Чтение онлайн

Другой необычный случай произошел в Токио. Лето 1967 г. выдалось очень жарким. В один из таких дней шофер грузовика-рефрижератора Масару Сайте решил немного отдохнуть и охладиться в холодильной камере грузовика, перевозившего блоки «сухого льда», т. е. твердой углекислоты. Дверь рефрижератора неожиданно захлопнулась и шофер оказался в западне, абсолютно беспомощным перед тремя крайне опасными факторами, холодом (- 10 °C), быстро нарастающей вследствие испарения «сухого льда» концентрацией углекислого газа и кислородной недостаточностью, возникшей в связи с расходованием запасов кислорода при дыхании в герметически закрытом пространстве. Когда шофера извлекли из холодильной камеры, он оказался в абсолютно замерзшем состоянии и не подавал никаких признаков жизни. Но в ближайшей больнице ему была оказана срочная медицинская помощь, и он был спасен.

Почему же Харин и Сайто не погибли? У обоих в результате значительного понижения температуры головного мозга наступила так называемая гипотермия, которая и предохранила нервные клетки от повреждения вследствие кислородной недостаточности, так как потребность в кислороде была ничтожной. В случае с японским шофером гипотермия развивалась быстро и достигла большой глубины. В рефрижераторе была высокая концентрация углекислого газа, выделявшегося из сухого льда, что оказывало наркотическое воздействие, вследствие чего степень приспособляемости организма к кислородному голоданию повысилась.

Подобные результаты при опытах с животными еще до этих случаев получил советский ученый Н. Н. Тимофеев. В условиях герметически закрытого помещения ему удалось на целые сутки охладить подопытных животных до 5–7 °C путем повышения содержания углекислого газа и понижения содержания кислорода, а после этого вернуть животных к жизни.

Ученые всегда с особым интересом относились к подобным поразительным случаям, стараясь дать им научное объяснение. Узнав о случае с Сайто в Токио, югославский ученый Анжус решил воспроизвести это явление в экспериментальных условиях. Он поместил белых крыс в герметически закрытый стеклянный сосуд при низкой температуре. Быстрое увеличение концентрации углекислого газа, выделявшегося крысами при дыхании, способствовало такому же быстрому и глубокому охлаждению животных. В результате выяснилось, что крысы, которые в обычных условиях могут без опасности для жизни перенести охлаждение лишь до 15–16 °C, при повышении концентрации углекислого газа переносят температуру до 1–2 °C.

В других опытах было установлено, что понижение температуры тела способствует замедлению процесса обмена веществ и уменьшению потребности организма животных в кислороде. При температуре тела 28 °C потребность в кислороде уменьшилась до 50 % от нормально необходимого кислорода; при 24 °C до 30 %, а при 20 °C до 15 %. Кроме того, резко замедлялись сердечная деятельность, дыхание и кровообращение, благодаря чему жизнь организмов сохранялась при минимальном расходе запасов питательных веществ.

Но вернемся к случаям спасения замерзших людей. Обычно во всех случаях клинической смерти вследствие переохлаждения температура внутренних органов людей понижалась, как правило, до 26–24 °C. Однако известны исключения из этого правила. Вот, например, одно из них.

В феврале 1951 г. в одну из больниц Чикаго привезли 23-летнюю негритянку, обнаруженную полураздетой в снегу. Она провела там 11 ч при колебаниях температуры воздуха от -18 до -26 °C. Температура ее внутренних органов в момент поступления в больницу была 18 °C. Современные хирурги редко решаются охлаждать человека до такой низкой температуры даже во время сложных операций, так как принято считать, что это предел, ниже которого могут наступить необратимые изменения в коре головного мозга. Но в описываемом случае врачей удивило то обстоятельство, что при таком сильном переохлаждении тела пострадавшая все еще дышала, хотя и редко (3–5 вздохов в минуту). Пульс тоже был очень замедлен (12–20 ударов в минуту) и нерегулярен (паузы между сердечными сокращениями достигали 8 с). Врачам удалось сохранить ей жизнь, но пришлось ампутировать ступни ног и пальцы на руках.

До недавнего времени ученые считали, что если утонувшего человека не вынести из воды в течение 5–6 мин, то он неизбежно погибнет в результате необратимых патологических изменений в коре головного мозга, вызванных острой кислородной недостаточностью. Однако оказалось, что в холодной воде это время может значительно продлиться. Так, например, в американском штате Мичиган зарегистрирован такой случай: 18-летний студент Брайан Канинхем провалился под лед замерзшего озера, и его извлекли оттуда лишь через 38 мин. Пострадавшего немедленно доставили в ближайшую больницу, где с помощью искусственного дыхания (он вдыхал чистый кислород) ему вернули жизнь. Безусловно, помогло и то обстоятельство, что тело юноши было охлаждено в ледяной воде.

Другой случай произошел с 5-летним мальчиком Вегардом Слетемуненом из города Лилестрема (Норвегия) — он провалился под лед замерзшей реки. Через 40 мин безжизненное тело ребенка вынесли на берег и начали делать искусственное дыхание и массаж сердца. Вскоре у мальчика появились признаки жизни, а через двое суток к нему вернулось сознание и он спросил: «А где мои очки?»

В периодической печати нередко появляются сенсационные сообщения об оживлении людей после продолжительного пребывания подо льдом или снегом. В это трудно поверить, но кратковременное переохлаждение человек все же способен перенести.

Все эти случаи уникальны, так как большинство попыток охладить до 0 °C не впадающих в зимнюю спячку млекопитающих, как правило, заканчивались неудачей — после размораживания животные очень редко оживали.

Как можно объяснить все эти уникальные случаи оживления людей, замерзших или утонувших в ледяной воде и пробывших в этом состоянии более получаса после наступления смерти? Ведь ученые считали, что оживить человека можно только в том случае, если прошло не более 4–5 мин после прекращения всех жизненных функций организма.

В 1968 г. ответом на эти вопросы занялись специалисты из Института хирургии им. А. Вишневского в Москве во главе с доктором биологических наук А. С. Конниковым. До тех пор целенаправленные исследования молекулярных процессов, протекающих в тканях организма после наступления смерти, не проводились. Советские ученые поставили перед собой задачу изучить у высших организмов молекулярные механизмы и условия обратимости смерти. Известно, что после наступления смерти перестают функционировать целые системы, прежде всего из-за остановки кровообращения прекращается доставка необходимых материалов для процессов жизнедеятельности в органах и тканях. Ученые, прибегнув к искусственному кровообращению, продолжали поддерживать кровоснабжение в мертвом организме кроликов и таким образом обеспечивать ткани веществами, которые могли быть использованы для обмена веществ без поступления самого необходимого для жизни — кислорода. Советским ученым принадлежит открытие, свидетельствующее о том, что поступающие в мертвый организм метаболиты свободно проникают в клетки всех органов и преодолевают биологические преграды точно так же, как у живых здоровых животных. Но так или иначе через час после наступления смерти все процессы синтеза в органах и тканях приближаются к нулевому уровню. С другой стороны, исследователи установили, что через несколько часов после смерти в тканях печени, мозга, почек и других органов процессы распада биополимеров до низкомолекулярных соединений уже не наблюдались. Это дало им повод прийти к заключению, что распад белков и нуклеиновых кислот при гибели организма в условиях острой гипоксии (кислородной недостаточности) прекращается так же, как и их синтезирование, — наступало своеобразное состояние, названное исследователями метаболическим нулем. Это состояние, в сущности, известно — оно характерно для явления анабиоза и широко распространено в природе. У высших организмов обычно не бывает полного анабиоза — этому состоянию у них соответствует зимняя спячка, при которой процессы жизнедеятельности полностью не прекращаются, а лишь сильно замедляются. Состояние, подобное анабиозу, можно вызвать у высокоорганизованных животных искусственно, если понижать энергетический уровень в живой системе путем охлаждения. Если живого кролика охладить до температуры 10–20 °C, то у него прекращаются биосинтетические процессы — как и после наступления смерти, — фактически наступает тот же самый «метаболический нуль», так как не наблюдается ни распад биополимеров, ни их синтезирование. Однако между этими двумя состояниями существует большая разница. При глубокой гипотермии «метаболический нуль» легко обратим. Анализ показал, что смерть сложного организма в условиях острой кислородной недостаточности приводит к двум видам изменений, протекающих на молекулярном уровне. Прежде всего в связи с прекращением доставки энергии для биологических систем прерывается круговорот белков и нуклеиновых кислот и тем самым выключаются физиологические функции организма как целостной системы, т. е. прекращается жизнедеятельность, но жизнеспособность все еще сохраняется, как и при глубокой гипотермии (при температуре 10–20 °C). Эти изменения еще могут быть обратимы. Молекулярные изменения второго вида, проявляющиеся через несколько минут после смерти, уже необратимы. Ферменты теряют свои свойства биокатализаторов, что приводит к утрате жизнеспособности биологической системы. При гипотермии подобные изменения не наступают.

Исходя из этих соображений, ученые решили проверить, как повлияет холод на мертвый организм, что произойдет с подопытными кроликами, если их охладить до той же температуры 20 °C после смерти? Опыты показали, что если через 1 ч или 1,5 ч начать переливание крови, обогащенной кислородом, и при этом медленно повышать температуру, в определенный момент кролики начинают оживать! Сначала начиналось сокращение сердца, через 1 ч, при температуре тела 26–30 °C, возобновлялось и дыхание, а еще через какое-то время (в общем через 3–4 ч с момента наступления смерти) появлялись признаки восстановления высшей нервной деятельности. При исследовании обмена веществ у этих «воскресших» животных оказалось, что у них во всех органах восстанавливаются и биосинтез, и распад белков и нуклеиновых кислот, причем метаболизм восстанавливается одновременно с функциями всего организма, т. е. кролик оживал в полном смысле этого слова. Стало очевидным, что под воздействием холода белки в организме каким-то образом сохраняют (или приобретают снова) способность в ответ на возобновление поступления кислорода в клетки восстанавливать свою ферментативную активность. Следовательно, быстрое охлаждение сложного теплокровного организма после его смерти действительно дает возможность оживить его через значительно более продолжительное время, чем предполагалось до сих пор. В чем же состоит действие холода на ферменты?

Давно известно, что скорость некоторых химических реакций при понижении температуры на 10 °C сокращается в 2–4 раза. Однако биохимические реакции, т. е. реакции, в которых в качестве катализаторов выступают ферменты, не всегда подчиняются этому закону. Известно, например, что при температуре выше 40 °C активность большинства ферментов вследствие изменений в строении молекул понижается (тепловая денатурация). Оптимальная ферментативная активность у многих биокатализаторов появляется при более низких температурах, чем температура, необходимая для нормальной жизнедеятельности теплокровного организма. Экспериментальным путем удалось установить, что ферментные системы биосинтеза белков у подопытных собак после смерти активнее при температуре тела 24 °C, чем при 38 °C. Все это дало повод советским ученым сделать вывод, что у животного с постоянной температурой тела при понижении температуры тела ниже обычной параллельно с понижением общего уровня энергии в системе происходят изменения в пространственном строении ферментов, потенциально способствующие усилению ферментативных метаболических процессов. Судя по всему, именно подобные изменения происходят при охлаждении кроликов до температуры 20 °C после их смерти. Можно предположить, что холод возвращает белкам трупа их способность быть ферментами — способность, утраченную ими после наступления смерти из-за нехватки кислорода. При возобновлении снабжения кислородом в условиях низких температур тела эта их способность восстанавливается, обмен веществ возобновляется, и происходит чудо — труп превращается в живого кролика. Эта гипотеза в последнее время получила известное экспериментальное подтверждение.