В течение нескольких минут после последнего удара сердца каскад биохимических событий, вызванных недостатком кровотока, кислорода и питательных веществ, начинает разрушать клетки и органы тела. Но группа ученых из Йельского университета обнаружила, что массовый и необратимый клеточный отказ не обязательно должен происходить так быстро.

Используя разработанную ими новую технологию, которая доставляет в органы и ткани специально разработанную защитную жидкость для клеток, исследователи восстановили кровообращение и другие клеточные функции у свиней через час после их смерти, сообщают они в выпуске журнала Nature от 3 августа. .

По словам авторов, результаты могут помочь продлить здоровье органов человека во время операции и расширить доступность донорских органов.

«Все клетки не умирают сразу, существует более продолжительная серия событий», — сказал Дэвид Андриевич, младший научный сотрудник в области неврологии Йельской школы медицины и соавтор исследования. «Это процесс, в который вы можете вмешаться, остановить и восстановить некоторые клеточные функции ».

Исследование основано на более раннем проекте под руководством Йельского университета, который восстановил кровообращение и некоторые клеточные функции в мозгу мертвой свиньи с помощью технологии, получившей название BrainEx. Это и новое исследование, опубликованное в 2019 году, возглавила лаборатория Ненада Сестана из Йельского университета, профессора нейробиологии Харви и Кейт Кушинг и профессора сравнительной медицины, генетики и психиатрии.

«Если бы мы смогли восстановить определенные клеточные функции в мертвом мозге, органе, который, как известно, наиболее подвержен ишемии [недостаточному кровоснабжению], мы предположили, что нечто подобное можно было бы достичь и в других жизненно важных трансплантируемых органах», — сказал Сестан.

В новом исследовании, в котором участвовали старший автор Сестан и его коллеги Андриевич, Звонимир Врселя, Тарас Лысый и Шупей Чжан из Йельского университета, исследователи применили модифицированную версию BrainEx под названием OrganEx к целой свинье. Технология состоит из перфузионного устройства, похожего на аппараты искусственного кровообращения, которые выполняют работу сердца и легких во время операции, и экспериментальной жидкости, содержащей соединения, которые могут способствовать здоровью клеток и подавлять воспаление во всем теле свиньи. Остановку сердца индуцировали у анестезированных свиней, которых лечили OrganEx через час после смерти.

Через шесть часов после лечения OrganEx ученые обнаружили, что определенные ключевые клеточные функции были активны во многих областях тела свиней, в том числе в сердце, печени и почках, и что некоторые функции органов были восстановлены. Например, они обнаружили признаки электрической активности сердца, которое сохранило способность сокращаться.

«Мы также смогли восстановить кровообращение по всему телу, что нас поразило», — сказал Сестан.

По его словам, обычно, когда сердце перестает биться, органы начинают опухать, разрушая кровеносные сосуды и блокируя кровообращение. Тем не менее кровообращение было восстановлено, и органы умерших свиней, получавших лечение OrganEx, оказались функциональными на уровне клеток и тканей.

«Под микроскопом было трудно отличить здоровый орган от органа, обработанного с помощью технологии OrganEx после смерти», — сказала Врселя.

Как и в эксперименте 2019 года, исследователи также обнаружили, что клеточная активность в некоторых областях мозга была восстановлена, хотя никакой организованной электрической активности , которая указывала бы на сознание, не было обнаружено ни на одном этапе эксперимента.

Команда была особенно удивлена, наблюдая непроизвольные и спонтанные мышечные движения в области головы и шеи, когда они оценивали обработанных животных, которые оставались под наркозом в течение всего шестичасового эксперимента. Эти движения указывают на сохранение некоторых двигательных функций, сказал Сестан.

Исследователи подчеркнули, что необходимы дополнительные исследования, чтобы понять, по-видимому, восстановленные двигательные функции у животных, и что требуется строгий этический обзор со стороны других ученых и специалистов по биоэтике.

Экспериментальные протоколы для последнего исследования были одобрены Йельским комитетом по уходу за животными и их использованию и руководствовались внешним консультативным и этическим комитетом.

По словам авторов, в конечном итоге технология OrganEx может иметь несколько потенциальных применений. Например, это могло бы продлить жизнь органов у пациентов-людей и расширить доступность донорских органов для трансплантации. Он также может помочь в лечении органов или тканей, поврежденных ишемией во время сердечных приступов или инсультов.

«Существует множество потенциальных применений этой захватывающей новой технологии», — сказал Стивен Лэтэм, директор Йельского междисциплинарного центра биоэтики. «Однако нам необходимо внимательно следить за всеми будущими исследованиями, особенно за теми, которые включают перфузию головного мозга».