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      永生的期盼:人體冷凍如何操作?

      2024-01-27 13:45:24
      世界博覽 2024年2期
      關(guān)鍵詞:冰晶結(jié)冰液氮

      在討論真正的人體冷凍之前,不妨先看一下它的初級(jí)形態(tài):冬眠。北美黑熊在冬眠期間可以將心率從55次/分鐘降低至9次/分鐘,對(duì)它來說半年的冬眠實(shí)際上只老了一個(gè)月左右。對(duì)于冬眠機(jī)制的研究讓我們看到了人類冬眠的可能性。不過就算長(zhǎng)時(shí)間的冬眠可以實(shí)現(xiàn),它的應(yīng)用范圍也相對(duì)受限。畢竟在冬眠的情況下,生命的流逝只是減慢而非暫停。

      想要把生命挪到未來,還得靠真正的人體冷凍技術(shù)。根據(jù)計(jì)算,在零下196攝氏度的條件下,人體經(jīng)過約2400萬年才會(huì)衰老常規(guī)狀態(tài)下的1秒。不過人體冷凍顯然是一個(gè)比人體冬眠更棘手的課題。它面臨的第一個(gè)問題就是:如何保持器官存活。其中一種方法就是趁器官不注意就把它們給凍上,跳過缺氧的過程。例如我們可以用液氮瞬間把一條魚凍住,再把它丟回水里,它還能“活”過來。這就是快速冷凍技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。

      除了器官缺氧的問題外,人體冷凍還有一個(gè)要解決的問題就是冰晶——水在結(jié)冰的過程中會(huì)形成冰晶,這些冰晶在體內(nèi)會(huì)越來越大,直至刺破細(xì)胞膜。這也是為什么我們用自家冰箱冷凍的肉往往會(huì)“不夠新鮮”的原因。前面用液氮凍魚的過程,由于降溫足夠快,不僅魚的器官?zèng)]反應(yīng)過來,魚體內(nèi)的水也沒反應(yīng)過來。這些水還沒來得及結(jié)冰就因?yàn)闇囟冗^低而不流動(dòng)了,陷入了一種仍然是水但不會(huì)流動(dòng)的“玻璃化”的狀態(tài)。因?yàn)樗]有結(jié)冰,所以密度仍然保持不變,魚體內(nèi)的一切就像是被定住了一樣,并不會(huì)受到什么損傷。

      靠液氮冷凍的魚雖然之后能活過來,但一般都堅(jiān)持不了太久。這其中的一個(gè)重要原因是,雖然冷凍時(shí)跳過了冰晶生長(zhǎng)的溫度區(qū)間,但升溫時(shí),仍然會(huì)經(jīng)過此溫度區(qū)間,所以魚的細(xì)胞依舊會(huì)受到冰晶的損傷。從食物保鮮的角度來說少量的冰晶損傷,問題不算太大,但把這種方式直接應(yīng)用在活體動(dòng)物上顯然不可取。

      只要?dú)鉁亟档綌z氏零度以下,在10分鐘之內(nèi),木蛙的皮膚下面就開始結(jié)冰;3小時(shí)后,動(dòng)脈和靜脈血管冰凍,心臟和大腦停止運(yùn)作;24小時(shí)之內(nèi),木蛙身體的65%都凍住了。從外觀看來,此時(shí)的木蛙就像一塊有顏色的冰坨。但如果氣溫回升,木蛙可以逐漸解凍,心臟和大腦恢復(fù)功能,身體的其他部分也絲毫未損。只需要幾個(gè)小時(shí),它就重新活蹦亂跳起來了。

      由于濃度低的液體凝固點(diǎn)(冰點(diǎn))較高,所以通常是濃度較低的細(xì)胞間的液體先被凍住。之后,細(xì)胞間的液體濃度會(huì)進(jìn)一步降低,細(xì)胞內(nèi)的水會(huì)被吸到細(xì)胞外,使得冰晶越來越大,直至刺破細(xì)胞膜。

      巧的是,在自然界就存在一種自己就能進(jìn)入冷凍狀態(tài)的動(dòng)物:阿拉斯加木蛙。

      一般的動(dòng)物在冬眠時(shí)體溫會(huì)降低,但總歸是在0度以上;而阿拉斯加木蛙是真的能在零下的氣溫里把自己凍住8個(gè)月,沒有呼吸沒有心跳,陷入一種假死的狀態(tài),直到春暖花開之時(shí)才重新活過來。

      木蛙是如何處理冷凍時(shí)的那些問題呢,答案就是控制冰晶的形成。首先木蛙的內(nèi)臟全部集中在身體的中心區(qū)域,它可以控制由外到內(nèi)的冷凍速度。其次,在冬天即將到來時(shí),它會(huì)做兩個(gè)準(zhǔn)備,一是把之前儲(chǔ)存的大量肝糖原分解成葡萄糖,二是生成大量的尿素。這兩項(xiàng)操作都是為了提升體液的濃度,從而降低冰點(diǎn)。此外,它在冷凍的過程中還會(huì)產(chǎn)生一種冷凍響應(yīng)蛋白,這種蛋白能到達(dá)細(xì)胞外與冰晶結(jié)合,避免大冰晶的形成。這個(gè)結(jié)冰的過程會(huì)持續(xù)約4個(gè)小時(shí),最終木蛙外圍約70%的水都會(huì)結(jié)冰,而內(nèi)臟被包裹保存在其中,它就這樣安全地進(jìn)入了冷凍狀態(tài)。

      這時(shí)的木蛙沒有心跳沒有呼吸,就是一個(gè)冰坨坨,它的生命算是徹底暫停了。冬季木蛙體內(nèi)的葡萄糖濃度會(huì)提高50到80倍,尿素濃度會(huì)提高10倍,是名副其實(shí)的高血糖與尿毒癥患者。因此,木蛙還需要一顆強(qiáng)大的肝臟來解毒,它的肝臟占其體重的22%,是它最重要的器官。木蛙的這種冷凍方式帶給人類啟發(fā),如果無法快速降溫,我們可以通過提高體液濃度的方法來降低冰點(diǎn),從而減少或是控制冰晶的形成。

      目前市面上僅有四家人體冷凍機(jī)構(gòu),分別是美國(guó)的阿爾科生命延續(xù)基金會(huì)、人體冷凍研究所,俄羅斯的克里歐羅斯人體冷凍公司以及中國(guó)的山東銀豐人體科學(xué)研究院。幾家機(jī)構(gòu)的冷凍方法大同小異,沒有明顯的區(qū)別。什么情況才能進(jìn)行人體冷凍?答:死后才行。所以幾家機(jī)構(gòu)做的事,與其說是人體冷凍,不如說是遺體保存。

      冷凍后真的能復(fù)活嗎?答案是:有可能,但現(xiàn)在不能。說能是因?yàn)闅v史上真有冷凍人死而復(fù)生的案例。1980年冬天,一名19歲女孩由于車輛拋錨,在零下20攝氏度的環(huán)境中試圖步行回家,卻在路上被凍成了冰棍。第二天早上鄰居發(fā)現(xiàn)了她,雖然她已經(jīng)沒了呼吸和心跳,但好心的鄰居還是將她送到了醫(yī)院。醫(yī)生檢查了女孩的情況,做出了女孩已經(jīng)死亡的判斷。但就在她父母悲痛欲絕之時(shí),心電圖卻突然開始跳動(dòng),幾天后女孩醒了過來,甚至還能伸手要水喝,這不得不說是一個(gè)奇跡。

      這樣的故事不止一例,1999年一位名為安娜的醫(yī)生在挪威滑雪時(shí)失足墜入冰冷的溪水中,被發(fā)現(xiàn)時(shí)體溫只有13.7攝氏度,呼吸和心跳已經(jīng)停止了。但即使這樣,在經(jīng)過9個(gè)小時(shí)的搶救后,她的體溫逐漸恢復(fù),之后成功蘇醒。這一案例甚至被記在了醫(yī)學(xué)期刊《柳葉刀》上。但這些案例的數(shù)量畢竟不算太多,機(jī)制也難以研究。通過機(jī)構(gòu)實(shí)施的人體冷凍至今還無人復(fù)活。

      這也好理解,畢竟機(jī)構(gòu)進(jìn)行人體冷凍時(shí),人已經(jīng)臨床死亡了,想要復(fù)活的難度與活體冷凍不可同日而語。具體來講,想要把人體從冷凍到復(fù)活的這條鏈路打通還有幾個(gè)關(guān)鍵問題。第一個(gè)問題是整個(gè)冷凍過程需要一切順利,無論哪個(gè)環(huán)節(jié)出錯(cuò)都可能導(dǎo)致人徹底死亡。

      此外,降溫容易升溫難。就像我們前面提到的液氮速凍魚,那么回到人體上,我們?cè)撊绾慰刂粕郎氐乃俣??此外,該怎么把防凍液重新替換成血液?該以什么順序讓器官恢復(fù)工作?其中任何一個(gè)問題沒解決好,某種意義上就是殺死了這個(gè)本可以繼續(xù)冰凍的人。所以復(fù)活的操作難度巨大,研究也難以開展。

      最后讓我們回到人體冷凍最初的步驟。在人死亡后,機(jī)構(gòu)會(huì)用機(jī)器維持大腦的運(yùn)轉(zhuǎn),所以只冷凍一個(gè)大腦可行嗎?事實(shí)上,很多人真的就只冷凍了大腦。只冷凍大腦的費(fèi)用會(huì)低很多。以美國(guó)阿爾科為例,全身冷凍的價(jià)格為20萬美元,只冷凍大腦的話只需要8萬美元。不過,想要基于大腦就復(fù)活一個(gè)人,顯然人類目前的技術(shù)還遠(yuǎn)未達(dá)到。

      不可否認(rèn)的是,現(xiàn)在的人體冷凍技術(shù)已經(jīng)足夠完善。但相對(duì)的,復(fù)活技術(shù)幾乎是一點(diǎn)兒都沒有。而且除了技術(shù)問題之外,法律、倫理問題也都不簡(jiǎn)單。目前幾家機(jī)構(gòu)的合同里寫的基本都是“機(jī)構(gòu)有權(quán)根據(jù)自己的判斷善意決定如何處置冷凍的人體,且不對(duì)后果負(fù)任何責(zé)任。”這樣的條款其實(shí)也無可厚非,畢竟我們都不了解未來復(fù)活技術(shù)會(huì)如何發(fā)展,所以很難給出具體的判定標(biāo)準(zhǔn),只能立下這樣美好的君子協(xié)定。

      (責(zé)編:南名俊岳)

      歷史上第一例冷凍人體的案例發(fā)生在1967年。當(dāng)年,物理學(xué)家、心理學(xué)家貝德福德罹患癌癥,于是選擇了進(jìn)行人體冷凍。不過,當(dāng)時(shí)的人體冷凍技術(shù)還很不成熟,冷凍小組在他死后一小時(shí)才到達(dá),在完成了灌注防凍液的操作后,并沒有把他第一時(shí)間送入冷凍艙,而是在兩星期后才送入,因?yàn)槟菚r(shí)冷凍艙才建好??上攵?,雖然他后來被放入了液氮中冷凍,但實(shí)際上早就沒有復(fù)活的可能了。即使前期準(zhǔn)備一切順利,冷凍也將是一個(gè)至少持續(xù)好幾十年的事情。一旦在此過程中遇到了什么意外,冷凍艙的溫度意外上升了,那被冷凍的人也就徹底陷入長(zhǎng)眠了。但是誰又能保證整個(gè)系統(tǒng)幾十、上百年不出任何意外呢?

      冬眠是自然界中廣泛存在的一種現(xiàn)象。一些動(dòng)物為了應(yīng)對(duì)氣溫低、食物短缺的冬天,會(huì)選擇讓自己進(jìn)入冬眠,一覺睡到春天。自然界的所有哺乳動(dòng)物,一生的心跳基本都在十幾億次這個(gè)數(shù)量級(jí),心跳越慢的動(dòng)物活得就會(huì)越久。所以,動(dòng)物在冬眠時(shí)心跳速率降低,就約等于是給自己的生命按下了慢放鍵。

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