重新定义生死:脑死亡后,让脑细胞复活

(△ 大脑与灌注系统相连接,侧面图)

许多哺乳动物的大脑体积大、能量要求高,极易缺氧和停止血流。对人类和实验动物的研究表明,氧气储存、全脑电活动和意识在血流中断的几秒钟内就会消失,而葡萄糖和ATP储存在几分钟内就会耗尽。除非灌注迅速恢复,否则多种有害机制会导致广泛的膜去极化、离子稳态丧失、线粒体功能障碍和谷氨酸盐的兴奋性毒性累积。这些因素被广泛认为会引发进行性的、基本上不可逆的细胞凋亡、坏死和轴突损伤的级联反应。但究竟脑组织是不是缺氧或缺血几分钟就死亡了,脑组织是否还会保持一些功能?科学界一直都在寻找答案,同时也一直在寻找让死后脑组织恢复生命迹象的方法。
美国耶鲁大学医学院的科学家尝试了“复活”死猪脑,研究团队将已经死亡数个小时的猪脑接入他们开发的Brain EX体外灌注系统,用正常体温下的模拟脉动血流进行灌注。6个小时灌注期内,他们发现大脑细胞死亡有所减少,甚至部分细胞功能得到恢复。这项研究成果发表在《自然》杂志上。
研究人员设计了一种基于血红蛋白的细胞保护性Bex灌注液。研究人员发现Brain Ex灌注能够恢复、维持大脑主要动脉、小血管和毛细血管的循环,同时,当在灌注液中添加一种用于增加脑血流量的药物后,猪脑的血管会出现扩张,以便加快灌注液体的流速。而且,在灌注系统的维持下,猪脑皮层的细胞死亡减少,神经元形态和密度得以维持,有部分功能甚至得到了恢复,包括突触活动。如果灌注不中断,猪脑的功能可以维持多久?目前还没有答案,因为灌注液的新鲜度以及资源的限制,研究团队在6小时就终止了灌注。
这项技术为研究全脑缺氧或缺血后大脑神经生理恢复的能力提供了新的工具。随着脑复苏科学的不断进步,像Brain Ex这样的系统在经过优化后未来有可能应用于人脑,那么死亡几小时的大脑仍然有复苏的可能性。
Nature
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