Che cos'è l'ischemia e come influisce sulla crioconservazione

Ciò che rende difficile la crionica non è il freddo profondo della fase finale, ma le poche ore iniziali. Il nemico di queste prime ore ha un nome: l'ischemia. Per questo, un fornitore serio di servizi di crionica assomiglia meno a un'azienda di stoccaggio e più a un servizio di emergenza medica. Capire l'ischemia significa capire perché la velocità è tutto, e perché la corsa contro il deterioramento cellulare comincia nell'istante in cui il cuore si ferma.

Che cos'è l'ischemia

Le cellule utilizzano l'ossigeno per trasformare le sostanze nutritive in energia attraverso la respirazione cellulare, il processo biochimico che sostiene la funzione di tutti i tessuti. L'ischemia è l'interruzione del flusso sanguigno e comporta molto più della sola carenza di ossigeno: viene a mancare anche il glucosio, i prodotti di scarto non vengono più eliminati e le cellule sono costrette a ricorrere a un metabolismo d'emergenza, poco efficiente e associato all'accumulo di sostanze tossiche. Se la privazione si prolunga, la cellula non riesce più ad alimentare le pompe ioniche che regolano il suo equilibrio interno; il calcio entra nella cellula, che si gonfia e infine si disgrega.

Nella medicina di tutti i giorni, l'ischemia è ciò che rende così pericoloso un ictus ischemico o un infarto: il tessuto a valle di un vaso ostruito comincia a morire entro pochi minuti. Nella crionica il tempo è altrettanto determinante, e il tessuto di maggiore interesse è il cervello.

Perché l'ischemia è il peggior nemico della crionica

Come illustrato in «Memoria, identità e cervello», l'identità personale dipende dalla struttura del cervello e dalla precisa rete di connessioni fra i neuroni. L'ischemia colpisce esattamente questa struttura. A ogni minuto trascorso senza ossigeno dopo la dichiarazione di morte legale, le delicate connessioni che codificano memoria e personalità subiscono ulteriori danni. Non si tratta di un danno astratto: vengono compromesse proprio le informazioni che la crioconservazione mira a preservare.

Questo definisce l'obiettivo prioritario della fase iniziale. La crioconservazione può iniziare soltanto dopo la dichiarazione di morte legale, ma la sua qualità dipende in larga misura dal danno ischemico accumulato nell'intervallo fra tale dichiarazione e il momento in cui il cervello viene raffreddato e protetto. Ridurre al minimo questo intervallo è il compito più importante di una squadra di intervento.

Come la procedura combatte contro il tempo

Per questo Tomorrow.bio impiega squadre formate per lo standby, la stabilizzazione e il trasporto (SST), anziché considerare la conservazione una procedura che inizia soltanto presso la struttura di conservazione. Dopo la dichiarazione di morte legale, la squadra interviene su più fronti per limitare il danno ischemico:

• Riavviare la circolazione. Un dispositivo meccanico per le compressioni toraciche mantiene la circolazione, consentendo a ossigeno e farmaci di raggiungere i tessuti.
• Raffreddare rapidamente. Il paziente viene immerso in un bagno di ghiaccio e raffreddato in fretta. Il freddo rallenta il metabolismo, riducendone approssimativamente il ritmo della metà per ogni diminuzione di 10 °C della temperatura; un metabolismo più lento richiede meno ossigeno e limita la progressione del danno. Il corpo viene tuttavia mantenuto al di sopra del punto di congelamento, per evitare la formazione di ghiaccio prima dell'introduzione degli agenti crioprotettori.
• Somministrare farmaci. Vengono somministrati farmaci per ridurre la richiesta metabolica del cervello, prevenire la coagulazione del sangue, sostenere la circolazione durante la rianimazione cardiopolmonare meccanica e limitare il danno da radicali liberi e da infiammazione. Insieme, questi farmaci attenuano la cascata del danno ischemico.

La perfusione degli agenti crioprotettori inizia soltanto dopo questa stabilizzazione; una volta protetti i tessuti, può iniziare il raffreddamento profondo fino a −196 °C. Il rischio ischemico persiste fino alla vetrificazione, poiché soltanto allora il metabolismo cellulare, e quindi il fabbisogno di ossigeno, viene effettivamente arrestato.

Ischemia calda e ischemia fredda: perché i tempi di risposta sono decisivi

Non tutta l'ischemia è uguale. L'ischemia calda, ossia la privazione di ossigeno a temperatura corporea, è particolarmente dannosa perché il tessuto rimane metabolicamente attivo e subisce rapidamente danni. L'ischemia fredda, cioè la privazione di ossigeno in un tessuto già raffreddato, è meno dannosa perché il freddo rallenta i processi metabolici responsabili del danno. L'obiettivo dell'intera procedura iniziale è passare il più rapidamente possibile dall'ischemia calda a quella fredda, raffreddando il paziente prima che si accumuli un danno eccessivo.

Questo è anche il principale argomento a favore di una capacità di intervento interna. Un fornitore che dipende da terzi per raggiungere il paziente può esporlo a un'ischemia calda prolungata. Secondo alcune stime del settore, il ricorso a servizi locali non preparati può inoltre comportare molte ore di ischemia fredda, precedute da un periodo di ischemia calda particolarmente dannoso. Una squadra dedicata, pronta a intervenire, serve proprio a ridurre questi tempi. Il confine fra danno e distruzione irreversibile è meno netto di quanto si ritenesse in passato. Le ricerche sul recupero cellulare dopo un'ischemia calda prolungata suggeriscono che alcuni danni, un tempo considerati permanenti, potrebbero essere più reversibili di quanto indicato dalla letteratura tradizionale. Il caso più chiaro è quello di OrganEx, sviluppato a Yale. Nel 2022 questo sistema di perfusione ha ripristinato la circolazione e alcune funzioni cellulari in corpi interi di maiale un'ora dopo l'arresto cardiaco. Il suo predecessore del 2019, BrainEx, aveva ottenuto risultati analoghi in cervelli isolati di maiale quattro ore dopo la morte. Nessuno dei due esperimenti ha ripristinato segni di coscienza, ma entrambi mettono in discussione l'idea che, dopo poche ore di ischemia calda, non resti più nulla su cui intervenire.

L'organizzazione di un fornitore serio, dalla disponibilità 24/7 alla rapidità di risposta e ai protocolli di standby e stabilizzazione, deriva in larga misura da questo fatto. Se si interviene prima che il danno ischemico progredisca, si preserva meglio la struttura cerebrale. Se si perde questa corsa contro il tempo, l'azoto liquido non potrà recuperare ciò che il danno iniziale ha compromesso.

Approfondimenti

• Che cos'è l'SST, e perché è importante
• La corsa contro il danno cellulare
• L'antigelo medico (gli agenti crioprotettori)
• Perché al momento non è possibile rianimare una persona crioconservata?