Життя, врятовані холодом

«…Поцілунки Снігової королеви зробили Кая нечутливим до холоду, та й саме серце його перетворилося на шматок льоду… Він сидів на одному місці – такий блідий, нерухомий, немов неживий. Тоді Герда заплакала; гарячі сльози її впали йому на груди, проникли в серце, розтопили його крижану кору». Г. Х. Андерсен «Снігова королева»

Хто знає, може бути, думка заморожувати живі клітини для збереження в них життя народилася під впливом саме цієї мудрої казки великого данського письменника Ганса Хрістіана Андерсена. Але життя, як це часто буває, виявилася цікавіше і багатше вигадки.

За останні десятиліття в клінічній практиці різко зросла потреба в донорській крові. У багатьох країнах світу створені спеціальні банки, де її можна взяти в будь-який час в потрібній кількості. Але зберігати життєздатність відторгнутої від організму донора крові – справа далеко не проста. Будь-які стимулятори обміну речовин виявляються безсилими: вже в кінці першого тижня взята у донорів кров старіє, навіть якщо її зберігають в холодильнику.

Вирішили вдатися до глибокого холоду. Еритроцити стали першими клітинами крові, які вдалося, не пошкодивши, протримати кілька місяців в замороженому стані. На цих порівняно просто влаштованих без’ядерних клітинах крові, немов на моделі, вивчали процеси, що відбуваються при заморожуванні і відтаванні. Перш за все з’ясувалося, що не всі еритроцити повертаються живими з царства глибокого холоду.

Виявилося, що у них є смертельні вороги — кристалики льоду, які виникають з води при температурах від мінус 3 до мінус 40 градусів Цельсія. Клітини крові при цьому травмуються і стають біологічно неповноцінними.

Вченими були запропоновані розчини, що знижували точку замерзання еритроцитної маси. На цьому першому етапі роботи можна було зберігати кров в рідкому стані при температурі до мінус 16 градусів. «Холодостійкі» еритроцити тепер вже і через два з гаком місяці успішно справлялися зі своїм основним завданням — доставляти кисень тканинам організму. Але довше зберігати їх було неможливо, тому що при температурі до мінус 16 градусів обмін речовин в клітинах не припиняється, а лише сповільнюється. Щоб повністю придушити обмін речовин, треба було йти далі в глиб температур, перетворюючи кров з рідкої в тверду, застиглу. Але знову виникала все та ж загроза – гострі “колючки” кристаликів льоду. Рентгеноструктурний аналіз допоміг встановити: чим швидше відбувається охолодження еритроцитної маси, тим менше розміри утворюються кристалів льоду і тим менше шкоди вони завдають еритроцитам.

Якщо, наприклад, охолодження вести зі швидкістю 100 градусів Цельсія в секунду, то три чверті клітин після відтавання залишаються неушкодженими. Біда лише в тому, що домогтися такого ефекту можна лише з дуже невеликими обсягами еритроцитної маси: занадто важко відвести все тепло за лічені секунди.

Добре б знешкодити підступні крижинки, укутати в що-небудь ніжні тільця еритроцитів. І вчені знайшли для них надійного захисника від руйнівника-льоду. Ним виявився гліцерин. Якщо еритроцитну масу занурити в розчин гліцерину, його молекули проникнуть всередину еритроцитів і утворюють з молекулами води зв’язки, набагато міцніші, ніж зв’язки молекул води між собою. Це і заважає швидкому зростанню правильної кристалічної решітки льоду. Зараз роздано безліч подібних захисних засобів крім гліцерину. Кожний з них застосовується у вигляді складової частини складного розчину в тих концентраціях, які дають найбільший ефект в поєднанні з оптимальними режимами охолодження.

Група вчених під керівництвом професора Ф. Р. Виноград-Фінкель розробила цілий ряд методів заморожування і відтавання еритроцитів. Один з них полягає в тому, що еритроцити, поміщені в розчин, що містить 10-20 відсотків гліцерину, охолоджуються рідким азотом до температури мінус 196 градусів протягом однієї-двох хвилин.

Розморожують еритроцити у ванні з водою, підігрітою до плюс 45 градусів, за сорок секунд. Більш швидке розморожування може пошкодити еритроцити. Руйнівником стане вже відтанула вода, що «увірвалася» в клітину еритроцита. Розморожені еритроцити потрібно гарненько відмити від огороджувального розчину, від клітин, зруйнованих під час заморожування і відтавання, від білків і від інших клітин цільної крові, а потім відокремити на центрифузі.

Тепер потрібно відповісти на головне питання: чи відновляться еритроцити після всіх пертурбацій, що випали на їх частку? Виявилося, що методи, розроблені вченими, зберігають непошкодженими 85-95 відсотків заморожуваних еритроцитів, і їх основні показники в день відтавання майже такі ж, як і в день заморожування.

Численними дослідами встановлено надзвичайно важливу обставину: тривалість зберігання практично не впливає на кількість еритроцитів, що повністю відновлюють свої функції після відтавання.

Професори В. А. Аграненко і Ф. Р. Виноград-Фінкель вивчали еритроцити, що зберігалися при мінус 70 градусах близько п’яти років. Було доведено, що протягом цього терміну законсервовані холодом еритроцити зберігають всі свої біологічні властивості.
У розмороженої еритроцитної маси є цілий ряд переваг в порівнянні зі звичайною, цільною донорською кров’ю, в яку обов’язково додаються консерванти, а вони далеко не байдужі для організму. У переважній більшості випадків після переливання розморожених, добре відмитих еритроцитів у хворих не спостерігалося тих негативних реакцій, які часто виникають навіть після переливання свіжої заготовленої донорської крові. Крім того, еритроцитна маса не містить плазми крові, а саме в ній знаходить собі притулок вірус гепатиту — важкого захворювання печінки, що дуже часто вражає людей, яким переливали цільну донорську кров. Якщо ж збудник гепатиту «гніздиться» не в плазмі, а на поверхні еритроцита, то при відмиванні від огороджувального розчину підступний вірус видаляється разом з білковими фракціями плазми, лейкоцитами і тромбоцитами, до яких, до речі, бувають чутливі багато хворих.

Завдяки цим перевагам розмороженої еритроцитної маси хірурги охоче використовують її при операціях зі штучним кровообігом. Для однієї такої операції потрібно зазвичай 2-3 літри заздалегідь заготовленої крові. Особливо важко службі крові забезпечити потреби клініки, коли належить оперувати хворого, що має рідкісну групу, наприклад четверту резус-негативну. Де взяти відразу 2-3 літри такої крові? Ось тут-то на допомогу приходять запаси розморожених еритроцитів.

А бувають випадки, коли для хворого необхідно накопичити його ж власну кров, яка буде потрібна для переливання під час запланованої заздалегідь операції. Є люди, настільки чутливі до чужорідних компонентів донорської крові навіть своєї групи, що переливання такої «чужої» крові може привести до фатальних наслідків. Для цих хворих тільки метод заморожування дає можливість протягом декількох місяців накопичити необхідну кількість їх крові і зберігати цю кров в повноцінному стані скільки буде потрібно.

Важливо й інше спостереження: відмиті еритроцити, що потрапили в організм хворого, практично не змінюють і згортання крові, а це вкрай важливо, особливо після операцій на серці.

Популярність заморожених еритроцитів у клініцистів зростає з року в рік. Метод, запропонований вченими, ефективний, але поки складний і досить дорогий. Пошуки тривають. Навчившись заморожувати і успішно зберігати еритроцити, лікарі, біологи та інженери прагнуть створити методи тривалого зберігання більш складних клітин крові — лейкоцитів і тромбоцитів.

Автор: А. Холмська.