חיים בהשהיה: הפוגה מגוננת
חוקרים מנסים לגרום למצב דמוי תרדמת חורף בחיות שאין זה מטבען להיכנס למצב זה, כדי לנסות לשפוך אור על התופעה. האם נוכל בעתיד להרדים את בני-האדם? כתבה שלישית בסדרה
מחקרים רבים בבעלי חיים תומכים ברעיון שגם ביונקים גדולים, הורדת רמת החמצן הזמין יכולה למנוע נזק לרקמות. למשל, כשחיות נמצאות בתרדמת חורף טבעית, מצב התרדמה מגן עליהן מפגיעות. ניסויים שערכו קלי ל' דרו מהמכון לביולוגיה ארקטית באוניברסיטת אלסקה בפיירבנקס ושותפיה למחקר הראו שכשמוחות של סנאי קוטב הנמצאים בתרדמת חורף נוקבו במחטים מיקרוסקופיות, רקמת המוח כמעט לא נפגעה כלל. פגיעה דומה בסנאים שלא היו בתרדמת חורף גרמה להידרדרות מהירה של הרקמה.
עדויות כאלו הובילו חוקרים אחדים לנסות ולגרום למצב דמוי תרדמת חורף בחיות שאין זה מטבען להיכנס למצב זה, כדי לראות אם אפשר להשיג בביטחון האטה תאית, ואם הדבר יגן על רקמות זמן ממושך דיו כדי לאפשר ריפוי פציעות. פיטר סאפאר המנוח ושותפיו למחקר באוניברסיטת פיטסבורג עסקו במשך כעשרים שנה במחקר עם כלבים כדי לשכלל תהליך הגורם למצב של תרדמה. בשנה שעברה תיארה קבוצת המחקר את ניסוייה העדכניים ביותר.
כדי ליצור מצב של תרדמה, הם גרמו לדום לב ב-14 כלבים ואז נוקז הדם מגופם והוזרמה במקומו לגופם תמיסת מלחים קרה. לתמיסת מלחים יכולת נמוכה הרבה יותר לשאת חמצן מאשר לדם, כך שתהליך זה מוריד במידה רבה את רמת החמצן ברקמות הכלב. בסיום התהליך, היו הכלבים מחוסרי הכרה, לא נשמו ולא היה להם דופק.
הכלבים הוחזרו לחיים
לאחר מכן הפרידה קבוצתו של סאפאר את הכלבים לקבוצת ביקורת של שישה כלבים ולקבוצה שנייה של שמונה כלבים שהטחול שלהם, איבר בלתי חיוני, הוסר בניתוח. אחרי 60 דקות במצב של תרדמה, הוחיו כל הכלבים באמצעות הזרמה של דם לגופם. 72 שעות לאחר מכן עדיין היו כל הכלבים בחיים ובאף אחד מן הכלבים בקבוצת הביקורת לא ניצפו סימנים של נזקים תפקודיים או נוירולוגיים כלשהם עקב השהייה במצב של תרדמה. גם ארבעה מתוך שמונת הכלבים שנותחו התנהגו כרגיל, אף כי ארבעת הנותרים סבלו מבעיות נוירולוגיות מסוימות.
פיטר רי ושותפיו למחקר באוניברסיטה הצבאית למדעי הבריאות השתמשו בשיטה דומה כדי לגרום למצב של תרדמה בחמישה חזירים בוגרים. לאחר מכן הם ביצעו ניתוח בכלי הדם של כמה מהחזירים. רי דיווח שהזיכרון ויכולת הלמידה של כל חיות הניסוי נותרו לאחר הניסוי ללא פגע.
מכיוון שהפיזיולוגיה של כלבים וחזירים דומה מאוד לזו של בני אדם, מחקר זה עורר תקוות מלהיבות שהשיטות האלה ישוכללו בקרוב וינוסו על בני אדם בחדר הניתוח.
למרות ההבטחה שצופנת שיטה זו, ניקוז דם הוא הליך דראסטי שגדולה בו סכנת ההסתבכות. לכן, חיפשה קבוצת המחקר שלנו שיטות פולשניות פחות כדי לעצור זמנית את אספקת החמצן לתאים חיים. לדוגמה, ברקמות אדם חסרות דם, כמו באיבר שהוסר מתורם, אפשר אולי לגרום למצב של תרדמה אם נניח את האיבר במיכל אטום לאוויר ונציף את הרקמה בפחמן חד-חמצני, כמו שעשינו עם עוברי התולעת העגולה. כשרופאים יצטרכו להשתיל את האיבר, כל שיידרש כדי להחזיר לו את אספקת החמצן הוא להציף את האיבר בדם. במעבדתנו חקרנו שיטה זו כדי למנוע פגיעה בתאים של דגימות של רקמות אדם, ואנו סבורים ששיטה זו תוכל להאריך במידה רבה את משך החיים של איברי אדם המיועדים להשתלה.
השפעות הפחמן החד-חמצני הן הפיכות באיברים מבודדים, אך מן הסתם לא יהיה זה כך ביצורים חיים שהדם זורם בעורקיהם. מכיוון שמולקולות הפחמן החד-חמצני נקשרות בחוזקה לאתרי הקישור של חמצן בכדוריות הדם האדומות, שימוש בגז זה בפצועים אינו מעשי. משום כך חקרנו גם חומרים אחרים הדומים לחמצן.
מינונים לא קטלניים הביאו להרדמה
רוב החומרים שבחנו נחשבים, כמו הפחמן החד-חמצני, לרעלים מכיוון שהם מונעים מהתא שימוש בחמצן. לדוגמה, הצטברות של הגז מימן גופרי (H2S) נחשבת לסיכון קטלני בסביבות תעשייתיות רבות כגון מערכת הביוב או שדות "גז חמוץ" בתעשייה הפטרוכימית. משום כך, מחקרים בבטיחות תעסוקתית הגדירו מינון קטלני של מימן גופרי בעיקר בעזרת מחקרים במכרסמים. מחקרים אלו שימשו נקודת מוצא יעילה כשהתחלנו לחקור מינונים לא קטלניים של H2S בעכברי מעבדה כדי לבחון אם יוכלו לגרום למצב הפיך של תרדמה.
במכל אטום חשפנו את העכברים לאטמוספרה המכילה עד 80 חלקיקים למיליון של H2S. ברמה הגבוהה ביותר ראינו ירידה של פי שלושה ברמת הפחמן הדו-חמצני שהעכברים פלטו וטמפרטורת הגוף שלהם החלה לרדת. החיות פסקו מפעילות ונראו כמי שאיבדו את ההכרה. לאחר כמה שעות באטמוספרה זו, המשיך קצב חילוף החומרים של החיות לרדת עד כדי עשירית מהערך המקורי, כפי שנמדד מרמת הפחמן הדו-חמצני שהם פלטו. קצב הנשימה שלהם הואט מקצב של 120 נשימות לדקה לפחות מ-10 נשימות לדקה.
טמפרטורת הגוף של העכברים המשיכה לצנוח מהערך הרגיל של 37 מעלות צלזיוס עד לערך של כשתי מעלות צלזיוס מעל טמפרטורת האוויר, בכל טמפרטורה. הצלחנו להוריד את טמפרטורת גופם עד ל-15 מעלות צלזיוס באמצעות קירור המכל. נטייה זו של טמפרטורת הגוף לעלות או לרדת בהתאם לטמפרטורת הסביבה נפוצה אצל חיות שנכנסות מטבען לתרדמת חורף.
למעשה, החשיפה ל- H2S הפכה את העכברים שלנו מיצורים בעלי דם חם ליצורים בעלי דם קר, וזה בדיוק מה שקורה אצל בעלי חיים הנמצאים בתרדמת חורף. השארנו את העכברים במצב זה שש שעות, ואחרי שהערנו אותם ערכנו בהם סדרת מבדקים כדי לבדוק אם מצב התרדמה גרם לפגיעות תפקודיות או התנהגותיות כלשהן. העכברים התנהגו באופן רגיל לחלוטין.
