TARTALOM

 VISSZA

 


Neurofiziológiai agyújraélesztés


Neurofiziológiai agyújraélesztés

| |
 

Egy nemzetközi kutatócsapat, a Yale Egyetem idegtudósai vezetésével, négy órával a halál beállta után képes volt helyreállítani és fenntartani a teljes emlősagy (sus scrofa) keringését, valamint sejtjeinek molekuláris és celluláris funkcióit. Az eredmény szerint az emlősagy regenerációs képessége jóval nagyobb, mint eddig gondoltuk.


A legtöbb emlős nagy, energiaigényes aggyal rendelkezik, ami igen érzékeny az anorexiára és a vérkeringés megszűnésére. A humán vizsgálatok is arra utalnak, hogy a vérkeringés megszűnte után másodperceken belül kiürülnek az oxigénraktárak, megszűnik a globális (teljes agyra kiterjedő) elektromos aktivitás és az öntudat, perceken belül kiürülnek a glükóz- és ATP-raktárak. Amennyiben a vérkeringés nem áll helyre hamarosan, a romboló folyamatok széles körű membrándepolarizációhoz, az ionhomeosztázis megszűnéséhez, mitokondriális diszfunkcióhoz, a glutamát excitotoxikus felszaporodásához vezetnek, aminek következtében – eddig legalábbis úgy gondoltuk – az apoptózis, nekrózis és axonális pusztulás progresszív, irreverzibilis kaszkádja indul be. Mindazonáltal, néhány megfigyelés alapján mindez megkérdőjelezhető, hiszen több vizsgálat is utal arra, hogy az agyi keringés megszűnése után percekkel, sőt akár órákkal is az idegsejtek működése helyreállítható, írják a kutatók Nature-ben megjelent cikkükben. Korábbi vizsgálatok szerint ugyanis még órákkal a halál után is kimutatható humán agyszövetben elektrofiziológiai aktivitás, a mitokondriumok az agykéregben még 10 órával post mortem is megőrzik funkciójukat, macskák és makákók esetén 1 órás teljes globális ischaemiát követő reperfúzióval az agy neuronális, elektrofiziológiai és metabolikus funkciói helyreállíthatók, elhúzódó asystole után embereknél teljes neurológiai gyógyulás érhető el hypothermia körülményei között, és a legújabb klinikai vizsgálatok szerint még 16 órával az ischaemiás esemény után végrehajtott thrombectomia is kielégítő betegkimenetet tud eredményezni.


Mindezek alapján jelen tanulmány szerzői úgy vélték, hogy az emlősagy jóval hosszabb átmeneti anoxiás vagy ischaemiás időszakot túlélhet a sejthalál bekövetkeztéig, mint eddig gondoltuk, és ez számos életmentő intervenció elvégzését is lehetővé teheti. Hipotézisük tesztelése érdekében a kutatók kifejlesztettek egy sebészi eljárást, perfúziós oldatot és eszközt (BrainEx), amivel normothermiás körülmények között (37 °C) 4 órával a halál után ex vivo képesek voltak helyreállítani és 6 óra hosszat fenntartani az emlősagy mikrocirkulációját és sejtjeinek életképességét, speciális funkcióit (farmakológiai és immunogén beavatkozásra való válaszkészség a vaszkuláris és gliasejtekben, spontán szinaptikus aktivitás a neuronokban, aktív cerebrális metabolizmus; 6-8 hónapos malacok vágóhídról származó, koponyából kivett agyát használták; mint a kutatók megjegyzik, módszerük csak különálló, a testtől elválasztott agyon működik). A vizsgálat nemcsak a nagy emlősagy az eddig gondoltnál jóval nagyobb regenerációs kapacitását bizonyította, de olyan eszközt is kifejlesztett, amivel prospektív, funkcionális ex vivo vizsgálatok végezhetők intakt agyakkal, ami számos új lehetőséget teremt az eddigi statikus hisztológiai, biokémiai vagy strukturális vizsgálati lehetőségekhez képest.

A perfúziós eszközt 4 órával az állatok pusztulása után a koponyából kiemelt agyak artéria carotis-aihoz csatlakoztatták, ex vivo cirkulációt 6 óra hosszat tartották fennt, a perfúziós folyadékban lévő kontrasztanyaggal (mikro-CT angiográfiával) követték az erek feltöltődését, bolusban adott Ca-csatorna-antagonista adásával igazolták az erek reakcióképességét (összehúzódását-tágulását), a víz–szárazanyag-arány mérésével igazolták, hogy nem következett be ödéma, Nissl-festéssel igazolták a sejtarchitektúra integritását a különböző agyterületekben, igazolták az ultrastruktúra integritását is (pl. mitokondriumok, citoplazma és endoplazmás retikulum épsége), kimutatták az immunogén lipopoliszaccharid injektálásra adott gliasejtválaszt (az adott területen megnőtt a gyulladásos chemo- és citokinek koncentrációja), patch-clamp módszerrel igazolták az egyes neuronok funkcióképességét, kimutatták a neuronok depolarizációs stimulusra adott válaszkészségét (akciós potenciál kiváltása), és spontán excitátoros posztszinaptikus áramot figyeltek meg. Amint az agyak elérték a normothermiát, az arteriovenosus grádiensek mérésével kimutatták a glükóz- és oxigénfogyasztást, széndioxid-termelést, a Na- és K-koncentrációk normalizálódását. A perfúziós oldatba a sejtregeneráció elősegítése érdekében olyan anyagokat is tettek, amik akadályozták a globális EKG-aktivitás helyreállását, így azt nem tudni, hogy a technológia képes volna-e a globális EKG-aktivitást is helyreállítani az izolált agyban. A kutatók hangsúlyozzák: különbséget kell tenni a neurofiziológiai agy-reszuszcitáció és a neurológiai reszuszcitáció között; jelen esetben az előbbi történt, és az utóbbi elkerülése érdekében a kutatók aneszteziológiai eszközöket is készenlétben tartottak, amiket akkor vetettek volna be, ha globális EKG-aktivitás jeleit – és ezzel a fájdalomérzet lehetőségét - észlelték volna az agyakon.

A tanulmány megjelenése kapcsán a Nature-ben számos, az új technológia révén felmerülő etikai kérdéseket taglaló cikk is napvilágot látott, amelyek a szervátültetés szabályozásának esetleges jövőbeli módosítását is felvetették, és megjegyezték: a technológia arra is lehetőséget nyújthat, hogy áthidalja az idegtudományi alapkutatás és a klinikai vizsgálatok közötti szakadékot.


Eredeti közlemény:

Vrselja, Zvonimir, Stefano G. Daniele, John Silbereis, Francesca Talpo, Yury M. Morozov, André MM Sousa, Brian S. Tanaka et al. "Restoration of brain circulation and cellular functions hours post-mortem." Nature 568, no. 7752 (2019): 336.


Szemlézte
Kazai Anita dr.
2019.november


Kulcsszavak

emlősagy, regeneráció, apoptózis, nekrózis, axonális pusztulás, post-mortem

Kapcsolódó anyagok

Neurofiziológiai agyújraélesztés

„Ma nagyon sokat tudunk a természet apróka részleteiről” - de tudunk-e többet az axolotlról Szerb Antalnál?

Az apoptózisgátlás gátlása – fókuszban az MCL1

Egyszeri nagy dózisú patkány részagy-besugárzás BrainLab sztereotaktikus rendszerrel

Gyakorlati pankreatológia: az akut pancreatitis

Hozzászólások:

Nincs hozzászólás ehhez a cikkhez.

A hozzászóláshoz be kell jelentkeznie.


Extra tartalom:

 
ROVAT TOVÁBBI CIKKEI

Talajbaktériumok a perifériás és centrális gyulladás ellen

A „régi barátok” elmélet szerint nemcsak az állandó tisztító- és fertőtlenítőszer-használat vezet el az allergiás és autoimmun betegségek gyakoriságának növekedéséhez, a modern élet szélesebb körben felelős: az agresszív antibotikum-használat, a pasztörizált élelmiszerek, a természettől és háziállatoktól elzárt, lakótelepi élet egyaránt közreműködik abban, hogy a mai gyermekek nem találkoznak azokkal a mikrobákkal, amelyekkel az emlősök évmilliókon keresztül együtt fejlődtek.

Tovább


Egészséges életmód és a dementia kialakulásának esélye

Az egészséges életmód ellensúlyozza a genetikai prediszpozíció hatását, és a kognitív tartalék még pathologiás agyi folyamatok megléte esetén is csökkenti a demencia-kockázatot.

Tovább


Humán agyi organoidok

A Nature-ben megjelent eredmények azért jelentősek, mert először sikerült létrehozni reprodukálható, a humán cortex-szel konzekvensen megegyező sejttípusokat ugyanolyan struktúrában tartalmazó mini-agyakat. Az eredmény nyomán meg fog újulni a neuropszichiátriai betegségek és az idegrendszerre ható szerek kutatásának módszertana.

Tovább


A szerotonin nem csak neurotranszmitter

A szerotonin nemcsak ingerületátvivőként működik, hanem a génexpresszió szabályozásában is részt vesz. E felfedezés következtében jobban megérthetjük a normál agyfejlődést, a pszichiátriai és neurodegeneratív betegségeket, és új terápiás módszereket fejleszthetünk ki.

Tovább