Agykutatás

Neurofiziológiai agyújraélesztés

2019. NOVEMBER 08.

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

HOZZÁSZÓLÁSOK

0 hozzászólás

A rovat további cikkei

Agykutatás

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.

Agykutatás

A stroke új kezelése

Kutatók egy új terápiás eljárást ismertettek, mellyel csökkenthetőek az agyi infartus okozta károsodások, az elhalt idegek újra növekedhetnek, a kiesett működések helyreállhatnak. Ráadásul az eddigiekkel szemben „a terápia hosszú idővel a stroke után is hatékony” - állítja Gwendolyn Kartje, a cikk első szerzője.

Agykutatás

Az agyi plaszticitás kulcsa

A felnőtt korban született neuronok jóval a neurogenezis hanyatlása után is hozzájárulnak az agy flexibilitásához, állapította meg a Journal of Neuroscience tanulmánya.

Agykutatás

Neurokannabisz

Főleg a Cannabis/kender hatóanyagainak idegrendszeri működéséről és neurológiai, pszichiátriai kórképekben kifejtett terápiás hatásairól volt szó a második magyarországi Orvosi Kannabisz Konferencián, aminek első napján a szakemberek, második napján a betegek és a laikus érdeklődők nyelvén folyt a kommunikáció.

Agykutatás

Omega-3-zsírsavak a depresszió ellen

Az étrend-kiegészítőként forgalmazott omega-3-zsírsavak hatásosak a major depresszió kezelésében.

Kapcsolódó anyagok

Klinikum

Az apoptózisgátlás gátlása – fókuszban az MCL1

Az apoptózis szabályozásáért az úgynevezett Bcl-2 gén-, illetve proteincsalád tagjai a felelősek (Bcl-2: B-cell lymphoma 2), amelyek közül egyesek serkentik a sejthalált (pl. BAX, BAK), míg mások (pl. Bcl-X, Bcl-2, MCL1) gátolják.

Hírvilág

Folytatódhat a Nemzeti Agykutatási Program

További négy évig folytatódhat a Nemzeti Agykutatási Program (NAP)...

Hírvilág

Magyar Klinikai Neurofiziológiai Társaság 47. Kongresszusa

Szeretnénk újfent felhívni a figyelmet a Magyar Klinikai Neurofiziológiai Társaság soron következő, 47. Kongresszusára, mely 2015. június 4-6. között Szegeden kerül megrendezésre.

Hírvilág

Halálközelben hiperaktív agy

A halálhoz közeli fényélményt az agy elektromos tevékenysége okozhatja