Учёные восстановили функции мозга свиньи спустя несколько часов после смерти

Учёным удалось восстановить некоторые функции мозга у свиней через четыре часа после смерти животных.

Фото Global Look Press.

Нейроны (зелёные), астроциты (красные) и ядра клеток (синие) в гиппокампальной области мозга свиней. Изображение слева – это мозг животного из контрольной группы, а изображение справа - мозг, подпитан

Иллюстрация Stefano G. Daniele & Zvonimir Vrselja; Sestan Laboratory; Yale School of Medicine.

Группа учёных под руководством Нинада Систана (Nenad Sestan) из Школы медицины при Йельском университете восстановила некоторые функции мозга свиней спустя четыре часа после смерти животных.

Исследование, которое уже успели окрестить экстраординарным, поднимает некоторые этические вопросы и может вызвать новые споры об определении смерти. Но обо всём по порядку.

На сегодняшний день нейробиологи способны сохранять клетки мозга в лаборатории только в течение нескольких недель. Однако излишне говорить, что изучение групп клеток в чашке Петри – это далеко не то же самое, что изучение полноценного мозга. По этой причине учёные пытаются понять различные процессы, которые происходят в мозге после его смерти, надеясь научиться предотвращать хотя бы некоторые из них и получить в своё распоряжение "мозг в пробирке".

Не секрет, что мозг нуждается в кислороде. Согласно общепринятому мнению, когда мозг лишается кислорода (пусть и на короткий срок), нейроны умирают в течение нескольких минут, что становится причиной возникновения серьёзных повреждений мозга. Впрочем, с этим утверждением можно поспорить, считает группа Систана.

Учёные получили со скотобойни 32 мозга свиней, поместили их в сферические камеры и наполнили питательными и защитными химическими веществами.

Такая система называется BrainEx, и ранее авторы проекта "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) рассказывали о ней. Год назад группа Систана уже использовала BrainEx, тогда учёные восстановили кровообращение в мозге обезглавленных свиней и сохранили "реанимированные" органы на протяжении 36 часов.

Вкратце напомним, что система BrainEx включает в себя искусственную кровь, нагретую до температуры тела, нагреватель и насосы. Технология позволяет подключить мозг к замкнутому циклу из трубок и резервуаров, где циркулирует красная перфузионная жидкость. Последняя способна переносить кислород к стволу мозга, мозжечковой артерии и областям, расположенным глубоко внутри в центре мозга.

В рамках недавней работы учёные протестировали систему на мозге свиньи, который был подключен к BrainEx спустя четыре часа после смерти животного (таким образом, орган пережил четыре часа без кислорода).

Мозг был подключён к системе в течение шести часов, в это время учёные тщательно отслеживали его активность. Всё это привело к частичному восстановлению клеточной функциональности, наряду с предотвращением отёка и других факторов, ответственных за повреждение и смерть клеток. Система уменьшила гибель нейронов и других клеток.

Некоторые метаболические процессы возвращались, наблюдалась спонтанная активность синапсов.

"Всё это было удивительно", – делится впечатлениями Звонимир Врселя (Zvonimir Vrselja), который провёл большую часть экспериментов.

Эксперимент мог бы продолжаться и дольше шести часов, но учёные остановились на этом этапе.

Нейроны (зелёные), астроциты (красные) и ядра клеток (синие) в гиппокампальной области мозга свиней. Изображение слева – это мозг животного из контрольной группы, а изображение справа – мозг, подпитан
Нейроны (зелёные), астроциты (красные) и ядра клеток (синие) в гиппокампальной области мозга свиней. Изображение слева – это мозг животного из контрольной группы, а изображение справа – мозг, подпитан
Иллюстрация Stefano G. Daniele & Zvonimir Vrselja; Sestan Laboratory; Yale School of Medicine.

Важно отметить, что электрофизиологический мониторинг мозга не выявил никакой нейронной активности, которая могла бы указывать на сознание или способность воспринимать окружающую среду и испытывать такие ощущения, как боль и страдание. Впрочем, учёные были готовы и к такому "оживанию" мозга.

Как пишут авторы работы, в случае, если бы это произошло, мы были готовы быстро реализовать контрмеры, включая снижение температуры мозга, чтобы уменьшить метаболическую активность и/или введение общих анестетиков.

Исследователи также получили одобрение от нескольких этических органов, включая Институциональный комитет по содержанию и использованию животных при Йельском университете и рабочую группу по нейроэтике Национального института здравоохранения США. Более того, специалист по биоэтике Стивен Латам (Stephen Latham) из Междисциплинарного центра по биоэтике Йельского университета внёс свой вклад в новое исследование и является его соавтором.

(Собственно, такие меры особенно важны в связи с недавним скандалом, связанным с ГМ-близнецами. Мы подробно рассказывали о громком заявлении китайского учёного о рождении первых в мире детей с исправленной ДНК.)

Цель недавнего эксперимента состояла в том, чтобы "лучше понять, как клетки мозга реагируют на остановку кровообращения" и "проверить, могут ли некоторые клеточные функции быть восстановлены в мозге после смерти", заявил Систан на пресс-конференции, на которой рассказывалось о результатах работы.

Исследователи отмечают, что они совершенно точно не пытались вернуть мёртвый мозг свиней к жизни. Они фокусировались на поиске способов, помогающих мозгу восстановиться после травм, например, инсульта, или дольше сохранить мёртвый мозг в относительно рабочем состоянии, что поможет учёным в его изучении.

Иными словами, умение восстановить частичную функциональность мозга млекопитающих после смерти может привести к новой модели для изучения мозга и новым медицинским вмешательствам при заболеваниях или состояниях, во время которых мозг лишается кислорода.

Как уже отмечалось выше, результаты работы также поднимают некоторые вопросы, связанные с этикой. С 1968 года существуют так называемые критерии смерти мозга. Такой диагноз, как правило, обозначает потерю мозговой активности.

Специалист по биоэтике Кэрри Боуман (Kerry Bowman) из Университета Торонто, который не участвовал в работе, считает это исследование очень важным с этической точки зрения. Он добавляет, что оно не нарушило никаких существующих этических протоколов.

В целом, основной вывод работы заключается в том, что мозг может быть более устойчивым к повреждениям, чем считалось прежде.

В своих будущих работах группа Систена хотела бы протестировать мозг в течение более длительного времени.

Научная статья по итогам исследования опубликована в издании Nature.

Добавим, что ранее авторы проекта "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) писали о том, что специалисты американской биотехнологической компании BioQuark попробуют вернуть к жизни 20 пациентов, у которых была зафиксирована смерть мозга.

Хотите узнавать больше интересных новостей? Тогда подписывайтесь на наши группы в социальных сетях: ВКонтакте, Facebook, Twitter, "Одноклассники".