
Слайд 49
Возможные наномедицинские
технологии оживления:
«Ремонт» с помощью нанороботов
K. E.
Drexler, Engines of Creation, Снаpter 9 «A Door to
the Future» (1986)
Ralph C. Merkle, The Molecular Repair of the Brain - Cryonics, Vol. 15 No's 1 & 2, (1994)
Послойное сканирование с восстановлением
Michael Soloviov, Atomic Printers Or Time Estimation Of Atom-by-atom Brain Assembling - Longevity Report, Volume 6 no 48 (1994)
Управляемый эмбриогенез
Mikhail Soloviev, Reanimation by Artificial Embryogeny - Longevity Report, Volume 11 no 58 (1997)
...?
Слайд 50
Возможно ли в принципе обратимо и надолго заморозить
человека (или другое крупное млекопитающее)?
- Вероятно …
Возможно ли сделать
это сейчас так, чтобы реанимировать его с помощью технологий обозримого будущего?
- Не исключено …
Возможно ли будет реанимировать человека, замороженного с применением реальных сегодняшних процедур?
- Есть надежда!
Три ключевых вопроса:
Слайд 51
Что следует из неопределённости:
Гарантий, конечно, нет – но
попробовать стоит
