Kun kerrot illanistujaisissa työskenteleväsi kryoniikan parissa, ensimmäinen kommentti on lähes aina jokin muoto kysymyksestä: ”Eli te pakastatte ihmisiä?” Se on alan yleisin harhaluulo, ja sen oikaiseminen on tärkeää. Kryoniikassa ihmisiä ei pakasteta. Pakastaminen on aivojen säilyttämisen kannalta yksi pahimmista vaihtoehdoista. Sen sijaan käytetään menetelmää, jota kutsutaan lasittamiseksi. Pakastamisen ja lasittamisen ero on siinä, vaurioituuko kudoksen rakenne vai säilyykö se.
Eron merkityksen ymmärtämiseksi on tarkasteltava kylmyyden vaikutusta veteen. Ihmiskeho koostuu suurelta osin vedestä, ja aivojen massasta noin 73 % on vettä. Vesi on tässä keskeinen ongelma.
Mitä pakastaminen todella tekee
Veden jäätymiseen liittyy säilyttämisen kannalta hankala ominaisuus: se laajenee jäätyessään. Kun nestemäinen vesi jäähtyy 0 °C:een, sen molekyylit järjestäytyvät jäykäksi kiderakenteeksi, joka vie noin 9 % enemmän tilaa kuin nestemäinen vesi. Siksi unohdettu pullo halkeaa pakastimessa. Samasta syystä pakastaminen on niin tuhoisaa elävälle kudokselle.
Kun suuri kudosmassa jäätyy, jäätä muodostuu pääasiassa solujen väliin eikä solujen sisään. Samalla tapahtuu kaksi haitallista asiaa. Kasvava jää puristaa soluja yhä pienempään tilaan ja vääristää ympäröivää kudosta. Kun vettä jäätyy, suolat ja muut liuenneet aineet väkevöityvät jäljelle jäävään nesteeseen. Lopulta solujen kemiallinen ympäristö voi muuttua myrkylliseksi. Mekaaniset vauriot ja liuenneiden aineiden väkevöityminen kuormittavat kudosta samanaikaisesti.
Ilmiön voi havaita pienessä mittakaavassa esimerkiksi pakastetussa marjassa. Kun mansikan pakastaa ja sulattaa, siitä tulee pehmeä ja vetinen, koska jääkiteet vaurioittavat soluja ja kudosrakenne hajoaa. Aivoissa vastaavanlainen vaurio voi olla erityisen merkittävä, koska hermoverkkojen rakenne on muistin ja identiteetin kannalta keskeinen. Aivoissa identiteetin ja muistin kannalta keskeinen tieto liittyy hermoverkkojen rakenteeseen, kuten artikkelissa ”Muisti, identiteetti ja aivot” käsitellään. Siksi jääkiteiden aiheuttamia vaurioita on pyrittävä välttämään.
Lasittaminen: kiinteää ilman jäätä
Lasittaminen on menetelmä, jolla jääkiteiden muodostumista pyritään estämään. Termi juontuu latinan sanasta vitrum, joka tarkoittaa lasia. Lasittunut aine on kiinteässä, lasimaisessa tilassa eikä siihen muodostu jääkiteitä. Molekyylit jäävät paikoilleen ilman kiteistä järjestystä, joka syntyisi tavallisessa jäätymisessä. Näin jääkiteitä ja niiden aiheuttamia mekaanisia vaurioita ei synny. Tavoitteena on säilyttää kudoksen rakenne mahdollisimman hyvin ilman jääkiteiden muodostumista.
Ihmiskehon saaminen lasittumaan pakastumisen sijaan vaatii kemiaa. Perfuusiossa kehon vettä korvataan suurelta osin kryoprotektanteilla eli jäätymistä estävillä aineilla. Kryoprotektantit alentavat lämpötilaa, jossa jäljelle jäävä neste kiteytyisi, ja edistävät lasimaisen tilan muodostumista. Jäähtyessään kudos siirtyy lasimaiseen tilaan noin -120 °C:n ja -130 °C:n välillä. Tässä lämpötilassa biologinen toiminta on pysähtynyt, kudosrakenne on säilynyt mahdollisimman hyvin ja hajoamiseen liittyvät kemialliset reaktiot ovat äärimmäisen hitaita.
Miltä lasittaminen näyttää käytännössä
Kyse ei ole yhdestä nopeasta jäähdytysvaiheesta. Kyseessä on huolellisesti vaiheistettu toimenpide, joka on aloitettava mahdollisimman pian kuoleman toteamisen jälkeen. Kun kuolema on todettu, jokainen minuutti heikentää kudosten säilymisedellytyksiä. Siksi toimenpiteet pyritään aloittamaan nopeasti, jotta solujen rappeutumista voidaan hidastaa. kilpailu solujen rappeutumista vastaan, jonka ympärille koko ala on rakennettu. Valmiustiimi pyrkii vakauttamaan potilaan tilan, aloittamaan verenkiertoa tukevat toimenpiteet ja käynnistämään nopean jäähdytyksen. Keho pidetään samalla jäätymispisteen yläpuolella, jotta jäätä ei muodostu ennen suojaavien aineiden antamista.
Tämän jälkeen alkaa perfuusio: kryoprotektanttia johdetaan verenkiertoon vähitellen suurenevina pitoisuuksina samalla, kun kehon vettä korvataan ja lämpötilaa lasketaan. Kun kudokseen on saatu riittävästi kryoprotektanttia, potilasta jäähdytetään edelleen, kunnes lämpötila laskee -196 °C:een pitkäaikaista säilytystä varten Dewar-säiliössä. Jokaisen vaiheen tavoitteena on sama asia: lasimainen tila ilman jääkiteiden muodostumista.
Kun joku seuraavan kerran kysyy: ”Pakastatteko kuolleita ihmisiä?”, vastaus on selkeä. Ei. Tavoitteena on välttää pakastamista, koska se vaurioittaisi juuri sitä rakennetta, joka pyritään säilyttämään.
Lyhyesti: pakastaminen muodostaa jääkristalleja, jotka vahingoittavat kudosta. Lasittamisessa käytetään kryoprotektantteja ja hallittua jäähdytystä, jotta kudos siirtyisi lasimaiseen tilaan ilman jääkiteiden muodostumista.
Tutustu tähän käytännön työkaluun
Käytä interaktiivista työkalua tarkastelemaan tämän artikkelin kysymystä.
Ladataan interaktiivista työkalua...
Lisää aiheesta