Επιστήμονες αποκατέστησαν τις κυτταρικές λειτουργίες σε όργανα νεκρών χοίρων

Λίγα λεπτά μετά τον τελευταίο χτύπο της καρδιάς, μια αλληλουχία βιοχημικών γεγονότων, που πυροδοτούνται από την έλλειψη της κυκλοφορίας του αίματος, του οξυγόνου και των θρεπτικών συστατικών, αρχίζει να καταστρέφει τα κύτταρα και τα όργανα ενός σώματος. Όμως επιστήμονες στις ΗΠΑ έδειξαν ότι αυτή η διαδικασία δεν είναι ανάγκη να συμβεί τόσο γρήγορα μετά τον θάνατο.

Οι ερευνητές ανέπτυξαν ένα σύστημα χορήγησης οξυγόνου και ενός ειδικά σχεδιασμένου προστατευτικού υγρού που μπορεί να αποκαταστήσει μετά τον θάνατο μερικές σημαντικές μοριακές και κυτταρικές λειτουργίες σε διάφορα ζωτικά όργανα. Τα πειράματα έδειξαν ότι είναι δυνατό να αποκατασταθεί η κυκλοφορία του αίματος και να διατηρηθούν εν λειτουργία ιστοί σε χοίρους, όταν η διαδικασία αποκατάστασης ξεκινήσει μια ώρα από τον θάνατο των ζώων.

Οι επιστήμονες ευελπιστούν ότι η νέα μέθοδος μπορεί να αυξήσει τη διαθεσιμότητα οργάνων προς μεταμόσχευση, καθώς επίσης να βοηθήσει στη βελτιωμένη αντιμετώπιση σοβαρών εγκεφαλικών επεισοδίων και εμφραγμάτων, μολονότι χρειάζεται περαιτέρω έρευνα για να διερευνηθούν σε βάθος οι δυνητικές εφαρμογές της.

Πώς οι επιστήμονες κατάφεραν να βάλουν «φρένο» στον κυτταρικό θάνατο

Όταν σταματάει η κυκλοφορία του αίματος στους ανθρώπους και στα άλλα θηλαστικά, η έλλειψη οξυγόνου και θρεπτικών συστατικών πυροδοτεί μια σειρά διαδικασιών που οδηγούν στον κυτταρικό θάνατο και στη βλάβη των οργάνων. Μέθοδοι για τη διατήρηση ιστών έχουν αναπτυχθεί για μεμονωμένα όργανα, αλλά έως τώρα είχε αποδειχθεί πολύ δύσκολο να γίνουν τέτοιες παρεμβάσεις σε επίπεδο ολόκληρου του σώματος.

Οι ερευνητές, με επικεφαλής τον καθηγητή νευροεπιστήμης Νέναντ Σέσταν της Ιατρικής Σχολής του Πανεπιστημίου Γιέηλ, οι οποίοι έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό «Nature», προσάρμοσαν μια προϋπάρχουσα τεχνολογία τους, το σύστημα BrainEx που είχε αναπτυχθεί το 2019 για να αποκαθιστά λειτουργίες του νεκρού εγκεφάλου, έτσι ώστε πλέον να μπορεί να αποκαθιστά μετά τον θάνατο μερικές λειτουργίες σε όλο το σώμα μεγάλων θηλαστικών όπως οι χοίροι.

«Δεν πεθαίνουν όλα τα κύτταρα αμέσως, υπάρχει μια πιο παρατεταμένη σειρά γεγονότων. Είναι μια διαδικασία στην οποία μπορείς να επέμβεις, να τη σταματήσεις και να αποκαταστήσεις ορισμένες κυτταρικές λειτουργίες», δήλωσε ο νευροεπιστήμονας δρ Ντέηβιντ Αντρίγιεβιτς του Γιέηλ.

Το νέο αναβαθμισμένο σύστημα με την ονομασία OrganEx συνδέεται στο κυκλοφορικό σύστημα και διοχετεύει στο νεκρό σώμα ένα πειραματικό υγρό (cryoprotective perfusate) που περιέχει διάφορες ουσίες, οι οποίες αντισταθμίζουν τις καταστροφικές μεταβολικές και άλλες ανισορροπίες που οφείλονται στη διακοπή της ροής του αίματος. Το σύστημα δοκιμάστηκε με επιτυχία σε χοίρους μια ώρα μετά τον θάνατό τους από καρδιακή ανακοπή.

Έξι ώρες μετά, διαπιστώθηκε ότι το OrganEx διατήρησε ακέραιους αρκετούς ιστούς, μείωσε τον κυτταρικό θάνατο και αποκατέστησε επιλεγμένες μοριακές και κυτταρικές διαδικασίες σε πολλαπλά όργανα, όπως στην καρδιά (η οποία εμφάνισε ξανά ηλεκτρική δραστηριότητα και ικανότητα σύσπασης), στον εγκέφαλο (πάντως δεν διαπιστώθηκε οργανωμένη ηλεκτρική δραστηριότητά του που να αποτελεί ένδειξη συνείδησης), στο ήπαρ, στο πάγκρεας, στα νεφρά και στους μυς (ιδίως της κεφαλής και του λαιμού). Σε σύγκριση με την αποτελεσματικότητα ενός πιο παραδοσιακού συστήματος οξυγόνωσης (Extracorporeal Membrane Oxygenation System-ECMO), τα όργανα που συνδέθηκαν στο OrganEx, εμφάνισαν λιγότερα σημάδια αιμορραγίας ή διόγκωσης ιστών.

«Κάτω από το μικροσκόπιο ήταν δύσκολο να διακρίνει κανείς τη διαφορά ανάμεσα σε ένα υγιές όργανο και σε ένα όργανο που είχε συνδεθεί στο OrganEx μετά τον θάνατο», ανέφεραν οι ερευνητές. Τόνισαν πάντως ότι είναι αναγκαία η περαιτέρω κλινική μελέτη και ανάπτυξη του συστήματος, έτσι ώστε να διασφαλιστεί η ασφάλειά του και να κατανοηθεί πλήρως το δυναμικό του OrganEx, όσον αφορά την κυτταρική αναζωογόνηση μετά τον θάνατο ή τη διακοπή της κυκλοφορίας του αίματος.

Η δωρεά οργάνων μετά τον θάνατο μπορεί να διακριθεί σε δύο κατηγορίες: μετά από κυκλοφορικό θάνατο ή μετά από εγκεφαλικό θάνατο. Στη δεύτερη περίπτωση οι δότες δεν είχαν εγκεφαλική λειτουργία, αλλά είχαν ανέπαφη κυκλοφορία του αίματος. Στην πρώτη περίπτωση, όσοι γίνονται δότες οργάνων, έχουν σοβαρή μη αναστρέψιμη εγκεφαλική βλάβη και παράλληλα διατηρούνται εν ζωή με αναπνευστική και κυκλοφορική μηχανική υποστήριξη.

Τα όργανα που προέρχονται από δότες μετά από κυκλοφορικό θάνατο και αφού έχει σταματήσει πια η λειτουργία των μηχανημάτων υποστήριξης, έχουν υποστεί βλάβες λόγω της προηγούμενης στέρησης οξυγόνου, γι' αυτό η μεταμόσχευση τέτοιων οργάνων οδηγεί σε χειρότερη έκβαση σε σχέση με τα όργανα που προέρχονται από δότη που υπέστη εγκεφαλικό θάνατο. Είναι συνεπώς σημαντικό να βρεθεί τρόπος για τη μεταθανάτια αποκατάσταση της λειτουργίας οργάνων προς μεταμόσχευση, κάτι που υπόσχεται το νέο σύστημα OrganEx.