В мире, где граница между жизнью и смертью всегда была предметом споров и исследований, китайские ученые совершили настоящий прорыв. В ходе экспериментальной процедуры им удалось восстановить активность мозга свиней почти через час после того, как сердце перестало биться. В некоторых случаях мозговая активность поддерживалась в рабочем состоянии несколько часов.
Мозг можно "перезапустить" после смерти?
Данное достижение открывает новые горизонты в нейрохирургии и кардиологии, значительно расширяя наши представления о возможностях восстановления функций мозга после клинической смерти. Ученые обнаружили, что включение неповрежденной печени в систему экстракорпоральной мембранной оксигенации (ЭКМО) для поддержания жизнедеятельности мозга после остановки сердца играет ключевую роль в успешной реанимации.
Этот прорыв позволяет предположить, что так называемое терапевтическое окно для реанимации пациентов после сердечной остановки может быть существенно расширено. Печень, как известно, выполняет функцию биологического фильтра, очищая кровь от токсичных веществ и обеспечивая организм необходимыми питательными веществами. Включение этого органа в систему жизнеобеспечения, по-видимому, создает оптимальные условия для восстановления клеток мозга и их функций.
В чем сложность данного эксперимента
Внезапная остановка сердца – это катастрофическое событие для организма, которое приводит к практически мгновенному прекращению кровотока. Отсутствие кровоснабжения вызывает ишемию – состояние, при котором ткани тела, лишенные кислорода и питательных веществ, начинают повреждаться. Мозг как один из наиболее чувствительных к кислородному голоданию органов особенно уязвим в такой ситуации.
Нейроны, клетки мозга, начинают отмирать уже через несколько минут после прекращения кровоснабжения, что приводит к необратимым повреждениям и серьезным последствиям для организма. Именно поэтому так важно как можно быстрее восстановить кровообращение при остановке сердца – каждое потерянное мгновение критически сокращает шансы на успешную реанимацию.
Ученые предполагают, что различные органы могут оказывать как положительное, так и отрицательное воздействие на процесс восстановления мозга. Например, печень, играющая роль естественного фильтра крови, может помочь в выведении токсичных веществ, образующихся в процессе ишемии, тем самым улучшая условия для восстановления мозговых тканей. В то же время другие органы могут способствовать развитию воспалительных процессов, которые усугубляют повреждения мозга.
Свиньи биологически максимально близки к людям
В последние годы свиньи все чаще используются в медицинских исследованиях в качестве моделей для изучения человеческих заболеваний. Их физиологические характеристики и размер органов делают их идеальными кандидатами для моделирования различных патологических процессов, включая ишемию мозга.
Под руководством доктора Сяошуня Хэ из Университета Сунь Ятсена, группа ученых провела серию новаторских экспериментов. Они были направлены на изучение роли печени в процессе восстановления мозга после ишемии, вызванной остановкой сердца. Использование тибетских мини-свиней, выращенных в лабораторных условиях, позволило исследователям получить более однородную и контролируемую экспериментальную модель.
Как проводилось исследование
В рамках исследования ученые разделили свиней на три группы:
- Контрольная группа. Животным не вызывали ишемию, что позволило оценить нормальное функционирование мозга и печени.
- Экспериментальная группа 1. Свиньям индуцировали ишемию мозга в течение 30 минут, при этом печень оставалась неповрежденной.
- Экспериментальная группа 2. Свиньям индуцировали ишемию как мозга, так и печени в течение 30 минут.
Такой эксперимент позволил ученым сравнить, как мозг восстанавливается после того, как ему перестают подавать кровь, а также что происходит, если вместе с мозгом перестает получать кровь и печень.
Оказалось, что мозг свиньи лучше восстанавливается, если печень продолжает работать. Когда ученые изучили мозг животных, то обнаружили, что у тех, у кого не было проблем с печенью, повреждения мозга были меньше, чем у тех, у кого не работали ни печень, ни мозг.
Следующий этап исследования
В ходе эксперимента ученые предприняли смелый шаг, направленный на изучение пределов возможностей восстановления мозговой функции. Они попытались сохранить жизнеспособность изолированного мозга свиньи, подключив его к системе искусственного кровообращения.
Такой подход хотя и не является прямым прототипом будущих клинических методов, позволяет исследователям глубже понять механизмы повреждения мозга при ишемии и определить потенциальные окна для успешной реанимации. Базовая система жизнеобеспечения, использованная в эксперименте, включала в себя искусственное сердце и легкие.
Они обеспечивали непрерывную циркуляцию оксигенированной крови через изолированный мозг. Для одной группы свиней в систему была добавлена неповрежденная печень. Этот метод получил название "нормотермическая машинная перфузия мозга с помощью печени".
Команда также экспериментировала с различными задержками, подключая мозг к системе, поддерживаемой печенью, с интервалами в 30 минут, 50 минут, 60 минут и 240 минут. Самый длинный интервал, который показал наибольшие перспективы, составил 50 минут после лишения крови: мозг возобновил электрическую активность и поддерживался в этом состоянии в течение шести часов, пока эксперимент не был завершен.
Примечательно, что в мозге, который испытывал кислородное голодание в течение 60 минут, активность восстановилась только на три часа, прежде чем угаснуть, что указывает на критический интервал, в течение которого реанимация может быть успешной при добавлении функционирующей печени.
Результаты эксперимента
Исследователи обнаружили, что у мозга, подключенного к системе без печени, электрическая активность появлялась примерно через 30 минут после начала перфузии, однако со временем она постепенно снижалась. Это свидетельствует о том, что даже в условиях искусственного кровообращения изолированный мозг способен восстанавливать некоторые функции.
Результаты этого эксперимента открывают новые перспективы для изучения механизмов повреждения и восстановления мозга. Они позволяют предположить, что даже после длительной ишемии мозг может сохранять определенную пластичность и способность к восстановлению. Кроме того, данные исследования подчеркивают важность метаболических процессов, происходящих в печени, для поддержания гомеостаза мозга и его защиты от повреждений.
Дальнейшие перспективы
Полученные результаты требуют дальнейшего изучения и подтверждения в более масштабных исследованиях. Однако они уже сейчас открывают новые горизонты для разработки новых методов лечения таких заболеваний, как инсульт и черепно-мозговые травмы.
В будущем, возможно, удастся создать более совершенные системы жизнеобеспечения. Это позволит не только поддерживать жизнеспособность изолированных органов, но и восстанавливать их функции.
