Krüopreservatsioon ei ole lihtne toiming, millega elu saaks säilitamisrežiimile ümber lülitada. See on võidujooks, mille alguspunkt on hetk, mil süda seiskub.
Sellest hetkest alates käivitub kudedes kahjustavate keemiliste protsesside ahel, mis aeglustub oluliselt alles väga madalal temperatuuril. Protsess jätkub seni, kuni temperatuur seda piisavalt aeglustab. Kogu protseduur on kavandatud seda asjaolu silmas pidades.
Mida aeg tegelikult määrab
Aju on ainevahetuse seisukohalt kulukas organ. Ta moodustab kehakaalust umbes 2 % ja tarbib ligikaudu 20 % hapnikust.
Aju suur energiavajadus ei tulene peamiselt teadlikust mõtlemisest. Suurem osa sellest läheb rakkude töökorras hoidmisele, ioonide pumpamisele membraanide kaudu vastu nende kontsentratsioonigradienti.
Kui vereringe peatub, katkeb aju hapniku ja toitainete varustus sekunditega. Neuronitel lõpeb hapnikuvarustus ning nad lakkavad peaaegu kohe närviimpulsse edastamast.
Mõne minutiga ammenduvad rakkude energiavarud. Ioonpumbad lakkavad töötamast, rakkude elektriline tasakaal variseb kokku ning ümbritsevasse koesse vabaneb neurotransmitterite tulv.
Hädaolukorra ainevahetus muudab rakkude sisekeskkonna happelisemaks. Kaltsium tungib rakuosadesse, kus seda tavaliselt ei ole. Rakustruktuure lagundavad ensüümid vabanevad neid sisaldavatest organellidest.
Kümnete minutite või tundide jooksul, peamiselt temperatuurist sõltuvalt, hakkab koe korrastatud struktuur lagunema.
Seda protsessi nimetatakse isheemiaks. See on esimese tunni suurim vaenlane ning hävitab struktuure, millele tuginevad mälu, identiteet ja aju talitlus.
Tasub tähele panna probleemi olemust. Eesmärk ei ole võidelda abstraktse mõistega „surm”. Eesmärk on võidelda konkreetse, mõõdetava ja hästi kirjeldatud sündmuste jadaga.
Külm aeglustab kahjustusprotsesse
Keemiliste reaktsioonide kiirus kahekordistub temperatuuri tõustes iga 10 °C võrra ning poolestub temperatuuri langedes iga 10 °C võrra.
Kui temperatuur langeb mitme sellise astme võrra, aeglustuvad kahjustusprotsessid oluliselt. Kehatemperatuuril võib tõsine kahjustus koguneda juba minutitega.
Külmiku temperatuuril kujuneb kahjustus välja tundide jooksul. Kuivjää temperatuuril kujuneb kahjustus välja päevade jooksul. Vedela lämmastiku temperatuuril −196 °C aeglustuvad need protsessid sisuliselt aastatuhandeteks.
Seepärast on iga protokoll kujundatud selle ümber, et jahutada aju nii kiiresti, kui olukord võimaldab. Külm on pidur, mis aeglustab kogu hävitusprotsessi.
Jahutamine peab olema kontrollitud ning selle kiirus ei tohi kahjustada kudesid. Koe liiga kiire jahutamine võib põhjustada teistsugust kahjustust, näiteks jääkristallide teket, mida protseduuriga püütakse vältida.
Külm on oluline ka teisel põhjusel. Krüoprotektandid on toksilised kontsentratsioonides, mida vitrifikatsioon eeldab.
Nende toksilisus väheneb temperatuuri langedes järsult, sest madal temperatuur aeglustab ka muid keemilisi protsesse. Seepärast tehakse perfusiooni temperatuuril 0 °C lähedal.
See vähendab krüoprotektantide kahjulikku mõju kudedele, kuid aeglustab samal ajal nende levikut. Külm aeglustab aga ka nende levikut kudedesse, mistõttu tuleb korraga lahendada kaks ajakriitilist ülesannet.
Kaitseaine tuleb viia kudedesse enne liiga suure kahjustuse tekkimist, kuid piisavalt aeglaselt, et vältida selle toksilist mõju kudedele. Mõlemat eesmärki ei ole alati võimalik täielikult saavutada.
Kogu protsess patsiendi saabumisest kuni krüogeensele temperatuurile jahutamiseni eeldab ajasurve tõttu kompromisse.
Piir struktuuri varjava ja struktuuri hävitava kahjustuse vahel
Kõik kahjustused ei ole ühesugused. See on artikli keskne mõte.
Infoteoreetilisest vaatepunktist on kahte liiki kahjustusi. Kahjustus võib struktuuri varjata või selle hävitada.
Neuron võib olla tugevasti kahjustunud ega pruugi enam toimida. Kui neuroni ühendused on endiselt tuvastatavad, võib põhimõtteliselt olla säilinud ka neis talletunud teave.
Kui rakk on rebenenud ja selle ühendused on lagunenud nii, et neid ei saa enam tuvastada, on teave kadunud. Ükski tulevane tehnoloogia ei saa taastada teavet, mille struktuur on pöördumatult hävinud.
Seega ei ole eesmärk vältida igasugust kahjustust. Eesmärk on vältida kahjustuse muutumist struktuuri varjavast struktuuri hävitavaks.
See selgitab, miks ka ebatäiuslik säilitamine võib olla põhjendatud ning miks säilitamise kvaliteet ei ole jah-ei küsimus, vaid astmeline.
Seda seisundit nimetatakse infoteoreetiliseks surmaks. See on hetk, mil inimest määratlevat teavet ei saa enam isegi põhimõtteliselt taastada.
See piir võib saabuda palju hiljem kui kliiniline surm, st hetk, mil vereringe ja hingamine on lakanud.
Krüoonika lähtekoht on, et nende kahe piiri vahel on ajavahemik, mille jooksul võib krüopreserveeritud kehas säilida inimest määratlev teave.
See seab ka mõõtmisele selgema standardi. Valdkond püüab nüüd isheemilist mõju otseselt kvantifitseerida, näiteks S-MIX mõõdiku abil.
Nähtust, mida ei mõõdeta, ei saa usaldusväärselt juhtida. Arvuline hinnang selle kohta, kui suur oli konkreetsel juhul isheemiline kahjustus, on väärtuslikum kui üldine kinnitus, et kõik läks hästi.
Hõõrdumised, mida tehnoloogiaga kõrvaldada ei saa
Bioloogilistele piirangutele lisandub mitu praktilist takistust, millest tuleb ausalt rääkida.
Esimene takistus on surma tuvastamise õiguslik piirang. Bioloogiliselt oleks kõige soodsam alustada enne surma tuvastamist, kuid siis tähendaks protseduuri alustamine inimese surma põhjustamist.
Seetõttu tuleb protseduuri alustamisega oodata, kuigi iga viivitus halvendab säilitamise kvaliteeti. See piirang on püsiv ja põhjendatud ning seda käsitleb eraldi artikkel.
Teine takistus on lahangu vajadus. Mõne surmajuhtumi korral tuleb enne säilitamist teha lahang, mis viivitab protseduuri alustamist ja võib aju kahjustust süvendada.
Neid juhtumeid ja muid olukordi, kus säilitamine ei ole võimalik, käsitletakse artiklis „Millistel juhtudel ei saa säilitamist teostada?”
Kolmas takistus on kaugus meeskonnast. Ka suuremate rahaliste võimaluste korral ei saa meeskonda korraga kõikjale paigutada, mistõttu mõjutab surmapaik säilitamise kvaliteeti.
Hospiitsis aset leidev eeldatav surm võimaldab valvemeeskonnal sekkuda õigel ajal. Meeskonnast kaugel toimuv ootamatu südameseiskus võib põhjustada tundidepikkuse viivituse.
Püütakse kontrollida kõiki mõjutatavaid tegureid: meeskondade paiknemist, arstide väljaõpet ja transpordilogistikat, mis määrab, kui kiiresti inimene keskusesse jõuab.
Need piirangud ei tulene üksnes teaduslikust ebakindlusest. Need on bioloogilise ajakriitilisuse ja praktiliste piirangute kokkupõrked, mistõttu võib säilitamise kvaliteet inimestel erineda.
Miks teha säilitamisprotseduur, kui piirangud on nii suured? Sest alternatiiv ei jäta säilimise võimalust, samas kui katse võib sellise võimaluse alles jätta.
Halbades tingimustes tehtud säilitamine võib siiski jätta alles rohkem struktuurset teavet kui matmine või tuhastamine. Esimese tunni seisukohast tähendab see erinevust väikese võimaluse ja võimaluse puudumise vahel, mitte hinnangut kaugele tulevikule.
Kokkuvõte: rakukahjustus algab kiiresti pärast vereringe seiskumist. Valvemeeskonna kiire sekkumine, jahutamine ja stabiliseerimine vähendavad kahjustust, kuid viivitused võivad säilitamise kvaliteeti pöördumatult halvendada.
Uurige seda praktilist tööriista
Kasutage interaktiivset tööriista, et uurida selles artiklis käsitletud küsimust.
Interaktiivse tööriista laadimine...
Loe lisaks