Ультразвуковой анабиоз – из фантастики в реальность

Еще в 1960-х гг. ученые предлагали погружать космонавтов в анабиоз во время длительных космических полетов. Искусственное замедление всех жизненных процессов могло бы принести пользу и пациентам в угрожающих жизни состояниях, например, при инсульте. Однако до сих безопасный метод для введения в анабиоз можно найти лишь в научной фантастике, но, несмотря на бесплодные десятилетия исследований, ученые не сдаются

Известно, что некоторые млекопитающие и птицы при неблагоприятных условиях окружающей среды (например, на холоде или при недостатке пищи) для сохранения энергии впадают в состояние оцепенения, или торпора. Торпор отчасти похож на зимнюю спячку (гибернацию): температура тела при этом падает, а скорость обмена веществ животного замедляется, как и ряд других жизненных процессов.

Ученые пытались воспроизвести подобные состояния у человека, используя разные подходы. В частности, предполагалось, что процессы гибернации регулируются особыми молекулами в крови, но их поиски оказались безуспешными.

Сейчас принято считать, что торпор контролируется центральной нервной системой. Глубокое гипотермическое состояние, напоминающее естественное оцепенение, действительно можно вызвать путем внутричерепных инъекций некоторых фармацевтических препаратов. Однако такие лекарства вызывают серьезные побочные эффекты. А необходимость хирургического вмешательства в мозг ограничивает применимость такого подхода для человека.

Но лазейка нашлась. Существует ультразвуковое излучение, которое можно безвредно и прицельно направлять в любой участок мозга с точностью до миллиметра. Ультразвук уже используют для нейромодуляции у мелких животных, обезьян и даже, экспериментально, на людях, например, у пациентов с хронической болью. При этом о механизме его действия известно немного.

Сейчас исследователи из США провели эксперименты на разных лабораторных животных: мышах, для которых впадение в оцепенение обычно, и крысах, которым оно несвойственно. Они воздействовали ультразвуком на преоптическую область гипоталамуса – отдела мозга, который, как известно, участвует в регуляции температуры тела и обмена веществ.

С помощью ультразвукового излучения определенных характеристик исследователем удалось понизить температуру тела мышей на 3° в течение часа, при этом энергетический обмен животных перестраивался с углеводно-жирового на чисто жировой, что является ключевой особенностью торпора. У крыс температура тела при тех же условиях упала меньше – на 1°, что, тем не менее, напоминало естественное оцепенение. По мере увеличения мощности и продолжительности воздействия ультразвуком все подобные изменения усиливались.

Ученые разработали автоматический контроллер с обратной связью, который в течение суток поддерживал температуру тела мышей на уровне 32,95° C (у этих животных температура 34°C считается критической при торпоре). После прекращения воздействия ультразвуком у мышей восстановилась нормальная температура тела.

При исследовании механизмов индукции оцепенения ультразвуком выяснилось, что оно запускается активацией нейронов преоптической области гипоталамуса и последующим замедлением работы бурой жировой ткани – метаболически активной «грелки». Что касается ультразвука, то он активировал работу ионного канала TRPM2 в нейронах гипоталамуса, связанных с торпором.

Поскольку ультразвуковое воздействие уже используется для изменения работы мозга у человека, оно является многообещающим способом индукции анабиоза. С помощью этого неинвазивного и безопасного метода можно с высокой точностью достигать глубоких областей мозга. Теперь главное – понять, можно ли таким образом вызвать нужный эффект у людей, животных, которые не впадают ни в спячку, ни в торпор. Но если все получится, это откроет новые возможности, как минимум, для земной медицины.

Фото: https://www.flickr.com ©CC BY-NC-ND 2.0/ Elena Kalis

: 02.06.2023