Между жизнью и смертью: восстановление функций мозга

Головной мозг человека и других млекопитающих очень уязвим при перебоях в кровотоке и снижении уровня кислорода. Ранее считалось, что для начала необратимых процессов достаточно всего 2-3 минуты без доставки крови в мозг млекопитающего. В новом исследовании N. Sestan et al., опубликованном в Nature, описано восстановление и поддержание микроциркуляции и молекулярных и клеточных функций интактных мозгов свиней в нормотермических условиях ex vivo через 4 часов после смерти.

 


Ученые проводили опыт на мозгах 32 свиней, убитых на бойне, и спустя 3-4 часа после смерти животных и подключали к пульсирующей перфузионной системе, которая подавала специальный бесклеточный, некоагулянтный, эхогенный и цитопротективный раствор на основе гемоглобина, который способствовал восстановлению после аноксии, уменьшал реперфузионное повреждение, предотвращал развитие отеков и метаболически поддерживал энергетические потребности мозга. Учёные назвали данную систему BrainEx.

 

Не было никаких доказательств того, что стимулирование нервной деятельности приводило к возвращению сознания или способности воспринимать окружающую среду и испытывать такие ощущения, как боль или дистресс. Тем не менее, авторы исследования наблюдали другие удивительные феномены: нейроны и другие клетки мозга начали поглощать глюкозу и выделять углекислый газ, сохранялась клеточная архитектоника мозга, снижалась клеточная гибель, а также восстанавливались сосудистые дилатационные и глиальные воспалительные реакции.

Эти результаты демонстрируют, что при соответствующих условиях изолированный, неповрежденный мозг крупного млекопитающего обладает недооцененной способностью восстанавливать микроциркуляцию и молекулярную и клеточную активность после длительного посмертного интервала.

 

После эксперимента, продолжавшегося шесть часов, ученые исследовали образцы тканей мозга. Электроды, вставленные в кусочки мозговой ткани, обнаруживали электрическую активность в отдельных нейронах, которые запускали потенциалы действия в ответ на электрический стимул и даже проявляли спонтанную синаптическую активность. Все это было обнаружено при нормальной температуре тела.

 

Исследование было разработано для изучения возможности восстановления физиологических и клеточных функций в большом, интактном мозге млекопитающих через несколько часов после смерти. Такая работа, в принципе, могла бы помочь исследователям разработать методы лечения травм головного мозга, вызванных недостатком кислорода, и даже дать возможность изучить неповрежденный мозг человека.

 

Автор перевода: Касьянов Е.Д.

 

Источник: Sestan N. et al. Restoration of brain circulation and cellular functions hours post-mortem. Nature volume 568, pages336–343 (2019)