首次!猪死亡 4 小时后,心脏再次跳动,全身脏器重现活力(3)

2022-08-04 11:43     环球科学

很多细胞还活着

既然血液循环和代谢特征已经恢复,那猪体内的细胞还好吗?研究人员首先关注了最易受缺血影响的海马 CA1 区和前额叶皮层的受损情况。一般来说,随着缺血时间延长,大脑中的细胞--神经元、星形胶质细胞和小胶质细胞会不断消失。在 ECMO 组和死后放置 7 小时的猪(C 组),就是出现了这样的情况,且组织的完整性、蛋白质合成水平都在迅速丧失。

然而,在 OrganEx 灌注 6 小时后,猪这 2 个脑区的损伤和细胞数量(包括神经元、星形胶质细胞和小胶质细胞),类似于猪死亡后缺血不久(A 组)或缺血 1 小时后(B 组)的状态。在 OrganEx 的帮助下,大脑中的细胞不再继续受损,且恢复了摄取氧气、消耗葡萄糖的能力。这些也再次证实了他们 2019 年发表的脑组织研究。

但改善还远不止如此,大脑中的神经元还恢复了部分功能和代谢活性。虽然没有出现整体的神经网络活动,但研究人员确实发现在协调多个肌肉和关节的药物的作用下,猪的头部、颈部和躯干出现了复杂的、没有目的和非定向的运动。只是,他们无法确认,这类活动是猪大脑中皮层的作用,还是猪脊髓和周围神经元的作用。不过,这种运动过程能出现,也说明猪的脊髓神经以及末端神经元还具有功能。

研究人员在猪头皮上的 P3、T3 和 F3 安装了电极,其中上中和上右分别为猪在麻醉和心室颤动发生后的脑电图谱。只接受灌注 2 小时后(从左到右第 2 张图),OrganEx 组开始出现脑电活动,而明显的脑电活动出现在灌注 3 小时后(从左到右第 4 张图),此时也伴随着其头、颈和躯体的无定向性运动。而 ECMO 并没有使大脑出现脑电活动。(图片来源于研究论文)

器官还有功能

随后,研究人员通过无差别采样,全面分析了心脏、肺、肝脏、肾脏和胰腺中组织和细胞的受损情况,包括组织的出血、水肿情况和细胞的核固化、形态改变情况等。相比于,ECMO 组和 C 组的情况,OrganEx 对这些器官的组织和细胞起到了很好的保护作用,细胞的情况与 B 组(死亡后缺血 1 小时)的情况相似,但这些器官的损伤情况--组织出血、水肿的情况明显变少。损伤评分显示,器官的情况更接近于 A 组(猪死亡后缺血不久)的状态。David Andrijevic 是耶鲁大学医学院神经科学领域的副研究员,也这篇论文的主要合著者之一。他说:" 在显微镜下,很难区分一个健康的器官和一个死后用 OrganEx 技术处理过的器官。"

除此之外,他们还发现在 OrganEx 组中,一些高代谢率的器官如心脏和肾脏摄取葡萄糖的能力,也更接近 A 组(猪死亡后缺血不久)的状态。一些生化因子检测显示,心脏、肾脏细胞的功能都有一定程度的恢复,而在接受灌注 3 小时后,此时猪已死亡 4 个小时,猪心脏中的 QRS 波群(心电图上的波段)开始出现,说明心肌细胞仍然具有特定的功能。

在接受 OrganEx 灌注 3 小时后(此时猪已死去 4 个小时),OrganEx 组中有 4 头猪的心脏中出现了 QRS 波群(上图)。其心肌细胞还有一定的功能,恢复了收缩能力(下图从左到右第 3 张),类似于猪死亡后缺血不久的状态(下图从左到右第 1 张)。(图片来源于研究论文)

由于 OrganEx 的灌注液中含有一些保护细胞的药物,它们能抑制心脏、肝脏、肾脏和胰腺中的细胞进入凋亡途径,能使得细胞的数量恢复到接近 A 组(猪死亡后缺血不久)的情况。此外,OrganEx 还能抑制其他的细胞死亡途径,包括炎症诱发的细胞死亡(焦亡)、细胞坏死和铁死亡,使这些细胞的状态接近猪死亡后缺血不久的状态。

在接受 OrganEx 系统灌注 6 小时后,猪的肾脏组织获得了改善,其状态类似于猪刚死亡缺血不久的状态(图片来源:研究论文)

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