На грани жизни

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?