кріозбереження клітин, тканин, насіннєвих рідин, зародків різних організмів використовується досить широко в біології, медицині та ветеринарії. Ведуться дослідження по кріоконсервування організмів ссавців, включаючи тіло людини (кріоніка). В цьому напрямку очевидні успіхи трансфузіології, в якій знайдені підходи до кріоконсервування крові і її компонентів, включаючи такі спеціалізовані клітини, як еритроцити

Анотація наукової статті з біотехнологій в медицині, автор наукової роботи - Кідалов В. Н., Хадарцев А. А.


URGENT ISSUES OF STUDYING CRYONICS, CRYOPRESERVATION OF BLOOD CELLS AND TISSUES

Cryopreservation of cells, tissues, seminal fluids and various embryos is rather widely used in biology, medicine and veterinary science. Researches on cryopreserving mammal organisms including human bodies (cryonics) Are carried out. In this direction the success in transfusiology are evident, for herenew approaches to blood and blood component cryoconcervation have been found, including such specialized cells as erythrocytes.


Область наук:
  • Біотехнології в медицині
  • Рік видавництва: 2011
    Журнал: Вісник нових медичних технологій

    Наукова стаття на тему «Актуальні проблеми досліджень в області кріоніки, кріозбереження клітин крові і тканин '

    Текст наукової роботи на тему «Актуальні проблеми досліджень в області кріоніки, кріозбереження клітин крові і тканин»

    ?УДК 612.1

    АКТУАЛЬНІ ПРОБЛЕМИ ДОСЛІДЖЕНЬ В ОБЛАСТІ кріоніки, кріозбереження КЛІТИН КРОВІ І ТКАНИН

    | В.Н. КІДАЛОВГ, А.А. Хадарцев **

    Кріозбереження клітин, тканин, насіннєвих рідин, зародків різних організмів використовується досить широко в біології, медицині та ветеринарії. Ведуться дослідження по кріоконсервування організмів ссавців, включаючи тіло людини (кріоніка). В цьому напрямку очевидні успіхи трансфузіології, в якій знайдені підходи до кріоконсервування крові і її компонентів, включаючи такі спеціалізовані клітини, як еритроцити. Ключові слова: кріозбереження, кріоніка, мікрорівень, проблеми

    Консервування клітин крові і тканин є комплексом впливів, що створюють умови для тривалого їх зберігання поза організмом в стерильному стані з максимальним збереженням біологічних властивостей, як формених елементів, так і рідкої компоненти. Кріоконсервація цілих біооб'єктів є метою кріоніки. Перспективним способом створення запасу клітин і тканин для цілей трансфузіології та трансплантології є їх довгострокове кріоконсервування в діапазоні кріогенних температур, зазвичай нижче 100оС. Такі температури необхідні для зберігання біологічного матеріалу протягом довгого періоду часу, в ідеалі, без змін клітинної структури і зі збереженням функціональної активності.

    При помірно низьких (-40 ° ...- 60 ° С) температурах еритроцити можуть зберігати свої властивості протягом декількох тижнів. Лейкоцити і тромбоцити в таких умовах зберігаються тільки кілька днів, оскільки це клітини з більш складними функціями і більш складною будовою. При тривалому зберіганні в першу чергу в ядрах лейкоцитів та інших клітин реєструються деякі зміни. При нинішніх технологіях консервування свіжа кров, яка зберігається при температурі + 4 ° С, зберігає основні свої властивості від 21 до 45 днів. Більш тривале збереження забезпечується в умовах ультранизьких температур (-196 ° С). Заморожена кров може бути перелита після зберігання протягом більш ніж 15 років.

    Кріобанку різних країн використовують для зберігання біооб'єктів рідкий азот. Компоненти крові також часто зберігаються в рідкому азоті, при цьому використовується не швидка, а програмувати, кероване комп'ютером заморожування. Компоненти крові в основному зберігаються в спеціальних пластикових або металевих контейнерах. Для зниження ризику перенесення інфекцій від донора до реципієнта здійснюється промивка і фільтрація крові перед заморожуванням і вірусна інактивація кріозбереження гемокомпонентов. Сучасні методи дослідження дозволяють вважати, що якість крові після зберігання, розморожування і промивання залишається мало змінилися в порівнянні з моментом заморожування. При розробці оптимальних режимів кріоконсервування гемокомпонентов, клітин і тканин, встають проблеми забезпечення максимальної життєздатності біологічного матеріалу, впливу на цей матеріал фізико-хімічних чинників, що діють під час низькотемпературного консервування (еквілібрування осмотичного тиску, фазові переходи в структурах рідкокристалічних компонентів біологічних рідин (БЖ), проблеми дегідратації і регідратації, внутрішньоклітинної кристалізації при заморожуванні, фазові переходи «лід - вода», регидратация і рекристалізація при відігріванні, вплив на функціональний стан клітин процедур відмивання і перенесення в изотонические умови перед трансфузией. Потребує вивчення морфофункціональний відповідь клітин на фізичні і, особливо, хімічні фактори кріоконсервування (використання стабілізаторів згортання, виникнення надлишку або дефіциту ряду іонів, на додавання лікарських речовин, звичайних, і розроблених на основі нанотехнологій, наприклад, в комбін ації з фул-Лерен). На практиці виявлені істотні недоліки використовуваних хімічних консервантів і стабілізаторів. Так використання гепарину не дозволяє довго зберігати консервовану з його допомогою кров, оскільки в міру збільшення терміну зберігання посилюється його інактивація. В результаті, через кілька діб, починають формуватися дрібні, а потім

    * Санкт-Петербург

    ГОУ ВПО «Тульський державний університет»

    і великі згустки крові, незважаючи на те, що цей процес намагаються уповільнити додаванням в консервант глюкози, ізотонічного розчину натрію хлориду, інших речовин або підтриманням рН використовуваної суміші близько 7,3. Гемоконсерванти повинні перешкоджати розмноженню мікробів і забезпечувати клітини необхідними поживними і енергетичними компонентами. Тому в їх склад включають левоміцетин, сульфацил натрію, трипафлавин, лимонну кислоту, трехзамещенний фосфат натрію, 4% розчин КаОІ, речовини здатні підтримувати необхідні рівні АТФ і 2,3-ДФГ, що забезпечують життєздатність клітин, збереження киснево-транспортної функції гемоглобіну еритроцитів, і ін.

    Використовуються на практиці способи заготовки гемокомпонентов передбачають заморожування з різними швидкостями від повільного зі швидкістю зниження температури кілька градусів на хвилину, до надшвидкого (зі швидкістю охолодження кілька градусів в секунду). Розроблено спосіб ультрашвидкий заморожування зі швидкістю охолодження до 100 ° в секунду. Його недолік полягає в тому, що необхідно змішування великих обсягів еритроцитів з кріофілактіком шляхом повільного додавання його в контейнер з еритроцитами при постійному помішуванні. Це необхідно для поступового і рівномірного змішування кріофілактіка (гліцерину) з еритроцитами. При цьому недопустима зворотна маніпуляція по додаванню еритроцитів в кріоконсерванти, оскільки це стимулює гемоліз. Для кращої кріосохранності клітинних елементів доводиться використовувати спеціальні пластикові або алюмінієві контейнери з великою поверхнею зіткнення з навколишнім середовищем, що дозволяє прискорити тепловідвід при заморожуванні і збільшити приплив тепла при відтаванні проби. У спеціальних пристроях криохранилище реалізовані складні технічні рішення, які повинні забезпечувати задаються тимчасові і температурні режими охолодження і необхідні маніпуляції з контейнерами, що знаходяться в рідкому азоті. Пристрої іншого роду повинні забезпечувати програмований розморожування витягнутих з рідкого азоту проб. Однак, при дотриманні всіх нині пред'являються до технологій кріоконсервування вимог, вводити в судинне русло реципієнта багатьох компонентів крові відразу після відтавання - не можна. Наприклад, консервовані еритроцити з гліцерином попередньо необхідно позбавити від гліцерину шляхом відмивання відталих еритроцитів гіперонкотичних розчинами з понижающейся концентрацією. При використанні інших кріопротекторів слід враховувати можливі зміни клітин йдуть в період розморожування внаслідок процесів типу «кристал - кристал», «стеклофазой - кристал», ( «віт-ріфікація - девітріфікація»). В цьому відношенні необхідний облік змісту в кріопротектор добавок (вуглеводів, білків, поверхнево-активних речовин і т.п.), прийомів управління початком процесу фазового переходу «вода - лід», в різних за складом увазі гемокомпонентах. Так кріоконсервування еритроцитів може бути успішним з 1,2-пропандіол (кріоконсерванти «Пропандіосахароль»), а для низькотемпературного консервування тромбоцитів людини, сперми птахів і риб повинні використовуватися інші кріоконсерванти [14].

    Спроби зменшення числа маніпуляцій з кріоконсервіро-ванною кров'ю привели до створення безотмивочних методів, які використовують електричні морозильники для помірно низьких і низьких (від -40 ° до -80 ° С) температур і консірвірующіе розчини-кріопротектори: «Гекмоліт» - для консервування клітин кісткового мозку і «Крімоліт» - для консервування тромбоцитів, які не потребують відмивання і дозволяють забезпечити 80-90% морфофункціональну повноцінність цих елементів. За допомогою препарату «Модежель» вдається зберігати газотранспортні, гемо- динамічні і реологічні функціональні властивості еритроцитів [31]. При цьому залишаються недослідженими багато подій на молекулярному рівні, пов'язані зі здібностями клітин до сталого функціонування. Відомо, що при зменшенні вмісту кисню у суспензії клітин сповільнюється окисне фосфорилювання і зменшується вміст АТФ в клітинах. Після того, як клітини вичерпають усі запаси кисню, в них розвиваються менш енергоємні, але також життєво значущі процеси. Разом з тим, падіння вмісту кисню нижче оптимального рівня перемикає окисне фосфорилювання на утворення вільних радикалів, здатних пошкоджувати ДНК

    і інші клітинні структури і ускладнювати виконання клітинами своїх основних функцій [2].

    Дослідники стикаються і з рядом інших проблем тривалого збереження в функціонально активному стані ядерні клітин. Зокрема, не ясно чи поширюється зовнішня морфологічна збереження клітин на субклітинні та молекулярні рівні організації [24]. Немає повного розуміння про допустимі терміни зберігання клітин і тканин в замороженому стані, хоча деякі наукові спостереження в областях суміжних з археологією свідчать про можливість пожвавлення клітин, зокрема мікроорганізмів, через багато років. Мікробіологам вдалося оживити замерзлі 8 млн. Років тому бактерії і домогтися їх розмноження. Однак за ці роки їх деякі індивідуальні риси стерлися, залишилися тільки найпростіші функції, що дозволило визначити період напіврозпаду ДНК. Палеонтологами виявлена ​​збереження клітинних елементів, зокрема еритроцитів, в тканинах динозаврів (рис. 1).

    Мал. 1. Еритроцити з ядрами з демінералізовану кісток динозаврів [9]

    Очевидно, що період напіврозпаду властивий гемоглобіну, білків, антитіл, ферментів і багатьох інших біологічно активних речовин. За даними М. Швейцер [25] фрагменти гемоглобіну, виявлені в кістках динозаврів можуть становити 3-15% від молекули интактного білка при зберіганні протягом мільйонів років, хоча час початку деградація лабільних молекул цього сложноорганізорванного білка визначити неможливо [9]. У дослідах М. Швейцер з повторюваними циклами «дегідратації

    - регидратации », що може мати місце при кріоконсервуванні біооб'єктів, показано, що судини і м'які тканини можуть зберігати лише деяку первісну гнучкість, еластичність і пружність [24]. Багато в чому залишаються не з'ясованими питання морфофункціональних наслідків взаємодії різних клітин і тканин біооб'єктів з хімічними речовинами різної природи. Зокрема не ясно, як буде змінювати мікров'язкість прикордонних ліпідів плинність клітинних мембран, які зазнали циклу «заморожування - відтавання» [3].

    Відносно кріозбереження тканин, органів і всього тіла біооб'єкту перелік потребують вирішення проблем піднімається на новий більш високий рівень. В рамках крионики вивчається біостаз живих або загиблих біооб'єктів з використанням ультранизьких температур. Кріоніка, як галузь науки і комерційної практики, займається в основному пошуком можливостей тривалого збереження тел тяжкохворих або померлих людей з підключенням нанотехнологій [26].

    Метою кріонічного біостаза є збереження термінальних пацієнтів до того часу в майбутньому, коли медичні технології дозволять відновлювати (виліковувати) пошкоджені клітини, тканини і патологічно змінені функції організму [23]. У спеціалізованих кріонічних організаціях за кордоном процедура кріостаза (кріоанабіоза) проходить ряд етапів від укладення контракту і членства в кріонічних організації до кріоконсервації, зберігання і реанімації з подальшим лікуванням. Уже зараз вартість кріостаза в США може перевищувати 150000 доларів, при цьому контракт передбачає передачу всіх прав на тіло клієнта кріонічних організації.

    Після отримання кріонічних організацією повідомлення про смерть клієнта або про загрозливих ситуаціях - бригада фахівців кріонічних організації виїжджає до місцезнаходження клієнта. Після отримання свідоцтва про біологічної смерті, ця бригада починає операції по підготовці тіла клієнта до заморожування (насичує тканини організму розчином кріопротектори, починає поступово охолоджувати тіло і транспортує його в депозитарій (сховище). Після завершення заморожуванню-

    ня тіло поміщається в кріостат, створений за типом судини Дьюара, з рідким азотом. Порядок робіт має на увазі повернення замороженого біооб'єкту до життя після розморожування та практичного вирішення ряду проблем суто наукового, етичного, фінансового і правового характеру. Роботи в області кріоніки повинні розділятися в дослідницькому плані відповідно до відомими рівнями організації природних об'єктів (рівні суперструн, внутрішньоядерних взаємодій, внутрішньоядерних частинок, наноуровень (атомарний), молекулярний, клітинний, тканинний, органний, а також рівні функціональних систем організму, організменний і популяційний ). Щодо первинні рівні організації нині розглядаються об'єднавчої моделлю фундаментальних взаємодій. Ця модель претендує на роль фундаментальної основи, що лежить в організації живого, як найважливішого елемента всієї Природи. Якщо виходити з її посилок, то граничними для сьогоднішнього розуміння організації світу є приватні моделі суперструн [1]. Отже, розуміння структурної побудови організму людини, як найдосконалішого природного об'єкта, вже не можна обмежувати субатомними частинками і полями, оскільки останні формуються струнними полями (суперструн). Вплив холоду на цьому рівні поки не визначено, іноді навіть не береться до уваги, оскільки дослідження ведуться ще тільки на нанорівні [21]. Опускаючи поки що недоступні для прикладної науки пошуки на рівнях організації «суперструн - атоми», зупинимося в основному на молекулярному і клітинному рівнях організації біооб'єктів, оскільки в дослідницькому плані їм значно більше «пощастило» в увазі з боку самих різних галузей науки і практики вже в протягом багатьох років.

    Дослідження кріоконсервування клітин, тканин, окремих органів і зародків вже привели до широко відомим практичних результатів [10]. Разом з тим, реанімація тіла хворої людини, а тим більше, померлого, яка зазнала кріоконсервування на довгі десятиліття і століття з метою подальшого лікування нині інкурабельних захворювань, може в даний час представлятися фантастикою. Щоб ці ідеї могли бути перетворені в реальність, вченому світу біофізиків, біологів, медиків, юристів і філософів і ін. Доведеться вирішувати велику кількість проблем, деякі з яких вже очевидні.

    На молекулярному рівні мало вивченими залишаються питання про збереження активності більшості ферментів і імунологічно активних молекул (цитокінів, колониестимулирующих чинників і ін.) Після циклів «заморожування - відтавання». Немає однозначної відповіді і на питання про збереження антигенної структури специфічних білків і імуноглобулінів після криовоздействия, хоча можливості модифікації антигенів, антигенного спрощення, або зміни антигенної структури самих молекул і відповідних клітин і тканин при впливі холоду цілком реальні [13,18]. До теперішнього часу залишаються вивченими послідовності трансформації біологічних молекул при різних швидкостях і часу охолодження окремо, а також в найближчому молекулярному оточенні в клітці, в рідкому середовищі або тканини. Не ясно, наскільки допустимо кріоповрежденіе субклітинних утворень і клітин мікрокрісталлізаціей і явищами вітрифікації, так як не знайдені порогові рівні цих змін, після яких повне відновлення їх структур і функцій стає неможливим. Потрібно уточнити, чи будуть криовоздействие і тривалі терміни зберігання біооб'єктів впливати на ліміт Хейфліка [28], а, отже, на процеси відтворення і регенерації клітин після розморожування та реанімації. Чи не відомо як будуть деградувати ДНК і інші біологічно важливі молекули організму при тривалому впливі фонового рівня іонізуючої радіації в поєднанні з впливом слабких електромагнітних полів, що генеруються апаратурою криохранилище. Зажадають уточнення питання збереження рідкокристалічних властивостей біологічних молекул і середовищ після тривалого зберігання в замороженому стані, а також можливості клітин крові та інших тканин відновити всі свої функції. Чи не розкрите питання про значення змін електричних характеристик клітин крові, таких як електрораспор, величини клітинного заряду, що не дозволяють еритроцитів склеюватися і забезпечують оптимальну роботу мембранних каналів обміну аніонів та катіонів між клітиною і навколишнім середовищем. Разом з тим очевидно, що зупинка циркуляції крові призведе до осідання еритроцитів на нижні внутрішні стінки судин, їх

    сладжування, а потім до пухкої і щільною агрегації. Крім того, проблема внутрішньосудинного ресуспендування клітин до сих пір навіть не обговорювалася. Залишається нез'ясованим, як будуть вести себе розконсервувати клітини різних тканин після різних по тривалості строків зберігання при низьких температурах. Проведення уточнюючих експериментів в цьому напрямку потребують зберігання цих біооб'єктів в замороженому вигляді протягом багатьох десятиліть, так як прогнози про той час, коли наука переможе нині інкурабельні захворювання людини - оперують десятиліттями і століттями. З цілей крионики випливає проблема збереження активності стовбурових клітин при їх консервуванні в складі тканин. Відповідно до «теорією ніш», ці клітини зберігають свої потенції до відтворення тільки в оточенні сприяють цьому інших клітин. Кріодія може змінювати не тільки властивості стовбурових клітин, але і самих клітинних ніш. Також недостатньо проведено досліджень для прогнозу функціональної схоронності стовбурових і більшості соматичних клітин в процесі «заморожування -разморажіванія», з урахуванням проявів клітинного шоку, що розвивається при швидкому охолодженні [19].

    Залишається актуальною проблема клітинного кріоушкоджень. Відомо, що гемоліз еритроцитів йде з виділенням в навколишнє середовище гемоглобіну. Гемоліз може патологічно посилюватися під впливом, холоду, причому не тільки за рахунок мікрокрісталлізаціі, але і за рахунок появи холодових антигенів, або через сенсибілізації клітин в різних за іонним складом розчинах [16]. У прикладних роботах по збереженню клітин крові для цілей трансфузіології, ембріонів для цілей репродукції - нині використовується ряд режимів «заморожування

    - розморожування ». Однак режими і методи придатні для клітин крові (або ембріонів) можуть виявитися неефективними при кріоконсервації клітин інших тканин і цілих органів, вони можуть не підходити для збереження необхідних рідкокристалічних, біохімічних властивостей БЖ. Залишаються розробленими компромісні варіанти режимів кріоконсервування, прийнятні для всіх або, хоча б, більшості клітинних елементів організму. Особливу область досліджень в нашому технократичному світі становлять проблеми впливу електромагнітних випромінювань (ЕМВ) на організм людини. У Біооб'єкти, що опромінюється ЕМІ різних діапазонів, можлива поява трансмутацій з подальшими якісними змінами клітин [29]. Заморожування може стати причиною інверсії інформаційних внутрішньоклітинних процесів. В такому випадку, після відтавання, клітини окремих тканин не зможуть інформаційно взаємодіяти з іншими клітинами через зміну положення і розмірів різних внутрішньоклітинних частинок і генеруються і випускаються ними електромагнітних хвиль [5].

    Вважаємо, що важливим напрямком стає створення дослідних робочих комплексів, що дозволяють спостерігати і оцінювати за допомогою неінвазивних методик тезіограмми БЖ, «поведінку» рідких кристалів і клітинних субодиниць в процесі заморожування або відтавання в реальному масштабі часу, а також дозволяють вимірювати морфологічні, функціональні, спектральні, поляризаційні характеристики таких мікрооб'єктів як клітини і субклітинні структури [6]. Що володіє рідкокристалічними властивостями кров та інші БЖ поводяться подібно рідкому розчину, що не тверднуть цілком при постійній температурі. При ексфузіі БЖ і зменшенні концентрації води в препараті внаслідок дегідратації має місце охолодження рідини до температури початку кристалізації, при досягненні якої починають формуватися аутозатравочние кристали [20]. При появі в плазмі крові сторонніх часток або частинок аутологичного походження, що може мати місце при використанні кріофілактіков в період заморожування біооб'єкту, його внутрішнє середовище буде реагувати на це змінами просторового порядку своїх хімічних зв'язків. Це вносить якісну специфіку в стан внутрішнього середовища і має певні кількісні межі з позицій кріоушкоджень. Зміна фізико-хімічного стану внутрішнього середовища організму не може не знайти свого відображення в специфічному формоутворенні її внутрішньоклітинних мікроструктур. Підтвердження сказаному ми знайшли в експериментах, які виявили високу чутливість процесу самоорганізації БЖ до факторів зовнішнього середовища і до складу самої кристалізується рідини [6]. Динамічні зміни кристалів в процесі криовоздействия на біооб'єкт супроводжуються наростанням онкотического і осмотичного

    тиску в клітинах з опосередкованим зміною структури і функції клітин. У подібних умовах ми спостерігали зміну конфігурації і локальної діереза ​​еритроцитів, їх сладжування і злиття, а також осмотичну активацію лейкоцитів і тромбоцитів, утворення агрегатів і розеток з клітинних елементів. У компонентах крові, призначених для тривалого зберігання і подальшого застосування, іноді виявлялися різні сторонні включення - частинки матеріалів контейнерів, клітини поверхневих шарів шкіри і ін. (Рис 2).

    Феномен розеткообразования відображає пошкодження мембран еріроцітов. Активність взаємодії еритроцитів з тромбоцитами у вигляді еритроцитарної-тромбоцитарних коагрега-тов з зацікавленістю малих і великих форм тромбоцитів, а також і з ендотеліоцитами - може збільшуватися в разі дисфункції печінки, нирок та інших органів пацієнтів Кріон-чеських центрів [11,12].

    а

    А

    Б

    Мал. 2. Неспецифічні зміни в компонентах крові, призначених для тривалого зберігання (світлова мікроскопія, збільшення від х300 до Х800): 1 - неспецифічні реакції активації клітин крові після циклу заморожування-розморожування:

    А - еритроцити утворюють розетки з тромбоцитами (об'єктив 40),

    Б - лейкоцити утворюють розетки з еритроцитами (об'єктив 40),

    В - активація тромбоцитів (зміна форми і агрегація, об'єктив 70);

    2 - знахідки в препаратах компонентів крові: А - злиття частини еритроцитів в щільні конгломерати, Б - сторонні тверді частинки, виявлені в еритромаси.

    Як відомо [4,27], в процесі кристалізації змінюються проявляються в кристалах зв'язку, що проходять в умовах поступового зменшення процентного відношення поступальних і збільшенням частки коливання в формуються кристалах. За рахунок впорядкування частинок, компенсації хімічного зв'язку і перемішування частинок через теплового руху в формуються препаратах, відбувається зниження вільної енергії. При цьому в складені кристалізуються БЖ формуються кристали з дефектами. Дефектне крісталлообразованія в тканинах і БЖ може бути пов'язані і з тим, що хімічний потенціал є функцією температури, тиску і концентрації і істотно залежить від накладення гравітаційного, електричного та інших зовнішніх полів [22]. У тезіограммах БЖ нашою групою було виявлено ефект впливу орієнтації по відношенню до сили тяжіння по відношенню до дендритних кристалів, вихреобразное і іншим фрактальним структурам (рис. 3).

    Мал. 3. Зміни тезіограмм при зміні орієнтації препарату до вектору гравітації (Світлова мікроскопія, об'єктив х25):

    А - препарат цільної крові; Б - препарат сперми; В - 0,5% розчин біхромату калію. Верхній ряд - препарати розташовувалися горизонтально; нижній ряд - препарати розташовувалися вертикально.

    А

    Б

    В

    1

    Слід враховувати, що приміщення тіла в рідину (рідкий азот) при кріоконсервуванні змінює вплив гравітаційної компоненти і процес формування кристалів. В результаті може статися зменшення хімічного потенціалу системи, аж до вирівнювання хімічних потенціалів її компонентів. Крім того, в зоні кристалів частина молекул розчинника (води) щільно адсорбується на гранях. В області вираженого пересичення при наявності сформованих кристалів можлива кристалізація на бездислокаційних гранях кристалів. Це зумовить поліморфізм кристалів з подальшим неоднаковим пошкодженням клітинних структур в зонах їх утворення. В зміни видів кристалів свій внесок вносить закономірність Панета: на кристал найбільш добре адсорбуються ті іони, які утворюють з іонами кристала найменш розчинний з'єднання. Непарна кількість електронів в молекулі (це може спостерігатися при використанні кріофілактіков і введенні їх в судинне русло замораживаемого біооб'єкту) також забезпечує підвищену адсорбційну здатність. Отже, навіть зміна рН середовища відіб'ється на характері кристалізації БЖ, а наявність в рідині аномально рухливих іонів Н + і ОН- вплине на швидкість дифузійних процесів і ініціювання окремих хімічних реакцій. У тканинах і в судинному руслі при щільному розташуванні клітин може змінитися величина діелектричної постійної води, що також впливатиме на процес кристалізації. Тут проявляється правило Ра1ше1 (1952): діелектрична постійна води при кімнатній температурі близька до 80,0, а між пластинами плівок вона може знижуватися до 8 разів, що веде до виникнення впорядкованості молекул води, як у льоду [7]. Захворювання, припинення життєзабезпечуючих процесів, маніпуляції з кріоконсервування - здатні змінювати склад БЖ, що вплине на властивості биосубстратов, що мають рідкокристалічний характер. Так білки плазми, ліпо-протеїди, металопротеїни, хромопротеїни і ін. Будуть зазнавати зміни жидкокристаллической текстури в період заморожування, будуть змінюватися їх взаємозв'язку з іонами, токсичними у вільному стані (залізо, мідь) [8]. Кількість продуктів розпаду колагену, фібрину, фосфопротеинов і ін. Може збільшуватися в період вмирання, а також при впливі холоду [15]. Під час розконсервування замороженого тіла може знадобитися вливання власної або чужої крові, або переливання її компонентів. Припускають, що при вливанні крові однієї людини іншій відбувається передача чужих реципієнту програм. Цей мало розроблений, але важливий з точки зору медицини, питання [17]. У науковому плані належить встановити, в який час слід піддавати людське тіло кріоконсервування. Адже через 5-7 хвилин клінічної смерті в мозку та інших тканинах починають розвиватися зміни, що вважаються незворотними і визначаються як «біологічна смерть». Наступна проблема пов'язана з масою і об'ємом замораживаемого матеріалу. Заморожування тіла середньою масою 70 кг і великого обсягу буде апріорі відбуватися довше, ніж ембріона, а це може внести непереборні негативні поправки до вже наявних у даного біооб'єкту патологічних змін в організмі. Видалення крові перед заморожуванням і заповнення судин рідким кріопротектор ставить цілий ряд наступних проблемних питань:

    - чи буде зберігатися власна кров біооб'єкту, як і

    де?

    - ніж буде замінюватися кров людини при розморожуванні, в разі якщо власна кров не збережена?

    - де взяти необхідну за обсягом кількість «чужий» крові з відповідним для кровезамещенія фенотипом?

    Не слід забувати, що у окремих людей формується специфічна (за типом алергічної) реакція на холод, тоді криовоздействие в будь-якому вигляді їм протипоказано. Не ясно, як будуть досліджуватися в цьому відношенні клієнти кріобанків? При охолодженні тіла в БЖ змінюється кількість біологічно активних речовин, що відбивається як на органах, тканинах, так і на різних функціональних системах молекулярного рівня (системи підтримки агрегатного стану крові, імунна і ін.). Після розморожування тіла людини доведеться істотно змінювати підходи до реанімаційного комплексу, тим більше, що поняття інформаційної смерті мозку (з реанімаційним межею близько 30 хв) поки не є сталим і науково доведеним. Серед технічних проблем крионики вимальовуючи-

    ється проблема створення автоматизованих камер, боксів або інших пристроїв і контролюючих програм, що дозволяють протягом багатьох років і навіть століть автоматично контролювати і змінювати умови зберігання замороженого біооб'єкту, а також коригувати їх відповідно змінюються науковими досягненнями в галузі кріобіології, інформаційної та іншої техніки. Юридичним тупиком може стати дозвіл заморожувати пацієнтів тільки після отримання свідоцтва про смерть. Крім того, юридичний статус підданого глибокого сну пацієнта - труп, якому нічого не належить, а сам він належить фірмі, юридично є кладовищем [30]. Неопрацьованими в кріоніки залишаються проблеми страхування на випадок відмови техніки, надзвичайної події та аварії в сховище. Не ясно, хто буде продовжувати зберігання в разі банкрутства приватної фірми, яка надає послуги в області кріоніки, хто і як буде відповідати, якщо вдасться воскресити заморожений біооб'єкт, але не вдасться досягти бажаного рівня здоров'я? Філософські та релігійні проблеми також вимагають свого дослідження. Є люди, які вірять магічному слову «наука», а є категорії людей, яким ідеї кріоніки чужі. Однак в кріоніки маячать одвічні проблеми розшифровки процесу створення живого за допомогою наукових методів, і лікування нині невиліковних хвороб. У той же час релігійний підхід до вирішення цих проблем, наприклад, в християнстві, своєрідний і більш оптимістичний: воскресіння людини можливо божественною силою. Ряд кріонічних організацій США в кінці 70 років зазнали краху, оскільки перелік питань, що розвивається крионики надзвичайно широкий, багато в чому не визначені завдання, що постають перед дослідниками, які наважилися взятися за кріоконсервування хворих людей для подальшого воскресіння і продовження життя. Разом з тим кріоконсервування клітинних елементів, тканин і органів людини давно довело повне право на життя.

    На закінчення слід визнати, що, по-видимому, відновлення функцій органів, основних фізіологічних процесів і систем організму людини після розморожування, може мати будь-яку перспективу тільки для піддалося кріоконсервування живого біооб'єкту. На цьому довгому шляху треба буде розв'язати безліч проблем по кріозбереження макрооб'єктів, досліджувати дію холоду in situ на різні клітини організму при їх кріоконсервуванні. Результати цих досліджень, незалежно від їх підсумкового знака, потрібні для науки і для людей, які планують підвернути своє виснажене хворобами тіло процедурі охолодження до наднизьких температур, з тим, щоб не зробити передчасний ризикований крок в невідомість.

    література

    1. Архипов М.Є., Суботіна Т.Н., Яшин АА. Кірального асиметрія биоорганического світу: теорія, експеримент. Тула: «Тульський поліграфіст». 2002. 243 с.

    2. Бабійчук ЛА., Землянських Н.Г., Сумида С., Таура Йа., Ніджіма Т. аутотрансфузії еритроцитів кроликів після кріоконсервування безотмивочним методом // Пробл. кріобіол. 2001. № 2. С. 61-65.

    3. Білоус А.М., Бондаренко В.А. Структурна зміна біологічних мембран при охолодженні. Київ: Наук. думка, 1982. 256 с.

    4. Галіулліна Р.В. Кристалографічна картина світу // УФН. 2002. Т. 172. Вип 2. С. 229-234.

    5. Кідалов В.Н., Хадарцев АА., Сясін М.М., Якушина Г.Н., Краюхин А.В. Аутофлуоресценція нативних тканин і клітин крові і її значення для медичної практики: Монографія.-Тула - Санкт Петербург, 2005. 108 с.

    6. Кідалов В.Н., Хадарцев АА., Якушина ГН. Тезіографіче-ські дослідження крові і їх практичні можливості // Вісник нових медичних технологій. 2004. Т. XI, № 1-2. С. 23-26.

    7. Кідалов, В.Н ,. Хадарцев АА., Багаутдинов Ш. М., Чечет-кін А. В. Сталість непостійного в тезіограммах препаратів крові (до стандартизації досліджень кристалізації біологічних рідин) // Вісник нових медичних технологій. 2008. Т. XV. № 4. С. 7-13.

    8. Кнорре Д.Г., Мизіна С.Д. Біологічна хімія. М .: Вища школа. 1998. 352 с.

    9. Місячний А.Н. Протиріччя між даними молекулярної палеонтології і еволюційним уявленням про вік викопних останків. Огляд останніх наукових досліджень.

    В кн .: «Православне осмислення світу». Матеріали XIII міжнародних різдвяних освітніх читань. «Шестод-нев». М., 2005. С. 199-240.

    10. Мартинова М.В. Багаутдинов ШМ., Ващенко В.І., Че-четкін А.В.,. Сидоркевич С.В, Акімова О.В., Кононенко С.Н. Гемостатичні властивості карантінізірованной свіжозамороженої плазми // Актуальні питання гематології та ТРАНСФ-зиологии: Матеріали Рос. наук.-практ. конф. СПб., 2004. С. 157.

    11.Осіков М.В., Кривохижина Л.В., Смирнов ДМ. Значення міжклітинних взаємодій в дисфункції клітин крові під впливом сечовини // Ангіологія і судинна хірургія. 2004. Т. 10. № 3. С. 43-44.

    12. Осика М.В. Вплив білків гострої фази на еритроцит-тарно-тромбоцитарний взаємодії // Тези міжнародного молодіжного медичного конгресу «Санкт-Петербурзькі наукові читання». СПб. 2005. С. 116.

    13. Пушкар М.С. Про деякі здобутки і проблеми кріобіології і кріомедицини // Кріобіологія і кріомедицина. 1975. Вип. 1. С. 3-7.

    14. Рамазанов В.В., Лупілова НА., Тодрін А.Ф., Бондаренко Т. П. Вплив геміну на транспорт протонів в еритроцитах, внесених в сульфатну середу // Пробл. кріобіол. 2001. № 2. С. 13-16.

    15. Тарасевич Ю.Ю., Православнова ДМ. Якісний аналіз закономірностей висихання краплі многокомпонентного розчину на твердій основі // Журнал технічної фізики. 2007. Т. 77. вип. 2. С. 17-21.

    16. тоін А.А. Вивчення особливостей сенсибілізації еритроцитів комплементом в розчині низької іонної сили // Вісник служби крові Росії. 2007. № 2. С. 16-17.

    17. Тоненкова М.М. Метаморфози живої крові. Інформаційно-енергетична сутність крові. М .: «Труд», 2002. 304 с.

    18. Третьяков Ю.Д., Олейников М.М., Можаєв А.П. Основи кріохіміческой технології. М .: Вища школа, 1987. 376 с.

    19. Ус А.Л., Міцкевич П.Б., Завгородня І.Л. Кріоконсервування клітин людини // Медична панорама. 2003. №2 (27). С. 38-42.

    20. Яхно Т.А., Яхно В.Г., Санін А.Г., Саніна О.А., Пелюшен-ко А.С. Білок і сіль: просторово-часові події в висихає краплі // Журнал технічної фізики. 2004. Том 74. вип. 8. С. 100-109.

    21. Drexler K.E. Engines of Creation: The Coming Era of Nanotechnology. New York etc .: Anchor Books. 1986. 298 p.

    22. Laudise R.A., Parker R.L. The Growth of Single Crystals // M .: Mir. 1974. 540 p.

    23. Soloviev M.V. From Anabiosis to Cryonics // Cryonics. 1998. Vol. 19, № 3. P. 21-26.

    24. Schweitzer M.H., Wittmeyer J.L., Horner J.R., Toporski J.K. Soft-Tissue Vessels and Cellular Preservation in Tyrannosaurus rex // Science. 2005. Vol. 307. № 5717. P. 1952-1955.

    25. Schweitzer M.H., Marshall M., Carron K. et al. Heme compounds in dinosaur trabecular bone // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1997. Vol. 94. № 12. P. 6291-6296.

    26. Tipler F. The Physics of Immortality.- New York etc .: Doubleday. 1994. 518 p.

    27. Handbook of Crystal Growth / Ed. by D.T.J Hurle. Nortn-Hol ^ d, 1993. 1995. Vol. 1: Fundamentals (Parts A and B); Vol. 2: Bulk Crystal Growth Parts A and B); Vol. 3: Thin Films and Epitaxy (Parts A and B).

    28. http // biocells.org.ua / neo / organ_28html

    29. http://vitash.narod.org.ua/item_ton1.htm.

    30. http://www.starenie.org.ua/prodlevaem/krionizasiya.php

    31.http: //www.webapteka.org.ua/drugbase/name4104.html

    URGENT ISSUES OF STUDYING CRYONICS, CRYOPRESERVATION OF BLOOD CELLS AND TISSUES

    V.N. KIDALOV, A.A. KHADARTSEV

    St. Petersburg Tula State University, Medical Institute

    Cryopreservation of cells, tissues, seminal fluids and various embryos is rather widely used in biology, medicine and veterinary science. Researches on cryopreserving mammal organisms including human bodies (cryonics) are carried out. In this direction the success in transfusiology are evident, for herenew approaches to blood and blood component cryoconcervation have been found, including such specialized cells as erythrocytes.

    Key words: cryopreservation, cryonics, microlevel, problems.

    УДК 614.8: 143.062-138

    РЕАЛІЗАЦІЯ здоров'язберігаючих технологій У ВНЗ

    Н.М.АГАРКОВ *, Н.В.АКІНІНА *

    Статтю присвячено проблемі створення здоров'я сберегающей освітнього середовища, яка сприятиме збільшенню активності учнів, формування сприятливої ​​психологічної атмосфери на заняттях, забезпечення умов для самоосвіти.

    Ключові слова: здоров'я сберегающая среда, здоров'я зберігаючі технології, вдосконалення педагогічного процесу.

    Сучасна концепція вищої школи передбачає формування у майбутніх фахівців мислення на основі методичної компетенції, ціннісної орієнтації і готовності до інноваційної професійної діяльності, що, в свою чергу, повинно ефективно стимулювати пізнавальну активність студентів. Для більш ефективного досягнення практичних, загальноосвітніх, виховних цілей, підтримки мотивації учнів важливо використовувати елементи здоров'язберігаючих технологій в навчально-виховного процесу.

    Мета дослідження - раціоналізація здоров'язберігаючих технологій, що використовуються для підвищення ефективності педагогічного процесу.

    Матеріали і методи дослідження. У дослідженні, що розглядає можливості використання енергозберігаючих технологій в навчальному процесі, проведено аналіз прийомів, що сприяють оптимізації навчального процесу в вузі. У роботі використані дані 60 студентів 1 і 2 курсів, опитаних методом соціологічного анкетування.

    Результати та їх обговорення. В даний час в результаті інтенсивного зниження здоров'я населення одним з важливих стимулів наукового розвитку є проблема вивчення людини як суб'єкта виховання в умовах соціального стресу і економічних перетворень. Медики і педагоги відчувають потребу в теорії, що інтегрує всі засоби і методи вивчення людини, медичне і педагогічне керівництво його розвитком [1]. Працівники системи освіти пов'язують питання виховання і навчання з розробкою здоров'язберігаючих технологій, які полягають в підтримці життєздатності, життєздатності навчаються, що буде сприяти підвищенню ефективності педагогічного процесу.

    Пізнавальна діяльність і весь навчальний процес повинні спиратися на власну активність особистості в здобутті знань, навичок і умінь, розвиток творчих здібностей, моральних якостей.

    У навчальному процесі важливим є формування в учнів певного набору умінь, які дозволять їм стати активними суб'єктами навчання, вибрати професійну траєкторію, самовизначитися в ній, успішно адаптуватися до змін кон'юнктури на ринку праці [3]. Володіючи організаторськими вміннями, майбутній фахівець здатний створювати оптимальну ситуацію професійної взаємодії, залучати різні засоби для досягнення поставлених цілей, приймати обґрунтовані рішення в нестандартних ситуаціях, проявляючи самостійність. Комунікативні вміння дозволяють встановлювати конструктивну взаємодію з колегами, налагоджувати оптимальні стосунки, володіти культурою міжнаціонального спілкування. Рефлексивні вміння припускають здатність адекватно оцінювати отримані результати, ставити нові завдання, аналізувати, узагальнювати отримані знання.

    Таблиця 1

    Результати опитування студентів про ставлення до досліджуваних дисциплін

    Курс Підвищений обсяг часу на вивчення фундаментальних дисциплін Підвищений обсяг часу на вивчення професійних дисциплін

    1 курс (п = 30) 21 70% 11 37%

    2 курс (п = 30) 9. 30% 19 63%

    * Південно-Західний державний університет, Бєлгородський державний університет СОФ


    Ключові слова: кріозбереження / кріоніки / мікрорівень / ПРОБЛЕМИ / CRYOPRESERVATION / CRYONICS / MICROLEVEL / PROBLEMS

    Завантажити оригінал статті:

    Завантажити