Nature重磅：起死回生！首次實(shí)現(xiàn)死亡后的全身性多器官恢復(fù)
在自然界中，大多數(shù)的生物都需要氧氣才能存活。對(duì)于哺乳動(dòng)物而言，氧氣更是至關(guān)重要，如果沒有氧氣，哺乳動(dòng)物的細(xì)胞（尤其是腦細(xì)胞）就會(huì)迅速死亡。矛盾的是，在細(xì)胞缺氧一段時(shí)間后將氧氣恢復(fù)，也會(huì)對(duì)其造成損傷，這一現(xiàn)象被稱為缺血-再灌注損傷。
事實(shí)上，雖然日常生活中氧氣無處不在，但缺氧卻隨時(shí)可能發(fā)生，中風(fēng)、心臟病發(fā)作或呼吸停止都會(huì)導(dǎo)致組織器官缺氧。過去的幾十年以來，科學(xué)家們一直在尋找保護(hù)組織器官免受缺血-再灌注損傷的有害影響。
2022年8月3日，美國耶魯大學(xué)醫(yī)學(xué)院 Nenad Sestan 教授團(tuán)隊(duì)在 Nature 上發(fā)表了題為：Cellular recovery after prolonged warm ischaemia of the whole body（全身長時(shí)間熱缺血后的細(xì)胞恢復(fù)）的研究論文【1】。
該研究開發(fā)了一種名為 OrgnEx 的系統(tǒng)，在心臟停止跳動(dòng)一小時(shí)后的死亡的豬身上測(cè)試了該系統(tǒng)，可以讓氧氣在豬體內(nèi)循環(huán)，能保留組織完整性，減少了細(xì)胞死亡并恢復(fù)多個(gè)重要器官的特定分子和細(xì)胞過程，還能恢復(fù)整個(gè)身體的循環(huán)。
當(dāng)心臟停止跳動(dòng)后，器官會(huì)開始腫脹，血管塌陷、血液循環(huán)停止，然而，經(jīng)過 OrgnEx 系統(tǒng)6小時(shí)的治療后，已心跳停止的死亡的豬的血液循環(huán)恢復(fù)了，多個(gè)器官在細(xì)胞和組織水平上表現(xiàn)出功能活性，甚至在顯微鏡下都難以區(qū)分健康器官和死亡后用 OrgnEx 系統(tǒng)治療的器官。
這些發(fā)現(xiàn)強(qiáng)調(diào)了一個(gè)過去未能充分認(rèn)識(shí)的哺乳動(dòng)物身體能力，即在血流中斷后可以部分恢復(fù)，這可能有助于延長手術(shù)期間人體器官的健康，還可用于保存組織器官，增加移植器官的可用性。
血液循環(huán)是組織器官的鏈接紐帶，血管就像一張錯(cuò)綜復(fù)雜的網(wǎng)遍布全身，將營養(yǎng)物質(zhì)和氧氣輸送到身體的各個(gè)部位。當(dāng)血液循環(huán)停止，營養(yǎng)物質(zhì)和氧氣的缺乏就會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞死亡和器官損傷。
在此之前，Nenad Sestan 教授團(tuán)隊(duì)已經(jīng)創(chuàng)造了一種支持系統(tǒng)——BrainEx，它可以在豬死亡后數(shù)小時(shí)后延緩腦細(xì)胞的死亡速度，并恢復(fù)了包括海馬體在內(nèi)的部分神經(jīng)活動(dòng)【2】。這些結(jié)果表明，保護(hù)和恢復(fù)單個(gè)器官的活性是完全可以做到的。然而，若是要把這些干預(yù)手段擴(kuò)展到全身水平卻很有難度。
在這項(xiàng)新研究中，Nenad Sestan 教授基于 BrainEx 開發(fā)了全身性保護(hù)系統(tǒng)——OrgnEx。它可以與死亡動(dòng)物的循環(huán)系統(tǒng)相連，泵入液體中所含的因子能夠抵消血液循環(huán)停止導(dǎo)致的破壞性代謝物和電解質(zhì)失衡。研究團(tuán)隊(duì)在心跳停止1小時(shí)的已死亡的豬身上測(cè)試了這一系統(tǒng)，并將之與更傳統(tǒng)的恢復(fù)循環(huán)系統(tǒng)——體外膜氧合系統(tǒng)（ECMO）進(jìn)行了比較。
研究結(jié)果顯示，OrganEx 能很好地保存組織完整性，減少細(xì)胞死亡，并恢復(fù)多個(gè)重要器官（如心臟、腦、肝臟和腎臟）中特定的分子和細(xì)胞過程。與 ECMO 相比，用 OrganEx 處理的器官較少出現(xiàn)出血和組織腫脹，并且沒有檢測(cè)到典型的缺氧導(dǎo)致的電解質(zhì)紊亂和異常酸性的體液。
此外，對(duì)腦、心、肺、肝、腎和胰腺組織的深度分析顯示，與 ECMO 相比，OrganEx 灌注后細(xì)胞破壞更少，并可以觀察到器官特異和細(xì)胞類型特異的基因表達(dá)模式，表明身體發(fā)生了修復(fù)過程。研究人員甚至還發(fā)現(xiàn)了 OrganEx 灌注的豬腎臟中細(xì)胞增殖的證據(jù)。
Nenad Sestan 教授表示，還需要進(jìn)一步探索和開發(fā)才能深入了解 OrganEx 系統(tǒng)在動(dòng)物死亡后恢復(fù)細(xì)胞和血液循環(huán)的潛力。
更重要的是，從這些研究結(jié)果來看，OrganEx 能在正常體溫下很好地維持已死亡個(gè)體的組織器官，這意味著 OrganEx 完全可以作為一種供體器官的保存裝置，尤其是那些對(duì)缺氧耐受性較低的器官。這一器官保存策略或?qū)⒖梢詼p少捐獻(xiàn)器官的損耗，從而改善全球供體短缺的現(xiàn)狀。
總而言之，這項(xiàng)研究表明，即使已死亡動(dòng)物的循環(huán)系統(tǒng)已經(jīng)中斷，但我們?nèi)钥梢酝ㄟ^OrganEx技術(shù)等干預(yù)手段將其部分恢復(fù)，延緩組織器官的“衰亡”速度，這些發(fā)現(xiàn)這可以增加移植器官的可利用性。
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