Cryopreservatie is geen proces waarbij iemand met één druk op de knop van leven naar bewaring overgaat. Het is een race, en het startschot valt op het moment dat het hart stopt.
Tussen dat moment en het moment waarop moleculaire beweging vrijwel stilvalt, vinden schadelijke chemische processen plaats. Die stoppen geen moment. De hele procedure is ingericht rond dat ene feit.
Waarom elke minuut telt
Je brein vraagt metabolisch gezien veel energie. Het weegt ongeveer 2% van je lichaamsgewicht en verbruikt ruwweg 20% van je zuurstof.
Die energie gaat niet naar denken. Het grootste deel daarvan houdt cellen functioneel door ionen tegen hun concentratiegradiënt in over membranen heen te pompen.
Stopt de bloedsomloop, dan valt de aanvoer binnen seconden weg. Neuronen krijgen geen zuurstof meer en stoppen vrijwel onmiddellijk met het doorgeven van signalen.
Binnen enkele minuten zijn de reserves uitgeput. De pompen falen, de elektrische balans stort in, en een golf neurotransmitters stroomt het omliggende weefsel in.
Door het noodmetabolisme verzuurt het weefsel. Calciumionen dringen cellen en celstructuren binnen waar ze schade veroorzaken. Enzymen die celonderdelen afbreken, komen vrij uit de celcompartimenten waarin ze normaal opgesloten zitten.
In de loop van tientallen minuten tot uren, afhankelijk van de temperatuur, raakt de geordende structuur van het weefsel steeds verder verstoord.
Deze schadelijke cascade ontstaat door ischemie: een tekort aan bloedtoevoer en zuurstof. In het eerste uur vormt deze cascade het grootste risico, omdat zij de structuren aantast waarin herinneringen, identiteit en hersenfuncties zijn opgeslagen.
Het is belangrijk om de aard van dit probleem scherp te onderscheiden. Het gaat niet om de bestrijding van een abstract begrip als de dood. We bestrijden een specifieke, meetbare, goed gedocumenteerde reeks gebeurtenissen.
Kou is de enige rem die we hebben
Chemische reacties verlopen ruwweg twee keer zo snel bij elke stijging van 10 °C, en twee keer zo langzaam bij elke daling van 10 °C.
Na voldoende temperatuurdalingen wordt dat effect aanzienlijk. Bij lichaamstemperatuur heb je enkele minuten voordat ernstige schade zich opstapelt.
Bij koelkasttemperatuur zijn dat uren. Bij de temperatuur van droogijs dagen. Bij −196 °C, de temperatuur van vloeibare stikstof, verlopen deze processen in de praktijk zo langzaam dat ze millennia kunnen duren.
Daarom is elk protocol erop gericht het brein zo snel mogelijk te koelen. Lage temperaturen remmen de hele cascade.
Koelen mag niet roekeloos gebeuren. Als weefsel te snel of te ongelijkmatig wordt afgekoeld, kan aanvullende schade ontstaan, bijvoorbeeld door ijsvorming die de procedure juist moet voorkomen.
Er is een tweede reden waarom kou belangrijk is. Cryoprotectiva zijn giftig bij de concentraties die vitrificatie vereist.
Hun giftigheid neemt sterk af naarmate de temperatuur daalt, net als de snelheid van andere chemische processen. Daarom vindt perfusie plaats dicht bij 0 °C.
Daardoor verdraagt het weefsel deze stoffen beter, maar daar staat een nadeel tegenover. Kou vertraagt ook de opname van deze stoffen door het weefsel.
Cryoprotectiva moeten worden toegediend voordat te veel schade is ontstaan, maar tegelijk langzaam genoeg om het te behouden weefsel niet te vergiftigen. Geen van beide doelen is volledig te realiseren.
De hele procedure, van aankomst in de faciliteit tot afkoeling tot cryogene temperaturen, bestaat uit dergelijke afwegingen onder tijdsdruk.
De grens tussen verborgen en onherstelbare schade
Niet elke vorm van schade is hetzelfde. Dat is het belangrijkste punt van dit artikel.
Vanuit informatietheoretisch perspectief zijn er twee soorten schade. Schade kan structuren onleesbaar maken, maar ook vernietigen.
Een neuron kan zwaar beschadigd en volledig niet-functioneel zijn. Als de verbindingen herkenbaar blijven, is de informatie die in het neuron was vastgelegd in principe nog aanwezig.
Als een cel is gescheurd en de verbindingen zijn uiteengevallen tot onherkenbare resten, is die informatie verloren. Geen toekomstige technologie kan informatie herstellen die door willekeurige beschadiging definitief is uitgewist.
Het doel is dus niet om alle schade te voorkomen. Het gaat erom de procedure te starten voordat schade van de eerste categorie overgaat in schade van de tweede categorie.
Dat onderscheid verklaart waarom ook een imperfecte preservatie waarde kan hebben en waarom kwaliteit van de preservatie geen alles-of-nietsoordeel is, maar een spectrum.
Het idee heeft een formele naam: informatietheoretische dood. Dat is het punt waarop de informatie die een persoon definieert, in principe niet meer te herstellen is.
Dat is een veel latere grens dan klinische dood: het moment waarop hartslag en bloedsomloop zijn gestopt en niet uit zichzelf terugkeren.
Cryonica berust op de gedachte dat er tussen deze twee grenzen daadwerkelijk een periode bestaat waarin koeling nog mogelijk is voordat informatietheoretische dood intreedt.
Dat bepaalt ook aan de hand van welke maatstaf resultaten worden beoordeeld. Binnen het vakgebied probeert men de opgelopen schade rechtstreeks te kwantificeren, bijvoorbeeld met de S-MIX-metriek.
Wat niet wordt gemeten, kan ook niet goed worden beoordeeld of verbeterd. Een getal dat weergeeft hoeveel ischemische schade een patiënt heeft opgelopen, zegt meer dan de geruststelling dat alles goed is verlopen.
Beperkingen die niet weg te nemen zijn
Naast de biologische processen zijn er praktische beperkingen die we eerlijk moeten benoemen.
De eerste beperking is dat preservatie pas na de wettelijke vaststelling van het overlijden mag beginnen. Biologisch gezien zou een eerdere start beter zijn, maar vóór de wettelijke vaststelling van het overlijden beginnen zou juridisch neerkomen op het veroorzaken van de dood.
Daarom moet de procedure wachten, ook al gaat die vertraging ten koste van de kwaliteit. Deze beperking is terecht en blijvend, en wordt in een apart artikel besproken.
De tweede is het obductieprobleem. Na sommige overlijdens is wettelijk eerst een obductie vereist. Dat vertraagt de preservatie en kan het brein rechtstreeks beschadigen.
Die gevallen en andere situaties waarin preservatie niet mogelijk is, worden besproken in ‘wanneer je niet cryogeen bewaard kunt worden’.
De derde is geografie. Zelfs met onbeperkte middelen kan een team niet direct overal aanwezig zijn. De plaats van overlijden bepaalt daarom mede hoe goed iemand kan worden bewaard.
Bij een verwacht overlijden in een hospice kan de standby-procedure op het juiste moment beginnen. Een plotselinge hartstilstand op grote afstand van een team kan uren vertraging veroorzaken.
Wat wel beheersbaar is, wordt zo goed mogelijk georganiseerd: de inzet van teams, de opleiding van zorgverleners en de transportlogistiek, die bepalen hoe snel een patiënt de faciliteit bereikt.
Dit zijn geen beperkingen die de wetenschap eenvoudig kan wegnemen. Het gaat om een spanningsveld tussen biologische urgentie en praktische omstandigheden. Daarom kan de kwaliteit per patiënt verschillen.
Waarom zou je dit dan toch doen, ondanks al deze beperkingen? Omdat het alternatief zeker geen behoud van informatie biedt, terwijl een poging die mogelijkheid wel openlaat.
Ook preservatie onder slechte omstandigheden kan meer informatie behouden dan begraven of cremeren, waarbij biologische structuren verloren gaan. Het verschil zit tussen een kleine kans en geen kans, en dat verschil ontstaat al in het eerste uur, niet pas in een verre toekomst.
TL;DR: Celschade begint snel nadat de bloedsomloop stopt. Snelle inzet van een standbyteam, koeling en stabilisatie beperken deze schade, maar vertraging kan de kwaliteit van de preservatie blijvend verslechteren.
Ontdek dit praktische hulpmiddel
Gebruik het interactieve hulpmiddel om de vraag in dit artikel te onderzoeken.
De interactieve tool laadt...
Meer lezen