重大突破:科学家实现猪死亡后全身“复活”

医疗健康 来源:医谷网
2022
08/08
08:51
医谷网 医疗健康

近日,美国耶鲁大学医学院Nenad Sestan教授团队在Nature上发表了题为《Cellular recovery after prolonged warm ischaemia of the whole body》的报告,研究人员开发的一种名为OrgnEx的系统,让一头心脏停止跳动的猪在其死亡一小时后,再次恢复重要器官的功能,心脏开始重新跳动。

当心脏停止跳动,血液循环和供氧停止后,短短几分钟内细胞开始大范围死亡,组织和器官也出现功能丧失,这一过程被认为是不可逆的。但随着技术的不断发展,近年来已有一些研究表明,在一定时间内阻止和延缓细胞凋亡并非不可能。

2019年,耶鲁大学神经科学家Nenad Sestan教授团队发布了体外灌注系统——BrainEx,该系统可以模拟心脏跳动,通过颈动脉为大脑提供人造血液和各种分子的保护性液体,将氧气和药物输送给细胞,防止脑细胞继续损伤。

在实验中,研究人员将BrainEx接入已经死亡4小时的猪脑中,6小时后,猪大脑的血管微循环得到恢复,脑组织水肿减少,细胞能对外来药物作出血管扩张等行为,另外大脑皮层的部分细胞功能也得到恢复,当研究人员用电流刺激神经元时,还能产生一些典型的电脉冲。

研究人员认为,大脑是最容易因缺血受影响的器官,如果能在死去的大脑中恢复一些特定的细胞的功能,那或许也可以拓展到其他器官中。

因此,在这项最新研究中,研究人员基于BrainEx开发了全身性保护系统——OrgnEx。OrganEx由计算机控制,主要包括灌注系统和合成灌注液两部分。灌注系统主要包括一个与离心泵相连的脉冲产生器、一个自动的血液透析器和药物输送系统,可以提供生理性压力的波动、运送药物等;灌注液中则主要包含血清蛋白以及一些保护细胞的药物等,改善因长时间缺血出现的电解质和代谢失衡。

OrganEx原理和实验流程

在实验中,研究人员首先将猪麻醉,随后用电击诱导猪产生心室颤动至脑死亡。待猪死亡1小时后,研究人员使用OrganEx系统将猪的动脉和股静脉连接,抽取猪的血液,并与灌注液按1:1混合后,对猪进行长达6个小时的灌注。体外膜肺氧合(ECMO)系统作为平行对照组,泵入的是经过富氧的猪自体血液。

实验结果显示,OrganEx成功在死去的猪体内建立了正常的血液循环,实现了全身性的再灌注,更好地保存了组织完整性、减少细胞死亡,许多细胞层面的功能重新被激活,大脑、心脏、肝脏和肾脏等多个重要器官的功能得到恢复。同时,长期缺血带来的代谢性酸中毒和高钾血症被消除,在尸体上出现的躯体僵直和尸斑也一并消失。

与之相比,接受ECMO的猪并没有实现所有器官的完整灌注,并且可以观察到一些小血管开始崩坏。

此外,当OrganEx持续灌注时,猪的头部、颈部和躯干出现了复杂、没有目的和非定向的运动,这在ECMO组中是没有出现的。研究人员认为这表明这具躯体在死后仍然存在一定的运动功能。

心脏骤停后猪肾脏再灌注,ECMO(左图)OrganEx(右图)

这项研究无疑是人类科学的一项重要突破,它意味着即使已经死亡的动物仍然可以通过OrganEx这样的技术将其部分的器官和功能恢复,这为临床救治提供了重要的参考意义。论文作者之一、耶鲁大学跨学科生物伦理中心主任Stephen Latham表示,这项技术对于取出后的器官实现更长时间的保存将有很大帮助。荷兰格罗宁根大学医学中心的外科医生Robert J.Porte认为,OrganEx系统将能很好地帮助那些因患有心脏病和中风而徘徊在死亡边缘的病人,同时在器官移植和器官保存中发挥重要作用。

此外,研究人员表示,尽管该方法在猪身上取得了成功,但对于人类能取得的效果还有待后续更多的研究。

来源:医谷网

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