Krioprezerwacja nie jest przełącznikiem, który w jednej chwili zamienia życie w stan zachowania. To wyścig, a strzałem startowym jest moment zatrzymania serca.
Między tym momentem a osiągnięciem temperatury, w której reakcje chemiczne zostają niemal całkowicie zahamowane, nadal zachodzą procesy prowadzące do uszkodzeń. Nie zatrzymują się ani na chwilę. To właśnie ten jeden fakt kształtuje cały przebieg procedury.
Co właściwie mierzy zegar
Mózg ma bardzo wysokie zapotrzebowanie metaboliczne. Stanowi około 2% masy ciała, a zużywa około 20% dostarczanego organizmowi tlenu.
Ta energia nie służy myśleniu. Większość idzie na utrzymanie komórek w stanie sprawności, na pompowanie jonów przez błony wbrew ich naturalnym gradientom.
Gdy krążenie ustaje, dopływ energii znika w ciągu sekund. Neurony zużywają zapasy tlenu i prawie natychmiast przestają przewodzić impulsy.
W ciągu kilku minut zapasy się kończą. Pompy jonowe zawodzą, równowaga elektryczna się rozpada, a do otaczającej tkanki wylewa się fala neuroprzekaźników.
Przemiany metaboliczne zachodzące w warunkach niedotlenienia zakwaszają środowisko wokół komórek. Wapń napływa tam, gdzie nie powinien się znaleźć. Enzymy rozkładające składniki komórki wydostają się z przedziałów, w których dotąd były zamknięte.
W ciągu kilkudziesięciu minut lub kilku godzin, zależnie głównie od temperatury, uporządkowana struktura tkanki stopniowo ulega rozpadowi.
Ta kaskada ma nazwę: niedokrwienie. To główne zagrożenie w pierwszej godzinie, ponieważ niszczy strukturę mózgu, w której zapisane są pamięć, tożsamość i mózg.
Warto precyzyjnie określić, na czym polega ten problem. Nie chodzi tu o walkę z abstrakcyjnym pojęciem śmierci. Walczymy z konkretną, mierzalną i dobrze opisaną sekwencją zdarzeń.
Zimno jest jedynym dostępnym hamulcem
Wzrost temperatury o 10°C w przybliżeniu podwaja szybkość reakcji chemicznych, a jej spadek o 10°C zmniejsza ją mniej więcej o połowę.
Po kilku takich obniżeniach temperatury spowolnienie reakcji staje się bardzo wyraźne. Przy temperaturze ciała poważne uszkodzenia narastają w ciągu kilku minut.
W temperaturze lodówki czas narastania poważnych uszkodzeń liczy się w godzinach. W temperaturze suchego lodu liczy się on w dniach. W temperaturze -196°C, czyli temperaturze ciekłego azotu, praktycznie w tysiącleciach.
Dlatego każdy protokół zakłada możliwie najszybsze schłodzenie mózgu, na jakie pozwalają okoliczności. Zimno jest hamulcem dla całej kaskady zniszczenia.
Chłodzenie nie może być prowadzone bez ostrożności. Zbyt gwałtowne obniżanie temperatury może powodować inne uszkodzenia, przede wszystkim tworzenie się lodu, którego cała procedura ma uniknąć.
Zimno ma jeszcze drugie znaczenie. Krioprotektanty są toksyczne w stężeniach wymaganych przez witryfikację.
Ich toksyczność gwałtownie maleje wraz ze spadkiem temperatury, podobnie jak tempo innych reakcji chemicznych zachodzących w tym procesie. Dlatego perfuzję prowadzi się w temperaturze bliskiej 0°C.
Dzięki temu tkanki lepiej tolerują te substancje, ale procedura trwa dłużej. Niska temperatura spowalnia też rozprzestrzenianie się krioprotektantów w tkance, co tworzy dodatkowe ograniczenie czasowe.
Krioprotektant trzeba podać, zanim uszkodzenia staną się zbyt rozległe, ale zarazem wystarczająco wolno, by nie uszkodzić tkanek, które mają zostać zachowane. Nie da się w pełni wyeliminować żadnego z tych dwóch zagrożeń.
Cała procedura, od przyjęcia pacjenta po schłodzenie do temperatur kriogenicznych, wymaga podejmowania takich kompromisów pod presją czasu.
Granica między uszkodzeniem, które zaciera informację, a uszkodzeniem, które ją niszczy
Nie każde uszkodzenie ma takie samo znaczenie, a to jest najważniejsza myśl tego tekstu.
Z punktu widzenia informacji istnieją dwie kategorie. Uszkodzenie może zamaskować strukturę albo ją zniszczyć.
Neuron może być poważnie uszkodzony i całkowicie niefunkcjonalny. Jeśli nadal można zidentyfikować jego połączenia, informacja zapisana w ich układzie w zasadzie wciąż istnieje.
Gdy komórka pęknie i jej połączenia rozproszą się w nieidentyfikowalne resztki, informacja przepada bezpowrotnie. Żadna przyszła technologia nie odzyska informacji bezpowrotnie zniszczonej przez przypadkowy rozpad struktury.
Nie jest to więc wyścig o całkowite uniknięcie uszkodzeń. To wyścig, który ma zatrzymać proces, zanim szkoda przejdzie z pierwszej kategorii do drugiej.
To rozróżnienie wyjaśnia, dlaczego warto przeprowadzić nawet niedoskonałe zabezpieczenie oraz dlaczego jego jakość zabezpieczenia ma charakter stopniowalny, a nie zero-jedynkowy.
Ta koncepcja ma formalną nazwę: śmierć informacyjna. To punkt, w którym nie da się już odzyskać nawet w teorii informacji definiującej daną osobę.
Granica ta leży znacznie dalej niż śmierć kliniczna, czyli moment, w którym serce nie podejmie już samoistnie pracy.
Krionika opiera się na założeniu, że odstęp między tymi dwiema granicami jest realny oraz że ciało schłodzone do niskiej temperatury znajduje się jeszcze przed granicą śmierci informacyjnej.
Wyznacza to również kryterium oceny jakości procedury. W tej dziedzinie podejmuje się obecnie próby bezpośredniego ilościowego pomiaru narażenia na niedokrwienie, między innymi za pomocą metryk takich jak S-MIX.
Nie można zarządzać tym, czego się nie mierzy. Wskaźnik określający skalę niedokrwienia w danym przypadku jest bardziej wiarygodny niż samo zapewnienie, że wszystko przebiegło dobrze.
Ograniczenia, których nie da się usunąć inżynieryjnie
Na biologię nakładają się jeszcze inne ograniczenia, a rzetelność wymaga ich nazwania.
Pierwszym jest paradoks śmierci prawnej. Z biologicznego punktu widzenia najlepiej byłoby rozpocząć procedurę przed stwierdzeniem śmierci prawnej, lecz byłoby to niedopuszczalne, ponieważ oznaczałoby spowodowanie śmierci pacjenta.
Trzeba więc czekać, wiedząc, że to oczekiwanie kosztuje jakość zabezpieczenia. Jest to ograniczenie trwałe i uzasadnione, a poświęcony mu jest osobny artykuł.
Drugie ograniczenie to problem sekcji sądowo-lekarskiej. W niektórych przypadkach prawo wymaga wcześniejszego przeprowadzenia sekcji, co zarówno opóźnia zabezpieczenie, jak i bezpośrednio uszkadza mózg.
Te przypadki oraz inne sytuacje, w których zabezpieczenie nie może się odbyć, opisano w tekście „kiedy nie można zostać zabezpieczonym kriogenicznie”.
Trzecie ograniczenie to geografia. Nawet duże środki finansowe nie pozwalają zapewnić natychmiastowej obecności zespołu w każdym miejscu, dlatego miejsce śmierci wpływa na jakość możliwego zabezpieczenia.
Przewidywana śmierć w hospicjum pozwala zespołowi gotowości pozostawać w gotowości i rozpocząć działania bez zbędnej zwłoki. Nagłe zatrzymanie krążenia daleko od zespołu wprowadza opóźnienie liczone w godzinach.
Kontrolować można rozmieszczenie zespołów, szkolenie personelu medycznego oraz logistykę transportu, od której zależy, jak szybko pacjent trafi do placówki.
Nie wynika to z ograniczeń samej wiedzy naukowej. Jest to napięcie między biologiczną presją czasu a realiami fizycznymi i organizacyjnymi, które sprawia, że jakość zabezpieczenia różni się między pacjentami.
Jaki sens ma podejmowanie tego wysiłku mimo tych ograniczeń? Ponieważ alternatywa gwarantuje najgorszy możliwy wynik, podczas gdy podjęcie próby takiej gwarancji nie daje.
Zabezpieczenie przeprowadzone nawet w niekorzystnych warunkach może zachować więcej informacji niż pogrzeb lub kremacja, które jej nie zachowują. To ten sam sposób rozumowania co w przypadku małej szansy porównywanej z zerem, tyle że odniesiony do pierwszej godziny, a nie do odległej przyszłości.
W skrócie: Uszkodzenia komórkowe zaczynają się szybko po ustaniu krążenia. Szybkie podjęcie działań przez zespół, chłodzenie i stabilizacja ograniczają te uszkodzenia, lecz opóźnienia mogą trwale pogorszyć jakość zabezpieczenia.
Narzędzie praktyczne w szczegółach
Interaktywne narzędzie pomaga zbadać pytanie poruszone w tym artykule.
Wczytywanie narzędzia interaktywnego...
Więcej na ten temat