1.Тимофеев Н.Н.


1.1. Об авторе
1.2. Экспертный обзор работ автора
    Рецензия физиологического журнала РАН.
    ХХХ Академическое чтение по космонавтике.
1.3. Научное обоснование проблемы
1.4. Основные публикации автора

1.1. Об авторе

Автор этих работ - врач-физиолог, доктор медицинских наук Тимофеев Николай Николаевич, специалист в области авиационной и космической медицины. В 1953 году окончил в Ленинграде Мединститут, а затем в 1956 году - аспирантуру Института экспериментальной медицины АМН СССР. Работал в научных центрах космической медицины г. Москвы, где участвовал в подготовке запуска в космос собак Стрелки и Белки. Затем в качестве начальника Отдела авиационной и космической медицины Летно-исследовательского института участвовал в разработке средств спасения для полета Юрия Гагарина. В этот же период, в феврале 1960 года, впервые организовал и провел медико-биологические исследования по изучению и оценке работоспособности человека в условиях невесомости при параболических полетах на реактивных самолетах.

В 1961 году, по просьбе и при активной поддержке академика С.П. Королева, полностью переключился на разработку средств спасения космонавтов при длительных космических полетах на случай аварий стационарных систем жизнеобеспечения. Основная цель работ состояла в создании состояний гипобиоза - аналогов естественной спячки, с длительным и предельным снижением уровня потребления кислорода. Решение проблемы велось более 30 лет в Институте авиационной и космической медицины, продолжено в Институте медико-биологических проблем РАН и завершено в Институтах физиологии и фармакологии РАМН.

За время работы над проблемой гипобиоза Н. Н. Тимофеевым было опубликовано около 100 научных работ, включая три монографии, и защищены три патента.

1.2. Экспертный обзор работ автора

    Рецензия “Физиология человека” журнала РАН, 2006, том 32, №5.   на книгу Н.Н. Тимофеева

"ГИПОБИОЗ И КРИОБИОЗ. Настоящее, прошлое и будущее." М.:"Информ-Знание", 2005, 256 с.

Русский                     English

РЕЦЕНЗИЯ  акад. В. И. Медведев 

Книга посвящена важному вопросу, связанному с поиском средств и способов получения аналогов естественной спячки ("гипобиоза") у теплокровных организмов и обратимых крионических состояний ("криобиоза") у автономно живущих клеток.
В первой части работы автору удалось раскрыть нейрохимические механизмы, лежащие в основе развития состояний естественной спячки. На основе этих закономерностей были моделированы аналоги известных состояний естественных спячек, которые были воспроизведены на 5 видах теплокровных животных. При этом были моделированы не только прямые аналоги разных видов спячки, но и созданы оригинальные их варианты, которые не были востребованы природой. Оказалось, что в основе такой перестройки организма при развитии любого вида спячки (и гипобиоза), лежит выключение тканевой биоэнергетики сукцинатного типа тканевого дыхания (СТД), которая обеспечила в эволюции формирование теплокровных организмов.
Разработанные автором  способы выключения тканевой биоэнергетики СТД переводит теплокровный организм на базисную биоэнергетику холоднокровных животных - цикл Кребса. При этом уровень метаболизма падает до 50%, а идеальные гомойотермы утрачивают все свойства теплокровного организма (терморегуляцию, лихорадочные и воспалительные процессы, эмоции, стресс-реакции и т.д.) без существенного нарушения поведенческих реакций. Развивающаяся в этом случае пойкилотермия при определенных условиях позволяет формировать длительно (многосуточно) и обратимо пролонгируемые состояния гипобиоза в любом заданном температурном диапазоне (от нормотермии до температур, близких к 0°С)
При получении любой разновидности гипобиоза активируются функциональные механизмы авторегуляции организма, ведущие к изменению процессов газообмена, структуры липидной матрицы клеточных мембран, иммунных и реактивных свойств организма.
Такая функциональная перестройка ведет к резкому повышению резистентных свойств организма к воздействию самых разных поражающих факторов (химических, физических, иммунно-токсических и др.).
Н.Н. Тимофеев экспериментально подтвердил возможность использования гипобиоза, как средства защиты теплокровного организма в разных областях аварийно-спасательной, лечебно-реабилитационной и прикладной медицины. Причем эффективность защиты организма можно с успехом использовать не только при радикальных способах лечения (хирургия, транспланталогия), но и для консервативного лечения (терапия, нервные болезни, психиатрия, онкология, акушерство и т.д.). В гипобиозе, как и при состояниях естественной спячки, возникает высокий уровень иммунно-токсической резистентности организма. При это блокируется не только развитие инфекций, но при пересадке органов значительно возрастает иммунная защита как трансплантанта, так и реципиента. Важно отметить, что выключение мощной биоэнергетики СТД позволяет блокировать развитие злокачественных опухолей и более чем вдвое повышать устойчивость организма к поражающему воздействию гамма облучения.
Как свидетельствуют данные автора, возникающее в гипобиозе свойство функциональной сверхрезистентности организма можно широко использовать как превентивное средство защиты организма на производствах, несущих потенциальную опасность массового поражения людей (АЭС, химические заводы, шахты и др.), а также для оказания экстренной помощи при разного рода авариях и катастрофах (авиационных, автомобильных, железнодорожных и др.), землетрясениях, при гибели судов в холодном море, при лучевых поражениях, при опасности кислородного голодания в подводных лодках или космических кораблях и т.д. При этом важно иметь в виду, что время развития гипометаболических состояний исчисляется минутами, а развитие патологического процесса (например, при Рауш-синдроме или после гамма облучения) - часами, что позволяет проводить превентивную защиту организма после воздействия поражающего фактора.
Вторая часть книги Н.Н. Тимофеева с экспериментальным поиском путей создания состояний криобиоза на клеточном уровне, в режимах умеренно низких отрицательных температур (от 0°С до -10°С,-20°С,-30°С). Автор полностью отказался от традиционных путей решения этой проблемы, которые обычно сводятся к замене жидкостных фракций глицериновыми растворами и замораживанию биообъекта при температурах жидкого азота. Все подобные способы получения крионических состояний, по мнению автора, абсолютно и многократно необратимы в любой отдаленной перспективе.
Для моделирования крионических состояний автор использовал известное свойство протоплазмы клеточной структуры, которое при определенных условиях, можно переводить в состояние переохлаждения при умеренно низких температурах. При этом протоплазма сохраняет жидкостную структуру и не подвергается холодовой леофилизации, которая неизбежна при температурах жидкого азота. Возникающую же при этом опасность поражения тканевых структур процессами перекисного окисления, автор успешно устраняет созданием искусственной аноксической среды. В конечном счете, автору удалось на автономно живущей клетке получить полностью обратимое, пролонгируемое состояние криобиоза в аноксической среде и при умеренно низких температурных режимах.
В случае ожидаемого в недалеком будущем решения проблемы создания прижизненных криопротекторов-витрификаторов эти исследования могу послужить основой для практической реализации получения обратимых состояний криобиоза у высших форм биологической жизни при умеренно низких температурах.
Таким образом, в книге представлен весь спектр температурных уровней минимизации жизни, что может представлять значительный интерес, как для биологической науки, так и для практической медицины.
Безусловно, книга Николая Николаевича Тимофеева, известного физиолога, доктора медицинских наук, специалиста в области авиационной и космической медицины, руководителя лаборатории наноцитофизиологии Института нанотехнологий Международного фонда конверсии, с большим интересом будет встречена читателями.

 

 

        ХХХ Академическое чтение по космонавтике.

(Комиссия Российской Академии Наук по разработке научного наследия пионеров освоения космического пространства. )

ОБЗОР ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ И МЕДИЦИНСКИХ ЭКСПЕРИМЕНТОВ ПО ПОДГОТОВКЕ МЕЖПЛАНЕТНОЙ  ЭКСПЕДИЦИИ, ВЫПОЛНЕНЫХ В ЛИИ им. М.М. ГРОМОВА С 1960 ПО 1974 ГОДЫ

С.Н. Филипенков

ГНЦ ФГУП ЛИИ им. М.М. Громова

flysim-lii@mtu-net.ru

Специалисты ЛИИ привлекались к предварительным научно-исследовательским и опытно конструкторским работам (НИОКР) по тяжелому межпланетному кораблю «ТМК», проводившихся в ОКБ-1 под руководством С.П. Королева и М.К. Тихонравова (в 9-ом отделе: Б.А. Адамовичем, В.Е. Бугровым, Г.Ю. Максимовым, К.П. Феоктистовым и др.). Актуальные до настоящего времени исследования медицинских аспектов и проблем обеспечения безопасности межпланетной экспедиции были начаты силами ЛИИ по предложению главного конструктора ОКБ-1 - С.П.Королева сразу же после создания в 1959 году отдела авиакосмической медицины, участвовавшего в подготовке к полету первой группы космонавтов (начальник отдела 28 ЛИИ - Н.Н.Тимофеев, начальник лаборатории авиационной и космической медицины - А.М.Клочков, старший научный сотрудник - Л.А.Китаев-Смык, научный сотрудник - А.Т.Зверев, младший научный сотрудник - В.С. Оганов и др.). Физиологические исследования выполнялись при личном участии в качестве испытателей - добровольцев сотрудников отдела 28 ЛИИ и ведущих инженеров ОКБ-1 (В.А.Корсакова, позднее, К.П. Феоктистова, А.С. Елисеева, В.В.Аксенова и О.С.Цыганкова и др.). Эксперименты закончились лишь после прекращения финансирования работ по лунной и марсианской тематике в начале 1970-х.

Благодаря положительному решению начальника ЛИИ - Н.С.Строева о развертывании исследований по космической биологии и медицине отдел 28 за десятилетний период участвовал в комплексных испытаниях по следующим направлениям: 

1) смоделировано пешее передвижение (локомоция) человека, облаченного в скафандр, при длительной наземной имитации пониженной силы тяжести на подвижном стенде с обезвешиванием до 1/6 и 3/8 веса тела при помощи подъемного крана (технические разработки стенда А.И.Хромушкина и скафандра А.И.Бойко); 

2) проведено моделирование операций внекорабельной деятельности в скафандрах во время полетов по параболической траектории на самолете - летной лаборатории Ту 104 А (кратковременно 25 - 30 секунд 10-20 раз за полет воспроизводилась невесомость или условия лунной гипогравитации при работе в скафандрах НПП «Звезда», оснащение и подготовка к полетам ЛЛ Ту 104А выполнялись силами ЛИИ и ОКБ А.Н.Туполева); 

3) обеспечено физиологическое сопровождение тренировок на динамическом стенде имитаторе посадки лунного корабля (на базе вертолета) во время подготовки членов экипажей лунной экспедиции в школе летчиков - испытателей (ШЛИ); 

4) отработана методология создания искусственной силы тяжести на наземном вращающемся стенде "Орбита" - имитаторе кабины межпланетного корабля, где были проведены длительные исследования психофизиологических и психосоциальных эффектов многосуточного воздействия на экипаж из 2 - 3-х человек гравито - инерционного стресса; 

5) предложены биологические модели и выбраны адекватные лабораторные животные для экспериментов по искусственному гипобиозу в целях существенного снижения обмена веществ в организме во время сверх - длительного полета.

Основные медико-биологические результаты работ, которые могут быть использованы на современном этапе подготовки межпланетной экспедиции, были опубликованы в монографиях "Искусственный гипобиоз" (Тимофеев Н.Н., 1983), "Нейpохимия гипобиоза и пределы криорезистентности организма" (Тимофеев Н.Н. Прокопьева Л.П., 1997), и "Психология стресса" (Китаев - Смык Л.А.,1983), в разделе "Реакции животных и людей в условиях кратковременной невесомости" коллективной монографии "Медико-биологические исследования в невесомости" (Китаев - Смык Л.А., 1968, 1974).

 

1.3. Научное обоснование проблемы

Первые экспериментальные поиски путей продления жизни, за счет создания искусственной биопаузы начались в конце 19 века и связаны с именем выдающегося российского ученого П. И. Бахметьева (1897, 1901,1912 и др.). 20 век можно считать наиболее насыщенным по числу работ, связанных с получением разных видов гипотермии, обычно для нужд практической медицины. Однако все эти попытки охлаждения пациента с применением наркоза и релаксантов не имели ничего общего с естественной спячкой. В природе, ни один вид спячки не начинается со снижения температуры тела, а всегда с достижения конечного полезного результата – гипометаболизма. При этом гипотермия вовсе необязательна для всех видов спячки, т.е. может быть или не быть при развитии спячки. Еще более сложной оказалась проблема анабиоза, основоположником изучения которой в России, являлся известный профессор Петербургского университета П. Ю. Шмидт (1916, 1923,1955 и др.). Основу всех известных в природе видов минимизации биологической жизни, составляют процессы морфо – функциональной реэволюции, поэтому для искусственного моделирования этих состояний, необходимо иметь определенный уровень фундаментальных знаний, т.е. основ эволюционной самоорганизации биологической жизни. Именно эта основа фундаментальных знаний морфо – функциональной эволюции и самоорганизации биологической жизни, были заложены выдающимися учеными 20 века: А. И. Опариным (1924, 1957 и др.); И. Пригожиным (1947, 1983); С.Фоксом, 1975; Л. А. Орбели 1962; и др. Опираясь на эти знания, а также на последние открытия тканевой биоэнергетики сукцинатного типа тканевого дыхания (В. Chance, 1961, 1962, 1966 и др.), обеспечившей в эволюции появление теплокровных организмов, нам удалось найти и адекватные способы моделирования разных уровней минимизации жизни. При этом были созданы реальные аналоги, фактически, всех известных разновидностей естественной спячки – состояния искусственного гипобиоза. Более того, созданы оригинальные разновидности гипобиоза, аналогов которым нет в природе, т.к. они не были ей «востребованы». Большой вклад в организацию работ и решение проблемы искусственного гипобиоза был сделан академиками С.П. Королевым и В. В. Париным, приложившими значительные усилия для успешной реализации этой проблемы и создания необходимой современной лабораторной базы. Более того, разработанные нами модели длительно пролонгируемых состояний гипобиоза, были включены С.П.Королевым в космическую программу создания тяжелых марсианских кораблей («ТМК»), как аварийно – спасательное средство при реализации полета на планету Марс. В естественной природе известны два основных уровня минимизации биологической жизни, которые основаны на принципах ее реэволюции: – состояния естественной спячки и –естественного анабиоза. При естественной спячке, решается в основном проблема функциональной реэволюции тканевой биоэнергетики от гомойотермов до уровня пойкилотермов. В отличие от этого, развитие естественного анабиоза сопровождается не только функциональной, но и сложнейшей морфологической реэволюцией основополагающего процесса самоорганизации биологической жизни. Если проследить эволюцию биологической жизни от уровня простейших, до высших и интеллектуальных форм жизни, то, судя по расчетам специалистов, на это потребовалось около 1,5 – 2 миллиардов лет. Временные параметры существования нашей планеты оцениваются в 5 – 6 миллиардов лет и если исключить начальный период ее возникновения, то возможность такой эволюции могла быть реализована дважды, а по некоторым расчетам и трижды. Процесс же самоорганизации биологической жизни от уровня органической материи, до клеточного уровня жизни, по расчетам тех же специалистов, исчисляется уже сотнями миллиардов лет. Именно поэтому, даже теоретически, жизнь не могла возникнуть не только на нашей планете, но даже в нашей Галактике и, совершенно очевидно, что она была занесена на нашу планету уже в готовом виде клеточных структур простейших организмов, находящихся в состоянии анабиоза. В конечном счете, не существенно где, когда, как и на каких планетах возникла биологическая жизнь и, что было до ее появления на Земле. Важен лишь тот факт, что биологическая жизнь является естественным и неизбежным следствием физико – химических превращений материи во Вселенной. Более того, можно утверждать, что оказавшиеся на нашей планете простейшие клеточного уровня развития, при ничтожно малом морфологическом субстрате, достигли высочайшего (предельно возможного) уровня совершенства биологической жизни. Простейшие обладают всеми основными свойствами, характерными для любого уровня биологической жизни и, прежде всего, сложнейшим аппаратом двигательной активности, универсальными механизмами приспособления и адаптации к среде обитания. Они располагают основными видами тканевой биоэнергетики, способны захватывать пищу растительной и животной природы, утилизируют ее, обезвреживают продукты распада, а затем выводят их из организма. Все эти фантастические свойства, заложенные в ничтожно малый морфологический субстрат биологической жизни и, фактически, в неизменном виде переданы в эволюции высшим формам жизни. Можно думать, что, достигнув предела совершенства на клеточном уровне, возможность дальнейшей эволюции биологической жизни, была реальной только по пути формирования многоклеточных организмов, своеобразных «государств клеток». Причем, временные параметры формирования этих сложных государств клеток, на каждой новой планете обитания, простейшие, вероятно, «реализуют» не по дарвиновский эволюции, с ее бесконечным числом степеней свободы, а кратчайшим путем, под иммунологическим «надзора» тех же простейших. Причем, сам процесс эволюции высших форм жизни, протекал не по пути усложнения, а по пути сокращения функциональных свойств, за счет сокращения числа функций и свойств, заложенных в структуру простейших. Даже такое, чрезвычайной сложности свойство, как биоэнергетика тканевого дыхания цикла Кребса и вся система превращения энергетических субстратов, была в эволюции передана высшим формам жизни, практически, в неизменном виде.
Понятие гипобиоза (hypo – пониженная, biosis – жизнь), как аналога естественной спячки, было введено нами (Паpин В.В. и Н.Н.Тимофеев, 1969) для определения искусственно созданных гипометаболических состояний жизнедеятельности. В основе гипобиоза, лежат физиологически адекватные механизмы нейрогуморальной перестройки, позволяющие перевести любой вид теплокровных организмов (включая и человека) на гипометаболический уровень жизни без нарушения сознания и произвольной двигательной активности. По физиологическому содержанию состояния искусственного гипобиоза могут быть как прямыми аналогами, какой – либо разновидности естественной спячки, так и оригинальными гипометаболическими состояниями жизнедеятельности. Кроме того, была проведена большая работа по изучению фундаментальных основ механизма развития как естественной спячки, так и искусственного гипобиоза на молекулярно – клеточном уровне. Основу этих работы составили исследования по физиологии, нейрохимии, биохимии, морфологии и тканевой биоэнергетики на системном и мембрано – клеточном уровнях. При этом была проведена не только сравнительная морфо – функциональная оценка искусственного гипобиоза и естественной спячки, но и дано сопоставление этих состояний с широко известными патофизиологическими состояниями «клинической гипотермии». Этими исследованиями было показано, насколько различны и опасны состояния «клинической гипотермии», развитие которых основано не на приоритетном достижении основного полезного результата гипометаболизма, а на понижении метаболизма за счет охлаждения человека. Для купирования дрожи и судорог, в период охлаждения пациента, хирурги применяют наркоз, но он очень опасен, и для снижения этой опасности, они вынуждены дополнительно применять релаксанты. Однако релаксанты вызывают не только паралич скелетной мускулатуры, но и дыхания. Возникает необходимость вводить искусственное дыхание, что в свою очередь, создает новые трудности и проблемы (ацидоз, алкалоз и т.д.). Достигнутый же, таким чудовищно травматическим способом гипотермический гипометаболизм, лишь незначительно повышал резистентность пациента, но у хирургов не было другого выбора и, по жизненным показаниям, они были вынуждены идти на эту процедуру. Сегодня проблема создания полноценных аналогов естественной спячки – искусственного гипобиоза решена полностью, предельно простыми и абсолютно безопасными способами. Причем это решение достигается прямо противоположными для традиционной медицины способами, т.е. вначале мы получаем конечный полезный результат – глубокий гипометаболизм при нормальной температуре тела, а гипотермия если она нужна, то всегда будет следствием этого первичного гипометаболизма. Именно эти модели нормотермического гипобиоза (со снижения метаболизма до 50%), служат первоосновой для развития всех других видов гипотермических состояний, т.е. глубокого и сверхглубокого гипобиоза (со снижением метаболизма на 90 – 95%). Оригинальность, простота и безопасность решения этой сложной проблемы, по сравнению с традиционными состояниями «клинической гипотермии», вызывает удивление и даже создает определенный синдром недоверия. Это обстоятельство, вынудило нас провести глубокую сравнительную оценку разных видов «клинической гипотермии» и состояний искусственного гипобиоза.
        Сравнительная оценка равных по глубине состояний естественной спячки и их аналогов гипобиоза, моделированных у обычных теплокровных животных показало, что принципиальных различий между ними нет. Более того, оказалось, что в естественных условиях природа использовала далеко не все возможности, заложенные в механизм развития гипометаболических состояний у теплокровных организмов. Многие из этих невостребованных природой состояний нам удалось воспроизвести в моделях искусственного гипобиоза у обычных лабораторных гомойотермов. На завершающем этапе работы был расширен аспект поисковых исследований по изучению обратимых предельных и запредельных уровней минимизации жизни у теплокровных организмов. Первое из этих исследований проводилось в двух направлениях: – предельной минимизации жизни в температурных диапазонах близких к 0°С и – предельная минимизация жизни при относительно высоких плюсовых температурах (в пределах +20°С).
Второй аспект исследований был связан с запредельным уровнем минимизации жизни в отрицательных температурных диапазонах (от – 10 до – 20°С). Этот, в значительной мере, фундаментальный аспект исследований был проведен на клеточном уровне и носит в основном поисковый характер. Необходимость поиска новых путей исследования обусловлена тем, что решить проблему криобиоза по тем же принципам, которые заложены в механизм развития анабиоза, абсолютно не реально. Причины этого в том, что развитие естественного анабиоза затрагивает не только функциональную перестройку организма, но также структурную реэволюцию биологической жизни. Столь же не реальны традиционные подходы крионических клиник, которые замещают кровь глицерином и используют температуры жидкого азота. 
Понятие криобиоза, как аналога анабиоза, в нашем представлении, отражает лишь ключевой качественный признак этих состояний, т.е. такой уровень минимизации жизни, когда исчезает понятие жизнедеятельности и сохраняется лишь свойство скрытой жизнеспособности. Принципиальное отличие состояний криобиоза, от всех других известных из литературы традиционных крионических состояний, состоит в полной обратимости жизнедеятельности. Традиционно известные крионические состояния, абсолютно и многократно необратимы, носят явно авантюрный и спекулятивный характер. Ссылки же авторов этих работ на возможность науки в будущем оживить эти глицериновые «сухарики», абсолютно несостоятельны.
Значительно большие перспективы можно ожидать от работ, в которых, для защиты тканевых структур от разрушения кристаллами льда, предлагается использовать криопротекторывитрификаторы. Это особый тип замораживания, позволяющий переводить жидкую фракцию тканевых структур в состояние «витрификации», т.е. «застеклования». Механизм витрификации, по сути дела, сводится лишь к уменьшению размера образующихся кристаллов льда до микроуровня, которые уже не могут вызвать разрушения белковых молекул и тканевых структур. При развитии естественного анабиоза природа также «использовала» этот принцип витрификации, но «реализовала» его путем глубокой леофилизации клеточной структуры, что несовместимо с сохранением жизни высших форм биологической жизни. Главная трудность решения этой задачи, применительно к высшим формам биологической жизни, состоит в том, что эти протекторы – витрификаторы должны быть безопасны для организма. 
Если судить по данным американских ученых, то такие прижизненные криопротекторывитрификаторы уже созданы, путем химических добавок в жидкую среду и в ближайшие годы, они будут внедрены в медицинскую практику. Успех решения этой проблемы, действительно откроет новые перспективы и будет сделан важный шаг на пути решения проблемы бессмертия. К сожалению, многие ученые, связанные с решением крионических проблем не учитывают того, что кроме защиты тканевых структур от кристаллизации, существует еще целый комплекс других сложных проблем, без решения которых, также невозможно будет получить обратимые состояния криобиоза. К числу таких проблем относится, прежде всего, выбор температурного режима для поддержания состояний криобиоза, который должен полностью исключить возможность применения температур жидкого азота. Температуры жидкого азота ведут к необратимой холодовой леофилизации тканевых структур, что уже гарантирует необратимость таких крионических состояний, т.к. средств защиты от этой опасности, фактически, нет. Кроме того, любые виды криопротекторов не могут защитить теплокровный организм от опасности холодовой смерти, которая неминуемо возникнет при переходе от плюсовых к минусовым температурам. 
Единственно реальная перспектива создания обратимых состояний искусственного криобиоза, при наличии прижизненных криопротектороввитрификаторов, возможна только при умеренных отрицательных температурах, исключающих опасность глубокой холодовой леофилизации. Однако в этих умеренно отрицательных температурных диапазонах возникает другая серьезная опасность, связанная с поражением тканевых структур теплокровного организма процессами свободно – радикального окисления (СРО), которая сохраняется, вплоть до –30°С. Специальный экспериментальный поиск путей решения этой проблемы показал, что значительно проще обеспечить бессрочную защиту клеточной структуры от опасности поражения процессами СРО, чем защитить ее от леофилизации при температурах жидкого азота. Учитывая множество нерешенных проблем, кроме криопротекторной защиты, решить которую пока еще не представляется возможным, мы были вынуждены разделить проблему создания искусственного криобиоза на две части. 
Первая часть проблемы состояла в решении задач, связанных с обратимостью жизнедеятельности теплокровного организма, после сверхглубоких охлаждений, включая температуры 0°С, т.е. до температур, предшествующих образованию кристаллов льда. Оказалось, что эта задача не так проста, как это могло бы показаться на первый взгляд. Дело в том, что современная наука, до сих пор, не знает механизма холодовой смерти, возникающей при охлаждении теплокровного организма, который (как оказалось) реализуется на тканевом уровне еще при плюсовых температурах тела. Следовательно, первоочередной была задача раскрыть механизм холодовой смерти, затем разработать надежные способы защиты организма от этой опасности и добиться полной обратимости жизнедеятельности после охлаждения до 0°С. Первая задача была успешно решена, т.е. был раскрыт механизм холодовой смерти теплокровного организма, который, как было установлено, реализуется на мембранно – клеточном уровне. На основе раскрытых закономерностей механизма холодовой смерти, были найдены надежные и абсолютно безвредные способы превентивной и бессрочной защиты теплокровных организмов. Решение этой задачи позволило безопасно охлаждать животных до 0°С, пролонгировать эти состояния, а затем полностью восстанавливать жизнедеятельность. 
Как оказалось, предложенный нами способ получения холодовой сверхрезистентности, одновременно решал и проблему получения неспецифической сверхрезистентности. Это удивительное свойство неспецифической сверхрезистентности обычно возникает при развитии состояний естественной спячки животных, что хорошо известно специалистам. При этом резко возрастает устойчивость организма к самым разным поражающим факторам (абсолютно смертельным дозам гамма облучения, перегрузкам, токсинам, ядам, острой и хронической гипоксии и т.д.). Как показали наши исследования, неспецифическая сверхрезистентность формируется на самых ранних стадиях развития естественной спячки (стадия «предрасположенности»), т.е. еще при нормальной температуре тела. В период, когда происходит основная нейрогормональная функциональная перестройка организма. Совершенно идентичные результаты были получены нами и при равных гипометаболических состояниях искусственного гипобиоза у обычных теплокровных животных.
Вторую часть проблемы, связанную с получением состояний криобиоза в умеренно отрицательных температурах (от –10°С до –20°С), реализовать на теплокровных животных не представлялось возможным. Отсутствие прижизненных криопротекторов, защищающих клеточные структуры от образования кристаллов льда, вынудило нас искать обходные пути при решении этой задачи. Казалось бы, что создать прижизненные криопротекторы, для умеренно низких температур, дело вполне реальное уже сегодня, но подобные решения не востребованы. Причина этого в том, что крионические клиники не стремятся в эти умеренные температурные диапазоны, т.к. они несут большую опасность поражения тканевых структур процессами перекисного окисления. Для создания безопасной модели криобиоза в умеренно низких температурах мы воспользовались возможностями, заложенными в автономно живущие клетки простейших. Простейшие способны не только к развитию анабиоза, но и могут переходить в состояние «переохлаждения», сохраняя при этом жидкостные свойства протоплазмы, вплоть до – 40°С. В качестве объекта исследования была использована обычная ресничная парамеция («туфелька»). При замораживании культуры содержащей парамеций, большая их часть гибнет в результате кристаллизации протоплазмы, но некоторые особи встраиваются в структуру льда и образуют в ней незамерзающую ячейку. Хотелось бы подчеркнуть, что в этих условиях простейшие не могут переходить в состояние анабиоза. Для реализации процесса анабиоза они должны вначале пройти глубокую леофилизацию, т.е. перейти в состояние ксеробиоза и лишь затем в состояние анабиоза. Без такой подготовки парамеции столь же ранимы при замораживании, как и более сложные формы жизни. Переход в состояние переохлаждения также процесс достаточно сложный и с этой целью мы вынуждены были разработать специальную методику перевода парамеций в режим переохлаждения. Особенность этой методики состояла в том, что весь процесс предельного и запредельного охлаждения парамеций проводился в режиме глубокой вакуумизации среды обитания простейших (с выкипанием всех газов еще при комнатной температуре). Такая модель режима переохлаждения позволяла получить значительную концентрацию заранее меченных парамеций в состоянии криобиоза. В режиме переохлаждения простейшие очень длительно (месяцами) сохраняли свои жидкостные свойства протоплазмы, без видимой подвижности в ее структуре. Такая автономно живущая клетка как бы имитировала применение «идеальных» криопротекторов, исключающих процесс кристаллизации ее структуры при умеренных отрицательных температурах.
Достоинство модели функционального «переохлаждения» клеточной структуры, состоит в том, что она позволяет определить те отрицательные температурные диапазоны, при которых нет опасности глубокой холодовой леофилизации. Одновременно, эта же модель функционального «переохлаждения» клетки, позволяет вести поиск и разработку способов эффективной и бессрочной ее защиты, от опасности поражения процессами СРО. Проведенная нами работа, позволила решить целый комплекс проблем, связанных с получением обратимых состояний искусственного криобиоза, включая и умеренно отрицательные температуры. В настоящее время задержка состоит только в изготовлении безопасных прижизненных криопротектороввитрификаторов, а все остальные трудности по созданию обратимых состояний криобиоза, приемлемых для высших форм жизни уже не составят больших трудностей.
Получение состояний искусственного криобиоза у высших форм жизни, кроме решения конкретных вопросов медицины, окажется первым шагом на пути решения глобальной проблемы бессмертия. В природе относительным бессмертием обладают только простейшие организмы, которые способны приостанавливать жизненный цикл на сотни и тысячи лет, переходя в состояние анабиоза, а затем мигрировать в обломках погибших планет в открытом космосе, заселяя пригодные для жизни планеты. Законы развития материи, позволяют понять целесообразность тех удивительных свойств, которые обеспечили бессмертие простейших, что, позволяет рассматривать их как фундаментальную категорию биологической жизни, явившуюся основой биосферы Вселенной. Значительно сложнее понять необходимость появления в природе высших форм биологической жизни, гибель которых неизбежна, одновременно с гибелью планеты обитания. Если учесть, что природа «не терпит» нецелесообразности в своем развитии, то появление высших форм биологической жизни, должно иметь какой – то смысл. Можно думать, что появление высших форм биологической жизни должно привести к формированию в эволюции, какого – то нового фундаментального качества, которое также должно обеспечить ее относительное бессмертие. Судя по нашей планете, такой новой, фундаментальной категорией материи, должна стать интеллектуальная жизнь (человек) и эта жизнь должна отвечать всем тем требованиям, которые предъявляются к понятию относительного бессмертия. 
Если судить по простейшим, то к числу этих требований, во – первых, должна быть отнесена возможность реализовать длительную биопаузу в жизненном цикле (основа бессмертия) и, во – вторых, возможность мигрировать в космосе и заселять пригодные для жизни планеты. Перспектива решения первого требования – создания искусственного криобиоза – является реальностью уже ближайшего будущего, и даже будет дополнена продлением самого жизненного цикла с помощью современных нанотехнологий. Второе требование к фундаментальной форме биологической жизни, связано с ее возможностью расселения по пригодным для жизни планетам Вселенной, также находится в стадии разрешения и первые полеты человека к другим планетам, стали уже реальностью. Причем, интеллектуальная жизнь при этом имеет определенные преимущества перед простейшими, т.к. исключает элемент случайного заселения планет, а число планет пригодных для жизни, только в нашей Галактике, составляет 10 в 14 – 18 степени. 
Изложенные нами взгляды можно принимать или не принимать, т.к. они являются лишь общей конвой, в понимании законов развития материи и формирования биосферы Вселенной. Решение же главных ключевых вопросов, определяющих перспективу бессмертия интеллектуальных форм жизни (и человека для нашей планеты), отрицать было бы не разумно. Независимо от того, какая судьба ожидает человека, окажется ли он промежуточной формой жизни и погибнет с неизбежной гибелью нашей планеты или же, наряду с простейшими организмами, станет фундаментальной категорией жизни и составной частью биосферы Вселенной, покажет время. В любом случае, перспектива решения ключевых проблем, определяющих относительное бессмертие, т.е. создание длительной биопаузы в жизненном цикле (криобиоза) и освоение пригодных для жизни планет Вселенной, будет решена уже в обозримом будущем. 
Реальностью сегодняшнего дня является перспектива использования уже апробированных состояний гипобиоза в практической медицине. Разработанные нами способы получения гипометаболических состояний может найти широкое применение в аварийно – спасательной и лечебно – реабилитационной медицине. В нашей работе достаточно подробно рассматриваются новые подходы и способы реабилитации жизни после аварий и катастроф, которые включают и варианты массового поражения. Причем, акцент делается на поражения необратимые для современной традиционной медицины и одновременно даны рекомендации эффективной превентивной защиты организма от таких тяжелых поражений. Причем значительная часть наших предложений не надуманна, а является результатом проведенных аналогичных исследований на разных видах животных. По сути дела, открываются совершенно новые перспективы использования гипометаболических состояний как высокоэффективного лечебного средства при тяжелых заболеваниях или при проведении сложнейших и длительных хирургических операций. Как свидетельствуют результаты экспериментальных исследований, открываются совершенно новые перспективы, демонстрирующие широкие новые возможности для трансплантологии, онкологии и для уникальных перспектив внедрения гипометаболических способов терапии и реабилитации жизни в клиники консервативного профиля лечения, для которых подобные подходы, вообще не были доступны. 

1.4. Основные публикации автора

 

Монографии

 

Тимофеев Н.Н.

Искусственный гипобиоз

М.: Медицина, 1983,190с.

Тимофеев Н.Н. Прокопьева Л.П.

Нейpохимия гипобиоза и пределы криорезистентности организма.

М. Медицина, 1997, 206 с.

Тимофеев Н.Н.

Гипобиоз и криобиоз (прошлое, настоящее и будущее)

М. Наука, 255 с.

 

В периодической печати

 

Паpин В.В.,  Тимофеев Н.Н.

Пpоблема искусственного гипобиоза.

Физиол. жуpн. СССР, 1969, т. 55, N 8, с. 912-919.

Тимофеев Н.Н.

Искусственный гипобиоз как устойчивое функциональное состояние сниженной жизнедеятельности.

ж. «Успехи физиологических наук», 1981, т. 12, № 4, с. 52 – 76.

Тимофеев Н.Н, Баташева Т.А., Карасева Л.А., Прокопьева Л.П. .

Физиологические механизмы развития глубоких состояний искусственного гипобиоза.

Физиологический журнал СССР, 1981, № 7, с. 1014 – 1020.

Тимофеев Н.Н

Актуальные вопросы гипобиоза.

ж. «Патологическая физиология и экспериментальная терапия», 1982, вып..4, с.39 – 48.

Тимофеев Н.Н,  Константинов Г.А..

Нейрохимические механизмы искусственного гипобиоза и химической терморегуляции.

Физиологический журнал СССР, 1985, № 9, с. 1145 – 1150.

Тимофеев Н.Н.

Нейpохимические основы химической теpмоpегуляции и искусственный гипобиоз.

Физиология человека, 1985, т. 11, N 5, с. 839-851.

Тимофеев Н.Н.

Гипобиоз и функциональная холодовая теpмоpезистентность.

Физиология человека, 1986, т 12, N 1, с. 110-124.

Тимофеев Н.Н.

Актуальные проблемы гипобиоза и биоэнергетики.

Сборник «Журнал эволюционной биохимии и физиологии». Л,:Наука,1986, с. 127 – 136.

Timofeev N.N.

Neurochemical basis of chemical thermoregulation and artificial hypobiosis.

New Jork, J. Human Physiol., 1986, july, p. 355-365.

Тимофеев Н.Н. Пpокопьева Л.П.

Нейpохимия химической теpмоpегуляции и способы ее выключения.

В кн. "Теpмоpегуляция и темпеpатуpная адаптация." Минск: Изд. АН, 1995, с. 64-66.

 

Copyright © 2007

Тимофеев Николай Николаевич 

 

Рейтинг@Mail.ru